Глава 19. Неразъемные соединения. Заклепочные соединения

Знать основные типы заклепочных соединений, основные достоинства и недостатки заклепочных соединений по сравнению со сварными.

Уметь рассчитывать заклепочный шов на прочность.

Неразъемным соединением является соединение, которое нельзя разо­брать без разрушения или повреждения.

Заклепочные (клепаные) соединения относятся к неразъемным со­единениям. Заклепочное соединение состоит из листов, соединенных с помощью заклепок, вставленных в отверстия в деталях. Соединение об­разуется расклепыванием стержня, формируется замыкающая головка. При расклепывании стержень заклепки осаждается и полностью запол­няет отверстие.

По назначению заклепочные соединения разделяют на прочные (для восприятия внешних нагрузок) и прочно-плотные, обеспечивающие так­же герметичность соединения.

Оценка заклепочных соединений

Достоинства заклепочных соединений:

• хорошо работают в конструкциях, подверженных вибрациям и повторным динамическим нагрузкам, где сварные соединения не­достаточно надежны;

• применяют для соединения материалов, не поддающихся сварке или трудносвариваемых, не допускающих нагрев при сварке, ко­робящихся или меняющих механические характеристики.

Недостатки заклепочных соединений:

• повышенная металлоемкость;

• трудоемкость изготовления;

• невысокая технологичность.

Высокая металлоемкость связана с ослаблением сечения листов от­верстиями, необходимостью увеличить толщину листов и с большим весом заклепок, составляющим до 5 % веса конструкции.

Трудоемкость связана с большим числом подготовительных опера­ций, а процесс клепки сложнее сварки.

Материалы и конструкции заклепок

Материал заклепок зависит от материалов соединяемых деталей. При соединении деталей из легких сплавов используют заклепки из алюми­ниевых сплавов. Иногда во избежание образования гальванических пар алюминиевые заклепки покрывают антикоррозийным покрытием.

Детали из сталей соединяют стальными заклепками соответствую­щих марок (см. табл. ПЗО Приложения).

К онструкции заклепок разнообразны. Наиболее часто применяют сплошные стержневые заклепки с полукруговой головкой; в авиационной технике и в местах, где требуется обтекаемость, используют заклепки с потайной и полупотайной головками. Соединения из мягких материалов выполняют с пустотелыми заклепками. Заклепки с широкой головкой применяют для соединения тонких листовых материалов (рис. 19.1).

Классификация заклепочных соединений

Различают

• нахлесточные заклепочные соединения,

• соединения с од­ной и двумя накладками.

Используются

• однорядные,

• двухрядные и

• много­рядные соединения.

Заклепки могут устанавливаться в шахматном по­рядке для увеличения прочности и облегчения установки заклепок. Увеличение рядов больше трех незначительно повышает прочность, по­этому многорядные швы применяют редко. Виды заклепочных соеди­нений помещены в Приложении и на рис. 19.2.

Расчет на прочность элементов заклепочного шва

На основные размеры заклепочных соединений выработаны нормы, геометрические размеры заклепок стандартизованы.

Диаметр заклепки назначают по рекомендации

где h — толщина соединяемых листов, и уточняют по стандарту.

Расстояние между рядами заклепок t = 2d + 8; расстояние от центра крайней заклепки до края листа е = 2d (см. табл. ПЗО Приложения).

Обычно заклепочное соединение нагружено продольными силами, стремящимися сдвинуть соединяемые детали относительно друг друга. Расчет заклепок сводится в этом случае к расчету на срез. При централь­но действующей силе считают, что внешняя сила распределяется между заклепками соединения равномерно. Трение в стыке не учитывают.

1 . Расчет односрезного соединения (рис. 19.3). Нагрузка на одну за­клепку

где F — нагрузка на соединение; z — число заклепок.

Условие прочности на срез (сдвиг)

где d₃ — диаметр заклепки; [т_с] — допускаемое напряжение среза, [т_с] = 0,2а_в; а_в — временное сопротивление материала. Необходимое число заклепок из расчета на срез

2 . Расчет двухсрезного соединения (рис. 19.4). Площадь среза за­клепки

Условие прочности на срез

где / — число площадок среза.

Необходимое число заклепок с одной стороны от стыка

3. Расчет заклепок и листов на смятие (см. рис. 19.3). Площадь смятия

где δ_min — минимальная толщина листа (толщина наиболее тонкого листа).

Условие прочности на смятие

где [а_см] — допускаемое напряжение смятия;

а_в — временное сопротивление материала детали.

Необходимое число заклепок из расчета на смятие соединяемых де­талей

3. Расчет соединяемых листов на растяжение. Расчет проводится в сечении I — I, ослабленном отверстиями под заклепки (см. рис. 19.3).

Условие прочности

где δ — меньшая из толщин листов; b — ширина листа; z' — число за­клепок в ряду.

При расчетах использовать табл. ПЗО Приложения, там же помеще­ны рекомендации по определению шага заклепок t и расстояния от за­клепки до края листа е.