2.1.2. Заклёпочные соединения

Заклёпочным называют неразъёмное соединение деталей (обычно листовых) с помощью заклёпки – сплошного или полого стержня с закладной головкой. Основные типы заклёпок показаны на рис. 10.

Достоинства и недостатки. Достоинствами заклёпочных соединений (по сравнению со сварными) являются возможность соединения несвариваемых деталей, меньшие повреждения соединяемых элементов при разборках. Они хорошо работают при вибрационных и ударных нагрузках. Недостатками являются большая трудоёмкость и большой расход металла, малая производительность и высокая стоимость.

Конструкции заклёпочных швов. Различают три основных типа заклёпочных соединений: внахлёстку (рис. 11 а), с одной накладкой (рис. 11б) и двумя накладками (рис. 11 в); однорядные, двухрядные и многорядные (но не более шести рядов). Количество рядов считается по одну сторону стыка в перпендикулярном ему направлении. В зависимости от числа склёпываемых слоев металла (в том числе и накладок) шов имеет различное число срезов заклёпок.

Так, шов внахлёстку или встык с одной накладкой (рис. 11 б) будет односрезным, шов в стык с двумя накладками (рис. 11 в) – двухсрезным.

Расчёт заклёпочных соединений. Основными параметрами заклёпочных швов являются (рис. 11а) шаг t, диаметр заклёпок d (диаметр отверстия), толщина склёпываемых деталей δ₁ и δ₂ и количество заклёпок z. Заклёпочное соединение может разрушиться в результате следующих видов деформации (рис. 12):

− среза заклёпок в плоскости соединения деталей;

− смятия заклёпок соединяемыми деталями и смятия материала листа под заклёпками;

− разрыва деталей по наиболее опасному их (ослабленному отверстиями) сечению I-I;

− среза листа заклёпками (по линиям m – n и m₁ – n₁), если расстояние l до края детали и между рядами будут малы.

При расчётах на прочность заклёпочных соединений принимают некоторые допущения. Считают, что в швах все заклёпки нагружаются равномерно силой F/z. При этом полагают, что напряжения в поперечных сечениях деталей распределяется так же равномерно.

Условие прочности заклёпки на срез определяется по формуле

, (14)

где i – число срезов в соединении (в стыковом соединении с двумя накладками (рис. 11в) i = 2).

Условие прочности заклёпок и материала листа на смятие определяется по формуле:

; (15)

Условие прочности деталей по опасному сечению определяется по формуле

(16)

Д

Рис. 11. Виды заклёпочных соединений: а – нахлёсточное; б – стыковой с одной накладкой; в – стыковой с двумя накладками

ля предотвращения прорезания листа по линиям m – n должно выполняться следующее условие:

. (17)

г де (l – 0,5d) – длина опасного сечения.

В формулах (14)…(17) принимают допускаемые напряжения: на срез [τ_ср]=(0,5…0,6)[σ_р], на смятие – [σ_см]=(2…2,5)[σ_р], где допускаемое напряжение при растяжении принято [σ_р]=(0,4…0,5)σ_Т, (σ_т – предел текучести материала рассчитываемой детали (заклёпки или листа). Для продавленных отверстий допускаемые напряжения принимают меньшие значения, а для сверленых или рассверленных (после продавливания) отверстий – большие значения.

В формулах (15), (16) и (17) δ – меньшая толщина соединяемых листов.

Диаметр заклёпки d выбирается в зависимости от толщины склёпываемых листов. Затем по формулам (14) и (15) определяют количество заклёпок, их взаимное (рядовое или шахматное) расположение, шаг заклёпочного шва и расстояние заклёпок от краёв листов, используя формулы (16) (17).

Заклёпки изготовляются из сталей различных марок, из сплавов цветных металлов (алюминия, меди и др.), а также жароупорных и специальных сплавов. При выборе материала заклёпок стремятся исключить образования гальванических пар и гальванических токов в соединениях.