3.Выбор допускаемых напряжений и коэффициентов запаса прочности в машиностроении.

4.Заклепочные соединения. Общие сведения. Виды заклепок и заклепочных швов.

Виды заклепок. Заклепки изготовляют чаще всего из мягкой стали и реже из меди, латуни и алюминия. По форме головок заклепки подразделяются на несколько видов.

Для прочных швов (рис. 153, а) используют заклепки с полукруглой 1, плоскоконической 2, плоской (бондарные) 3 и полупотайной 4 головками.

Для прочно-плотных швов (рис. 153, б) - заклепки с полукруглой 1, полупотайной 2, конической 3 головками и конической головкой 4 с подголовком.

Для плотно-прочных и прочных швов с потайной головкой (рис. 153, в).

Рис. 153. Виды заклепок.

Наибольшее применение имеют заклепки с полукруглой и потайной головками. Заклепки с полукруглой головкой обеспечивают более прочное соединение по сравнению с заклепками, имеющими потайную головку, поэтому первые имеют большее применение, вторые же используются лишь в тех случаях, когда необходимо получить клепку впотай.

Виды заклепочных швов. Место, соединенное заклепками, называется заклепочным швом.

В зависимости от назначения неразъемного соединения существуют следующие виды заклепочных швов:

Прочный шов применяется в тех случаях, когда надо создать неразъемное соединение, способное оказывать достаточное сопротивление действующим на него усилиям. Прочность шва достигается применением соединения с одним или несколькими рядами заклепок. Эти швы применяются для соединения частей ферм, мостов, колонн и т. п.

Плотный шов обеспечивает герметичность, т. е. не пропускает жидкости и газы. В отношении же прочности к нему особых требований не предъявляется.

Герметичность обеспечивается установкой прокладок между склепываемыми листами или подчеканкой шва. Эти швы применяются при изготовлении резервуаров.

Прочно-плотные швы применяются в тех случаях, когда нужно создать прочные и герметические соединения, например в паровых котлах и различных резервуарах с высоким внутренним давлением.

По виду соединений швы подразделяются на швы внахлестку (рис. 154, а), когда край одного листа накладывается на край другого, и швы в стык (рис. 154, б), когда соединяемые детали своими торцами плотно примыкают друг к другу, а на них накладывается одна или две накладки (рис. 154, в).

Рис. 154. Заклепочные швы:

а - однорядный заклепочный шов внахлестку, б - двухрядный заклепочный шов в стык с накладкой, в - двухрядный шахматный заклепочный шов

5. Методика расчета заклепочных швов. Пример расчета заклепочного однорядного шва.

Расчет заклепочного шва заключается в определении диаметра и числа заклепок, шага заклепочного шва, расстояния заклепок до края соединяемой детали и расстояния между рядами заклепок.

При расчете заклепочного шва предварительно определяют размеры площади сечения соединяемых заклепками деталей. В зависимости от толщины этих деталей принимают диаметр заклепок. По диаметру заклепок вычисляют шаг и другие размеры заклепочного шва. Затем производят проверочный расчет заклепок на прочность. Толщину соединяемых деталей определяют расчетом на прочность по соответствующим формулам сопротивления материалов. Детали, соединяемые заклепками, в большинстве случаев находятся под действием сил, стремящихся сдвинуть одну деталь относительно другой.

Следовательно, если бы соединяемые детали не были сжаты между закладными и затяжными головками заклепок, то заклепки работали бы в поперечном сечении на срез и по поверхности - на смятие. В действительности в заклепочных швах происходит следующее. После клепки шва соединенные детали оказываются сжатыми заклепками. При этом заклепки работают на растяжение, а между соединенными деталями возникают силы трения. Для отсутствия сдвига деталей и, следовательно, обеспечения необходимой герметичности при работе прочноплотного заклепочного шва силы, действующие на соединенные детали, должны целиком восприниматься силами трения. Так как при проектировочном расчете прочноплотного шва силу, растягивающую заклепку и одновременно сжимающую соединенные детали, а соответственно и силу трения, возникающую между этими деталями, определить невозможно, то заклепки прочноплотных швов условно рассчитывают на срез. При этом расчете герметичность шва обеспечивается выбором соответствующего допускаемого условного напряжения на срез для заклепок. В прочных швах герметичность соединения не требуется, поэтому силы, действующие на соединенные детали, могут быть больше сил трения, развиваемых между ними. Таким образом, при работе прочного шва возможен и допустим сдвиг одной соединяемой детали относительно другой. Поэтому заклепки прочных швов рассчитывают на срез и на смятие.

Расчет прочных заклепочных швов

Рассмотрим простейший шов - однорядный односрезный нахлесточный где d0 - диаметр поставленной заклепки; δ - толщина листов; p - шаг заклепочного шва; e - расстояние заклепок до края листа; F - сила, действующая на участок шва шириной t; [Τc] - допускаемое напряжение на срез для заклепок; [σp] - допускаемое напряжение на растяжение для листов; [σсм] - допускаемое напряжение на смятие между заклепками и листами и [Τ´c] - допускаемое напряжение на срез для листов.

Для данного заклепочного шва можно написать следующие условия прочности: на срез для заклепки. (уравнение а)

на смятие между заклепкой и болтом. (уравнение б)

на растяжение листа по сечению 1 - 1 (уравнение в)

на срез листа одновременно по двум сечениям 3 - 3 в предположении, что срез происходит по длине e - d0/2, (уравнение г)

Из уровнений (а) и (б) при [σcm] = 1,6[τc] следует, что d0 ≈ δ; соответственно принимают d0 = 2δ

Из уровнений (а) и (в) при [σp] = [τc] и d0 = 2δ следует, что p ≈ 2,6d0, на практике обычно округляют шаг до p = 3d0

Из уровнений (а) и (г) при [τ´c] = 0,8 [τc] и d0 = 2δ получим e ≈ 1,5d0; на практике принимают e = (1,5...2) d0

Таким же образом получают нижеприведенные соотношения для определения d0, p и e для других типов прочных заклепочных швов

Диаметр заклепки d0 для швов с двумя накладками принимают

Шаг заклепочного шва принимают: для двухрядного шва внахлестку

Для однорядного шва с двумя накладками

Расстояние заклепки до края листа для всех швов

Расстояние между рядами заклепок двух - и многорядных швов при шахматном расположении заклепок

Толщина накладок у заклепочных швов с накладками