Р.А. Жилин ю.Б. Рукин и.Ю. Кирпичёв деталИ машин: лАбораторный практикум

Воронеж 2012

ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет»

Воронеж 2012

Р.А. Жилин Ю.Б. Рукин И.Ю. Кирпичёв

деталИ машин: лАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

Утверждено Редакционно-издательским советом университета в качестве учебного пособия

УДК 621.81(075.8)

Жилин Р.А. Детали машин: лабораторный практикум / Р.А. Жилин, Ю.Б. Рукин, И.Ю. Кирпичёв. Воронеж: ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет», 2012. -2 с.

Издание соответствует требованиям Федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлениям подготовки 160700.65 «Проектирование авиационных и ракетных двигателей» (профиль подготовки «Проектирование энергетических установок наземного применения на базе авиационных двигателей») и 221700.62 «Стандартизация и метрология» (профиль подготовки «Стандартизация и сертификация»), дисциплине «Механика. Детали машин и основы конструирования».

Учебное пособие подготовлено в электронном виде в текстовом редакторе MS WORD 2000 и содержится в файле Лаб-практикум ДМ.doc.

Табл. 53. Ил. 147. Библиогр.: 10 назв.

 Жилин Р.А., Рукин Ю.Б., Кирпичёв И.Ю., 2012

 Оформление. ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет», 2012

Рецензенты: кафедра технической механики Воронежского государственного университета инженерных технологий (зам. зав. кафедрой д-р техн. наук,

проф. В.Г. Егоров);

канд. техн. наук, доц. А.В. Демидов

1. Расчет заклёпочных соединений

Цель работы: описать конструкцию и снять размеры элементов заклёпочного соединения; определить допускаемую растягивающую нагрузку, действующую в плоскости стыка соединения.

Объект исследования: модели заклёпочных соединений.

Соединительными деталями в заклёпочном соединении являются заклёпки.

Заклёпкой называется стержень круглого сечения с заранее изготовленной закладной головкой на одном конце и замыкающей головкой на другом, образующейся в процессе клёпки.

Заклёпки применяются для соединения таких деталей машин и сооружений, которые представляют собой полосы, листы, прокатные профили и др. Во избежание химической коррозии, материал заклёпок выбирают однородным с материалом соединяемых деталей. Диаметр заклёпок d обычно выбирают в зависимости от толщины соединяемых деталей δ (Рис. 1 .1) в пределах

d = (1,5…2)δ_min.

Отверстия под заклёпки выполняют несколько большего диаметра. Шаг заклёпочного ряда t выбирают по соотношению

t = (3...6)d.

Расстояние от заклёпок первого ряда до свободной кромки детали в направлении действующей силы

e = (1,5...2) d;

в перпендикулярном направлении

e = (1,2...1,5)d.

Соединение деталей машин или сооружения осуществляемого группой заклёпок называется заклепочным швом.

Рис. 1.1. Однорядное заклёпочное соединение внахлёстку (а), с одной (б) и двумя накладками (в)

Заклёпочные соединения до сих пор применяются в ответственных конструкциях, воспринимающих интенсивные вибрационные или большие повторные ударные нагрузки (самолёты, уникальные мосты). Кроме того, заклёпочные соединения применяются в конструкциях, не допускающих применение сварки, из-за опасности коробления, отпуска термообработанных деталей или при склёпывании не свариваемых деталей. К недостаткам заклёпочных соединений относят большой расход металла и повышенную трудоёмкость. Вес заклёпок составляет 4% от веса конструкции (вес сварных швов – 1,5%).

Заклёпочные соединения подразделяются:

По конструкции:

- внахлёстку (Рис. 1 .1 а; Рис. 1 .2);

- встык с одной накладкой (Рис. 1 .1 б);

- встык с двумя накладками (Рис. 1 .1 в).

По расположению заклёпок:

- однорядные (Рис. 1 .1);

- многорядные (Рис. 1 .2):

- а) рядовым построением (рис. 2, а);

- б) шахматным построением (рис. 2, б).

По числу заклёпок работающих на срез:

- односрезные (рис. 1, а, б);

- двухсрезные (рис. 1, в);

- многосрезные.

Рис. 1.2. Двухрядное параллельное (а) и двухрядное шахматное (б) соединение внахлёстку

Изображение заклёпок на чертёже достаточно трудоёмко. Можно значительно снизить сложность применяя на чертежах условные изображения согласно ГОСТ 2.313-68. Примеры учловных изображений соединений, получаемых клёпкой, приведены в таблице 1.

Расчеты на прочность заклёпочных соединений основаны на следующих допущениях: нагрузка на соединения распределяется между всеми заклёпками равномерно; силы трения между соединяемыми элементами не учитываются; напряжения смятия в каждой точке контакта заклёпки и детали по величине одинаковы.

Вид соединения	Изображение	Условное изображение
		В сечении	На виде
Заклёпкой с полукруглой, плоской, скруглённой головкой и с полукруглой плоской, скруглённой замыкающей головкой
Заклёпкой с потайной головкой и с полукруглой плоской, скруглённой замыкающей головкой
Заклёпкой с потайной головкой и с потайной замыкающей головкой
Заклёпкой с полупотайной головкой и с потайной замыкающей головкой

Условия прочности записываются в следующем виде:

заклёпок на срез

;

заклёпок на смятие

;

соединяемых деталей на растяжение

;

на срез края детали

,

где Р – нагрузка на соединение;

z – число заклёпок (на соединяемой детали), воспринимающих нагрузку Р;

i – число плоскостей среза одной заклёпки;

d₀ – диаметр отверстия под заклёпку;

F_нт – площадь поперечного сечения детали, наиболее ослабленного отверстиями под заклёпки:

F_НТ = δ_min (b – z_НТ d₀);

b – ширина листа;

δ_min – толщина самой тонкой из соединяемых деталей;

z_НТ – число заклёпок в поперечном сечении детали;

P_НТ – нагрузка, действующая в поперечном сечении детали, наиболее ослабленном отверстиями под заклёпки:

.

Коэффициент ослабления листа отверстиями под заклёпки определяется:

,

где  – напряжение в ослабленном сечении; b – ширина листа.

Величина допускаемых напряжений заклёпочных соединений зависит от материала и способа изготовления отверстий (табл. 2). Продавливание приводит к появлению по краям отверстий микротрещин, а острая кромка, образовывающаяся при выходе сверла, может вызвать подрез стержня заклёпки.