Если ветви ремня не параллельны, то

Q = S12 + S22 + 2S1S2 cosγ ≈ 2S0 cosγ2 ,

где γ – угол между ветвями ремня.

Так какобычно усилие натяжения не контролируется в передачах с несмещаемыми осями валов, его устанавливают с запасом и оно сохраняется до вытягивания ремня. Поэтому при расчете максимальных сил на валы рекомендуется S0 и σ0 увеличить в 1,5 раза.

10. 3АКЛЕПОЧНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

Соединительными деталями в заклепочном соединении являются заклепки. Во избежание электрохимической коррозии, материал заклепок выбирают однородным с материалом соединяемых деталей. Диаметр заклепокd обычно выбирают в зависимости от толщины соединяемых деталей δ в пределах

d = (1,5…2)δmin.

Отверстия под заклепки выполняют несколько большего диаметра. Шаг заклепочного рядаt выбирают по соотношению

t = (3...6)d.

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

e= (1,5...2) d;

в перпендикулярном направлении

e′= (1,2...1,5)d.

Расчеты на прочность основаны на следующих допущениях:

−нагрузка на соединения распределяется между всеми заклепками равномерно;

−силы трения между соединяемыми элементами не учи-

тываются;

138

− напряжения смятия в каждой точке контакта заклепки и детали по величине одинаковы.

Условия прочности записываются в следующем виде: заклепок на срез

соединяемых деталей на растяжение

где Р – нагрузка на соединение;

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

i – число плоскостей среза одной заклепки; d0 – диаметр отверстия под заклепку;

Fнт – площадь поперечного сечения детали, наиболее ослабленного отверстиями под заклепки:

Fнт = δmin (b – zнт d0);

b – ширина листа;

δmin – толщина самой тонкой из соединяемых деталей; zнт – число заклепок в поперечном сечении детали;

Pнт – нагрузка, действующая в поперечном сечении детали, наиболее ослабленном отверстиями под заклепки:

PНТ = Pz zНТ .

139

Коэффициент ослабления листа отверстиями под заклепки определяется:

ϕ= σ / = (b− z d0 ) ,

σb

где σ′ – напряжение в ослабленном сечении; b – ширина листа. Ниже рассмотрены примеры расчета при статическом

действии нагрузок на заклепочные соединения.

Пример 1

Рассчитать заклепочное соединение узла А

(рис. 10.1). Тяга 1, состоящая из двух стержней прямоугольного поперечного сечения, укосина 2 – из двух неравнополочных уголков и пластина (3) толщиной 8 мм изготовлены из стали Ст.3. [σ]р = 160 МПа; [σ]см = 320

МПа; [τ]ср = 140 МПа; табл. 1.2 [1]. Нагрузка Q = 40 кН.

Рис. 10.1. Соединение узла А

140

Решение

Из условий равновесия узла А:

∑x = 0; N2 cosα − N1 = 0;

∑y = 0; N2 sinα − Q = 0

определены нормальные силы N1 и N2, действующие на тягу и укосину.

N1 = Q ctgα = 40 1 = 40 кН. N2 = sinQα = 040,7 = 57,06 кН .

На каждый из двух стержней тяги (1) действует растягивающая нормальная сила

N1′ = N21 = 402 = 20кН .

На каждый уголок косынки (2) действует сжимающая сила

N2′ = N22 = 572,06 = 28,5 кН .

Выбираем материал заклепок – Ст.3.

Толщину стержня тяги в сечение Б–Б (рис. 10.1) принимаем равной половине толщины пластины 3 , т.е. в = 4 мм.

По табл. 9 [1] выбираем диаметр заклепок d = 8 мм; шаг заклепочного ряда

t = 3,5 d = 3,5 8 = 28 мм.

Для соединения тяги и пластины определяем необходимое число заклепок по условию их прочности на срез. Так как каждая заклепка имеет две плоскости среза, то

Принимаем z1 = 3.

Проверяем заклепки на смятие:

141

Поскольку σсм < [σ]см – условие прочности выполнено. Диаметр отверстия под заклепки d0 выбираем в табл. 1.1

[5], т.е. d0 = 8,5 мм. Расстояние ℓ1 от оси крайней заклепки до кромки тяги в направлении действующей силы равно

ℓ1 = 1,5d = 1,5 8 = 12 мм.

Определяем высоту стержня тяги h (рис. 10.1) из условия прочности на растяжение в сечении, ослабленном отверстиями под заклепки:

Откуда

Принимаем h = 40 мм.

Из условия прочности на сжатие определяем требуемую площадь поперечного сечения уголка:

При этом предполагаем, что продольная гибкость укосины достаточна и потеря устойчивости не наблюдается.

По сортаменту ГОСТ 19772-74 выбираем уголок неравнополочный с размерами полок 40×32 мм и толщиной 4 мм:

Уголок 40× 32× 4 ГОСТ 19772 − 74 .

Ст3 ГОСТ 11474 − 76

Площадь поперечного сечения F = 2,00 см2 = 200 мм2. Для соединения укосины 2 с пластиной 3 выбираем диа-

метр закл пок d = 8 мм. Определяем необходимое число заклепок из условия прочности их на срез:

142

Принимаем z2 = 4. Допустимость этого выбора подтверждается тем, что в этом случае перенапряжение в материале не превышает 5 %.

Проверяем материал заклепки и уголка на смятие:

σсм < [σ]см – условие прочности выполнено.

Пример 2

Определить высоту косынки H, а также число и диаметр заклепок, соединяющих косынку со швеллер-

ной балкой № 24а (рис. 10.2). Р = 150 кН; ℓ = 500 мм; b

=10 мм, С = 180 мм. Материал косынки, швеллера и за-

клепок сталь Ст.3. [σ]Р = 160 МПа; [σ]см = 320 МПа; [τ]ср

=140 МПа.

Рис. 10.2. Заклепочное соединение

143

Решение

Из условия точности косынки на изгиб

σmax = MWmax [σ ]

определяем потребный момент сопротивления.

Учитывая ослабление поперечного сечения деталей отверстиями под заклепки, определим потребный момент сопротивления:

WδP = Wϕ ,

где φ – коэффициент прочности шва (выбирается в пределах

0,6÷0,85) принимаем φ = 0,75 [l, §17]. Определяем высоту Н косынки:

По сортаменту ГОСТ 8240-72 для швеллера №24а выбираем высоту h = 240 мм, толщину стенки δ = 5,6 мм.

Швеллер 24а|| ГОСТ 8240−72 .

Ст3 ГОСТ 11474−76

По конструктивным соотношениям [1, табл.9] выбираем число заклепок, их диаметр d и шаг t:

D = 2 · δ = 2 ·5,6 = 11,2 мм, принимаем d = 12 мм; t = 4·d = 4·12 = 48мм.

144

Заклепочный шов двухрядный, в каждом вертикальном ряду располагаем z' заклепок:

z′ = Ht = 61248 12,8,

принимаем z' = 13 , всего заклепок z' = 26.

Проверяем принятое заклепочное соединение на прочность. Расчет проводим для наиболее нагруженных заклепок, которые находятся на максимальном расстоянии от нейтрального слоя.

Заклепки воспринимают поперечную силу Q = Р и изгибающий момент Мmax. Нагрузка в наиболее нагруженной заклепке от поперечной силы

PQ = Pz = 15026 = 5,77 кН ,

от изгибающего момента [1, §17]

где m – число вертикальных рядов заклепок;

ℓ1 – расстояния заклепок от нейтрального слоя (рис. 10.3).

ℓ6 = t = 48 мм;

ℓ5 = 2 t = 2·48 = 96 мм; ℓ4 = 144 мм; ℓ3 = 192 мм; ℓ2 = 240 мм; ℓ1 = 288 мм.

Суммарная сила на наиболее нагруженную заклепку

PC = PQ2 + PM2 = 5,772 + 25,72 = 26,4кН .

145

Рис. 10.3. Схема расположения заклепок Напряжения среза в заклепке

τср > [τ]ср – заклепка оказалась перегруженной, поэтому необходимо увеличить диаметр и число заклепок. Принимаем диаметр заклепок d = 14 мм; число заклепок в вертикальном

ряду z′ = 14; всего заклепок z = 28; шаг заклепок t = 4 d = 4·14 = 56 мм; при этом ℓ1 = 364 мм, ℓ2 = 308 мм, ℓ3 = 252 мм, ℓ5 = 140

мм, ℓ6 = 84 мм, ℓ7 = 28 мм.

Тогда нагрузка в наиболее нагруженной заклепке от поперечной силы

PQ = Pz = 15028 = 5,37 кН ,

от изгибавшего момента