2. Классификация заклепок и заклепочных швов

Основные виды заклёпок общего назначения стандартизованы:

• заклёпки с полукруглой головкой ГОСТ 14797-85 и 10299-80 (Рис. 1 .2 а, Рис. 1 .3, а);

• заклёпки с полукруглой низкой головкой ГОСТ 10302-80 (Рис. 1 .3, б);

• заклёпки с плоской головкой ГОСТ 14801-85 (Рис. 1 .2 б, Рис. 1 .3, д);

• заклёпки с потайной головкой ГОСТ 14798-85, 14799-85, 10300-80 (Рис. 1 .2 в, Рис. 1 .3, в);

• заклёпки с полупотайной головкой ГОСТ 10301-80 (Рис. 1 .3, г);

• заклёпки полупустотелые ГОСТ 12641-80, 12643-80 (Рис. 1 .2 г, д, е). Полупустотелые заклёпки применяются в тех случаях, когда не желательно или не допустимо заклёпочные соединения подвергать ударам;

• пустотелые со скруглённой ГОСТ 12638-80 и потайной ГОСТ 12640-80 головками (Рис. 1 .2 ж, з, и). Пустотелые заклёпки применяются для того, чтобы использовать их отверстие в заклёпочном соединении для пропуска электрических проводников, крепёжных или других деталей.

В отдельных случаях применяют специальные заклёпки, например взрывные.

Заклёпочные швы подразделяются:

по конструкции:

- швы внахлёстку (Рис. 1 .4 а, г);

- швы встык с одной накладкой (Рис. 1 .4 б);

- швы встык с двумя накладками (Рис. 1 .4 в).

по расположению заклёпок:

- однорядные (Рис. 1 .4 а, б, в);

- многорядные:

- а) рядовым построением (Рис. 1 .4 а);

- б) шахматным построением (Рис. 1 .4 б).

Рис. 1.2. Стандартные стальные заклепки

а б в г д

Рис. 1.3. Взаимосвязь размеров различных видов заклёпок

Рис. 1.4. Типы заклепочных соединений: а – нахлесточные; б – стыковые с одной накладкой; в – стыковые с двумя накладками; г – нахлесточные многорядные

по числу заклёпок работающих на срез:

- односрезные (Рис. 1 .4 а, б, г; Рис. 1 .5);

- двухсрезные (Рис. 1 .4 в);

- многосрезные.

по назначению:

- прочные (узлы машин);

- плотные (паровые котлы, баки и т. п.).

Рис. 1.5. Двухрядное параллельное (а) и двухрядное шахматное (б) соединение внахлёстку

3. Расчет прочных заклепочных швов

В прочных швах герметичность соединений не требуется, поэтому силы, действующие на соединяемые детали могут быть больше сил трения, развиваемых между этими деталями. Таким образом, при работе прочного шва возможен и допустим сдвиг одной детали относительно другой. Поэтому заклёпки прочных швов рассчитываются на срез и на смятие.

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

Для заклёпочного шва представленного на рисунке 1.6 а можно записать следующие условия прочности.

На срез заклёпки:

. (3.1)

Рис. 1.6. Расчетные схемы односрезного (а); двухсрезного (б) заклепочного соединения

На смятие между заклёпкой и листом:

. (3.2)

На растяжение (разрыв) листа в сечении, ослабленном отверстиями под заклепки:

. (3.3)

На срез листа одновременно по двум сечениям до кромки листа, в предположении, что срез происходит по длине :

, (3.4)

здесь: F₁ – сила, действующая на участок шва шириной t;

– допускаемое напряжение на срез для листов.

Из уравнений (3.1) и (3.2) при _cм.= 1,6 τ_cp. получим:

d = 2S.

Из уравнений (3.1) и (3.3) при []_p.= [τ]_cp. , d = 2S, следует, что t = 2,6d.

Принимают t = 3d

Из уравнений (3.1) и (3.4) при [τ]_cp = 0,8 [τ]_cp, получим

ℓ ≈ 1,5d.

Принимают

ℓ ≈ (1,5…2)d.

Аналогично получаются подобные соотношения параметров для других типов швов. Зная размеры заклёпочного вала, надо проверить заклёпки на срез

;

и на смятие

.

Здесь: F₁ – сила, действующая на одну заклёпку; n – число срезов заклёпки.

При симметрично действующей силе F необходимое число заклёпок (Z) определяется из соотношения:

.

Полученное число заклёпок Z проверяют расчётом заклёпок на смятие:

.

При действии на заклёпочный шов знакопеременных нагрузок, допускаемые напряжения для низкоуглеродных сталей ст. 2, ст. 3, сталь 10, сталь 20 понижают умножением на коэффициент γ:

,

где: p_min и p_max – соответственно минимальное и максимальное значение нагрузки, взятое со своим знаком.

Действительные напряжения в листе, в сечении, ослабленном отверстиями под заклепки равно:

,

а в неослабленном сечении по основному металлу:

,

Отношение называется коэффициентом прочности шва, и может быть определено как

,

Так как расчёт соединяемых заклёпками деталей производится по сечению, ослабленному отверстиями, то при этом следует учитывать коэффициент φ.

Например, площадь поперечного сечения (брутто) детали, работающей на растяжение от силы F

,

здесь: [φ] – допускаемый коэффициент прочности шва.

Величиной [φ] задаются в пределах 0,6…0,85; затем устанавливается тип шва.

Определяют его параметры d, t и f.

Если окажется, что предварительно принятая величина [φ] значительно отличаются от действительной величины φ, то расчёт уточняется.