4. Условное изображение заклепочных швов на чертеже

На чертежах указывают все конструктивные размеры швов клепаного соединения. При этом обычно не вычерчивают все заклепки соединения а показывают одну-две из них, места расположения остальных обозначают пересечением осей (Рис. 1 .7).

Рис. 1.7. Изображение клепаного соединения на чертеже

Заклепочные швы имеют свои обозначения, которые наносятся на чертежах. В обозначении указывают диаметр (d) и длину (l) стержня заклепки, группу металла и номер ГОСТ, определяющего форму головки и покрытие.

Например, заклепка, имеющая полукруглую головку, длину d = 25 мм, диаметр стержня d = 10 мм, изготовленная из металла группы ОО, без покрытия имеет обозначение: Заклепка 1025 ГОСТ 10299—80.

При изображении на чертежах большой группы заклёпок на чертёже можно применять условные изображения согласно ГОСТ 2.313-68. Примеры условных изображений соединений, получаемых клёпкой, приведены в таблице 2.

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

5. Примеры расчёта заклёпочных соединений

Пример 1. Рассчитать заклепочное соединение узла А (Рис. 1 .8). 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. 1.8. Соединение узла А

Решение

Из условий равновесия узла А:

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

N₁ = Q  ctgα = 40  1 = 40 кН.

.

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

.

На каждый уголок косынки (2) действует сжимающая сила

.

Выбираем материал заклепок – Ст.3.

Толщину стержня тяги в (Рис. 1.8) 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,

Т.к. _см < []_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 принимаем

ℓ₁ = 1,5d = 1,5 8 = 12 мм.

Определяем высоту стержня тяги h (Рис.  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:

С площадью поперечного сечения F = 2,00 см² = 200 мм².

Для соединения укосины 2 с пластиной 3 выбираем диаметр заклёпок d = 8 мм. Определяем необходимое число заклепок из условия прочности их на срез:

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:

.

Т.к. _см < []_см – условие прочности выполнено.

Пример 2. Определить высоту косынки H, а также число и диаметр заклепок, соединяющих косынку со швеллерной балкой, № 24а (рис. 1.9). Р = 150 кН; ℓ = 500 мм; b = 10 мм, С = 180 мм. Материал косынки, швеллера и заклепок сталь Ст.3. [σ]_Р = 160 МПа; [σ]_СМ = 320 МПа; [τ]_ср = 140 МПа.

Рис. 1.9. Заклепочное соединение

Решение

Из условия точности косынки на изгиб

;

определяем потребный момент сопротивления

.

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

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.

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.

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

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 М_max. Нагрузка в наиболее нагруженной заклепке от поперечной силы

;

от изгибающего момента [1, §17]

где m – число вертикальных рядов заклепок;

ℓ₁ – расстояния заклепок от нейтрального стоя (рис. 1.10).

ℓ₆ = t = 48 мм;

ℓ₅ = 2 t = 2·48 = 96 мм;

ℓ₄ = 144 мм;

ℓ₃ = 192 мм;

ℓ₂ = 240 мм;

ℓ₁ = 288 мм.

Рис. 1.10. Схема расположения заклепок

.

Суммарная сила на наиболее нагруженную заклепку

.

Напряжения среза в заклепке

_ср > []_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

;

от изгибавшего момента

Суммарная сила на наиболее нагруженную заклепку

При этом напряжения среза в заклепке

Т.е. .

Проверяем соединение по напряжениям смятия

Т.е. .

Ввиду увеличения диаметра и числа заклепок пересчитаем размер высоты косынки

Н = t · z + t = 56 · 14+56 = 840 мм.

Пример 3. Проверить прочность изображенного на рис. 1.11 заклепочного соединения, если F=87 кН. Допускаемые напряжения на растяжение листов []_р = 140 МПа, на смятие []_см = 280 МПа, на срез заклепок []_ср =100 МПа. Толщина листов _Л соединяемых встык деталей равна 10 мм, толщина накладок _Н каждой равна 6 мм. Диаметр заклепок d = 17 мм, ширина листов b = 150 мм.

Рис. 1.11. Конструкция клепаного узла фермы

Решение.

Проверка прочности листа на растяжение в сечении, ослабленного отверстиями под заклепки:

Проверка прочности заклепок на срез, учитывая, что в данном соединении заклепки двухсрезные.

где z — число заклепок на половине стыка, z = 2.

Проверка прочности листов на смятие (рис. 1.11):

Прочность листов на растяжение, заклепок на срез и листов на смятие проведена, прочность листов и заклепок обеспечена.

Пример 4. Две полосы соединены внахлестку пятью заклепками (рис. 1.12). Определить напряжения в сечении II—II, ослабленном отверстиями под заклепки. Толщина каждого листа  = 7 мм. Проверить прочность заклепок Ст. 3, диаметр заклепок d=14 мм, допускаемое напряжение на срез []_ср = 140 МПа, нагрузка на соединение F= 90 кН.

Рис. 1.12. Рациональное размещение заклепок

Решение

Определить напряжения в сечении II—II листа. Полоса работает на растяжение.

Проверить прочность заклепок на срез:

здесь z — общее число заклепок;

Пример 5. Ферменное крепление (рис. 1.16) состоит из фасонки (листа), раскоса и стойки, которые крепятся заклепками. Диаметр заклепок d = 17 мм. Усилия в раскосе N₁ = 110кН, в стойке N₂ = 80 кН. Толщина фасонки  = 6 мм. Определить необходимое число заклепок, если [] = 140 МПа; []_см = 300 МПа.

Рис. 1.13. Ферменное крепление

Решение.

Определить число заклепок г для раскоса, заклепки двухсрезные.

следовательно

Число заклепок из условия смятия листа

следовательно

Из полученных значений z принимаем большее, округляя до целого числа z = 4.

Определить число заклепок для стойки из условия среза:

Число заклепок из условия смятия листа

Принимаем для стойки z = 3.