Министерство общего и профессионального образования

Ростовской области

ГОУ НПО профессиональный лицей № 71

Ростовской области

УТВЕРЖДАЮ

Зам. директора по НМР

_____________Л.В. Петрова

«____»_______________200_

Расчет заклепочных соединений

по предмету «Основы технической механики»

для профессии «Станочник (металлообработка)»

Методическая разработка для учащихся и преподавателей

Волгодонск, 2009

Рассмотрено и одобрено На заседании цикловой комиссии Протокол № _____от ______________ Председатель ЦК ______Гуляева Л.М.

Составлена в соответствии с рабочей программой предмета «Основы технической механики» для профессии «Станочник (металлообработка)» ОСТ 9 ПО 02.2.12-2001

Автор Гуляева Л.М.

Пояснительная записка

В методических указаниях «Расчет заклепочных соединений» приведены рекомендации по выполнению практической работы по расчету заклепочных соединений. Даны краткие сведения о клепаных соединений, проведены примеры выполнения расчетных заданий.

Методические указания: «Расчет заклепочных соединений» предназначены для учащихся и преподавателей.

Содержание

1. Пояснения к выполнению расчетной работы.

2. Расчетные формулы на прочность клепаного соединения.

3. Примеры расчета.

4. Литература.

5. Варианты заданий.

Практическая работа

Тема: Расчет заклепочных соединений

Цель работы: получить навыки расчета заклепочных соединений, умения проводить практические расчеты заклепочных соединений.

I. Пояснения к выполнению расчетной работы.

Клепаное соединение – это соединение деталей с применением заклепок.

Клепаное соединение неразъемное и неподвижное.

Клепаные соединения применяют для изделий из листового, полосового материала, профильного проката, в конструкциях, работающих в условиях ударных или вибрационных нагрузках.

Заклепки – крепежные детали из высокопластичного материала, состоящих из стержня и закладной головки; конец стержня расклепывается для образования замыкающей головки.

Классифицирование клепаных соединений:

1. по назначению

а) прочные

б) плотные

2. по конструкции

а) нахлесточные

б) стекловые

Ряды поставленных заклепок образуют заклепочный шов.

Конструкция и размеры заклепок нормальной точности стандартизованы. ГОСТ 14802 – 85

Основным критерием работоспособности, причем при расчетах предполагают, что напряжения в сечениях распределены равномерно.

Клепаные соединения нагружены силами, действующими параллельно плоскости контакта соединяемых деталей.

Разрушение соединения может произойти по следующим причинам:

• срез заклепок под действием касательных напряжений;

• смятение отверстий соединительных деталей и заклепок под действием напряжений смятения;

• разрыв соединяемой детали по сечению, ослабленному отверстиями под заклепки в результате нормальных напряжений;

• срез деталей по двум сечениям под действием касательных напряжений.

II. Расчетные формулы на прочность клепаного соединения:

1. Прочность заклепок на срез

, где

F – нагрузка, Н

-касательные напряжения, М а

-допускаемые касательные напряжения, М а

Z – число заклепок

А_ср-площадь среза заклепки, мм ²

А_ср-

i-число плоскостей среза

d₀- диаметр отверстия под заклепку, мм

d₀=d+(0,2…2) мм

d-диаметр заклепки, мм

d=(1,5…2)б, мм

б - толщина соединяемых деталей, мм

б_н= 0,8б-толщина накладок

при одной накладке б_н=1,25 б.

2. Прочность соединения на смятение

нормальные напряжения, Ма

допускаемые нормальные напряжения, Ма

нагрузка, Н

площадь сметения, мм²

3. Прочность соединяемых деталей на растяжение

t-шаг заклепок t=(3…6)d

4. Прочность соединяемых деталей на срез

III. Примеры расчета:

Задание

Рассчитать заклепочное соединение.

Нагрузка статическая F=12000 H

ширина полосы в=100 мм

толщина полосы и косынки б=8 мм

число заклепок Z=3

Отверстия под заклепки сверленые, материал заклепок и полосы Ст3ж

Расчет заклепок

1. Определим диаметр заклепок из расчета на срез

2. Проверяем напряжение смятения

Прочность обеспечена

Проверяем напряжение в сечении I-I

Проверяем напряжение в сечении II-II

Прочность полосы в сечениях I-I и II-II обеспечена

Таблица 1.

Допускаемые напряжения

Материал	Допускаемые напряжения, МПа
	при продавленных отверстиях		при сверленых отверстиях
Ст 2	100	240	140	280
Ст 3	100	280	140	320

Пример 2

Проверить точность заклепочного соединения. Допускаемые напряжения.

=160 МПа; =140 МПа; =320 МПа

нагрузка F=280 кН; d=23 мм; t=60 мм; l=45 мм; б=12 мм; =24 мм; в=180 мм.

Проверяем полосу на растяжение. Каждая заклепка передает силу

Расчет ведем для сечения I-I

Анетто – площадь нетто сечения I-I, т.е. расчетная площадь

Для сечения II-II.

Проверяем заклепки на срез

Проверяем соединение на смятение, учитывая, что

Расчет показывает, что прочность обеспечена. Возможно даже небольшое уменьшение толщины полосы, так как расчеты на растяжение и смятие обнаруживают некоторые резервы прочности.

IV. Литература:

А.А. Эрдеди, Н.А. Эрдеди «Техническая механика. Детали машин» - М. Высш. школа 2001г.

V. Варианты заданий.

Задание 1.

Рассчитать заклепочное соединения мостового раскоса, нагруженного растягивающей силой F=16500 H.

Толщина полосы б=10 мм; толщина накладок S=6 мм; отверстия под заклепку сверленые.

Материал заклепок и полосы Ст3

Определить число заклепок и их диаметр.

Задание 2.

Произвести проверочный расчет заклепочного соединения.

F=45000 H; диаметр заклепок d=22 мм; ширина полос б=12 мм; расстояние между рядами е=60 мм. Отверстия под заклепки сверленые. Материал заклепок Ст3, материал полос Ст5.

Задание 3.

Определить требуемое число заклепок, если диаметр заклепки

d=17 мм; толщина полосы б=10 мм.

допускаемые напряжения: =160 МПа; =320 МПа; =140 МПа

Задание 4.

Два листа соединены внахлестку девятью заклепками диаметром d=22 мм. Определить допускаемую нагрузку. Материал полос и заклепки Ст3. Нагрузка статистическая, отверстия сверленые, толщина соединения полос металла б=12 мм.

Задание 5.

Определить максимальное напряжение растяжения в склепанных листах толщиной б=10 мм, растягивающей силой F=280 кН; диаметр под заклепку d = 23мм, шаг заклепки t=73 мм, число заклёпок z=4.

Задание 6.

Из расчета заклепок на срез определить диаметр d , поставленной заклёпки, если известна нагрузка F=120кН; число заклёпок z=8 и допускаемое напряжение = 100мПа.

Задание 7.

Определить напряжение в клепаном соединении, если нагрузка F=10см, диаметр d =6,5мм, толщина листов =3мм, число заклёпок z=3.

Задание 8.

Из расчета заклёпок на срез определить диаметр d поставленной заклепки, если F=80кН, z=10; =140мПа.

Задание 9.

Определить максимальное напряжение растяжения в склепанных листах толщиной =5мм, растягиваемых силой F=90кН, шаг заклепок t=36 мм, d =11мм, z=6.

Задание 10.

Определить напряжение смятия в клепанном соединений, если нагрузка F=16кН, диаметр d =8,5мм, =4мм, число заклёпок z=2.

Задание 11.

Проверить прочность элемента клепаной конструкции, продольная сила в поперечном сечении N=250кН, элемент состоит из двух уголков Определить требуемое число заклёпок, если толщина косынки =15мм, диаметр отверстий под заклепки d =20мм, отверстия сверленные, материал уголков, косынки и заклёпки Ст3сп., допускаемые напряжения: =160 мПа,

=140 мПа, =320 мПа.

Задание 12.

Определить необходимое число заклепок для прикрепления равнобоких уголков к , если расчетное усилие N=75кН диаметр заклепок 16мм, отверстия сверленые d =16,5мм, материал уголка и заклепок Ст3сп. Нагрузка статическая. Допускаемые напряжения: =140мПа, =140мПа, =320мПа.