Заклепочные соединения

Глава 3. Заклепочныесоединения

тивные формы в связи с необходимостью наложения одного листа на другой или применения специальных накладок. В настоящее время во многих конструкциях заклепочные соединения вытеснены сварными, и этот процесспродолжается .

Область практического применения заклепочных соединений ограничиваетсяследующими случаями :

1) соединения, в которых нагрев при сварке недопустим из-за опасности отпуска термообработанных деталей или коробления окончательнообработанныхточныхдеталей ;

2)соединения несвариваемых материалов;

3)соединения в авиа- и судостроении (в современном пасса-

жирском самолетеиспользу ютнесколько миллионзаклепокв ). Клепку стальными заклепкамидиаметром до 8...10 мм, а также

заклепками из латуни, меди и легких сплавов всех диаметров проводят холодным способом, а остальных заклепок — горячим способом.

Материал заклепок должен быть достаточно пластичным для обеспечения возможности формирования головок и однородным с материалом соединяемых деталей во избежание электрохимической коррозии. Стальные заклепки обычно изготовляют из сталей Ст2, Ст3, 15, 09Г2 и др. Из легких сплавов для заклепок применяют сплавы В65, АД1 (на основе алюминия) и ОТ4, ВТ16 и др. (на основетитан а).

Конструкции некоторых видов стандартных заклепок и варианты соединения деталей с помощью этих заклепок показаны на рис. 3.2.

Рис. 3.2. Некото рыевидыстандартныхзаклепок

Заклепки со стальным стержнем (рис. 3.2, а, б) применяют в основном при выполнении прочных и прочноплотных соединений,

60

Глава 3. Заклепочныесоединения

пустотелые заклепки (рис. 3.2, в, г) — при соединении тонких листов и неметаллических деталей, не допускающих больших нагрузок.

Используют также специальные заклепки. На рис. 3.3, а в качестве примера показана взрывная заклепка, применяемая в случае невозможности образования замыкающей головки обычным способом, например в труднодоступных местах. Взрыв вызывается нагревом заклепки или ударом. Если нет доступа к замыкающей головке, используют заклепки с односторонним доступом (рис. 3.3, б). Замыкающая головка 1 в таких заклепках образуется при протягивании стержня 2 сна конечником через коническое отверстие заклепки.

Рис. 3 .3. Специальныезаклепки

Рис. 3 .4. Болт-заклепка

В последнее время широкое применение нашли так называемые болты-заклеп ки (рис. 3.4), характеризующиеся высокими технологичностью и надежностью. Стержень 1 болта-заклепки состоит из рабочего и технологического участков, между которыми расположенаотрывная шейка 2. Кольцо 5 выполнено из пластичной стали в виде цилиндрической втулки. При сборке соединения постановочный

61

Глава 3. Заклепочныесоединения

инструмент захватывает стержень за технологический хвостовик 4, а фильера 3, перемещаясь в противоположном постановочному инструменту направлении, сжимает пакет. При этом одновременно происходят обжим и формирование замыкающей головки. После достижения требуемойстепени сжатия пакета и полного обжатия кольцате хнологический хвостовик обрывается.

Болеешироко заклепочные соединенияпредст авленыв[2].

Типызаклепоч ныхсоединений . По конструкции заклепочные соединенияподразделяют на нахлес точныесоединения (рис. 3.5, а), стыковые с одной накладкой (рис. 3.5, б) и с двумя накладками (рис . 3.5, в). Первые два соединения являются односрезными, последнее — двухсрезным. По числу рядов заклепок соединения бываютодно - и многорядные (рис. 3.5, г).

Рис. 3.5. Типы заклепочных соединений:

а — нахлесточные однорядные; б — стыковые с одной накладкой; в — стыковые с двумянакладками; г— нахлесточныемногорядные

62

Глава 3. Заклепочныесоединения

силовых соединениях выбирают равным (1,8...2,0) , в двух-

Минимальный шаг размещения заклепок определяется удобством клепки и прочностью соединяемых листов, максимальный— условиями плотного соприкосновения листов, он зависит от жесткостисоединяемых элементов .

Обычно шаг P в однорядном односрезном соединении принимают 3d, в двухсрезном — 3,5d, в двухрядных соединениях — (4...5)d . Расстояние l от оси заклепки до края листа принимают

равным (1,5...2,0)d (рис. 3.7).

Рис. 3.7. Расчетные схемы односрезного (а) и двухсрезного (б) заклепочныхсоединений

Расчет заклепочных соединений. В соответствии с обычны-

ми условиями работы заклепочных соединений основными нагрузками для них являются силы, стремящиеся сдвинуть соединяемые детали одну относительно другой. При нагружении заклепочного соединения продольными силами нагрузка передается силами трения. Если заклепка установлена в отверстие без зазора

63

Глава 3. Заклепочныесоединения

или с натягом, тотело заклепки такжепринимает участие в работе. Условие равновесия внешних и внутренних сил может быть записано в виде

F1 р A f Ai,

где F1 — внешняя нагрузка, отнесенная к одной заклепке; p, — соответственно напряжения растяжения и среза в поперечном сечении заклепки; А— площадь поперечного сечения заклепки; f — коэффициент трения между соединяемыми деталями; i — число срезовзаклепки .

В связи с неопределенностью напряжения p, зависящего от особенностей технологического процесса клепки, на практике в расчетах силу трения не учитывают, используя более простой расчет по условным касательным напряжениям среза (см. рис. 3.7).

где [ ]ср — допускаемое касательное напряжение заклепки на срез.

Из этого условия, задавшись [ ]ср , можноопределить F1.

При центрально действующей нагрузке F необходимое число заклепок в нахлесточном соединении n F F1 (рис. 3.8). В стыко-

вых соединениях с использованием накладки число заклепок увеличиваетсявдвое.

Рис. 3.8. Двухрядные нахлесточные соединения

64

Глава 3. Заклепочныесоединения

При действии на соединение момента в плоскости стыка определение сил, действующих на отдельные заклепки, проводится так же, как при расчете групповых резьбовых соединений (см.

п. 2.8.1).

Заклепки в односрезномили двухсрезном силовом соединении (см. рис. 3.7) проверяют на смятие:

см F1 [ ]см , (3.2)

d

где — толщина соединяемой детали; d— диаметр заклепки; [ ]см — допускаемое напряжение смятия, принимаемое обычно

дляматериалазаклепки.

Соединяемые элементы проверяют на прочность в сечениях, ослабленныхзаклепками( см. рис. 3.8, сечение a–a):

мых листах; при продавливании отверстий и при холодной клепке допускаемые напряжения понижают на 20...30 %.

Пример. Рассчитать и сконструировать нахлесточное заклепочное соединение двух полос с размерами в сечении b 150 6. Централь-

Решение.1. Определяем диаметр заклепок:

d (1,8...2, 0) (1,8...2, 0) 6 10,8...12, 0 мм .

Принимаем d 12 мм.

2. Вычисляем максимальную силу, действующую на одну заклепку, изусловия про чности насрез (3.1):

F1 Ai[ ]ср 113 1 140 15 820 Н,

65

Глава 3. Заклепочныесоединения

A d 2 3,14 122 113 мм2 .

44

3.Рассчитываем необходимое число заклепок:

При расстоянии от оси заклепки до края листа P/2 шаг между заклепками в ряду

P b 150 50 мм .

33

4. Проводим проверку по напряжениям смятия по формуле (3.2):

5. Проверяем прочность листов по ослабленному заклепками сечению a–a в соответствии с формулой (3.3):

F80 000

b n1 d 6 150 3 12 117 МПа [ ]р 160 МПа.

Услпровиечности выполнено .