3.3. Основные типы заклепок

Форма головки выбирается в зависимости от назначения клепа­ного соединения. Наибольшее применение имеют заклепки с полу­круглыми головками (рис. 3.2, а). Заклепки с потайными головками (рис. 3.2, б) применяют тогда, когда конструктивно недопустимы выступы головок, например в самолетостроении. Трубчатые заклеп­ки (рис. 3.2, г) применяют в слабонагруженных металлических со­единениях, а также в соединениях неметаллических материалов (фибра, текстолит и др.). Замыкающая головка трубчатой заклепки получается развальцовкой ее выступающего конца. Все заклепки стандартизованы.

3.4. Классификация клепаных швов

В зависимости от назначения клепаные швы бывают:

прочные, обеспечивающие основной критерий работоспособности — прочность. Применяют для деталей общего назначения, в металлокон­струкциях (рамы и др.), в самолетостроении;

прочноплотные, обеспечивающие прочность и герметичность. При­меняют в различных резервуарах. В настоящее время эти клепаные швы заменяют сварными соединениями.

В зависимости от взаимного расположения склепываемых деталей различают клепаные швы внахлестку (рис. 3.3) и встык, с одной (рис. 3.4) или с двумя (рис. 3.5) накладками.

В зависимости от числа рядов заклепок швы бывают однорядные (см. рис. 3.3) и многорядные (см. рис. 3.4 и 3.5). Для швов встык число рядов учитывается по одну сторону стыка.

В зависимости от расположения заклепок в рядах различают швы параллельные (см. рис. 3.4) и шахматные (см. рис. 3.5).

В зависимости от числа плоскостей среза одной заклепки швы делят на односрезные (см. рис. 3.3 и 3.4) и двухсрезные (см. рис. 3.5).

3.5. Краткие сведения о материалах клепаных соединений

Основными материалами склепываемых деталей являются низкоуг­леродистые стали марок СтО, Ст2, СтЗ, цветные металлы и их сплавы. К материалу заклепки предъявляются следующие требования:

1. Высокая пластичность для облегчения процесса клепки.

2. Одинаковый температурный коэффициент расширения с мате­риалом склепываемых деталей во избежание дополнительных темпера­турных напряжений в соединении при колебаниях температуры.

3. Однородность с материалом склепываемых деталей для предот­вращения появления гальванических токов, сильно разрушающих со­единения. Для стальных деталей применяются только стальные заклеп­ки, для алюминиевых — алюминиевые, для медных — медные.

Заклепки изготовляют на высадочных автоматах из прутков низко­углеродистых сталей марок Ст2, СтЗ, 10, Юкп, 15, 15кп, из сплавов цветных металлов марок Л63, М2, Д18 и др.

3.6. Расчет на прочность клепаных соединений

Расчет на прочность — основной критерий работоспособности проч­ных клепаных швов —основан на следующих допущениях:

1. Силы трения на стыке деталей не учитывают, считая, что вся нагрузка передается только заклепками.

2. Расчетный диаметр заклепки равен диаметру d₀ отверстия.

3. Нагрузка между заклепками распределяется равномерно. Рассмотрим простейший клепаный шов — однорядный односрезный

внахлестку (рис. 3.6).

При нагружении шва осевой силой F детали (листы) стремятся сдвинуться относительно друг друга. При этом условия прочности эле­ментов шва имеют следующий вид:

а) На смятие поверхностей заклепок и стенок отверстий

(3.1)

где δ — меньшая из толщин склепываемых деталей, мм; d₀ — диаметр отверстия под заклепку, мм; z —число заклепок; σ'_см и [σ]'_см — расчет­ное и допускаемое напряжения на смятие, Н/мм², для менее прочного

материала, т. е. для деталей или для заклепок (см. ниже табл. 3.2). б) На срез заклепок

(3.2)

|гдс i — число плоскостей среза одной клепки (на рис. 3.6 i= 1); τ_ср и τ_ср ­расчетное и допускаемое напряжения на cрез, Н/мм², для заклепок (табл. 3.2).

в) На растяжение деталей (см. сече­ние I — I на рис. 3.6)

Рис. 3.6. К расчету однорядного односрезного клепаного шва

(3.3)

где N— продольная сила, возникающая в том сечении, где определяется σ_р (на рис. 3.6 в сечении N= F); р — шаг шва, мм; n — число отверстий в сече­нии, в котором определяется σ_р (на рис. 3.6 п = 2); σ_р и [σ]_р — расчетное и допускаемое напряжения на растяжение, Н/мм², для соединяемых деталей (табл. 3.2).

г) На срез края детали одновременно по двум сечениям II— II (см. рис. 3.6). Поскольку распределение напряжений среза в указанных сечениях весьма сложно, для надежности расчета принимают, что срез

может произойти по длине e-(d₀/2)

(3.4)

где F₀ = F/z — сила, приходящаяся на одну заклепку, τ_ср и [τ]_ср — рас­четное и допускаемое напряжения на срез, Н/мм², для соединяемых деталей (табл. 3.2).

На практике при расчете прочных клепаных швов пользуются сле­дующими соотношениями, полученными совместным решением приве­денных выше уравнений при условии равнопрочности всех элементов шва:

1. Диаметр отверстий под заклепки для швов внахлестку (см. рис. 3.6) или с одной накладкой (см. рис. 3.4)

(3.5)

2. Шаг заклепочного шва (см. рис. 3.6)

(3.6)

3. Расстояние от края детали до оси заклепки (см. рис. 3.6) при продавленных отверстиях

(3.7)

при сверленых отверстиях

(3.8)

4. Расстояние между рядами заклепок (см. рис. 3.4)

(3.9)

5. Толщина накладок (см. рис. 3.5)

(3.10)

Необходимое число заклепок z определяют расчетом из условий прочности на смятие и срез по формулам (3.1) и (3.2).