Общие сведения о заклепочных, клеммовых, паяных, клеевых и штифтовых соединениях

7.1 Заклепочные соединения

Заклепочные соединения (рис. 7.1) являются неразъемными соединениями.

Рис. 7. 1

Достоинства заклепочных соединений (в сравнении со сварными соединениями): возможность соединения деталей из несвариваемых материалов, надежная работа при ударных и вибрационных нагрузках.

Недостатки заклепочных соединений: трудоемкость и невысокая технологичность; ослабление деталей отверстиями и в связи с этим повышенный расход металла; трудность автоматизации процесса склепывания; высокий уровень шума при работе с пневмоинструментом, используемым для деформирования заклепок; коэффициенты линейного расширения материала заклепок и соединяемых деталей должны быть равными или близкими друг к другу.

Заклепочное соединение образуют деформированием заклепки, свободно установленной в отверстия соединяемых деталей (рис. 7.2). Пластически деформируя, заклепку осаживают, заполняя зазор между стержнем заклепки и стенками отверстия, и формируют замыкающую головку. Закладную головку выполняют на заклепке заранее.

Рис. 7. 2

Основные типы заклепок представлены на рис. 7.3:

Рис. 7. 3

где а, б, в – сплошные стержневые заклепки: а – с полукруглой головкой; б – с плоской (трапецеидальной) головкой; в – с потайной головкой; г – пустотелые (для мягких тканей); д – полупустотелые (для снижения силы расклепывания и повышения сопротивлению усталости соединения из композиционных материалов – стеклотекстолитов, углепластиков).

По расположению заклепок (рис. 7.4) соединения подразделяют на однорядные (а) и многорядные (б):

Рис. 7. 4

Проверку прочности тела заклепки (рис. 7.5) выполняют: по напряжениям среза:

(7.1)

и по напряжениям смятия

(7.2)

где - число поверхностей среза.

Рис. 7. 5

Соединяемые детали проверяют на прочность в сечениях, ослабленных отверстиями под заклепки. Для рассмотрения условия прочности вырежем из листа участок, равный по ширине одному шагу (рис. 7.6). При толщине листа и нагружении растягивающей силой имеем напряжения растяжения в листе на ширине :

(7.3)

а напряжения растяжения в листе в сечении, ослабленном отверстием диаметра

(7.4)

Условие прочности листа:

(7.5)

где - допускаемое напряжение на растяжение.

Отношение обозначают и называют коэффициентом прочности соединяемых деталей заклепочного шва:

(7.6)

Коэффициент показывает, насколько уменьшается прочность листов при соединении заклепками. Среднее значение соответствует уменьшению прочности листов при образовании заклепочного соединения на 15%.

Рис. 7. 6

Повысить коэффициент заклепочного шва можно, уменьшив . Для этого применяют многорядные швы (с большим числом заклепок меньшего диаметра).

Смятие стенок отверстия нарушает работоспособность соединения и может привести к последующему прорезанию заклепкой соединяемых деталей (рис. 7.7), следы которого показаны волнистыми линями.

Рис. 7. 7

Для предотвращения прорезания должно выполняться условие прочности по допускаемым напряжениям среза для материала деталей

(7.7)

Допускаемые напряжения на срез и смятие детали обычно принимают: , , где – временное сопротивление материала детали.

Основным видом разрушения заклепочных соединений при переменных режимах нагружения является возникновение усталостных трещин. В общем машиностроении переменный характер нагружения учитывают понижением допускаемых напряжений. Например, при редких знакопеременных нагрузках допускаемые напряжения понижают, умножая их на коэффициент:

(7.8)

где и – наименьшая и наибольшая по абсолютному значению действующие на заклепки силы, взятые со своими знаками; а, b – коэффициенты: и для соединения элементов из низкоуглеродистых сталей; и - из среднеуглеродистых сталей.