Заклепочные соединения Исполнитель

Заклепочные соединения

Цель   занятия:   изучить   конструктивные   особенности   заклепочных соединений,  их  классификацию, область применения, овладеть навыками

расчета.

План:

1. Основные сведения о конструкции и технологии заклепочных соединений, классификация, область применения.

2. Расчет на прочность элементов заклепочного шва.

3. Материалы заклепок и допускаемые напряжения.

Опорные слова; заклепочное соединение, прочные, прочноплотные, плотные заклепочные соединения, прочность, заклепки, медь, алюминий, латунь, допускаемые напряжения..

 {spoiler=Подробнее}

Основные сведения  о конструкции и технологии  заклепочных соединений, классификация, область применения

Заклепочное соединение является неразъемным. В большинстве случаев его применяют для соединения листов и фасонных прокатных профилей. Соединение образуют расклепыванием стержня заклепки, вставленной в отверстие деталей см. рис. где 1 — обжимка; , 2 — прижим при машинной клепке; 3 — замыкающая головка: 4 — закладная головка; 5 — поддержка.

При расклепывании вследствие пластических деформаций образуется замыкающая головка, а стержень заклепки заполняет зазор в отверстии.

Силы, вызванные упругими деформациями деталей и стержня заклепки, стягивают детали. Относительному сдвигу деталей оказывают сопротивление стержни заклепки и частично силы трения в стыке.

Отверстия в деталях продавливают или сверлят. Сверление менее производительно, но обеспечивает повышенную прочность  При продавливании листы деформируются, а на выходной стороне

отверстия образуется острая кромка, которая может вызвать подрез стержня заклепки.

Клепку (осаживание стержня) можно производить вручную или машинным способом (пневматическими молотками, прессами и т. п.). Машинная клепка дает соединения повышенного качества, так как она обеспечивает однородность посадки заклепок и увеличивает силы сжатия деталей.

Стальные заклепки малого диаметра (до 12 мм) и заклепки из цветных металлов ставят холодным способом, т. е. без нагрева (холодная клепка). Стальные заклепки с диаметром больше 12 мм ставят горячим способом (горячая клепка).

Нагрев заклепок перед постановкой облегчает процесс клепки и повышает качество соединения (достигается лучшее заполнение отверстия и повышенный натяг в стыке деталей).

В зависимости от конструкции соединения применяют различные типы заклепок, геометрические размеры которых стандартизованы. Основные типы заклепок изображены на рис. а — с полукруглой головкой; б — полупотайная; в— потайная; г — полая.

По назначению заклепочные соединения принято разделять на следующие три группы: а) прочные (применяют в металлоконструкциях); б)прочноплотные (применяют в котлах и резервуарах с высоким давлением); в) плотные (применяют в резервуарах с небольшим внутренним давлением).

Каждая заклепка имеет свою зону действия D,  на которую распространяются деформации сжатия в стыке деталей. Если зоны действия соседних заклепок пересекаются, соединение будет плотным.

По конструктивному признаку различают однорядные и многорядные, односрезные и много срезные заклепочные соединения. На рис показан а — однорядный односрезный шов; б — однорядный двух срезный шов с накладками.

В современном машиностроении заклепочные соединения вытесняются более прочным и дешевым видом неразъемного соединения — сваркой. Заклепочные соединения применяют для деталей, материал которых плохо сваривается.

РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ ЭЛЕМЕНТОВ ЗАКЛЕПОЧНОГО ШВА

Условия нагружения заклепок подобны условиям нагружения болтов, поставленных без зазора .Поэтому для заклепок остаются справедливыми расчетные формулы , которые определяют прочность по напряжениям среза τ и смятия σ_см. При расчетах заклепочных соединений, нагруженных силой в плоскости стыка, допускают, что нагрузка распределяется равномерно между всеми заклепками шва.

На основные размеры заклепочных соединений выработаны нормы, которые рекомендуют выбирать d,t,e и s₁ в зависимости от толщины листов s или размеров прокатного профиля . При этом расчет приобретает проверочный характер.

Ниже рассматриваются некоторые особенности конструкции и расчета заклепочных соединений.

В соединениях широких листов за расчетную нагрузку принимают силу Р_t, действующую на фронте одного шага t. При этом величину Р_t обычно определяют по напряжениям растяжения σ' в сечении листа а—а, не ослабленном отверстиями под заклепки. Напряжение σ' полагают известным из основных расчетов конструкции (расчет прочности стенок котла, резервуара и т. д.)

Р_t= σ'ts.

Прочность листа в сечении b-b         

σ^׳'/σ = (t-d)/t=φ    называют коэффициентом прочности заклепочного шва.

Величина φ показывает, как уменьшается прочность листов при соединении заклепками. Например, для однорядного, односрезного шва при размерах, взятых согласно стандартам, φ равняется 0,65, т. е. образование заклепочного сое­динения уменьшает прочность листов на 35%.

Понижение прочности дета­лей является одной из главных отрицательных характеристик заклепочного соединения. Для увеличения значений φ применяют многорядные и много срезные швы. На рис. изображена конструкция прочноплотного четырехрядного шва с переменным шагом заклепок в рядах. В этом шве на фронте основного шва t₁ расположено 13 заклепок. Каждая заклепка передает нагрузку, равную 1/13Р_t В соответствии с этим на рис. даны эпюры

продольных сил, возникающих в различных сечениях листов и накладок. Сечение листа по первому ряду заклепок нагружено полной силой Р_t. Для того чтобы меньше ослабить это сечение, в нем поставлена только одна заклепка (две половины заклепки). Сечение по второму ряду нагружено меньшей силой и, соблюдая условия равно прочностей, в нем можно поставить большее число заклепок и т. д.

Малая нагрузка на каждую заклепку, а также две плоскости среза заклепки позволяют значительно уменьшить ее диаметр. Уменьшение диаметра приводит к увеличению коэффициента прочности шва . Например, для рассматриваемого шва φ≈0,9. Однако стремление получить высокое значение φ приводит к сложной и дорогой конструкции соединения.

На рис. изображена конструкция клепаного узла фермы, которая может служить примером прочного соединения. При разработке конструкции такого соединения необходимо учитывать условия, перечисленные ниже.

1. Стержни уголки  или  другие профили) следует располагать так, чтобы расчетные линии действия сил, проходящие через центры тяжести сечений стержней, пересекались в одной точке. В противном случае в соединении, кроме сил, появятся моменты.

2.Число заклепок для каждого уголка должно быть не менее двух.

3.      Заклепки следует размещать возможно ближе к оси, проходящей через центр тяжести сечения стержня (например, уголка — рис.).

При смещении заклепки от этой оси в соединении возникают моменты, равные Р_а и Р_b. Устранить влияние этих моментов можно применением симметричных стержней (рис. 2.8). В соединении, пока­занном на рис. 2.8, а, устранен момент Р&, а в соединении по рис. 2.8,6 устранены оба момента.

МАТЕРИАЛЫ ЗАКЛЕПОК И ДОПУСКАЕМЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ

Заклепки изготовляют из стали, меди, латуни, алюминия и других металлов. Материал заклепок должен обладать, прежде всего пластичностью и не принимать закалки. Высокая пластичность материала облегчает клепку и способствует равномерному распределению на грузки по заклепкам.

При выборе материала для заклепок необходимо стремиться к тому, чтобы коэффициенты линейного расширения заклепок и соединяемых деталей были равными или близкими друг другу. В противном случае при колебаниях температуры в соединении появляются температурные напряжения.

Особую опасность представляет сочетание разнородных материалов, которые способны образовывать гальванические пары. Гальванические токи быстро разрушают соединение. Такое явление наблюдается в химической промышленности и судостроении. Поэтому для скрепления алюминиевых деталей применяют алюминиевые заклепки, для медных — медные.

Допускаемые напряжения для заклепок зависят в основном от характера обработки отверстия (продавленные или сверленные) и характера внешней нагрузки (статическая, динамическая).

Вывод: изучив данную тему, студенты усвоили материал о заклепочных

соединениях, их основных параметрах и области применения.

Контрольные вопросы:

1. В каких случаях применяют заклепочные соединения?

2. Какими способами можно производить клепку?

3. Перечислите основные типы заклепок?

4. На  какие   группы     принято  разделять  заклепочные  соединения     по назначению?

5. Какие   заклепочные   соединения   различают   по       конструктивному признаку?

6. Из каких материалов изготавливают заклепки?

{/spoilers}