6. Неразъемные соединения

К этой группе соединений относятся заклепочные, сварные и соединения с натягом.

З аклепочное соединение применяют для соединения листов и фасонных прокатных профилей. Соединение образуют расклепыванием стержня заклепки, вставленной в отверстие деталей (рис. 6.1). При расклепывании (пластическом деформировании) 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 заклепок и частично силы трения в стыке.

К

Рис. 6.1 Заклепочное соединение: 1 — обжимка; 2 — прижим при машинной клепке; 3 — замыкающая головка; 4—закладная головка; 5—поддержка

лепку производят вручную или машинным способом. Машинная клепка дает соединения повышенного качества. Она обеспечивает однородность посадки заклепок и увеличивает силы сжатия деталей. Стальные заклепки малого диаметра (до 10 мм) и заклепки из цветных металлов ставят без нагрева—холодная клепка. Стальные заклепки диаметром больше 10 мм ставят горячим способом — горячая клепка.

В

Рис. 6.2. Основные типы заклепок: а — с полукруглой головкой; б—полупотайная; в — потайная; г—трубчатая.

зависимости от конструкции соединения применяют различные типы заклепок, геометрические размеры которых стандартизованы. Основные типы заклепок изображены на рис. 6.2. По назначению заклепочные соединения делят: на прочные; прочноплотные; плотные.

К

Рис. 6.3 Схема распространения деформации в заклепочном соединении

аждая заклепка имеет свою зону действия D (рис. 6.3), на которую распространяются деформации сжатия в стыке деталей. Если зоны действия соседних заклепок пересекаются, то соединение будет плотным. По конструктивному признаку различают заклепочные соединения внахлестку и встык, однорядные и многорядные, односрезные и многосрезные. На рис. 6.4: а—однорядный односрезный шов внахлестку; б— однорядный двухсрезный шов встык с двумя накладками.

Заклепочные соединения применяют для деталей, материал которых плохо сваривается, и в тех конструкциях, где важно растянуть во времени развитие процесса разрушения. В сварных соединениях образование трещин сопровождается высокой концентрацией напряжений, что приводит к ускорению процесса разрушения.

Расчет на прочность элементов заклепочного шва

П

Рис. 6.4

ри расчетах заклепочных соединений, нагруженных силой в плоскости стыка, допускают, что нагрузка распространяется равномерно между всеми заклепками шва, силы трения в стыке не учитывают. В соединениях широких листов (рис. 6.4) за расчетную нагрузку принимают силу F_t, действующую на фронте одного шага t. Значение F_t определяют по напряжениям растяжения σ' в сечении листа а — а, не ослабленном отверстиями под заклепки. Напряжение σ' полагают известным из основных расчетов конструкции:

Прочность листа в сечении b — b

Отношение

σ'/σ=(t-d)/t=φ (6.1)

называют коэффициентом прочности заклепочного шва.

Значение φ показывает, как уменьшается прочность листов при соединении заклепками. Например, для однорядного односрезного шва (рис. 6.4, а) при стандартных размерах φ=0,65, т.е. образование заклепочного соединения уменьшает прочность листов на 35%. Понижение прочности деталей —одна из главных отрицательных характеристик заклепочного соединения. Для увеличения значений φ применяют многорядные и многосрезные швы (см. рис. 6.4,б и 6.5).

Н а рис. 6.5 изображена конструкция прочноплотного трехрядного шва с переменным шагом заклепок в рядах. В этом шве на фронте основного шва расположено шесть заклепок.

К

Рис. 6.5

аждая заклепка передает нагрузку, равную (1/6) ,. На рис. 6.5 даны эпюры продольных сил, возникающих в различных сечениях листов и накладок. Сечение листа по первому ряду заклепок нагружено полной силой . Для того чтобы немного ослабить это сечение, в нем поставлена только одна заклепка. Сечение по второму ряду нагружено меньшей силой и, соблюдая условия равнопрочностей, в нем можно поставить большее число заклепок. 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.