Расчет на прочность клепаных соединений

Расчет на прочность – основной критерий работоспособности прочных клепаных соединений – основан на следующих допущениях:

1.Силы трения на стыке деталей не учитывают, считая, что вся нагрузка передается только заклепками (наличие трения учитывают приближенно при выборе значений допускаемых напряжений).

2. Расчетный диаметр заклепки равен диаметру d ₀ отверстия.

3. Нагрузка между заклепками распределяется равномерно.

Рассмотрим простейшее клепаное соединение – однорядное односрезное внахлестку (рис. 10.6).

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

а) на смятие поверхностей заклепок и стенок отверстий

 

                                       ,                                    (10.1)

 

где  – меньшая из толщин склепываемых деталей, мм;

     – диаметр отверстия под заклепку, мм;

     – число заклепок;

     и  – расчетное и допускаемое напряжение на смятие, , для менее прочного из материалов для деталей или заклепок (см. табл. 16);

б) на срез заклепок

 

                   ,       (10.2)

 

где  – число плоскостей среза одной заклепки (на рис. 11.6 );

       и  – расчетное и допускаемое напряжение на срез, , для заклепок (табл. 16);

в) на растяжение деталей (см. сечение I – I на рис. 11.6)

 

                     ,           (10.3)

где  – продольная сила, возникающая в том сечении, где определяется  (на рис. 10.6 в сечении I – I );

 – шаг заклепок, мм;

 – число отверстий в сечении, в котором определяется  (на рис. 10.6 ;

 и  – расчетное и допускаемое напряжение на растяжение, , для соединяемых деталей (табл. 16);

г) на срез края детали одновременно по двум сечениям II – II
(см. рис. 11.6). Поскольку распределение напряжений среза в указанных сечениях весьма сложно, для надежности расчета принимают, что срез может произойти по длине

 

                                          ,                            (10.4)

 

где  – сила, приходящаяся на одну заклепку, ;

 и  – расчетное и допускаемое напряжения на срез, , для соединяемых деталей (табл. 16).

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

1. Диаметр отверстий под заклепки для соединений внахлестку
(см. рис. 10.6) или с одной накладкой (см. рис. 10.4)

 

                                                 .                                            (10.5)

 

В авиастроении принимают

 

,

 

где  – суммарная толщина соединяемых элементов.

2. Шаг заклепок (см. рис. 10.6)

 

                                                .                                   (10.6)

 

3. Расстояние от края детали до оси заклепки (см. рис. 10.6) при продавленных отверстиях

 

                                                            ,                                           (10.7)

 

при сверленых отверстиях

 

                                                          .                                         (10.8)

 

4. Расстояние между рядами заклепок (см. рис. 10.4)

 

                                                  .                                         (10.9)

 

5. Толщина накладок (см. рис. 10.5)

 

                                                 .                                       (10.10)

 

Необходимое число заклепок  определяют расчетом из условий прочности на смятие и срез [см. формулы (10.1) и (10.2)].