Расчет на прочность элементов заклепочного шва

 

На основные размеры заклепочных соединений выработаны нормы, геометрические размеры заклепок стандартизованы.

Диаметр заклепки назначают по рекомендации

где h — толщина соединяемых листов, и уточняют по стандарту.

Расстояние между рядами заклепок t = 2d + 8; расстояние от центра крайней заклепки до края листа е = 2d (см. табл. ПЗО Приложения).

Обычно заклепочное соединение нагружено продольными силами, стремящимися сдвинуть соединяемые детали относительно друг друга. Расчет заклепок сводится в этом случае к расчету на срез. При централь­но действующей силе считают, что внешняя сила распределяется между заклепками соединения равномерно. Трение в стыке не учитывают.

1. Расчет односрезного соединения (рис. 19.3). Нагрузка на одну за­клепку

где F — нагрузка на соединение; z — число заклепок.

 

Условие прочности на срез (сдвиг)

где d₃ — диаметр заклепки; [т_с] — допускаемое напряжение среза, [т_с] = 0,2а_в; а_в — временное сопротивление материала. Необходимое число заклепок из расчета на срез

 

2. Расчет двухсрезного соединения (рис. 19.4). Площадь среза за­клепки

Условие прочности на срез

где / — число площадок среза.

Необходимое число заклепок с одной стороны от стыка

3. Расчет заклепок и листов на смятие (см. рис. 19.3). Площадь смятия

где δ_min — минимальная толщина листа (толщина наиболее тонкого листа).

Условие прочности на смятие

где [а_см] — допускаемое напряжение смятия;

а_в — временное сопротивление материала детали.

Необходимое число заклепок из расчета на смятие соединяемых де­талей

4. Расчет соединяемых листов на растяжение. Расчет проводится в сечении I — I, ослабленном отверстиями под заклепки (см. рис. 19.3).

Условие прочности

где δ — меньшая из толщин листов; b — ширина листа; z' — число за­клепок в ряду.

При расчетах использовать табл. ПЗО Приложения, там же помеще­ны рекомендации по определению шага заклепок t и расстояния от за­клепки до края листа е.

Глава 20. Сварные соединения

Иметь представление о видах сварки, видах сварных соединений, их достоинствах и недостатках.

Знать основные типы сварных соединений и сварных швов; расчет на прочность при осевом нагружении соединяемых деталей.

Уметь проводить проверочные расчеты сварных соединений.

Сваркой называют процесс образования неразъемных соединений за счет создания атомно-молекулярных связей между элементарными час­тицами сопрягаемых деталей.

 

В последнее время разработаны технологии сварки металлов и их сплавов в однородных и разнородных сочетаниях, а также неметалличе­ских материалов между собой и с металлами.

 

В зависимости от метода получения соединений сварку делят на

· сварку плавлением и

· сварку давлением.

При сварке плавлением детали соединяют с помощью местного расплавления элементов соединяемых частей. Расплавляется только основной металл изделия по кромкам или основной и дополнительный металл (электрод и присадочный ма­териал).

Различают электрическую и химическую (газовую) сварки плавлением. Чаще применяется электросварка плавлением.

 

При сварке давлением поверхности соединяемых деталей претерпе­вают совместную упруго-пластическую деформацию, поверхности вырав­ниваются, разрушается поверхностный слой. Атомы поверхностей сбли­жаются на расстояние активного взаимодействия, и образуется металли­ческая связь. Применяется предварительный нагрев поверхностей до пластического состояния.

Наибольшее распространение получила электроконтактная сварка. Сварка давлением применяется при массовом и серийном производстве в заводских условиях.

Оценка сварных соединений

 

Достоинства сварных соединений:

• возможность механизации и автоматизации процесса сварки;

• высокое качество сварных соединений и рациональное исполь­зование металла сделали сварку экономически выгодным про­цессом; экономия металла достигается отсутствием отверстий, ослабляю­щих сечение соединяемых листов, меньшему весу соединитель­ных элементов. Экономия металла по сравнению с заклепочными соединениями составляет 10...20 %;

• по сравнению с заклепочными соединениями трудоемкость со­единения ниже, а производительность выше.

Применение сварки вместо литья и обработки резанием также при­водит к экономии металла. Особенно выгодна сварка при единичном и мелкосерийном производстве.

 

Недостатки сварных соединений:

• термические деформации в зоне шва и околошовной зоне могут приводить к трещинам и снижению прочности;

• характерная форма швов приводит к концентрации напряжений;

• механическая, химическая, физическая и структурная неоднород­ность шва.

В целом сварные конструкции вытеснили клепаные из машино­строения, за исключением некоторых специальных случаев.