Материалы заклепок и допускаемые напряжения

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

При выборе материала для заклепок необходимо стремиться к тому, чтобы температурные коэффициенты линейного расширения заклепок и соединяемых деталей были равными или близкими. 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 (таблица 2.1) зависят в основном от характера обработки отверстия (продавленные или сверленые) и характера внешней нагрузки (статическая, динамическая).

Таблица 2.1

Вид напряжений	Обработка отверстия	Допускаемые напряжения, МПа
Ст0 и Ст2	Ст3
Срез заклепок Срез заклепок		Сверление Продавливание
Смятие заклепок Смятие заклепок		Сверление Продавливание
Растяжение основных элементов		–
Примечание – При переменных нагрузках допускаемые напряжения рекомендуют понижать в среднем на 10...20 %.

 

 

Пример 2.1. Проверить прочность заклепочного соединения (рисунок 2.10, а)если = 100 Н/мм²; = 240 Н/мм²; = 140 Н/мм².

Решение. Расчет включает проверку прочности заклепок на срез, стенок отверстий в листах и накладках на смятие, листов и накладок на растяжение.

Проверку прочности заклепок на срез выполняем по формуле (2.1)

,

где – число заклепок по одну сторону от стыка; – число плоскостей среза (двухсрезные заклепки).

.

Проверку на смятие выполняем по формуле

,

где – расчетная площадь смятия, мм.

В заданном соединении ( – толщина соединяемых листов; – толщина накладок), т. е. расчетная площадь смятия стенок отверстий в соединяемых листах меньше, чем стенок отверстий в накладках. Следовательно, напряжения смятия для листов больше, чем для накладок, и мм.

Подставляя числовые данные в исходную формулу, получаем

.

Проверку прочности соединяемых листов на растяжение выполняем по формуле

,

где – расчетное напряжение, Н/мм²; N – продольная сила в опасном сечении, Н; – площадь нетто, т.е. площадь поперечного сечения листа за вычетом ее ослабления отверстиями для заклепок опасного сечения, мм².

 

Для определения опасного сечения строим эпюру продольных сил для листов (рисунок 2.10, б). При построении эпюры воспользуемся допущением о равномерном распределении силы между заклепками (в данном случае каждая из заклепок передает силу, равную 1/9 F). Площади ослабленных сечений (I-I, II-II, III-III)различны, поэтому не ясно, какое из них опасное. Производим проверку прочности каждого из указанных сечений (на рисунке 2.10, в показаны ослабленные сечения листа).

Сечение I-I

; .

Сечение II-II

; .

Сечение III—III

; .

Опасным оказалось сечение I-I; напряжение в этом сечении выше допускаемого примерно на 2 %, т. е. можно считать, что прочность соединяемых листов достаточна.

Проверка накладок аналогична проверке листов. Эпюра продольных сил для двух накладок показана на рисунке 2.10, г. Очевидно, что для накладки опасным является сечение III-III – это сечение имеет наименьшую площадь (см. рисунок 2.10, д)и в нем возникает наибольшая продольная сила .

Напряжения в опасном сечении накладки

; .

Расчетное напряжение выше допускаемого примерно на 3,5 %, т.е. прочность накладок достаточна.