Заклёпочные соединения

(12)

для угловых швов при всех видах переменной нагрузки

(13)

В формулах (12) , (13) Fmax и Fmin – наибольшая и наименьшая по абсолютной величине силы, значения которых подставляют в формулы со своими знаками.

2.1.2. Заклёпочные соединения

Заклёпочным называют неразъёмное соединение деталей (обычно листовых) с помощью заклёпки – сплошного или полого стержня с закладной головкой. Основные типы заклёпок показаны на рис. 10.

Достоинства и недостатки. Достоинствами заклёпочных соединений (по сравнению со сварными) являются возможность соединения несвариваемых деталей, меньшие повреждения соединяемых элементов при разборках. Они хорошо работают при вибрационных и ударных нагрузках. Недостатками являются большая трудоёмкость и большой расход металла, малая производительность и высокая стоимость.

Конструкции заклёпочных швов. Различают три основных типа заклёпочных соединений: внахлёстку (рис. 11 а), с одной накладкой (рис. 11б) и двумя накладками (рис. 11 в); однорядные, двухрядные и многорядные (но не более шести рядов). Количество рядов считается по одну сторону стыка в перпендикулярном ему направлении. В зависимости от числа склёпываемых слоев металла (в том числе и накладок) шов имеет различное число срезов заклёпок.

Так, шов внахлёстку или встык с одной накладкой (рис. 11 б) будет односрезным, шов в стык с двумя накладками (рис. 11 в) – двухсрезным.

Расчёт заклёпочных соединений. Основными параметрами заклёпочных швов являются (рис. 11а) шаг t, диаметр заклёпок d (диаметр отверстия), толщина склёпываемых деталей δ1 и δ2 и количество заклёпок z. Заклёпочное соединение может разрушиться в результате следующих видов деформации (рис. 12):

− среза заклёпок в плоскости соединения деталей;

− смятия заклёпок соединяемыми деталями и смятия материала листа под заклёпками;

− разрыва деталей по наиболее опасному их (ослабленному отверстиями) сечению I—I;

− среза листа заклёпками (по линиям m – n и m1 – n1), если расстояние l до края детали и между рядами будут малы.

При расчётах на прочность заклёпочных соединений принимают некоторые допущения. Считают, что в швах все заклёпки нагружаются равномерно силой F/z. При этом полагают, что напряжения в поперечных сечениях деталей распределяется так же равномерно.

Условие прочности заклёпки на срез определяется по формуле

, (14)

где i – число срезов в соединении (в стыковом соединении с двумя накладками (рис. 11в) i = 2).

Условие прочности заклёпок и материала листа на смятие определяется по формуле:

; (15)

Условие прочности деталей по опасному сечению определяется по формуле

(16)

Для предотвращения прорезания листа по линиям m – n должно выполняться следующее условие:

. (17)

где (l – 0,5d) – длина опасного сечения.

В формулах (14)…(17) принимают допускаемые напряжения: на срез [τср]=(0,5…0,6)[σр], на смятие – [σсм]=(2…2,5)[σр], где допускаемое напряжение при растяжении принято [σр]=(0,4…0,5)σТ, (σт – предел текучести материала рассчитываемой детали (заклёпки или листа). Для продавленных отверстий допускаемые напряжения принимают меньшие значения, а для сверленых или рассверленных (после продавливания) отверстий – большие значения.

В формулах (15), (16) и (17) δ – меньшая толщина соединяемых листов.

Диаметр заклёпки d выбирается в зависимости от толщины склёпываемых листов. Затем по формулам (14) и (15) определяют количество заклёпок, их взаимное (рядовое или шахматное) расположение, шаг заклёпочного шва и расстояние заклёпок от краёв листов, используя формулы (16) (17).

Заклёпки изготовляются из сталей различных марок, из сплавов цветных металлов (алюминия, меди и др.), а также жароупорных и специальных сплавов. При выборе материала заклёпок стремятся исключить образования гальванических пар и гальванических токов в соединениях.

2.2. Разъёмные соединения  

Разъёмным называется такое соединение деталей, разъём которых возможен без повреждения их и крепёжных деталей. Разъёмные соединения применяют, когда необходима повторная сборка соединяемых деталей. Используются следующие виды разъёмных соединений: резьбовые, шпоночные, шлицевые, штифтовые, зажимные и штыковые.

2.2.1. Резьбовые соединения

Резьбовыми называются соединения, осуществляемые с помощью деталей, снабжённых резьбой: винты, болты, шпильки и гайки (рис. 13). Винт, свинчиваемый с гайкой, называют болтом (рис. 13 б).

Достоинства. Они являются самыми распространённым видом разъёмных соединений. Резьбовые соединения имеют сравнительно простую конструкцию и очень удобны как для сборки, так и разборки соединения. Они полностью взаимозаменяемы, выгодны для массового производства и не очень дороги. С их помощью можно образовывать самотормозящие и несамотормозящие, подвижные и неподвижные компактные соединения. К недостаткам этих соединений следует отнести: неравномерность нагружения сопряжённых витков, значительная концентрация напряжений в резьбовых деталей, низкий КПД.

Параметрами, определяющими резьбу, являются (рис. 14):

d – наружный диаметр резьбы винта, принимаемый за номинальный диаметр резьбы;

d1 – внутренний диаметр резьбы, определяемый из условия прочности или жёсткости;

d2 – средний диаметр резьбы;

p – шаг резьбы;

α – угол профиля резьбы;

γ – угол наклона рабочей грани(грани, подвергаемой смятию при действии осевой силы F;

ψ – угол наклона винтовой линии по среднему диаметру резьбы,

Резьбы получают (формируют) резанием (отсюда название «резьба»), накатыванием (обработка давлением), литьём и прессованием композиционных материалов, порошков.

Классификация резьб. По форме профиля резьбы (рис.15) разделяют на: а – метрические (α = 60º; γ = 30º); б – прямоугольные (α = 0º; γ = 0º);

в — трапецеидальные (α = 30º; γ = 15º); и г – упорные (α = 33º; γ = 3º). Резьбы бывают цилиндрические и конические (образованы соответственно на цилиндрической или конической поверхностях); наружные и внутренние.

По назначению резьбы разделяют на три группы: крепёжные, крепёжно-уплотняющие и резьбы, предназначенные для передачи движения.

Конструктивные формы головок болтов и винтов (рис. 16) и гаек (рис. 17) разнообразны, использование их в конструкциях определяется преимущественно условиями работы соединений, технологией изготовления крепёжных деталей и их сборкой. Существуют стандарты на болты, винты, гайки и шайбы наиболее распространённых форм. Для предотвращения повреждений поверхностей соединяемых деталей при завинчивании гаек используют шайбы (рис. 17).