Расчет прочных заклепочных швов

14.9.Методику определения основных соотношений размеров прочных швов рассмотрим на примере однорядного шва внахлестку, нагруженного поперечной силой F_r (рис. 14.10).

Рис. 14.10. К расчету соединений заклепками

Введем обозначения: d₃ — диаметр заклепки; δ₁ и δ₂ — толщина скле­пываемых деталей (листов); t — расстояние между заклепками в ряду (или шаг заклепок); е — расстояние от центра заклепки до края детали (листа); z — число заклепок в ряду.

При расчете на прочность силы трения на стыке деталей не учитывают (принимают, что нагрузка передается только заклепками); считают, что нагрузка между заклепками распределяется равномерно, а диаметр заклепки равен диаметру отверстия (d₃ = d_0TB).

Параметр d₃ определяется из расчета на прочность.

Причинами разрушения заклепочного соединения могут быть следую­щие: срез заклепок вплоскости соединения деталей (см. рис. 14.10, б); смя­тие заклепок и листов (см. рис. 14.10, в); разрыв листов в сечении, ослаб­ленном отверстиями (см. рис. 14.10, г); срез кромки листа (в сечении ab и cd) у отверстия под заклепку (см. рис. 14.10, д).

Расчет заклепочного шва заключается в определении d₃, t и е. Расчет ведется по эмпирическим соотношениям, полученным из условия равно-прочности заклепок и соединяемых листов, с последующей проверкой лис­тов на прочность и уточнением коэффициента прочности шва.

Какую деформацию испытывают заклепки и соединяемые листы прочного однорядного шва внахлестку (рис. 14.10, a)?

14.10.Расчет параметров заклепки.

Диаметр заклепки определяют из условия прочности на срез (τ_ср ≤[τ]_ср) по формуле проектировочного расчета

(14.2)

где F_r — поперечная сила, действующая на заклепки, Н; i — число плоско­стей среза одной заклепки; для заклепки, показанной на рис. 14.10 i= 1; Z — число заклепок (задается конструкцией шва); [т]_срз — допускаемое на­пряжение на срез для заклепок, МПа (табл. 14.1).

Таблица 14.1. Допускаемые напряжения для прочных стальных заклепочных швов при статической нагрузке

Элемент шва	Вид деформации, напряжение	Способ изготов­ления отверстия	Допускаемые напряжения, МПа
Ст2	СтЗ
Склепываемые детали Заклепки	Растяжение [σ]р Срез [τ]ср Срез [τ]ср.3 Смятие [σ]См	- - Продавливание Сверление Продавливание Сверление

Полученный по формуле (14.2) размер й_г округляют до ближайшего большего стандартного значения (табл. 14.2). Затем заклепочное соедине­ние проверяют на смятие по формуле

(14.3)

(14.4)

где σ_см и [σ]_см — расчетное и допускаемое напряжения на смятие для закле­почного соединения, МПа (см. табл. 14.1): 8 — толщина самой тонкой склепываемой детали, мм.

Таблица 14.2. Размеры (мм) заклепок с полукруглой головкой (см. рис.14.7, а)

	D	Н	R	г, не более	/
		3,6		0,4	10-42
	12,8	4,2		0,4	14-50
		4,8	7,5	0,4	16-60
				0,5	16-85
				0,5	22-100
		9,5			26-110
		И			32-150
					38-180
					52-180
			23,5	1,5	55-180

В формуле (14.3) [σ]_см принимают для менее прочного из контактирую­щих материалов (заклепок или соединяемых листов).

14.11.Вывод формулы диаметра заклепки.

Условие прочности на срез одной заклепки для рассматриваемой рас­четной схемы (см. рис. 14.10):

Здесь А — площадь опасного сечения заклепки, мм². Отсюда

получим (см. 14.2)

14.12.Расчет параметров заклепочного шва и проверка прочности соеди­няемых деталей (листов).

1. Геометрические параметры заклепочного шва (см. рис. 14.10) опреде­ляют по эмпирическим формулам.

Шаг заклепочного шва в зависимости от числа рядов

(14.5)

для однорядного шва внахлестку t= 3d₃ (для двухрядного (t= 4d₃)); для од­норядного шва с двумя накладками t= 3,5d₃ (для двухрядного (t= 6d₃).

Расстояние от центра заклепки до края детали (листа):

для отверстий, полученных сверлением,

e1,65d₃;

для продавленных отверстий

е = 2d₃. (14.6)

Толщина накладок (см. рис. 14.6)

(14.7)

Толщина склепываемых деталей (листов) (см. рис. 14.6)

(14.8)

Расстояние между рядами заклепок (см. рис. 14.5)

(14.9)

2. Прочность соединяемых деталей (листов) проверяют: на растяжение в сечении /—/(см. рис. 14.10, г) по формуле

(14.10)

где σ_р и [σ]_р — расчетное и допускаемое напряжения на растяжение для со­единяемых деталей (листов) (см. табл. 14.1).

Коэффициент прочности шва равен отношению прочности на растяже­ние заклепочного шва к прочности на растяжение целого листа:

Ф всегда меньше единицы. Для однорядного шва внахлестку φ = 0,65; для двухрядного с двумя накладками φ = 0,84.