Детали машин

Расчет на прочность элементов заклепочного шва

Условия нагружения заклепок подобны условиям нагружения болтов, поставленных без зазора (ср. рис. 2.4 и 1.21). Поэтому для заклепок остаются справедливыми расчетные формулы (1.21) и (1.22), которые определяют прочность по напряжениям среза т и смятия Сем. При расчетах заклепочных соединений, нагруженных силой в плоскости стыка, допускают, что нагрузка распределяется равномерно между всеми заклепками шва, силы трения в стыке не учитывают.

На основные размеры заклепочных соединений выработаны нор­мы, которые рекомендуют выбирать D, T, е и 5г в зависимости от толщины листов 8 или размеров прокатного профиля (см. справоч­ники [1, 11]). При этом расчет приобретает проверочный характер.

Ниже рассмотрены некоторые особенности конструкции и рас­чета заклепочных соединений. В соединениях широких листов (рис. 2.4) за расчетную нагрузку принимают силу Fu действующую на
фронте одного шага T. При этом величину Ft обычно определяют по напряжениям растяжения с' в сечении листа а — а, не ослабленном отверстиями под заклепки. Напряжение о' полагают известным из основных расчетов конструкции (расчет прочности стенок котла, резервуара и т. п.):

Ft=A'TS.

Прочность листа в сечении Ъ — Ъ обеспечивается, если

(T=Ftl[(T-D)8]^[<Rl

Отношение

О! Lo = {T—D)Jt=(P (2.1)

Называют коэффициентом прочности заклепочного соединения.

Величина Q> показывает, как уменьшается прочность листов при соединении заклепками. Например, для однорядного одно- срезного шва (рис. 2.4, а) при стандартных размерах <р=0,65, т. е. образование заклепочного соединения уменьшает прочность ли­стов на 35%. Понижение прочности деталей — одна из главных отрицательных характеристик заклепочного соединения. Для увели­чения ср применяют многорядные и многосрезные швы (см. рис. 2.4, б и 2.5).

На рис. 2.5 изображена конструкция прочноплотного трехряд­ного шва с переменным шагом заклепок в рядах (правая половина шва симметрична и на рисунке изображена частично). В этом шве

На фронте основного шва tx располо­жено шесть заклепок. Каждая, за­клепка передает нагрузку, равную (1/6)F,. В соответствии с этим на рис. 2.5 даны эпюры продольных сил, возникающих в различных сечениях листов и накладок. Сечение листа по первому ряду заклепок нагружено полной силой Ft. Для того чтобы немного ослабить это сечение, в нем поставлена только одна заклепка (две половины 2 заклепок). Сечение по второму ряду нагружено мень­шей силой и, соблюдая условие равнопрочности, в нем можно по­ставить большее число заклепок и т. д. Малая нагрузка на каждую заклепку, а также две плоскости сре­за заклепки позволяют значительно уменьшить ее диаметр. Уменьшение

ЦТ

Рис. 2.7

Диаметра приводит к увеличению коэффициента прочности шва [см. формулу (2.1)], например для рассматриваемого шва 0,9. Однако стремление получить большую величину ср приводит к сложной и дорогой конструкции соединения.

На рис. 2.6 изображена конструкция клепаного узла фермы, которая может служить примером прочного соединения. При раз­работке конструкции такого соединения учитывают условия, пере­численные ниже.

1. Стержни (уголки или другие профили) следует располагать так, чтобы расчетные линии действия сил, проходящие через центры тяжести сечений стержней, пересекались в одной точке. В противном случае в соединении кроме сил появляются моменты.

2. Число заклепок для каждого уголка должно быть не менее двух (иначе будет шарнир).

3. Заклепки следует размещать возможно ближе к оси, проходя­щей через центр тяжести сечения стержня (например, уголка; рис. 2.7).

При смещении заклепки от этой оси в соединении возникают моменты, рав­ные Fl и Fl2. Устранить влияние этих моментов можно применением симме­тричных стержней (рис. 2.8). В соедине­нии, показанном на рис. 2.8,ва, устра­нен момент Fl2, а в соединении на рис. 2.8, б устранены оба момента. Рис 28