Расчет прочных заклепочных швов

В прочных швах герметичность соединений не требуется, поэтому силы, действующие на соединяемые детали могут быть больше сил трения, развиваемых между этими деталями. Таким образом, при работе прочного шва возможен и допустим сдвиг одной детали относительно другой. Поэтому заклёпки прочных швов рассчитываются на срез и на смятие.

Для данного заклёпочного шва можно записать следующие условия прочности (Рис. 3.5).

Рис. 3.5. Расчетные схемы односрезного (а – б);
двухсрезного (в) заклепочного соединения

На срез заклёпки:

; (3.1)

На смятие между заклёпкой и листом:

; (3.2)

На растяжение (разрыв) листа в сечении, ослабленном отверстиями под заклепки:

; (3.3)

На срез листа одновременно по двум сечениям до кромки листа, в предположении, что срез происходит по длине :

; (3.4)

здесь: F₁ – сила, действующая на участок шва шириной t;

– допускаемое напряжение на срез для листов.

Из уравнений (а) и (б) при s_cp.= 1,6 τ_cp. получим:

D = 2s = 2

Из уравнений а и в при

[s]_cp.= [τ]_cp. ; d = 2S;

следует, что

t = 2,6d;

Принимают t = 3d

Из уравнений (а) и (г) при [τ^’]_cp = 0,8 [τ]_cp; получим

ℓ ≈ 1,5d;

Принимают

ℓ ≈ (1,5…2)d;

Аналогично получаются подобные соотношения параметров для других типов швов. Зная размеры заклёпочного вала, надо проверить заклёпки на срез

и на смятие

.

Здесь: F₁ – сила, действующая на одну заклёпку; n – число срезов заклёпки.

При симметрично действующей силе F необходимое число заклёпок (z) определяется из соотношения:

;

Полученное число заклёпок Z проверяют расчётом заклёпок на смятие:

;

При действии на заклёпочный шов знакопеременных нагрузок, допускаемые напряжения для низкоуглеродных сталей ст. 2, ст. 3, сталь 10, сталь 20 понижают умножением на коэффициент γ:

где: p_min и p_max – соответственно минимальное и максимальное значение нагрузки, взятое со своим знаком.

Действительные напряжения в листе, в сечении, ослабленном отверстиями под заклепки равно:

;

а в неослабленном сечении по основному металлу:

;

Отношение называется коэффициентом прочности шва.

;

Так как расчёт соединяемых заклёпками деталей производится по сечению, ослабленному отверстиями, то при этом следует учитывать коэффициент φ.

Например, площадь поперечного сечения (брутто) детали, работающей на растяжение от силы F

;

здесь: [φ] – допускаемый коэффициент прочности шва.

Величиной [φ] задаются в пределах 0,6…0,85; затем устанавливается тип шва.

Определяют его параметры d, t и f.

Если окажется, что предварительно принятая величина [φ] значительно отличаются от действительной величины φ, то расчёт уточняется.

3.5. Условное изображение заклепочных швов
на чертеже

Изображение большой группы заклёпок на чертёже достаточно трудоёмко. Можно значительно снизить сложность применяя на чертежах условные изображения согласно ГОСТ 2.313-68. Примеры условных изображений соединений, получаемых клёпкой, приведены в таблице 1.

Таблица 1

Вид соединения	Изображение	Условное изображение
В сечении	На виде
Заклёпкой с полукруглой, плоской, скруглённой головкой и с полукруглой плоской, скруглённой замыкающей головкой
Заклёпкой с потайной головкой и с полукруглой плоской, скруглённой замыкающей головкой
Заклёпкой с потайной головкой и с потайной замыкающей головкой
Заклёпкой с полупотайной головкой и с потайной замыкающей головкой