Расчет прочности заклепочных швов

Методику определения основных соотношений размеров прочных швов рассмотрим на примере однорядного шва внахлестку, нагруженного поперечной силой F_r (рис. 25).

Рис. 25. К расчету соединений заклепками

 

Введем обозначения: d₃ — диаметр заклепки; и - 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 в плоскости соединения деталей (см. рис. 25, б); смя­тие заклепок и листов (см. рис. 25, в); разрыв листов в сечении, ослаб­ленном отверстиями (см. рис. 25, г); срез кромки листа (в сечении ab и cd) у отверстия под заклепку (см. рис. 25, д).

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

Расчет параметров заклепки.

Диаметр заклепки определяют из условия прочности на срез () по формуле проектировочного расчета

(11)

где F_r — поперечная сила, действующая на заклепки, Н; i — число плоско­стей среза одной заклепки; для заклепки, показанной на рис. 25 i= 1; z — число заклепок (задается конструкцией шва); - допускаемое на­пряжение на срез для заклепок, МПа (табл. 2).

 

Таблица 2. 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 Срез Срез Смятие	- - Продавливание Сверление Продавливание Сверление

Примечание. При переменных нагрузках допускаемые напряжения рекомендуют понижать в среднем на 10 – 20%.

 

Полученный по формуле (11) размер d₃ округляют до ближайшего большего стандартного значения (табл. 2).

Расчет на срез обеспечивает прочность – заклепок, но не гарантирует надежность соединения в целом. Если толщина соединяемых элементов (листов) недостаточна, то давления, возникающие между стенками их отверстий изаклепками, получаются недопустимо большими. В результате стенки отверстий обминаются и соединение становится ненадежным. Давления, возникающие между поверхностями отверстий и соединительных деталей, принято условно называть напряжениями смятия и обозначать .

Заклепочное соедине­ние проверяют на смятие по формуле

(12)

, (13)

где и - расчетное и допускаемое напряжения на смятие для закле­почного соединения, МПа (см. табл. 2): — толщина самой тонкой склепываемой детали, мм.

 

Таблица 14.2. Размеры (мм) заклепок с

полукруглой головкой (см. рис. 24, а)

dз	D	Н	R	r, max	l
		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
					32-150
					38-180
					52-180
			23,5	1,5	55-180

 

В формуле (13) принимают для менее прочного из контактирую­щих материалов (заклепок или соединяемых листов).

Вывод формулы диаметра заклепки.

Условие прочности на срез одной заклепки для рассматриваемой рас­четной схемы (см. рис. 25):

.

Здесь А — площадь опасного сечения заклепки, мм². Отсюда

получим (см. 11)