22549

Практические примеры расчета на сдвиг. Заклепочные соединения

Лекция

Производство и промышленные технологии

Заклепки во многих случаях уже вытеснены сваркой; однако они имеют еще очень большое применение для соединения частей всякого рода металлических конструкций: стропил ферм мостов кранов для соединения листов в котлах судах резервуарах и т. В них закладывается нагретый до красного каления стержень' заклепки с одной головкой; другой конец заклепки расклепывается ударами специального молотка или давлением гидравлического пресса клепальной машины для образования второй головки. Мелкие заклепки малого диаметра меньше 8 мм ставятся в...

Русский

2013-08-04

58.5 KB

4 чел.

Сопротивление материалов Сагадеев В.В.

Лекция № 23. Практические примеры расчета на сдвиг. Заклепочные соединения.

Понятие о сдвиге. Расчет заклепок на перерезывание.

   Мы изучали, что при простом растяжении или простом сжатии две части стержня, разделенные наклонным сечением, стремятся не только оторваться друг от друга, но и сдвинуться одна относительно другой. Растяжению сопротивляются нормальные, а сдвигу — касательные напряжения.

   На практике целый ряд деталей и элементов конструкций работает в таких условиях, что внешние силы стремятся их разрушить именно путем сдвига.

   В соответствии с этим при проверке прочности таких элементов на первый план выступают касательные напряжения. Простейшими примерами подобных деталей являются болтовые и заклепочные соединения. Заклепки во многих случаях уже вытеснены сваркой; однако они имеют еще очень большое применение для соединения частей всякого рода металлических конструкций: стропил, ферм мостов, кранов, для соединения листов в котлах, судах, резервуарах и т. п. Для образования заклепочного соединения в обоих листах просверливают или продавливают отверстия. В них закладывается нагретый до красного каления стержень' заклепки с одной головкой; другой конец заклепки расклепывается ударами специального молотка или давлением гидравлического пресса (клепальной машины) для образования второй головки. Мелкие заклепки (малого диаметра — меньше 8 мм) ставятся в холодном состоянии (авиационные конструкции).

   Для изучения работы заклепок рассмотрим простейший пример заклепочного соединения (Рис.1). Шесть заклепок, расположенных в два ряда, соединяют два листа внахлестку. Под действием сил Р эти листы стремятся сдвинуться один по другому, чему препятствуют заклепки, на которые и будет передаваться действие сил ).



Рис.1. Расчетная схема заклепочного соединения

 

   Для проверки прочности заклепок применим общий порядок решения задач сопротивления материалов.

   На каждую заклепку передаются по две равные и прямо противоположные силы: одна—от первого листа, другая — от второго. Опытные исследования показывают, что одни из заклепок ряда нагружаются больше, другие — меньше. Однако к моменту разрушения усилия, передающиеся на различные заклепки, более или менее выравниваются за счет пластических деформаций. Поэтому принято считать, что все заклепки работают одинаково. Таким образом, при заклепках в соединении, изображенном на фиг. 1, на каждую из них действуют по две равные и противоположные силы (Рис.2); эти силы передаются на заклепку путем нажима соответствующего листа на боковую полуцилиндрическую поверхность стержня. Силы стремятся перерезать заклепку по плоскости mk раздела обоих листов.



Рис.2. Силы, действующие на заклепочное соединение.

 

   Для вычисления напряжений, действующих по этой плоскости, разделим мысленно заклепочный стержень сечением mk и отбросим нижнюю часть (Рис.2). Внутренние усилия, передающиеся по этому сечению от нижней части на верхнюю, будут уравновешивать силу т. е. будут действовать параллельно ей в плоскости сечения, и в сумме дадут равнодействующую, равную . Следовательно, напряжения, возникающие в этом сечении и действующие касательно к плоскости сечения, это — касательные напряжения . Обычно принимают равномерное распределение этих напряжений по сечению. Тогда при диаметре заклепки d на единицу площади сечения будет приходиться напряжение:

   Величина допускаемого касательного напряжения , или, как говорят, допускаемого напряжения на срез, принято определять в виде: Зная , мы напишем условие прочности заклепки на перерезывание в таком виде:

т. е. действительное касательное напряжение в материале заклепки должно быть равно допускаемому или меньше его.

   Из этого условия можно определить необходимый диаметр заклепок, если задаться их числом, и наоборот. Обычно задаются диаметром заклепочных стержней d в соответствии с толщиной t склепываемых частей (обычно ) и определяют необходимое число заклепок :

Знаменатель этой формулы представляет собой ту силу, которую безопасно может взять на себя каждая заклепка.

Пусть ; тогда



Рис.3. Расчетная модель действия нормальных напряжений

 

   При выводе формулы расчета заклепки на перерезывание, помимо оговоренных, допущена еще одна неточность. Дело в том, что силы действующие на заклепку, не направлены по одной прямой, а образуют пару. Эта пара уравновешивается другой парой, образующейся из реакций соединенных листов на головку заклепки (Рис.3) и ведет к появлению нормальных напряжений, действующих по сечению mk.

   Кроме этих нормальных напряжений, по сечению mk действуют еще нормальные напряжения, вызванные тем, что при охлаждении заклепочный стержень стремится сократить свою длину, чему мешает упор головок заклепки в листы. Это обстоятельство, с одной стороны, обеспечивает стягивание заклепками листов и возникновение между ними сил трения, с другой — вызывает значительные нормальные напряжения по сечениям стержня заклепки. Особых неприятностей эти напряжения принести не могут. На заклепки идет сталь, обладающая значительной пластичностью; поэтому даже если бы нормальные напряжения достигли предела текучести, можно ожидать некоторого пластического удлинения стержня заклепки, что вызовет лишь уменьшение сил трения между листами и осуществление в действительности той схемы работы заклепки на перерезывание, на которую она и рассчитывается. Поэтому эти нормальные напряжения расчетом не учитываются.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

26040. Общая структура триггеров 13.24 KB
  Информационные сигналы поступают на входы A и В ЛУ и преобразуются в сигналы поступающие на внутренние входы S и R ЯП. Управляющие сигналы на асинхронный триггер воздействуют непосредственно с началом своего появления на их входах а в синхронных только с приходом сигнала на входе C.
26041. Простые триггеры 20.11 KB
  Схема простейшего триггера построенного на инверторах В этой схеме может быть только два состояния на выходе Q присутствует логическая единица и на выходе Q присутствует логический ноль. Если логическая единица присутствует на выходе Q то на инверсном выходе будет присутствовать логический ноль который после очередного инвертирования подтверждает уровень логической единицы на выходе Q. И наоборот если на выходе Q присутствует логический ноль то на инверсном выходе будет присутствовать логическая единица.
26042. JK-триггеры 14.14 KB
  Подобно RSтриггеру в JKтриггере входы J и K это входы установки выхода Q триггера в состояние 1 или 0. Однако в отличие от RSтриггера в JKтриггере наличие J=K=1 приводит к переходу выхода Q триггера в противоположное состояние. Условие функционирования JKтриггера описывается функцией: Рисунок 51 JKтриггеры: а асинхронные; б тактируемые фронтом. Триггер JKтипа называют универсальным потому что на его основе с помощью несложных коммутационных преобразований можно получить RS и Ттриггеры а если между входами J и K включить...
26043. D-триггеры 13.79 KB
  Характеристическое уравнение триггера: Qn1=Dn. Оно означает что логический сигнал Qn1 повторяет значение сигнала установленное на входе триггера в предшествующий момент времени. Благодаря включению элемента D1 на входы RSтриггера поступают разнополярные сигналы Рисунок 47а поэтому запрещённое состояние входных сигналов исключено но время задержки распространения сигнала элемента D1 должно быть меньше чем у элементов D2 и D3 tзд. В приведённой выше схеме Dтриггера вследствие задержки распространения сигналов сигнал на выходе Q...
26044. Счётные триггеры 18.55 KB
  Функционирование триггера определяется уравнением: Из уравнения следует что Ттриггер каждый раз изменяет своё состояние на противоположное с приходом на счётный вход Т очередного тактирующего импульса длительностью tи. Этому способствует наличие перекрёстных обратных связей с выходов триггера на входы элементов D1 и D2. Для надёжной работы триггера с целью сохранения информации о предыдущем состоянии триггера в момент его переключения в схему вводят элементы задержки имеющие время задержки tз tи. Сигнал на этом входе разрешает при V=1...
26045. Сумматоры, их схемы 98.69 KB
  Сумматоры их схемы В цифровой вычислительной технике используются одноразрядные суммирующие схемы с двумя и тремя входами причём первые называются полусумматорами а вторые полными одноразрядными сумматорами. приведена таблица истинности полусумматора на основании которой составлена его структурная формула в виде СДНФ Основными параметрами характеризующими качественные показатели логических схем являются быстродействие и количество элементов определяющее сложность схемы. Быстродействие определяется суммарным временем задержки сигнала...
26046. Программированные логические матрицы(ПЛЦ) 14.64 KB
  Программированные логические матрицыПЛЦ Основная идея работы ПЛМ заключается в реализации логической функции представленной в СДНФ дизъюнктивной нормальной форме. В схеме ПЛМ приведенной на рисунке 1 ранг терма ограничен количеством входов и равен четырем количество термов тоже равно четырем. В реально выпускавшихся микросхемах программируемых логических матриц ПЛМ количество входов было равно шестнадцати максимальный ранг минтерма 16 количество термов равно 32 и количество выходов микросхемы 8. Следует отметить что полная...
26047. Большие интегральные схемы(БИС) запоминающихся устройств(ЗУ). Организация БИС ЗУ 15.67 KB
  Большие интегральные схемы БИС запоминающихся устройств ЗУ. Организация БИС ЗУ Большая интегральная схема БИС интегральная схема ИС с высокой степенью интеграции число элементов в ней достигает 10000 используется в электронной аппаратуре как функционально законченный узел устройств вычислительной техники автоматики измерительной техники и др. По количеству элементов все интегральные схемы условно делят на следующие категории...
26048. Двоичные счётчики 15.41 KB
  Двоичные счётчики Счетчик представляет собой устройство состояние которого определяется числом поступивших на его вход импульсов. Счетчики используют для подсчета числа импульсов и фиксации этого числа в заданном коде деления частоты следования импульсов формирования последовательностей импульсов и кодов управления цифровыми блоками. Двоичный n разрядный счетчик содержит n каскадносоединенных ячеек в качестве которых используют счетные Ттриггеры При поступлении входных импульсов по их спаду происходит последовательное изменение...