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

12759. Метод наименьших квадратов 1.88 MB
  Метод наименьших квадратов В данной работе содержатся краткие теоретические положения образцы выполнения заданий необходимые для выполнения лабораторной работы индивидуальные задания. Работа предназначена для студентов всех специальностей. Содержание 1. Те...
12760. Расчет вероятностей случайных событий 454 KB
  Расчет вероятностей случайных событий Методическая разработка содержит теоретические упражнения и практические задания по теме Расчет вероятностей случайных событий. Индивидуальные задания разбиты на три уровня сложности. Представлены примеры решения наиболее сл...
12761. Суммирование числовых рядов 4.62 MB
  Методические указания и индивидуальные задания к лабораторной работе №10 для студентов технических специальностей Суммирование числовых рядов: Излагаются методические рекомендации по нахождению суммы числового ряда. Проводится разбор примеров с применением п
12762. Среда программирования. Тестирование готовой программы. Программная реализация несложного алгоритма 2.07 MB
  ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 4 Тема: Среда программирования. Тестирование готовой программы. Программная реализация несложного алгоритма. Проведение исследования на основе использования готовой компьютерной модели. Цель: освоить навыки программного управления исполните
12763. Информационные ресурсы общества. Образовательные информационные ресурсы 6.81 MB
  Практическая работа №1 Информационные ресурсы общества. Образовательные информационные ресурсы. Виды профессиональной информационной деятельности человека с использованием технических средств и информационных ресурсов социальноэкономической деятельности....
12764. Дискретное (цифровое) представление текстовой, графической и звуковой информации. Представление информации в различных системах счисления 13.69 KB
  Практическая работа № 3 Тема: Дискретное цифровое представление текстовой графической и звуковой информации. Представление информации в различных системах счисления. Цель: Освоить процессы кодирования и декодирования текстовой информации при помощи таблицы ASCIIко
12765. Модем. Единицы измерения скорости передачи данных. Подключение модема. Создание ящика электронной почты и настройка его параметров. Формирование адресной книги 374.53 KB
  ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 7 ТЕМА: Модем. Единицы измерения скорости передачи данных. Подключение модема. Создание ящика электронной почты и настройка его параметров. Формирование адресной книги. ЗАДАНИЕ: Настроить ящик электронной почты в Microsoft Outlook 2007. Узнать ад
12766. АСУ различного назначения, примеры их использования. Демонстрация использования различных видов АСУ на практике в социально-экономической сфере деятельности 57.65 KB
  ТЕМА: АСУ различного назначения примеры их использования. Демонстрация использования различных видов АСУ на практике в социальноэкономической сфере деятельности. ЗАДАНИЕ 1: Найти сведения о станках с ЧПУ в Википедии. Вставить в отчет адреса сайтов на которы
12767. Гипертекстовое представление информации 53.55 KB
  Практическая работа № 15 Гипертекстовое представление информации. Цель: получить представление об OCR – программах распознавания текста познакомиться с возможностями данных программ научиться распознавать отсканированный текст передавать и редактировать его ...