22550

Расчет заклепок на смятие и листов на разрыв

Лекция

Производство и промышленные технологии

1 указана примерная схема передачи давлений на стержень заклепки. Принято считать что неравномерное давление передающееся на поверхность заклепки от листа распределяется равномерно по диаметральной плоскости сечения заклепки. При этом напряжение по этой диаметральной плоскости оказывается примерно равным наибольшему сминающему напряжению в точке А поверхности заклепки. Передача давлений на стержень заклепки.

Русский

2013-08-04

93.5 KB

13 чел.

Сопротивление материалов Сагадеев В.В.

Лекция № 24. Расчет заклепок на смятие и листов на разрыв.

Помимо среза заклепкам и соединяемым листам в конструкции угрожают и иные опасности.

   Так как передача сил на заклепочный стержень происходит путем нажатия стенок заклепочного отверстия на заклепку, то необходимо установить, не произойдет ли наружное обмятие этого стержня или стенок отверстия, — произвести проверку на смятие.

   На рис.1 указана примерная схема передачи давлений на стержень заклепки. Закон распределения этих давлений по цилиндрической поверхности нам неизвестен; он во многом зависит от неправильностей формы заклепочного отверстиями стержня, вызванных условиями изготовления конструкции. Поэтому расчет производится условно. Принято считать, что неравномерное давление, передающееся на поверхность заклепки от листа, распределяется равномерно по диаметральной плоскости сечения заклепки. При этом напряжение по этой диаметральной плоскости оказывается примерно равным наибольшему сминающему напряжению в точке А поверхности заклепки.



Рис.1. Передача давлений на стержень заклепки.

 

   Чтобы вычислить это условное напряжение смятия, необходимо разделить силу, приходящуюся на заклепку, на площадь диаметрального сечения ВСС'В'. Эта площадь представляет собой прямоугольник, одной стороной которого служит диаметр заклепки, другая же равна толщине листа, передающего давление на стержень заклепки.

Так как давление на одну заклепку равно , то

условие прочности на смятие будет иметь вид:

где — допускаемое напряжение на смятие. Отсюда необходимое число заклепок

   Допускаемое напряжение на смятие принимают обычно в 2 — 2,5 раза больше основного допускаемого напряжения на растяжение и сжатие , так как расчет на смятие по существу является упрощенной проверкой прочности по контактным напряжениям.

   Таким образом определяется число заклепок, необходимое для прочного соединения листов. Из двух полученных значений , конечно, надо взять большее.

Если мы вернемся к рассмотренному ранее примеру и примем , ,то получим:

   Таким образом, условие прочности заклепок на перерезывание требует постановки двадцати четырех заклепок; условие же прочности на смятие — пятнадцати заклепок. Очевидно, необходимо поставить двадцать четыре заклепки. В этом примере работа заклепок на срез оказывается опаснее работы их на смятие. Это обычно бывает в соединениях с так называемыми односрезными заклепками, в которых каждая заклепка перерезывается в одной плоскости.



а) расчетная схема, б) действующие усилия
Рис.2. Соединение с накладками:

 

   В несколько других условиях будут работать заклепки соединения, показанного на Рис.2а. Здесь стык двух листов осуществлен при помощи двух накладок. Сила Р при помощи первой группы заклепок передается от левого листа обеим накладкам, а от последних при помощи второй группы заклепок передается правому листу.

   Называя через число заклепок, необходимое для передачи усилия Р от листа на накладки и от накладок на другой лист, получаем, что на каждую заклепку передается усилие от основного листа . Оно уравновешивается усилиями , передающимися на заклепку от накладок (Рис.2б).

   Стержень заклепки теперь подвергается перерезыванию уже в двух плоскостях; средняя часть заклепки сдвигается влево. Допускают, что срезывающая сила равномерно распределяется по двум сечениям, и gf. Напряжение и условие прочности для двухсрезной заклепки принимает вид:

и

   Таким образом, при двойном перерезывании число заклепок по срезыванию оказывается в два раза меньше, чем при одиночном перерезывании.

Переходим к проверке на смятие. Толщина склепываемых листов ; толщина накладок не должна быть меньше 0,5t, так как две накладки должны взять от основного листа всю силу Р. Поэтому:

Сила сминает и среднюю часть заклепки и верхнюю с нижней. Опаснее будет смятие той части, где площадь смятия меньше.

Так как толщина среднего листа не больше суммы толщин обеих накладок, то в худших условиях по смятию будет средняя часть заклепки. Условие прочности на смятие останется таким же, как и при односрезных заклепках:

Таким образом, для рассматриваемой конструкции число заклепок в первой и во второй группах определится из полученных условий.

Пусть

Тогда:

   В этом случае при двухсрезных заклепках условия их работы на смятие тяжелее, чем на срезывание; следует принять .

   На двух рассмотренных примерах мы установили общие методы проверки прочности заклепочных соединений. В металлических конструкциях иногда приходится склепывать целые пакеты соединяемых элементов. В таких пакетах заклепки могут работать и на большее число срезов. Однако методы расчета многосрезных заклепок не отличаются от изложенных. Для вычисления касательных напряжений следует разделить силу, относящуюся к одной заклепке, на суммарную площадь среза, воспринимающую эту силу. Для вычисления же напряжений смятия следует найти ту часть заклепки, которая находится в наиболее опасных условиях, т. е. воспринимает наибольшую силу на наименьшем протяжении. Напряжения смятия получаются делением этой силы на площадь диаметрального сечения наиболее напряженной части заклепки. Затем останется написать два условия прочности и получить .

   Наличие заклепок вносит некоторые изменения и в проверку прочности на растяжение или сжатие самих склепанных листов. Опасным сечением каждого листа (Рис.3) будет теперь сечение, проходящее через заклепочные отверстия; здесь рабочая ширина листа будет наименьшей; принято говорить, что это сечение ослаблено заклепочным отверстием. Называя полную ширину листа b, получаем для него такое условие прочности:



Рис.3. Расчетная модель листа на разрыв.

 

где — число отверстий, попадающих в сечение (в нашем случае — два).

   Отсюда можно найти величину , задавшись толщиной листа t. Площадь ослабленного сечения называется площадью нетто, площадь же полного сечения листа называется площадью брутто.

   Этот учет влияния заклепочных отверстий на прочность склепываемых листов общепринят, но является весьма условным. На самом деле, влияние отверстия в листе вызывает у его краев, на концах диаметра, перпендикулярного к направлению растяжения, значительные местные напряжения, которые могут достичь предела текучести материала и вызвать остаточные деформации, захватывающие, однако, весьма небольшой объем материала листа.

   Некоторую опасность в отношении образования трещин эти местные напряжения могут представить лишь при действии переменных нагрузок в материале, имеющем низкий предел усталости. Однако в обычных условиях работы заклепочных соединений эта опасность может считаться исключенной. Во избежание возможности разрушения листов заклепками заклепки размещаются на определенных расстояниях друг от друга и от края листа.

   Расположение заклепок в плане производится как по условиям обеспечения прочности и плотности соединения, так и по чисто производственным соображениям. Расстояния между центрами заклепок принимаются не менее 3d и не более 7d. Расстояния до края листов должны быть не менее (Рис.4). Чтобы длина стыка была возможно меньше, берут , а в целях меньшего ослабления сечения расстояние е берут возможно большим (до 7d), что позволяет уменьшить число рядов, а следовательно, и ослабление.



Рис.4. Практические рекомендации по расположению заклепок в соединении.

 

   При проектировании заклепочных соединений для котлов и резервуаров, где добиваются плотных швов, помимо расчета на срез производят проверку сопротивления скольжению за счет трения. Однако допускаемое напряжение по скольжению дается в МПа поперечного сечения заклепки; таким образом, проверка на трение при односрезных заклепках сводится к проверке на срез лишь с другим допускаемым напряжением. При двухсрезных заклепках в расчет на трение вводится, конечно, одна площадь сечения заклепки, но зато повышается почти вдвое допускаемое напряжение на трение за счет двух накладок.

   Поэтому так называемый расчет заклепок на трение является, по существу, проверкой прочности на срез с другими лишь допускаемыми напряжениями на квадратный сантиметр площади поперечного сечения заклепки.

   Правильнее было бы сохранить лишь один метод проверки заклепочных соединений на смятие и срез, учитывая влияние сил трения при назначении допускаемых напряжений в зависимости от способа клепки, качества отверстий и требований, предъявляемых ко шву в отношении плотности.

   В заклепочных соединениях для котлов принимают обычно допускаемое напряжение на скольжение (на 1 см2 площади заклепки):

  •  от 50 до 70 МПа при швах внахлестку,
  •  90 120 с двумя накладками.

При проверке по этим данным, очевидно, надо вести расчет, как при заклепках одиночного перерезывания, с допускаемым напряжением от 50 до 70 или от 90 до 120МПа.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

59656. Роде наш красний: Сценарій сімейного свята для дітей 57 KB
  недаремно назвала саме ці сім’ї, адже вони прийшли з найстаршими представниками родини - бабусями та дідусями і, навіть, прабабусями та прадідусями. Ми раді басити Вас, ми щиро вітаємо Вас на нашому святі.
59657. Розмаїття візерунків на полотні: Сценарій святкового вечора 40.5 KB
  Україна це милозвучна рідна мова вишитий рушник задушевна пісня і танець. Друзі що ви знаєте про український рушник ХЛОПЕЦЬ: Український рушник оздоблений квітами зірками птахами калиною мальвами колоссям.
59658. Романсу світлі почуття: Методичні поради по проведенню вечора українського класичного романсу 47 KB
  З давніх давен людина прагнула відобразити в художній формі глибину своїх почуттів, найпотаємніші порухи душі. Сповнена глибокого чуття ллється мелодія солоспіву. Здається виникає вона на самому зламі незвіданого високого, неповторного.
59659. Рослинний світ України в легендах і переказах: Літературно-художня композиція 50.5 KB
  Учень: Безмежно з дитинства кохаю Красу свого рідного краю Дніпра голубінь неозору Сосну в надвечір’ї прозорім. Учень: Здавна люди вірили в богів покровителів усього живого на землі. Учень: Квіти підсніжника провісники тепла символ сподівань на краще майбутнє.
59660. Свято рушника: Сценарій 53.5 KB
  Заздалегідь збираються відомості або майстринь села зразки їх рушників. Крім того можна оформити альбом з розповідей вишивальниць про особливості рушників південних областей України.
59661. Происхождение языка. Гипотезы 26 KB
  Биологические теории объясняют происхождение языка эволюцией человеческого организма – органов чувств, речевого аппарата и мозга. К биологическим теориям прежде всего относятся теория звукоподражания и междометная.
59663. Тетянин день (25 січня). Гра на зразок Поля чудес 38 KB
  Завдання першій трійці: Ця квітка є обовязковою в українському віночку без неї не обходиться жоден весільний букет. Завдання для другої трійки: Народна легенда говорить що ця квітка колись була птахою навчала людей любові та щирості.
59664. Три спаса: Литературно-музыкальная композиция 50.5 KB
  Август - последний месяц лета. Днем жарко печет солнце, а ночью уже свежо, прохладно. Август - месяц обильных и длинных утренних рос, густых вечерних туманов. Лето на исходе, это чувствуется по-всему.