6891

Неразъемные соединения деталей. Клепаные соединения

Доклад

Производство и промышленные технологии

Неразъемные соединения деталей. Клепаные соединения Клепаным называется соединение деталей с применением заклепок - крепежных деталей из высокопластичного материала, состоящих чаще всего из стержня 1 и закладной головки 2 конец стержня расклепы...

Русский

2013-01-08

62.5 KB

23 чел.

Неразъемные соединения деталей. Клепаные соединения

Клепаным называется соединение деталей с применением заклепок —крепежных деталей из высокопластичного материала, состоящих чаще всего из стержня 1 и закладной головки 2; конец стержня расклепывается для образования замыкающей головки 3 .

Клепаное соединение является неразъемным и неподвижным, так как в нем отсутствует возможность относительного движения составных частей.

Клепаные соединения применяют для изделий из листового, полосового материала или профильного проката в конструкциях, работающих в условиях ударных или вибрационных нагрузок (авиация, водный транспорт, металлоконструкции мостов, подкрановых балок и т. д.) при небольших толщинах соединяемых деталей, для скрепления деталей из разных материалов, деталей из материалов, не допускающих нагрева или несвариваемых. В наше время клепаные соединения вытесняются более экономичными и технологичными сварными и клееными соединениями, так как отверстия под заклепки ослабляют сечения деталей на 10—20%, а трудоемкость изготовления и масса клепаной конструкции обычно больше, чем сварной или клееной.

Образование замыкающей головки клепаного соединения производится либо вручную с помощью молотка и поддержки, либо клепальными пневматическими молотками ударного действия (малопроизводительные процессы, качество соединения зависит от квалификации рабочего), либо клепальными машинами (переносные или стационарные прессы, а также автоматы). На автоматах выполняется весь комплекс операций: выравнивание поверхностей и сжатие склепываемых деталей, сверление и зенкование отверстий, вставка заклепок, клепка и перемещение изделия на шаг клепки.

По функциональному назначению клепаные соединения подразделяют на прочные и плотные; последние обеспечивают не только прочность, но и герметичность соединения.

По конструкции клепаные соединения бывают нахлесточные и стыковые с одной или двумя накладками. Ряды поставленных заклепок образуют заклепочный шов, который может быть однорядным и многорядным, односрезным или двухсрезным. На рис. показаны: двухрядный односрезный нахлесточный шов (а), однорядный односрезный стыковой шов с одной накладкой (б), однорядный двухсрезный стыковой шов с двумя накладками (в).

Конструкция и размеры заклепок нормальной точности и повышенного качества стандартизованы. По форме головок заклепки бывают (рис. 2.3) с полукруглой (а), потайной (б) полупотайной (в), плоской (г), полукруглой низкой и другими головками.

В тех случаях, когда нежелательно или недопустима клепаное соединение подвергать ударам, применяют полупустотелые заклепки (см. рис г), замыкающая головка которых образуется развальцовкой.

Для соединения тонких листов и неметаллических материалов, а также, когда в конструкции нужны отверстия для электрических, крепежных или других деталей, применяют пустотелые заклепки (рис.  д).

В случае отсутствия доступа к месту образования замыкающей головки обычными способами (ударами или развальцовкой) применяют специальные, например, взрывные заклепки (типа полупустотелой); в стержень такой заклепки закладывается взрывчатое вещество, которое при нагревании закладной головки взрывается, образуя замыкающую головку.

Заклепки повышенного качества предназначены для соединений- с повышенными требованиями к их надежности.

Заклепки изготовляют из низкоуглеродистых сталей, цветных металлов (например, медь) или их сплавов (латунь, алюминиевые сплавы). Клепка стальных заклепок диаметром до 10 мм, заклепок пустотелых и из цветных или легких металлов и сплавов выполняется в холодном состоянии. Стальные заклепки большего диаметра клепают в горячем состоянии, т. е. конец заклепки предварительно нагревают до 1000...И00° С. За счет тепловой деформации заклепок соединяемые элементы сжимаются с большей силой, чем при холодной клепке.

При выборе материалов желательно, чтобы коэффициенты линейного расширения заклепок и соединяемых деталей были примерно равными (во избежание температурных напряжений). Необходимо, чтобы в соединении не было сочетаний разнородных материалов, образующих гальванические пары (во избежание возникновения гальванических токов, быстро разрушающих соединения); поэтому для медных деталей применяют медные заклепки, для алюминиевых — алюминиевые и т. д. '

Диаметр заклепок для стальных металлоконструкций d=(1,5...2), а толщина накладок  = 0,88 (при одной накладке =1,25), где  —толщина соединяемых деталей.

Подбор заклепок по длине, размеры замыкающих головок и диаметры отверстий под заклепки регламентированы ГОСТ 14802—85.

Отверстия под заклепки продавливают или сверлят; второй способ менее производителен, но обеспечивает более высокую точность и прочность соединений.

В зависимости от диаметра d заклепки и точности сборки диаметр d0 отверстия под заклепку принимают d0 = d+(0,2...2) мм, а длину L заклепок нормальной точности ориентировочно берут равной толщине склепываемых деталей с прибавлением 1,5d на образование головки и округляют до ближайшей стандартной величины. Длину заклепок повышенной точности подбирают по номограмме, имеющейся в справочной литературе.

Расчет прочных клепаных соединений

Основным критерием работоспособности таких конструкций является прочность, причем при расчетах предполагается, что напряжения в сечениях распределены равномерно.

Обычно клепаные соединения нагружены силами, действующими параллельно плоскости контакта соединяемых деталей, поэтому разрушение соединения может произойти в результате следующих причин:

срез заклепок по сечению 1 1 под действием касательных напряжений (см. рис.);

смятие отверстий соединяемых деталей и заклепок под действием напряжений смятия (см. рис.), в результате чего оси заклепок перекашиваются, возникает внецентренное растяжение и может произойти отрыв головок от стержня;

разрыв соединяемой детали по сечению, ослабленному отверстиями под заклепки (см. рис.);

срез соединяемых деталей по двум сечениям 2— 2 (см. рис.).

В процессе клепки материал заклепки осаживается и заполняет отверстие, поэтому расчет соединения ведут по диаметру поставленной заклепки (т. е. по диаметру d0 отверстия под заклепку). Кроме того, предполагается, что нагрузка F распределяется между заклепками шва равномерно, а сила трения, возникающая между склепанными деталями, в расчете на прочность не учитывается. В нахлесточном соединении (см. рис.) внешняя сила F образует пару сил, моментом которой, ввиду малого плеча, пренебрегаем.

Расчетные формулы на прочность клепаного соединения имеют следующий вид:

1. Прочность  заклепок  на  срез  (см.  рис. )

,

где ; I — число плоскостей среза; z — число заклепок шва; Аср — площадь среза заклепки.

2. Прочность  соединения  на  смятие

,

где ;  — меньшая из толщин соединяемых деталей (при расчете на смятие цилиндрических поверхностей в расчет вводится не действительная, а условная площадь смятия, равная площади диаметрального сечения сминаемой части детали).

3. Прочность соединяемых деталей на растяжение (рис. 2.5)

где ;

4. Прочность  соединяемых  деталей  на  срез

где  (здесь длина сечения 2—2 уменьшена на , так как вначале материал сминается на эту величину и лишь затем происходит срез).

Значения допускаемых напряжений, входящих в приведенные выше формулы, имеются в справочниках.

Из условия равнопрочности соединений принимают шаг заклепок p=(3...6)d, расстояние между рядами заклепок берется равным (2...3)d, где d — диаметр заклепки.