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 (рис.2.2);

Рис. 2.2. Схема расчета заклепок на срез

– смятие отверстий соединяемых деталей и заклепок под действием напряжений смятия (рис.2.2), 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 (рис.2.3);

– срез соединяемых деталей по двум сечениям 2 – 2 (рис.2.3).

В процессе клепки материал заклепки осаживается и заполняет отверстие, поэтому расчет соединения ведут по диаметру поставленной заклепки (по диаметру d0отверстия под заклепку) Кроме того, предполагается, что нагрузка Fраспределяется между заклепками шва равномерно, а сила трения, возникающая между склепанными деталями, в расчете на прочность не учитывается. В нахлесточном соединении (рис.2.2) внешняя сила Fобразует пару сил, моментом которой, ввиду малого плеча, пренебрегаем.

Рис. 2.3. Схема расчета детали, ослабленной отверстиями под заклепки

Расчетные формулы на прочность клепаного соединения имеют следующий вид:

1. Прочность заклепок на срез (рис.2.2)

τcp= F/(zАcp) ≤[τcp],

где Аср = ; iчисло плоскостей среза; zчисло заклепок шва; Аср – площадь среза заклепки.

2. Прочность соединения на смятие

σcм= F/(zАcм) ≤[σcм],

где Аcм= d0δminmin– меньшая из толщин соединяемых деталей (как известно из сопротивления материалов, 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.2.3)

σp= F/(zАp) ≤[σp],

где Ар = (рd0min.

4. Прочность соединяемых деталей на срез

τ'cp= F/(zА'cp) ≤[τ'cp],

где А'ср = 2(е – d0/2)δmin(здесь длина сечения 2–2 уменьшена на d0/2,так как вначале материал сминается на эту величину и лишь затем происходит срез).

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

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