Заклепочные соединения

Заклепочные соединения – наиболее старинная разновидность неразъемных соединений. Конструктивно заклепочное соединение сравнительно просто (рис. 21.1) и его выполнение осуществляется следующим образом. В совмещенные отверстия соединяемых деталей вставляют заклепку, которая представляет собой цилиндрический стержень с закладной головкой. Затем, осаживая (заклепывая) выступающий конец заклепки, образуют вторую замыкающую головку. Заклепки стандартизованы для диаметров d до 37 мм, причем каждому d соответствует несколько нормальных длин l. Диаметр отверстия под заклепки d_o делается на 0.5–1.0 мм больше диаметра заклепки.

Клепку (осаживание стержня) можно производить вручную или машинным способом (пневматическими молотками, прессами и т.п.). При диаметре стальных заклепок до 12 мм применяют холодную клепку, при большем диаметре стержень частично или полностью нагревают.

Рис. 21.1. Заклепочное соединение

Заклепки изготовляют, как правило, из пластичных материалов (сталь 2, 3, 10, 15, латунь, медь, алюминий), легко деформируемых в процессе клепки. Во избежание электрохимической коррозии заклепки ставят из того же материала, что и соединяемые детали.

Достоинства:

хорошо работают в конструкциях, подверженных резко выраженной вибрационной нагрузке (корпуса самолетов и др.);

в соединениях из трудносвариваемых металлов или материалов, не допускающих нагрева и последующего коробления при сварке.

Недостатки:

большой расход металла;

повышенная трудоемкость.

Увеличение расхода металла связано с наличием отверстий в соединяемых элементах и большим весом заклепок и накладок. Трудоемкость соединения обусловлена необходимостью выполнения дополнительных операций (разметка, пробивка или сверление отверстий) и сложностью технологии процесса клепки.

В современном машиностроении заклепочные соединения постепенно вытесняются более прочными и технологичными – сваркой и склеиванием.

Основным критерием работоспособности таких соединений является прочность.

Разрушение заклепочных соединений происходит вследствие следующих причин:

срез заклепок;

смятие отверстий деталей, в результате чего возникает перекос осей, вызывающий внецентренное растяжение, из–за чего может произойти отрыв головок заклепок;

разрыв соединяемых деталей по сечению, ослабленному отверстиями под заклепки;

срез соединяемых деталей по двум сечениям (рис. 21.2).

В процессе клепки материал заклепки осаживается и заполняет отверстие, поэтому расчет ведут по диаметру отверстия под заклепку.

Расчет заклепок на срез:

Рис. 21.2. Напряжения в заклепочном соединении

где F – действующая сила; – площадь среза; i – число плоскостей среза; z – число заклепок; d_о – диаметр отверстия под заклепку; [τ] – допускаемое напряжение.

Расчет соединения на смятие:

где δ_min – меньшая из толщин соединяемых деталей; [σ_см] – допускаемое напряжение.

Расчет соединяемых деталей на растяжение:

где А_р = (t – d_о)δ_min.

Прочность соединяемых деталей на срез:

где

(здесь длина сечения уменьшается на d_о/2, так как вначале материал сминается на эту величину и лишь затем происходит срез).

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