Расчет на прочность элементов заклепочного шва

Расчет на прочность – основной критерий работоспособности прочных заклепочных швов – основан на следующих допущениях:

1. Силы трения на стыке деталей не учитывают, считая, что вся нагрузка передается только заклепками.

2. Расчетный диаметр заклепки равен диаметру отверстия d ₀.

3. Нагрузка между заклепками распределяется равномерно. Рассмотрим простейший заклепочный шов – однорядный односрезный внахлест (рисунок 3.5). При нагружении шва осевой силой F₄ детали стремятся сдвинуться относительно друг друга. При этом условия прочности элементов шва имеют следующий вид:

Рисунок 3.5 – К расчету однорядного односрезного заклепочного шва

Условие прочности на смятие поверхностей заклепок и стенок отверстий соединяемых деталей

, (3.2)

где s – меньшая из толщин склепываемых деталей в мм; d _о – диаметр отверстия под заклепку в мм; z – число заклепок; и – расчетное и допускаемое напряжения на смятие в МПа для менее прочного из контактирующих материалов, то есть для деталей или для заклепок (таблица 3.2).

Условие прочности на срез заклепок

, (3.3)

где i – число плоскостей среза одной заклепки (на рисунке 3.5 i= 1); и – расчетное и допускаемое напряжения на срез в МПа для заклепок (таблица 3.2).

Условие прочности на растяжение в деталях (сечение I–I на рисунке 3.5)

, (3.4)

где F – продольная сила, возникающая в том сечении, где определяется рабочее напряжение; t – шаг шва в мм; z – число отверстий в сечении, в котором определяется рабочее напряжение (на рисунке 3.5 z = 2); и – расчетное и допускаемое напряжения на растяжение в МПа для соединяемых деталей (таблица 3.2).

Условие прочности на срез края детали одновременно по двум сечениям II – II (рисунок 3.5).

Поскольку распределение напряжений среза в указанных сечениях весьма сложно, то для надежности расчета принимают, что срез может произойти по длине

, (3.5)

где F_о = F/z – усилие, приходящееся на одну заклепку; и – расчетное и допускаемое напряжения на срез в МПа для соединяемых деталей (таблица 3.2).

На практике при расчете прочных заклепочных швов пользуются следующими соотношениями, полученными совместным решением приведенных выше уравнений при условии равнопрочности всех элементов шва.

Диаметр отверстия под заклепки для швов внахлест (рисунок 3.4, а)или с одной, а также с двумя накладками (рисунок 3.4, б)

. (3.6)

Шаг заклепочного шва (см. рис. 3.5)

. (3.7)

Расстояние от края детали до оси заклепки (см. рис. 3.5) при продавленных отверстиях

е = 2 d ₀,(3.8)

при сверленых отверстиях

е = 1,65 d ₀. (3.9)

Расстояние между рядами заклепок (рисунок 3.6)

а ≥0,6. (З.10)

Толщина накладок (рисунок 3.4)

. (3.11)

Необходимое число заклепок z определяют расчетом из условий прочности на смятие и срез по формулам (3.2) и (3.3).

Рисунок 3.6 – Двухрядный односрезный параллельный заклепочный шов с одной

накладкой