Файл: База ДМиОК ч. 1.doc

Расчет на прочность стержня заклепки производят по напряжениям среза в плоскости стыка соединяемых деталей и напряжениями смятияв зоне контакта со стенками отверстий. Во избежание разрушения соединяемых листов, ослабленных отверстиями, проводится их расчет на прочность от действия внешних нагрузок. С целью упрощения расчеты проводятся при допущении, что нагрузка распределяется равномерно между все­ми заклепками, а силы трения в стыке деталей не учитываются.

Напряжение среза в стержне заклепки при действии внеш­ней силы F , лежащей в плоскости стыка деталей, определяют по формуле:

,

где - допускаемое напряжение среза;

- площадь поперечного сечения заклепки; - усилие на одну заклепку;z - число заклепок; k - число плоскостей среза одной заклепки. Заклепки в соединении с двумя накладками (рис.1.4) сре­заются одновременно по двум плоскостям (k=2), что вдвое уменьшает действующее напряжение.

Для определения числа заклепок при действии заданного сдвигающего усилия F можно воспользоваться соотношением

Полученное значение z округляют в большую сторону до целого числа. Расчет заклепок и соединяемых деталей на смятие про­водят по одному и тому же соотношению. Расчет выполняется для деталей из менее прочного материала. Расчетное соотношение имеет вид ,

где h- наименьшая толщина соединяемых деталей;

- допускаемое напряжение смятия.

Расчет на прочность соединяемых деталей проводится по сече­нию, ослабленному отверстиями. ,

где - площадь детали в опасном сечении;

b - ширина детали;

- допускаемое напряжение на растяжение.

При расчете заклепочного шва определяют число заклепок z их диаметр - d, шаг заклепочного шва - t , расстояние между рядами заклепок -и расстояние заклепки от края де­тали -(рис. 2.5). Диаметр заклепки зависит от толщи­ны соединяемых деталей и типа заклепочного шва.

Для однорядного нахлесточного соединения рекомендуются следующие оптимальные соотношения, дающие несколько завышенные зна­чения диаметра заклепок d:

d = 2h, t = 3d, e = 1,5 d

Для практических расчетов используют соотношения

d = h + ( 4 …8 ) , 3d t 6d , 1,5 d e 2d

Рис. 2.5. Заклепочные соединения с параллельным и шахматным расположением заклепок

Расстояние между рядами заклепок принимают , а при шахматном их расположении - (рис.2.5).

Допускаемое напряжение среза для заклепок из сталей Ст. 10, 20 равны МПа, напряжение смятия равныМПа.

Для повышения качества заклепочного соединения следует при­держиваться следующих правил. Для более равномерного распре­деления нагрузок на заклепки отверстия в соединяемых деталях следует обрабатывать совместно, а заклепку предпочтительно устанавливать с натягом. Вокруг заклепок необходимо остав­лять место для работы с клепальным инструментом. Отверстия под заклепки предпочтительнее сверлить и избегать их изго­товление пробивкой с использованием специального инструмента, т.к. при этом на кромках образуются мик­ротрещины и надрывы, являющиеся концентраторами напряжений и приводящие к разрушению. Острые кромки отверстий следует закруглять галтелями для уменьшения пика напряжений. Соединяемые поверхности необ­ходимо подвергать обработке (например дробеструйной) для увеличения шероховатости.

Контрольные вопросы

1. Какие соединения деталей называют заклепочными? Какие способы клепки применяются на практике?

2. Какие типы заклепочных соединений и виды заклепочных швов по назначению используются в конструкциях?

3. Какие основные критерии существуют для выбора прочных и плотных заклепочных швов?

4. Какие напряжения возникают в заклепках заклепочного шва?

5. Какую деформацию испытывают заклепки и соединяемые детали после процесса клепки?

6. Как определить требуемое число заклепок, если известен их диаметр и действующие внешние нагрузки?

2.1.2 Сварные, паяные и клеевые соединения

Цель- изучить конструкцию и технологию получения сварных, паяных и клеевых соединений. Разобраться в типах сварных швов, видах сварки, расчетах на прочность стыковых, угловых и точечных швов. Ознакомиться с марками припоев, технологией их применения и расчетом на прочность, обозначением соединений на чертежах.

Общие сведения

Сварные соединения относятся к неразъемным и получают­ся двумя путями: -нагревом до расплавления места стыка и последующим охлаждением соединяемых деталей (сварка плав­лением); - пластическим деформированием места стыка в холод­ную или с нагревом (сварка давлением). Место стыка называ­ется сварным швом. Основная задача сварки - обеспечение равной прочности соединяемых деталей и соединения в целом. Прочность соединения определяется получением однородности и отсутствием пористости в зоне сварного шва. Существует большое количество (более 60) способов сварки, однако в машиностроении нашли применение два основных вида электро­сварки -дуговая и контактная. Электродуговая сварка (рис.2.6,а) основана на использовании тепла электрической дуги, возни­кающей между соединяемыми деталями и электродом. Большое распространение получили плавящиеся электроды, изготовлен­ные из того же материала, что и соединяемые детали. Для защиты расплавленного металла от окисления кислородом воздуха на поверхность электрода наносят специальное покрытие. При температурах плавления электро­да материал покрытия испаряется и создает защитную среду в зоне сварного шва.

Широкое применение в автоматизированном производстве находит сварка под слоем флюса или в защитной среде нейтраль­ных газов (аргон, гелий). Производительность автоматической сварки в 20 и более раз выше, чем ручной и при этом обес­печивается экономия электродного материала, электроэнергии и повышается качество шва.

а б

Рис. 2.6. Способы сварки: а) электродуговая,

б) контактная

Контактная электросварка (рис. 2.6,б) основана на исполь­зовании тепла, выделяемого электрическим током в зоне наибольшего омического сопротивления, т.е. в зоне стыка свари­ваемых деталей. Контактная электросварка бывает стыковой и точечной. При стыковой сварке зона соприкасаемых деталей разогревается до пластического состояния, затем детали взаимно осаживаются (сдавливаются) заданной силой и после охлаждения происходит сварка по всей поверхности стыка (рис. 2.7).

При точечной сварке сварной шов (точка) образуется в узкой зоне вокруг электрода (рис. 2.7). Этот способ сварки позволяет полу­чить непрерывный или прерывистый шов при сильном местком нагреве, что положительно сказывается на механических харак­теристиках основного материала. Применяется в листовых нахлесточных соединениях при толщине соединяемых деталей до 3-4 мм. При этом толщины свариваемых листов не должны отличаться более чем в три раза. Для контактной сварки характерны быстро­та процесса, высокая степень автоматизации.

Рис. 2.7. Стыковой и точечный сварные швы

Сварка может использоваться не только для соединения листовых деталей, но и как технологический способ изготов­ления деталей сложной конфигурации. Так в мелкосерийном произ­водстве сварные конструкции применяют взамен штампованных или литых для удешевления производства деталей сложной формы и снижения их веса. Хорошо свариваются низкоуглеродистые стали (содержание углерода < 0,25%), низколегированные стали с низким (небольшим) содержанием углерода. Цветные сплавы свариваются плохо вследствие высокой теплопроводности и легкой окисляемости.

К достоинствам сварных соединений следует отнести прос­тоту конструкции, высокую производительность и возможность обеспечения герметичности стыка. К недостаткам относится возникновение внутренних напряжений в зоне сварного шва из-за неравномерного нагрева и усадки материала при остывании, что вызывает коробление конструкции. Коробление конструкций можно исключить, если проводить сварочные работы в жестких приспособлениях, правильно выби­рать технологию сварки (прерывистая, ступенча­тая) , а также подвергать изделия термообработке после сварки (низкий отжиг при 600-650°С). Качество ответственных сварных соединений контролируют с помощью методов магнито-, рентгено- и гаммаграфирования. Наиболее эффективен ультразвуковой контроль.

Виды сварных соединений.

В машиностроении получили распространение следующие ви­ды сварных соединений: стыковые, угловые, нахлесточные, тавровые (рис. 2. 8).