Раздел 1.Соединения деталей машин.
Поможем в ✍️ написании учебной работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Различают 2 вида соединений:

1. Неразъёмные соединения – это такие соединения, которые собираются 1 раз. К ним относятся заклёпочные, сварные, клеевые и паяные соединения.

2. Разъёмные соединения – это соединения, которые можно многократно собирать и разбирать. К ним относятся резьбовые, шпоночные, шлицевые, штифтовые.

 

ЛЕКЦИЯ 23. Заклёпочные соединения.

В заклёпочных соединениях функцию соединительных элементов выполняют заклёпки – стержни круглого поперечного сечения с головками по концам, если соединяются металлические детали. Непоставленная заклёпка имеет одну головку той или иной формы (рисунок 2), называемую закладной; вторую головку, образуемую в процессе клёпки, называют замыкающей.

а)
б)
в)

 


                         

 

а) с цилиндрической б) со сферической в) с конической


Рисунок 2. Виды головок у заклёпок.

Если соединяются не металлические детали, заклёпки изготавливают в виде трубок с последующей развальцовкой торцев.

Материалом для заклёпок служат углеродистые стали марок Ст3, Ст5, которые отличаются своей пластичностью.

Различают 2 вида заклёпочных соединений (рисунок 3):

1. Внахлёстку; 2. Встык

Рисунок 3. Заклёпочные соединения.

При проектировании заклёпочных соединений необходимо одновременно обеспечить 3 условия прочности:

1) Условие прочности заклёпок на срез. Деформация срез возникает в тех случаях¸ когда на брус действуют две равные, противоположно направленные, параллельные, перпендикулярные оси бруса сосредоточенные силы, расстояние между линиями действия которых мало (рисунок 4).Деформацию срез испытывает не весь брус, а только его часть, заключённая между линиями действия внешних сил. Эта часть называется областью среза. В поперечных сечениях области среза возникает один внутренний силовой фактор – поперечная сила Q . Внутренние силы распределяются по поперечным сечениям области среза равномерно. Следовательно, рабочие касательные напряжения среза определяются по формуле:

Рисунок 4. Деформация       , где Аср- площадь срезаемой поверхности.

                     срез.             Условие прочности заклёпок на срез имеет вид: 

 - рабочее нормальное напряжение среза.

- нагрузка.

 - площадь срезаемой поверхности.

 - диаметр срезаемой заклёпки.

 - число заклёпок (внахлёстку – общее число заклёпок; встык – количество заклёпок по одну сторону от стыка).

 - число срезов у одной заклёпки.

 - допускаемое напряжение среза.

2) Условие прочности боковых поверхностей отверстий на смятие. При работе на срез заклёпочных соединений между боковыми поверхностями заклёпок и отверстий возникает давление, которое называется напряжением смятия. Условие прочности на смятие имеет вид:

 - рабочее нормальное напряжение смятия.

 - нагрузка.

площадь сминаемой поверхности;

 - минимальная расчетная толщина соединения (выбирается сравнением толщин  и  в соединениях внахлёстку или  и  в соединениях встык).

 - допускаемое напряжение смятия.

3) Условие прочности соединяемых деталей на растяжение.

 

 площадь опасного поперечного сечения соединяемых деталей (рисунок 5);;

 - рабочее нормальное напряжение растяжения.

, мм2 площадь опасного поперечного сечения.

 - число отверстий в поперечном сечении.

        b, мм – ширина соединяемых деталей;

        t, мм – толщина соединяемых деталей;

 - допускаемое напряжение растяжения.

Рисунок 5. Опасное поперечное сечение

               соединяемых деталей.

Таблица 1.        Допускаемые напряжения для заклёпочных соединений [4].

 

Вид напряжения. Способ изготовления отверстий под заклёпки. Допускаемые напряжения для конструкций из стали.
Растяжение соединяемых деталей , Н/мм2 Не имеет значения.   160

Срез.

, Н/мм2

Сверление, рассверливание. 140
Штамповка. 100

Смятие

, Н/мм2

Сверление, рассверливание. 320
Штамповка 280

 

Таблица 2. Диаметры заклёпок и отверстий под заклёпки нормальной точности [4].

 

Диаметр заклёпки  мм     6     8     10     12     (14)     16     (18)     20     22     24     27     30
Диаметр отверстия под заклёпки dо, мм     6,5     8,5     10,5     13     15     16,5     18,5     21     23     25     28     31

 

ПРИМЕРЫ РАСЧЁТОВ ЗАКЛЁПОЧНЫХ СОЕДИНЕНИЙ.

ПРИМЕР 1. Определить допускаемое значение нагрузки для заклёпочного соединения из условий прочности заклёпок на срез, боковых поверхностей отверстий на смятие и соединяемых деталей на растяжение. Допускаемые напряжения: на срез Н/мм2, на смятие Н/мм2, на растяжение Н/мм2.

 

РЕШЕНИЕ.

 

  Заклёпочные соединения рассчитывают на прочность при соблюдении одновременно трёх условий прочности: заклёпок на срез, боковых поверхностей отверстий на смятие и соединяемых деталей на растяжение. В данном примере необходимо выполнить три раза расчёт определение допускаемой нагрузки: .                                                 

1. Из условия прочности заклёпок на срез: , где , мм2 - площадь срезаемой поверхности. В этой формуле:

d, мм – диаметр заклёпки;

z – расчётное число заклёпок. В соединениях в нахлёстку это общее число заклёпок, а в соединениях в стык это число заклёпок, расположенных по одну сторону от стыка;

k – число плоскостей среза у одной заклёпки.

2. Из условия прочности боковых поверхностей отверстий на смятие: , где

, мм2 – площадь сминаемой поверхности.

, мм – минимальная расчётная толщина заклёпочного соединения. В соединениях в нахлёстку  выбирается сравнением толщин соединяемых деталей, а в соединениях в стык сравнением толщины соединяемых деталей с суммарной толщиной накладок.

1- Из условия прочности соединяемых деталей на растяжение: , где

, мм2 – площадь опасного поперечного сечения соединяемых деталей (рисунок 4).

Задача для самостоятельного решения. По данным таблицы 3 определить допускаемую нагрузку для заклёпочного соединения, показанного на рисунке 6, если допускаемые напряжения Н/мм2, Н/мм2, Н/мм2.

Рисунок 6. Заклёпочные соединения для примера 1.

Таблица 3.                          Варианты задания 2.4. пример 4.

Вариант 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Ширина листов b, мм 200 180 240 220 260 250 280 180 210 230
Толщина листов t, мм 8 8 10 12 12 12 10 8 8 10
Диаметр заклёпок d, мм 17 17 20 20 23 23 23 20 20 17
№ схемы (рис.53) 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2
Вариант 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Ширина листов b, мм 220 210 200 180 170 160 140 120 150 240
Толщина листов t, мм 12 12 12 14 14 14 8 10 10 16
Диаметр заклёпок d, мм 23 23 23 17 17 17 15 15 15 25
№ схемы (рис. 53) 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1
Вариант 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
Ширина листов b, мм 240 250 280 300 310 150 180 220 260 190
Толщина листов t, мм 10 12 12 12 15 8 10 12 14 15
Диаметр заклёпок d, мм 20 20 23 20 23 15 15 23 23 20
№ схемы (рис.53) 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1

ПРИМЕР 2. Растянутый элемент (стержень) фермы состоит из двух фасонных прокатных профилей швеллеров. Нагрузка на стержень F = 700 кН. Определить требуемый номер профиля и рассчитать заклёпочное соединение стержня с фасонным листом узла фермы толщиной tф = 15 мм. Материал стержня сталь Ст.3. Отверстия под заклёпки продавленные, а затем рассверленные. Спроектировать равнопрочное заклёпочному сварное соединение электродуговой сваркой.  

 

 

РЕШЕНИЕ.

1. Требуемую площадь опасного поперечного сечения стержня определим из условия прочности на растяжение: , где Н/мм2 - допускаемое напряжение на растяжение по таблице 1. мм2. Требуемая площадь одного швеллера мм2. Ориентировочно принимаем, что отверстия под заклёпки составляют 15% от площади опасного поперечного сечения. Следовательно, полная площадь швеллера должна быть АШВ = 1,15АО1 = . По таблице 55 сортамента подбираем швеллер, у которого площадь поперечного сечения ближайшая большая - №20а с площадью поперечного сечения АШВ = 25,2 см2.

2. Назначаем предварительно диаметр заклёпок несколько большим, чем толщина фасонного листа, и с учётом стандарта на заклёпки (таблица 2) d = 18 мм., диаметр отверстий под заклёпки dОТВ = 18,5 мм.

3. Принимая по таблице 1 допускаемые напряжения на срез Н/мм2 и на смятие Н/мм2, определим допускаемые нагрузки для одной заклёпки:

Н =71,25кН, где k – число срезов одной заклёпки.

Н = 61,518кН, где tMIN = 10,4 мм – удвоенная толщина стенки швеллера, т. к. она меньше толщины фасонного листа.

За фактическую допускаемую нагрузку принимаем наименьшую и определяем требуемое число заклёпок: . Окончательно принимаем число заклёпок z = 12, располагаем их в два ряда по шесть в каждом. Расстояние между центрами отверстий под заклёпки в ряду принимаем равным удвоенному диаметру отверстий, т. е. 40 мм.

4.Проверим окончательно стержень на прочность:

Н/мм2< 160 Н/мм2.

Прочность обеспечена.

                                                                                                                               

40            40 5 = 200                       40   

Рисунок 7. Заклёпочное соединение.

Задача для самостоятельного решения. Спроектировать заклёпочное соединение стержня, поперечное сечение которого состоит из двух швеллеров с листом для восприятия нагрузки F. Данные взять из таблицы 6.

Таблица 6.                        Варианты задания 5.1. пример1.

 

Вариант 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

12

13 14 15
F, кН 120 140 150 160 180 200 210 220 240 260

280

300 320 340 350
Технология сварки 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2

3

1 2 3
Вариант 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26

27

28 29 30
F, кН 360 380 400 420 440 450 460 480 500 520 540

550

580 600 620
Технология сварки 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2

3

1 2 3
                                 

 

Дата: 2019-11-01, просмотров: 206.