2.2. Алгоритм расчета

Расчёт заклёпок в соединении, находящемся под действием продольной нагрузки, сводится по формуле к расчету их на срез. Трение в стыке учитывают при выборе допускаемых напряжений среза. При центральном действии нагрузки предлагается равномерное распределение сил между заклёпками.

На основные размеры заклёпочных соединений выработаны нормы, которые рекомендуют выбирать основные параметры (диаметр, шаг, число заклёпок и др.) заклёпочных соединений. Если соединение спроектировано с помощью таких норм, то расчёт на прочность носит проверочных характер.

Расчёты основаны на следующих допущениях:

а) нагрузка на соединение распределяется между всеми заклёпками равномерно;

б) силы трения между соединяемыми элементами не учитываются;

в) напряжения смятия в каждой точке контакта заклёпки и детали по величине одинаковы.

Рис. 2.6. Расчётные схемы односрезного и двухсрезного

заклёпочного соединения

Условия прочности записываются в следующем виде:

Заклёпок на срез

Заклёпок на смятие ;

Соединяемых деталей на растяжение

На срез края листа

где P - нагрузка на соединение;

z - число заклёпок;

i - число плоскостей среза одной заклёпки;

d₀ - диаметр отверстия под заклёпку;

F_н - площадь сечения листа, ослабленная отверстиями под заклёпки;

 - толщина одного соединяемого листа (при разной толщине соединяемых листов в расчетах на прочность принять наименее тонкий);

e - расстояние от края листа до линии центров первого ряда заклепок.

Диаметр отверстия под заклепки d₀ принять:

мм,

где d – диаметр заклепки.

Допускаемые напряжения для материала заклёпок при статическом нагружении приведены в таблице.

Таблица 2.1

Допускаемые напряжения на срез и смятие, МПа

Обработка отверстий	Вид напряжения	Материал
		Ст.0, Ст.2	Ст.3	Л 62	ДI8П
Сверление Продавливание	Срез []	140 100	140 100	33 33	50 50
Сверление Продавливание	Смятие [см]	280 240	320 280	210 200	240 240

2.3. Примеры расчета Пример 1

Рассчитать заклепочное соединение состоящее из двух листов внахлест. Определить допустимую нагрузку заклёпочного соединения (см рис. 2.7), если заклёпки выполнены из стали Ст2, а соединяемые листы из стали Ст3. Ширина листов b=150 мм, толщина =5 мм. Диаметр заклёпок d=6 мм, отверстия под заклёпки просверленные.

рис. 2.7. Эскиз заклепочного соединения внахлест

Решение.

1. Проверяем заклепку на прочность по условию среза:

,

где [] – напряжение на срез выбрано по таблице для заданного материала заклепки (Сталь Ст 2);

z – число заклепок; подсчитано по рисунку в задании;

i – число плоскостей среза; определено по рисунку (между двумя деталями внахлест одна плоскость среза);

d₀ – диаметр отверстия под заклепку; принято на 1 мм больше диаметра заклепки:

d₀ = d + 1 = 6 + 1 = 7 (мм),

где d – диаметр заклепки.

2. Проверяем заклепку на прочность по условию смятия:

,

где [_см] – напряжение на смятие заклепки выбрано по таблице для заданного материала заклепки (Сталь Ст 2);

 - толщина одной детали.

3. Проверяем деталь на прочность по условию растяжения-смятия:

где [_см] – напряжение на смятие выбрано по таблице для заданного материала листов (листы изготовлены из другого материала - Сталь Ст 3);

F_н – площадь сечения листа в опасном сечении ослабленная отверстиями под заклепку (см рис. 2.8); за опасное сечение принято сечение с максимальным количеством заклепок в одном ряду. В нашем случае в опасном сечении расположено 4 заклепки и F_н определено так:

,

где b – ширина деталей;

 – толщина одной детали.

z_max – количеством заклепок в опасном сечении;

d₀ – диаметр отверстия под заклепку;

рис. 1. Определение площади F_н

4. Проверяем деталь на прочность по условию среза края листа:

где e – расстояние от края листа до первого ряда заклепок (см рис. 2.7). Если расстояние не задано, то определим его самостоятельно по формуле:

В качестве допускаемой нагрузки на соединение выбираем из четырех рассчитанных усилий P самое маленькое.

Ответ: Максимально допустимая нагрузка на заклепочное соединение составила P = 96,932 кН, при превышении которой произойдет срез всех заклепок.