книги из ГПНТБ / Серебренников Ю.Н. Детали машин учебник для авиационных специалистов

быть как остающимися в теле заклепки после клепки, так и выпадающими.

Гайко-пистоны (рис. 21) применяются для ремонта об­ шивки скоростных самолетов в местах, где нет двухсторон­ него подхода для клепки. В этих заклепках сердечник пред­ ставляет собой винт, который при завинчивании образует вследствие деформации стенок заклепки замыкающую го­ ловку.

Заклепки ЦАГИ (рис. 22) состоят из пустотелой за­ клепки с крестообразным разрезом на конце для формиро­ вания замыкающей головки. Материал заклепок—высоко­ качественная сталь ЗОХМ^. или ЗОХГСА. Стальной сердеч­ ник при забивании раздвигает конец заклепки, образуя за­ мыкающую головку.

менных реактивных самолетах нашли широкое применение заклепки с высоким сопротивлением срезу, состоящие из двух частей: собственно заклепки из стали ЗОХГСА и коль­ ца из сплава Д-18'или В-65. На рис. 23 показана такая за­ клепка до и после установки. Как видно из рисунка, коль­ цо при клепке вследствие деформации заполняет простран­ ство, плотно обхватывает шейку заклепки, предотвращая ее выпадание из конструкции. Эти заклепки после термооб­ работки обеспечивают временное сопротивление срезу х6 ==

= 100 кг/мм2, т. е. больше, чем у обычных заклепок более

чем в два раза.

Диаметр заклепки согласно ГОСТ 1187-41 —1195-41 для заклепок общего машиностроения выбирается в пределах

8—37 мм. Авиационные дюралюминиевые и стальные за­ клепки по нормалям Министерства авиационной промыш­ ленности имеют диаметр 2—8 мм,

39

Отверстия для постановки заклепок просверливаются диаметром на 0,2—0,5 мм больше диаметра заклепки для того, чтобы стержень заклепки, утолщенный в результате

деформации, не надавливал на кромки отверстия, что мо­

жет вызвать концентрацию напряжений в склепываемых де­ талях.

Виды заклепочных швов

Заклепочные соединения осуществляются несколькими заклепками, размещенными в определенном порядке и об­ разующими так называемые заклепочные швы.

Заклепочные швы в зависимости от их конструктивного

оформления делят по различным признакам на следующие

4.По назначению:

а) прочные швы — применяются в конструкциях, где основным требованием является прочность, например, строительные фермы, мостовые фермы, внутренние соедине­ ния силового набора фюзеляжа и крыла самолета и т. п.;

б) прочно-плотные швы — применяются в устройствах с высоким внутренним давлением, где необходимы как проч­

40

ность шва, так и его герметичность. Примером прочно-плот­ ных швов могут служить швы паровых котлов, газосбор-

нико'В, швы обшивки скоростных самолетов, швы гермети­ зированного отсека самолета и др.;

в) плотные швы—применяются в конструкциях, где ос­ новным требованием является плотность шва при незначи­ тельных действующих на шов усилиях. Например, газопро­ воды, резервуары с небольшим давлением жидкости и т. п.

Рис. 25. Заклепочные швы:

а — однорядные; б — двухрядные; в — многорядные (четырехрядные и трехрядные)

§ 2. РАБОТА ЗАКЛЕПОЧНОГО ШВА

Работу заклепочного шва рассмотрим на примере двух­

рядного заклепочного шва внахлестку, растянутого силой Р.

Введем следующие обозначения (рис. 26):

Выясним причины, в результате которых может прои­ зойти разрушение заклепочного соединения.

Соединение может разрушиться, если заклепки; а) срежутся в плоскости соединения деталей;

41

б) сомнутся под деталями;

в) изогнутся в результате сдвига деталей.

Соединение может разрушиться и в случае, когда за­ клепки будут прочными на все виды деформаций, но сами

детали:

ленные соотношения между диаметром заклепки и толщи­ ной склепываемых деталей, между диаметром заклепки и шагом заклепок или расстоянием до края детали. Сущ­ ность этих расчетов сводится к следующему.

Нагрузка, которую можно допустить на заклепку с тем; чтобы она не срезалась, из уравнения прочности на срез

будет равна — -j- [тср]. Нагрузка, которую можно допу­

стить, чтобы соединяемые детали не смялись под заклеп­ кой, из уравнения прочности на смятие равна Р2 = d6[arJJ.

Для того чтобы достичь равнопрочность заклепок и со­ единяемых деталей заклепочного соединения, необходимо,

чтобы эти нагрузки были равны между собой, т, е. Р\ = Р2

или

42

На практике для швов внахлестку обычно принимают в

общем машиностроении

d = 28.

Для авиационных заклепок диаметр выбирается по фор­

муле

d = 2 КЗ’ мм,

где S — толщина пакета в мм.

Нагрузка, которую можно допустить на полосу детали шириной t, ослабленную отверстием для заклепки с тем,

чтобы она была прочной на растяжение, из уравнения проч­ ности на растяжение равна

P3=(^-rf)8[aJ.

Из условия равнопрочное™ эта нагоузка должна рав­ няться нагрузке Р\, т. е.

Ъ = Р3

или

Заменив 8 — — и полагая [тср] = 0,8[ор], получим

- 0,8 [»„)=(<-<!) 4-Ы.

откуда

^iZ + ^0,8

или

t= 2,23d.

Практически шаг заклепок принимают

t>3d.

Для клепки обшивки к каркасу самолета принимают

^=(5 —8)</.

43

При ремонте обшивки вблизи имеющегося заклепочного шва шаг нового заклепочного шва берется таким же, какой имеет существующий шов.

Аналогичными расчетами на равнопрочность опреде­ ляется минимальное расстояние от края детали до центра

заклепки с, которое практически принимается с = (1,5—2)rf.

Расстояние между рядами заклепок принимается при рядовом расположении заклепок Т — 4d, при шахматном расположении Т = 2d.

Выдержав при проектировании заклепочных соедине­

ний вышеприведенные нормы выбора диаметра заклепки и размещения заклепок в соединении, можно получить закле­ почный шов, работающий с одинаковой прочностью на все виды деформаций.

Ввиду того, что клепке подлежат, как правило, тонкие детали, деформацией изгиба заклепок пренебрегают, так как она весьма незначительна.

Коэффициент прочности заклепочного шва

Для оценки качества спроектированного заклепочного шва вводится так называемый коэффициент прочности шва, обозначаемый <р.

и называется коэффициентом прочности заклепочного шва.

Коэффициент прочности заклепочного шва может быть подсчитан и как отношение напряжения в целом листе к

44

Значения коэффициента прочности заклепочного шва

для нормально сконструированных швов колеблются:

Допускаемые напряжения для заклепочных швов

Допускаемые напряжения для заклепочных швов в об­ щем машиностроении в тех случаях, когда эти напряжения не ограничены техническими условиями и нормами, можно назначать в зависимости от допускаемых напряжений на растяжение основного металла конструкции по следующим соотношениям:

[т^] = (0,7 — 0,9) [aj;

[<U = (1,7-2,0) [oj.

Меньшие значения коэффициентов выбираются при про­ давленных или пробитых отверстиях для заклепок, боль­

шие— для просверленных или продавленных, но затем рас­ сверленных отверстий.

Для авиационных заклепок предел прочности на растя­

жение, срез и смятие можно принимать по табл. 7.

§ 3. РАСЧЕТ ЗАКЛЕПОЧНЫХ ШВОВ

Познакомившись с работой заклепочного соединения, можно сделать вывод, что при правильном расположении заклепок и правильно выбранном диаметре не произойдет ни среза, ни смятия соединяемых деталей до тех пор, пока сами заклепки будут прочны на срез и смятие или соеди­

няемые детали на растяжение,

45

Таблица 8

Расчетные данные заклепок из алюминиевых сплавов для соединения листов из Д17Т, Д16Т, Д6Т

Разрушающее усилие смя­

Примечание. Разрушающее напряжение среза для заклепок из:

Д18П и ДЗП — хь = 19 kzImm* ДШ —хь = 22 кг[мм^, Д16П — = 25 кг)ммг.

Разрушающее напряжение смятия для листов из:

Д17Т, Д16Т, Д6Т (8 =0,3— 1 мм) —= 60 *кг1мМ Д17Т (6 = 1,2 — 5 мм) —сгсл = 70 kzImm?',

Д16Т, Д6Т (8 = 1,2 — 5 мм) —асм = 80 кг)мм\

* Для листов из ДИТ.

” Для листов из Д16Т и Д6Т.

46

Так как диаметр заклепок обычно определяют в зависи­ мости от толщины соединяемых деталей, то для обеспече­ ния прочности соединения, как правило, приходится опре­ делять необходимое число заклепок и проверять прочность

соединяемых листов на растяжение после того, как принято размещение заклепок.

При расчетах заклепочных соединений авиационных конструкций часто пользуются различными расчетными таблицами, в которых даются величины разрушающих уси­ лий для заклепки определенной марки и диаметра из усло­ вий прочности ее на срез и смятие. Зная действующую на­ грузку и разрушающую нагрузку на одну заклепку, нахо­ дят необходимое количество заклепок.

Такие таблицы обычно даются в технических описаниях самолета- в разделе «Ремонт». В качестве примера дана табл. 8.

В практике расчетов заклепочных соединений могут

встретиться три основных случая расчетов:

1.Проектирование нового заклепочного соединения; в

этом случае расчет сводится к определению числа заклепок

по выбранному диаметру и известной нагрузке.

2.Проверка прочности готового заклепочного шва на

заданную нагрузку; в этом случае расчет сводится к опре­

делению напряжения, с которым будет работать заклепка,

исравнению его с допускаемым напряжением.

3.Ремонт поврежденной конструкции с помощью закле­ почных швов, причем действующая на конструкцию нагруз­ ка не известна. В этом случае расчет сводится к определе­ нию числа заклепок из условия равнопрочности заклепок с основной конструкцией.

ней силы, испытывают большие напряжения, чем заклеп­ ки, удаленные от нее; однако в последующий период вслед­

ствие упругих и остаточных деформаций как заклепок, так и соединяемых деталей эти напряжения более или менее

выравниваются;

б) трение между соединяемыми деталями в расчетах не учитывается, что идет в запас прочности,

47

Расчет заклепочного шва внахлестку

Соединением внахлестку называется соединение дета­ лей, накладываемых одна на другую. Такое соединение встречается в конструкциях самолета очень редко, так как выступание в обе стороны соединяемых деталей ухудшает аэродинамические характеристики конструкции. Швы вна­ хлестку можно встретить в соединениях элементов каркаса некоторых самолетов, в соединениях днища герметических кабин высотных самолетов, в телескопическом соединении труб и др.

Целью расчета заклепочного шва внахлестку, как пра­ вило, является определение необходимого числа заклепокп из условий прочности заклепок на срез и смятие

=[тср];

_ Рг 1

где

Fcp = п—^— площадь среза;

FCM — n?>d — площадь смятия.

Окончательно выбирают большее число-заклепок.

При размещении заклепок следует стремиться располо­ жить их в как можно меньшее число рядов, так как этим уменьшается длина нахлестки, а следовательно, умень­

деталей на растяжение в наиболее ослабленном отвер­ стиями сечении.

заклепками из стали 15А с трехкратным запасом прочности, если

на растяжение для листов = 1400 кг!см2 (по ГОСТ 960-46).

48