Расчет на прочность клепаных соединений

Расчет на прочность — основной критерий работоспособности проч­ных клепаных 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 d₀ отверстия.

3. Нагрузка между заклепками распределяется равномерно.
Рассмотрим простейший клепаный шов — однорядный односрезный

внахлестку (рис. 3.6).

При нагружении шва осевой силой F детали (листы) стремятся сдвинуться относительно друг друга. При этом условия прочности эле­ментов шва имеют следующий вид:

а) На смятие поверхностей заклепок и стенок отверстий

(3.1)

где δ — меньшая из толщин склепываемых деталей, мм; d₀ — диаметр отверстия под заклепку, мм; z —число заклепок; σ'_см и [σ]'_см — расчет­ное и допускаемое напряжения на смятие, Н/мм², для менее прочного

материала, т. е. для деталей или для заклепок (см. ниже табл. 3.2). б) На срез заклепок

(3.2)

|гдс i — число плоскостей среза одной клепки (на рис. 3.6 i= 1); τ_ср и τ_ср ­расчетное и допускаемое напряжения на cрез, Н/мм², для заклепок (табл. 3.2).

в) На растяжение деталей(см. сече­ние I — I на рис. 3.6)

(3.3)

где N— продольная сила, возникающая в том сечении, где определяется σ_р (на рис. 3.6 в сечении N= F); р — шаг шва, мм; n — число отверстий в сече­нии, в котором определяется σ_р (на рис. 3.6 п = 2); σ_р и [σ]_р — расчетное и допускаемое напряжения на растяжение, Н/мм², для соединяемых деталей (табл. 3.2).

г) На срез края деталиодновременно по двум сечениям II— II (см. рис. 3.6). Поскольку распределение напряжений среза в указанных сечениях весьма сложно, для надежности расчета принимают, что срез

может произойти по длине e-(d₀/2)

(3.4)

где F₀ = F/z — сила, приходящаяся на одну заклепку, τ_ср и [τ]_ср — рас­четное и допускаемое напряжения на срез, Н/мм², для соединяемых деталей (табл. 3.2).

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

1. Диаметр отверстий под заклепки для швов внахлестку (см. рис. 3.6) или с одной накладкой (см. рис. 3.4)

(3.5)

2. Шаг заклепочного шва (см. рис. 3.6)

(3.6)

3. Расстояние от края детали до оси заклепки (см. рис. 3.6) при продавленных отверстиях

(3.7)

при сверленых отверстиях

(3.8)

4. Расстояние между рядами заклепок (см. рис. 3.4)

(3.9)

5. Толщина накладок (см. рис. 3.5)

(3.10)

Необходимое число заклепок z определяют расчетом из условий прочности на смятие и срез по формулам (3.1) и (3.2).