Расчет на прочность клепаных соединений

Расчет на прочность – основной критерий работоспособности прочных клепаных соединений – основан на следующих допущениях:

1.Силы трения на стыке деталей не учитывают, считая, что вся нагрузка передается только заклепками (наличие трения учитывают приближенно при выборе значений допускаемых напряжений).

2. Расчетный диаметр заклепки равен диаметру d₀ отверстия.

3. Нагрузка между заклепками распределяется равномерно.

Рассмотрим простейшее клепаное соединение – однорядное односрезное внахлестку (рис. 10.6).

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

а) на смятие поверхностей заклепок и стенок отверстий

, (10.1)

где – меньшая из толщин склепываемых деталей, мм;

– диаметр отверстия под заклепку, мм;

– число заклепок;

и – расчетное и допускаемое напряжение на смятие, , для менее прочного из материалов для деталей или заклепок (см. табл. 16);

б) на срез заклепок

, (10.2)

где – число плоскостей среза одной заклепки (на рис. 11.6 );

и – расчетное и допускаемое напряжение на срез, , для заклепок (табл. 16);

в) на растяжение деталей (см. сечение I–I на рис. 11.6)

, (10.3)

Рис. 10.6. К расчету однорядного односрезного клепаного соединения

где – продольная сила, возникающая в том сечении, где определяется (на рис. 10.6 в сечении I–I );

– шаг заклепок, мм;

– число отверстий в сечении, в котором определяется (на рис. 10.6 ;

и – расчетное и допускаемое напряжение на растяжение, , для соединяемых деталей (табл. 16);

г) на срез края детали одновременно по двум сечениям II–II
(см. рис. 11.6). Поскольку распределение напряжений среза в указанных сечениях весьма сложно, для надежности расчета принимают, что срез может произойти по длине

, (10.4)

где – сила, приходящаяся на одну заклепку, ;

и – расчетное и допускаемое напряжения на срез, , для соединяемых деталей (табл. 16).

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

1. Диаметр отверстий под заклепки для соединений внахлестку
(см. рис. 10.6) или с одной накладкой (см. рис. 10.4)

. (10.5)

В авиастроении принимают

,

где – суммарная толщина соединяемых элементов.

2. Шаг заклепок (см. рис. 10.6)

. (10.6)

3. Расстояние от края детали до оси заклепки (см. рис. 10.6) при продавленных отверстиях

, (10.7)

при сверленых отверстиях

. (10.8)

4. Расстояние между рядами заклепок (см. рис. 10.4)

. (10.9)

5. Толщина накладок (см. рис. 10.5)

. (10.10)

Необходимое число заклепок определяют расчетом из условий прочности на смятие и срез [см. формулы (10.1) и (10.2)].