Курсовая работа: Расчет заклепочных швов

3. Плотные заклепочные соединения (в котлах низкого давления).

Достоинствами заклепочных соединений по сравнению со сварными являются:

1. Большая стабильность и лучшая контролируемость качества.

2. Меньшее повреждение деталей при разъеме.

Недостатками заклепочных соединений являются:

1. Большой расход металла.

2. Трудоемкость работ и большая стоимость.

3. Менее удобные конструктивные формы в связи с необходимостью наложения одного листа на другой или применения специальных накладок.

В настоящее время заклепочные соединения в большинстве областей заменяются сварными. Область применения заклепочных соединений ограничивается следующими случаями [12]:

1. Соединения, в которых нагрев при сварке не допустим из-за опасности отпуска термообработайных деталей или коробления окончательно обработанных, точных деталей (диски муфт сцепления).

2. Соединение несвариваемых материалов (накладки тормозные).

3. Соединения, непосредственно воспринимающие большие повторные и вибрационные нагрузки (рамы тракторов и автомобилей).

Заклепки изготовляют из специальной углеродистой или низколегированнрй стали, обладающей повышенными пластическими свойствами. Отверстия в соединяемых элементах образуют так же, как в болтовых соединениях. В образованные отверстия вставляют стержень заклепки, ударами пневматического молотка или давлением клепальной скобы его осаживают, увеличивая в диаметре, плотно заполняя отверстие с одновременным образованием замыкающей головки [5].

Клепку ведут горячим и холодным способами. При горячей клепке разогретую до ярко-красного каления заклепку вставляют в отверстие и клепкой образуют замыкающую головку. Поставленная заклепка, остывая, стягивает соединяемые элементы, что существенно улучшает работу соединения на сдвигающие силы благодаря возникающим при этом силам трения [27].

При холодной клепке, выполняемой только на заводе, металл заклепки пластически деформируется клепальной скобой, образуя замыкающую головку.

Сила стягивания заклепкой соединяемых элементов при этом получается значительно меньшей, однако сам процесс клепки более прост.

Работа заклепочных соединений на сдвиг носит промежуточный характер между работой обычных и высокопрочных (сдвигоустойчивых) болтов, так как силы стягивания пакета значительны, но недостаточны для восприятия сил сдвига только трением. Поэтому расчет их аналогичен расчету обычных болтов, а наличие сил трения учитывается повышением расчетных сопротивлений. Однако действующий СНяП 11-23-81 не дает расчетных указаний о заклепочных соединениях, и при усилении существующих клепаных конструкций надо пользоваться нормативными указаниями прошлых лет [1].

2. Заклепки ???????? ? ??? ?????????????? ????????????? ???????? ? ???????? ???????????? ?????. ??????? ????????, ?????????? ???????, ?. ?. ????????????? ?????? ?? ????????, ?????????? ?????????, ? ???????????? ?? ????? ?????? ?? ????? ???????, ???????????? ??? ???????????? ???????????? ???????, - ?????????? [25].?? ????? ??????? ????????? ????????: (?)- ? ??????????? ??????? ???????? ?? ???????? ????????? 1?36?? ? ?????? 2?180??; (?)- ? ??????????? ?????? ???????? ?? ???????? ????????? 1?10?? ? ?????? 4?80??; (?)- ??????? ???????? ?? ???????? ????????? 2?36?? ? ?????? 4?180??; (?)- ? ???????? ???????? ?? ???????? ????????? 1?36?? ? ?????? 2?180??; (?)- ? ???????????? ???????? ?? ???????? ????????? 2?36?? ? ?????? 3?210??.???????? ??????????? ?? ?????????? ? ??????? ?????????????, - ?????? (??2, ??3, ????? 10 ? 15), ???? (??, ??), ?????? (?63), ??????????? ??????? (??r5?, ?18, ??1), ??????????? ????? (?18?9?), ???????????? ????? (09?2) [14].???????? ??????????? ?? ???? ?? ?????????, ??? ? ??????????? ?????? [9].???????? ???????? ????? ? ????????? ????? ??????? ?????????? (??????), ??????????? ?????????? ?????????, ?????????? ?? ????? ????? ????.?????? ????????? ?????????? ???????????? ? ??? ???????, ????? ?????????? ??????? ?????????? ???????.?????? ?????????? ?????????? ??????????? ? ????????? ???????? ? ????? ???????? ? ?????????, ????? ???????? ????????? ???????????, ??? ????? ?????????? ?????? ???? ? ????? ? ???????????? [10].???????? ? ???????????? ????? ????? ???????? (??????), ? ??????? ??????? ????????? ? ?????????? ?????? ?? ?????. ??????? ?????? ??????????? ? ??????? ?????? ??? ??????? ?????? ????? ???????????? ?????????? ?????? ?????? ? ?????????????? ??? ? ?????? ?????????, ? ??? ?????????? ???????????? ?????????? ??????? ?????? ? ?????? ? ??????????????? ???.???????? ???? ??????? ?? ???? ?????? ? ??????? ? ?????????? (?? ????? 30???), ??????? ???????????? [28]. 2.1 Выбор заклёпок ?????????? ?? ??????????? ???????????? ? ?????????????? ???????????? ?????? ??????????? ????? ???????, ????? ????????? ??????? ???????? ?????????? ??????. ??? ????????? ????????? ???????? ?????????????? [15].??????????? ??????????, ??????? ? ????? ???????? ?????????? ????????? ?????.????? l (??) ??????? ???????? ??? ??????????? ?????????? ???????? ??????? ???????????? ?? ??????? l=S+(0,8?1,2)d, ??? S ? ??????? ???????????? ??????, ??; d ? ??????? ????????, ??.??? ??????????? ??????????? ?????????? ??????? l=S+(1,2?1,5)d.?? ?????????? ???????? ????????? ????????? ??????? ???????? ?? ????? ???? ????????, ??????????????? ?????????? [13].?????????? ?? ?????? ?? ???? ???????????? ?????? ?????? ?????????? 1,5d. ??????? ????????? ?????? ???? ?????? ???????? ????????.??????? ????????, ???. 2 2,3 2,6 3 3,5 4 5 6 7 8??????? ?????????, ???2,1 2,4 2,7 3,1 3,6 4,1 5,2 6,2 7,2 8,2
2.2 Виды и методы клёпки ????????? ??? ???? ?????? ? ? ???????????? ????????, ????? ??????? ????????? ?????? ? ??????????, ??? ? ????????? ???????, ? ? ????????????? ????????, ????? ?????? ? ?????????? ??????? ??????????.????????? ??? ?????? ??????: ??????, ????? ????? ???????? ????????? ?? ??????? ?? ??????? ????? ?????????? ?????????? ???????; ????????, ????? ????? ???????? ??????? ?? ????????? ???????. ???? ????? ??????????? ??? ???????????? ??????? ? ?????????? ??????? [2].?????? ?????? ???????. ??????? ???????, ? ??????? ?????????? ???????, ????????? ?????? ??? ???????????? ???????, ??????? ?????????? ??????? ??????????? ??????????? ?????????.?????? ???????????????? ??????? ?????????? ???????????????? ???????? ??? ????????, ???????? ?????????????? ??????? ??? ?????????? ??????, ??????, ??? ??????, ??? ? ???????????? [26].?????? ????????? ??????? ?????????, ??? ??????? ?? ????????? ??????? ?????????? ?????? ??????? ???????? ??????????? (??????), ?????????? ????????. ??????? ??????????? ??? ?????????? ???? ??? ?????? ? ?????????????? ????????? ?? ????????, ??????????? ?????? ??????? ??? ?????? ???????? ?????, ?????????? ??????????? ???????? (?????? ? ?????? ?? ????????? ??????).?????? ????? ????????????? ????? ?????, ???????, ????????????, ?????????????? ? ????????????? [11].

2.3 Понятие о сдвиге. Расчет заклепок на перерезывание

При простом растяжении или простом сжатии две части стержня, разделенные наклонным сечением, стремятся не только оторваться друг от друга, но и сдвинуться одна относительно другой. Растяжению сопротивляются нормальные, а сдвигу — касательные напряжения [4].

На практике целый ряд деталей и элементов конструкций работает в таких условиях, что внешние силы стремятся их разрушить именно путем сдвига [22].

В соответствии с этим при проверке прочности таких элементов на первый план выступают касательные напряжения. Простейшими примерами подобных деталей являются болтовые и заклепочные соединения. Заклепки во многих случаях уже вытеснены сваркой; однако они имеют еще очень большое применение для соединения частей всякого рода металлических конструкций: стропил, ферм мостов, кранов, для соединения листов в котлах, судах, резервуарах и т. п. Для образования заклепочного соединения в обоих листах просверливают или продавливают отверстия. В них закладывается нагретый до красного каления стержень' заклепки с одной головкой; другой конец заклепки расклепывается ударами специального молотка или давлением гидравлического пресса (клепальной машины) для образования второй головки. Мелкие заклепки (малого диаметра — меньше 8 мм) ставятся в холодном состоянии (авиационные конструкции).

Для изучения работы заклепок рассмотрим простейший пример заклепочного соединения (Приложение 2). Шесть заклепок, расположенных в два ряда, соединяют два листа внахлестку. Под действием сил Р эти листы стремятся сдвинуться один по другому, чему препятствуют заклепки, на которые и будет передаваться действие сил P ).

Для проверки прочности заклепок применим общий порядок решения задач сопротивления материалов [17].

На каждую заклепку передаются по две равные и прямо противоположные силы: одна—от первого листа, другая — от второго. Опытные исследования показывают, что одни из заклепок ряда нагружаются больше, другие — меньше. Однако к моменту разрушения усилия, передающиеся на различные заклепки, более или менее выравниваются за счет пластических деформаций. Поэтому принято считать, что все заклепки работают одинаково. Таким образом, при n заклепках в соединении, изображенном на фиг. 1, на каждую из них действуют по две равные и противоположные силы P₁ =P/n (Приложение 3); эти силы передаются на заклепку путем нажима соответствующего листа на боковую полуцилиндрическую поверхность стержня. Силы P₁ стремятся перерезать заклепку по плоскости mk раздела обоих листов [6].

Для вычисления напряжений, действующих по этой плоскости, разделим мысленно заклепочный стержень сечением mk и отбросим нижнюю часть (Приложение 3). Внутренние усилия, передающиеся по этому сечению от нижней части на верхнюю, будут уравновешивать силу P₁ т. е. будут действовать параллельно ей в плоскости сечения, и в сумме дадут равнодействующую, равную P₁ . Следовательно, напряжения, возникающие в этом сечении и действующие касательно к плоскости сечения, это — касательные напряжения . Обычно принимают равномерное распределение этих напряжений по сечению. Тогда при диаметре заклепки d на единицу площади сечения будет приходиться напряжение [21]:

Величина допускаемого касательного напряжения , или, как говорят, допускаемого напряжения на срез, принято определять в виде:

[]=(0,7 0,8)[ ].

Зная , мы напишем условие прочности заклепки на перерезывание в таком виде:

т. е. действительное касательное напряжение в материале заклепки должно быть равно допускаемому или меньше его [8].

Из этого условия можно определить необходимый диаметр заклепок, если задаться их числом, и наоборот. Обычно задаются диаметром заклепочных стержней d в соответствии с толщиной t склепываемых частей (обычно d= 2t ) и определяют необходимое число заклепок n:

Знаменатель этой формулы представляет собой ту силу, которую безопасно может взять на себя каждая заклепка.

Пусть P=720КН d=2см; =100МПа; тогда

3. Виды заклёпочных швов ????? ?????????? ??????? ?????????? ?????????? заклёпочным швом, ??????? ??????? ?? ??? ???? [24].Прочный шов ????? ????????? ????? ???????? ? ??????????? ??? ?????? ?????, ??????, ?????? ? ?. ?.Плотный шов ????????? ??? ????????????? ??????????? (??????????? ?? ?????????????? ??????? ?????????) ??? ????????? ?????????. ??? ????????????? ??? ?????????? ????????? ?? ??????????? ?????? ?????? ??? ?????. ????????? ?????? ???????? ????????.Прочноплотный шов ????????? ??????? ??????? ? ??????? ?????????? ????? ? ??????????? ??????????? ??????? ???????? ? ??????? ??????. ??????????? ??? ??????? ?? ??????????, ?????????? ? ???????????, ? ? ??????????? ?? ???????????? ???????? ? ?? ???????????? ? ????????? [20].

В каждом заклепочном соединении заклепки располагают в один, два и более рядов.

В соответствии с этим заклепочные швы делятся на однорядные, двухрядные, многорядные, параллельные и шахматные (рис. 4).

Различают клепку ручную, механизированную, при которой применяют пневматические клепальные молотки, и машинную, выполняемую на прессах одинарной и групповой клепки.

При ручной клепке применяют слесарные молотки с квадратным бойком, поддержки, обжимки, натяжки и чеканки [19].

Массу молотка выбирают в зависимости от диаметра заклепки.

Поддержки являются опорой при расклепывании стержня заклепок. Форма и размеры поддержек зависят от конструкции склепываемых деталей и диаметра стержня заклепки, а также от выбранного метода клепки (прямой или обратный). Поддержка должна быть в 3—5 раз массивнее молотка.

Обжимки служат для придания замыкающей головке заклепки после осадки требуемой формы. На одном конце обжимки имеется углубление по форме головки заклепки.

Рис. 4. Заклепочные швы: а — однорядный в нахлесточном соединении; б — однорядный в стыковом соединении; в — однорядный в стыковом соединении с одной накладкой; г — двухрядные с шахматным расположением заклепок в стыковом соединении с одной накладкой