Глава 2 Заклепочные соединения

Глава 2 ЗАКЛЕПОЧНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
§ 2.1. Конструкции, технология, классификация, области применения
Заклепочное соединение неразъемное. В большинстве случаев его применяют для соединения листов и фасонных прокатных профилей. Соединение образуют расклепыванием стержня за¬клепки, вставленной в отверстие деталей (рис. 2.1, где 1 — обжимка; 2 — прижим при машинной клепке; 3 — замыкающая головка; 4 — закладная головка; 5 — поддержка).

При расклепывании вследствие пластических деформаций образуется замыкающая головка, а стержень заклепки запол¬няет зазор в отверстии. Силы, вызванные упругими дефор¬мациями деталей и стержня заклепки, стягивают детали. Относительному сдвигу деталей оказывают сопротивление стержни заклепок и частично силы трения в стыке.

Отверстия в деталях продавливают или сверлят. Сверление менее произ¬водительно, но обеспечивает повы¬шенную прочность (см. табл. 2.1). При продавливании листы деформируются, по краям отверстия появляются мел¬кие трещины, а на выходной стороне отверстия образуется острая кромка, которая может вызвать подрез стерж¬ня заклепки. Поэтому продавливание иногда сочетают с последующим рас¬сверливанием.
Клепку (осаживание стержня) мо¬жно производить вручную или ма¬шинным (пневматическими молотка¬ми, прессами и т. п.) способом. Ма¬шинная клепка дает соединения повышенного качества, так как она обеспечивает однородность посадки заклепок и уве¬личивает силы сжатия деталей. Стальные заклепки малого диаметра (до 10 мм) и заклепки из цветных металлов ставят без нагрева — холодная клепка. Стальные заклепки диаметром больше 10 мм ставят горячим способом — горячая клепка. Нагрев заклепок перед постановкой облегчает процесс клепки и повышает качество соединения (достигаются лучшее заполнение отверстия и повышенный натяг в стыке деталей, связанный с тепловыми деформациями при остывании).
 
В зависимости от конструкции соединения применяют различные типы заклепок, геометрические размеры которых стандартизованы. Основные типы заклепок изображены на рис. 2.2 (а — с полукруглой головкой; 6—полупотайная; в — потайная; г — трубчатая). Если нет доступа к замыкающей головке (например, пустотелое крыло самолета), то применяют заклепки для односторонней клепки. Например, на рис. 2.2, д замыкающая головка образуется при протягивании конической оправки через коническое отверстие заклепки и на рис. 2.2, е — взрывом заряда 1.

Значение φ показывает, как уменьшается прочность листов при соединении заклепками. На¬пример, для однорядного одно- срезного шва (рис. 2.4, а) при стан¬дартных размерах φ = 0,65, т.е. образование заклепочного соединения уменьшает прочность ли¬стов на 35%. Понижение прочности деталей — одна из главных отрицательных характеристик за¬клепочного соединения. Для увеличения значений φ применяют многорядные и многосрезные швы (см. рис. 2.4,6 и 2.5).
Накладки



На рис. 2.5 изображена конструкция прочноплотного трехрядного шва с переменным шагом заклепок в рядах (правая половина шва симметрична и на рисунке изображена частично). В этом шве на фронте основного шва ίγ расположено шесть заклепок.

Каждая заклепка передает нагрузку, равную (1/6)Ft. В соответствии с этим на рис. 2.5 даны эпюры продольных сил, возникающих в различных сечениях листов и накладок. Сечение листа по первому ряду заклепок нагружено полной силой Ft. Для того чтобы немного ослабить это сечение, в нем поставлена только одна заклепка (две половины заклепки). Сечение по второму ряду нагружено меньшей силой и, соблюдая условия равнопрочностей, в нем можно поставить большее число заклепок и т. д. Малая нагрузка на каждую заклепку, а также две плоскости среза заклепки позволяют значительно уменьшить ее диаметр. Уменьшение диаметра приводит к увеличению коэффициента прочности шва [см. формулу (2.1)], например для рассматриваемого шва φ%0,9. Однако стремление получить высокое значение φ приводит к сложной и дорогой конструкции соединения.
На рис. 2.6 изображена конструкция клепаного узла фермы, которая может служить примером прочного соединения. При разработке конструкции такого соединения учитывают условия, перечисленные ниже.
1.    Стержни (уголки или другие профили) следует располагать так, чтобы расчетные линии действия сил, проходящие через центры тяжести сечений стержней, пересекались в одной точке. В противном случае в соединении кроме сил появляются моменты.
2.    Число заклепок для каждого уголка должно быть не менее двух (иначе будет шарнир).
3. Заклепки следует размещать α) Π    ΰ) й    возможно ближе к оси, проходящей через центр тяжести сечения стержня (например, уголка; рис. 2.7).