Заклепувальні з'єднання складаються з двох або декількох листів або деталей, що з'єднуються (склепуваної) в нероз'ємну конструкцію за допомогою заклепок.
Заклепкою називають круглий стрижень, який має сформовану за-накладну головку 1 на одному кінці і формується в процесі клепки за-поневіряються головку 2 на іншому його кінці. При цьому деталі сильно стискаються, утворюючи міцне, нерухоме нероз'ємне з'єднання. Форма і розміри заклепок рег-ламентіровани стандартом.
Заклепувальний швом називають з'єднання, здійснюване групою закл-пок.
Отвори під заклепки в деталях продавлюють або свердлять. При продавлюванні утворюються дрібні тріщини по периферії отворів. Тріщини можуть бути причиною руйнування заклепувального шва під час роботи. Продавлені отвори застосовують в маловідповідальних конструкціях. Свердління - процес малопродуктивний і дорогий. Сверлениє отвори застосовують в конструкціях, де потрібна висока надійність. При великих діаметрах отворів практикують продавлювання з подальшим розсвердлюванням.
Кожна заклепка має свою зону дії D. на яку поширюється деформація стиснення в стику деталей. Якщо зони дії сусідніх заклепок перетинаються, то з'єднання буде щільним. Внаслідок пластичних деформацій в процесі клепки стрижні заклепок заповнюють отвори і заклепки стягують з'єднуються деталі. В результаті відносного зсуву склепаних деталей чинять опір як стрижні заклепок, так і сили тертя, що виникають на поверхні стику.
Для забезпечення щільності шва іноді виконують карбування (пластичне деформування листів, наприклад, пневматичними молотками) навколо заклепок і по кромок листів.
Заклепки поставляються як готові вироби.
Заклепувальні з'єднання одержують у такий спосіб.
В отвори деталей, що з'єднуються вставляють заклепки. Під заставу головку 1 встановлюють інструмент-підтримку. Специ-альної клепальної машиною або вручну (ударами молотка, кувалди) ви-ступає кінець заклепки () осаджують обжимкой в замикаючу головку2. Для сталевих заклепок з мм виробляють клепку вхо-лодной, то ж відноситься до заклепкам з кольорових металів і сплавів; СММ з нагріванням заклепки до світло-червоного розжарювання (1000-1100 0 С). Цей спосіб забезпечує більш високу якість заклепувального шва, так як заклепки коротшають при охолодженні і стягують деталі, створюючи на стику їх поверхонь великі сили тертя, що перешкоджають відносному зсуву деталей при дії навантаження
Діаметри отворів під заклепки dотв вибирають за стандартом в зависи-мости від діаметра заклепки. Для холодної клепки можна рекомендувати
для гарячої клепки
де d3- діаметр встановлюваної заклепки.
Переваги та недоліки клепаних з'єднань в порівнянні з іншими видами нероз'ємних з'єднань.
- висока надійність з'єднання;
- зручність контролю якості клепки;
- підвищена опірність ударних і вібраційних навантажень;
- можливість з'єднання деталей з важкозварювальних металів, наприклад з алюмінію;
- не дають температурних деформацій;
- деталі при розбиранні не руйнуються.
- висока вартість, так як процес отримання заклепувального шва складається з великого числа операцій (розмітка, продавлювання або свердління отворів, нагрів заклепок, їх закладка, клепка) і вимагає застосування дорогого устаткування (верстати, преси, клепальні машини).
- підвищена витрата матеріалу для цього з'єднання (через ослаблений-ня деталей, що з'єднуються отворами під заклепки потрібно збіль-личение їх товщини, застосування накладок і т. п.);
- деталі ослаблені отворами;
- високий шум і ударні навантаження при виготовленні;
- неможливість з'єднання деталей складної конфігурації.
В даний час у зв'язку з бурхливим роз-ством зварювання заклепочні сполуки мають обмежене застосування (в конструкціях, для яких методи зварювання і склеювання ще слабо відпрацьовані або мало ефективні, а також в з'єднаннях, що працюють при великих вібраційних і ударних навантаженнях при високих вимогах до надійності з'єднання). Також в з'єднаннях остаточно оброблених деталей, в яких застосування зварювання неприпустимо через їх викривлення при нагріванні. Великий обсяг клепально-складальних робіт проводиться при виготовленні літальних ап-Параті. Деякі літаки мають понад мільйон заклепок. Заклепоч-ні сполуки знаходять застосування в підйомно-транспортних машинах, в будівництві залізничних мостів, котлобудуванні і т. П.
Заклепувальні шви класифікують:
- за призначенням - міцні шви (мостові і кранові ферми, само-Лети і т. д.), що забезпечують міцність з'єднання, прочноплотним (в котлах та резервуарах з високим тиском), щільні (в резервуарах з невеликим внутрішнім тиском), що забезпечують міцність і герметичність ;
- по взаємному розташуванню склепуваної деталей - шви встик з однією або двома накладками і шви внахлестку
- по числу рядів (для швів встик число рядів враховується по одну сто-рону стику) - однорядні і багаторядні
- по розташуванню заклепок в рядах - паралельні і шахові (рис. 23) шви;
- за умовами роботи (за кількістю площин зрізу) - односрезную шви - з однією площиною зрізу в кожної заклепці і багатозрізного - з декількома площинами зрізу кожної заклепки (двухсрезная -).
Основні типи заклепок.
Вибір форми заставної головки залежить від призначення заклепувального шва. У швах, що вимагають великої міцності і щільності, застосовують за-клепки з напівкруглої голівкою. Заклепки з потайной або напівпр-таємницею головкою використовують в тому випадку, коли виступаю щие заставні головки заклепок заважають переміщенню будь-яких деталей або в разі великих гідродинамічних і аеродинамічних опираючись-ний (в суднобудуванні і літакобудуванні). Заклепки з бочкообразной головкою застосовують там, де будуть мити гарячими газами, в топках парового котла і т. П .; в процесі експлуатації головки обгорають і приоб-РЕТА напівкруглу форму, зберігаючи необхідну міцність.
Заклепки з широкою головкою застосовують для з'єднання тонколистових (до 1,5 мм) матеріалів, трубчасті заклепки - в слабонавантажених металевих з'єднаннях, а також в з'єднаннях неметалічних матеріалів (фібра та ін.).
Розрахунок міцності клепаних швів
Введемо позначення: d3- діаметр заклепки; и- товщина скле-пиваемих деталей (листів); t - відстань між заклепками в ряду (або крок заклепок); е - відстань від центру заклепки до краю деталі (листа); z- число заклепок в ряду.
При розрахунку на міцність сили тертя на стику деталей не враховують (приймають, що навантаження передається тільки заклепками); вважають, що навантаження між заклепками розподіляється рівномірно, а діаметр заклепки дорівнює діаметру отвору (d3 = d0TB).
Параметр d3 визначається з розрахунку на міцність.
Причинами руйнування заклепувального з'єднання можуть бути дотримуюся-щие: зріз заклепок в площині з'єднання деталей; СМЯ-тя заклепок і листів; розрив листів в перерізі, ослаб-ленном отворами; зріз кромки листа (в перерізі ab і cd) у отвори під заклепку.
Розрахунок заклепувального шва полягає у визначенні d3, t і е. Розрахунок ведеться по емпіричним співвідношенням, отриманим з умови равнопрочності заклепок і листів, що з'єднуються, з подальшою перевіркою листів на міцність і уточненням коефіцієнта міцності шва.
Розрахунок параметрів заклепки.
Діаметр заклепки визначають з умови міцності на зріз () за формулою проектувального розрахунку
де Fr- поперечна сила, що діє на заклепки, Н; i - число плоско-стей зрізу однієї заклепки; для заклепки, показаної на рис. 25 i = 1; z - число заклепок (задається конструкцією шва); - допустиме на-напруга на зріз для заклепок, МПа (табл. 2).
Отриманий за формулою (11) розмір d3 округлюють до найближчого більшого стандартного значення (табл. 2).
Розрахунок на зріз забезпечує міцність - заклепок, але не гарантує надійність з'єднання в цілому. Якщо товщина з'єднувальних елементів (аркушів) недостатня, то тиску, що виникають між стінками їх отворів ізаклепкамі, виходять неприпустимо великими. В результаті стінки отворів обминаються і з'єднання стає ненадійним. Тиску, що виникають між поверхнями отворів і сполучних деталей, прийнято умовно називати напругою зминання і позначати.
Заклепувальне з'єднань-ня перевіряють на зминання за формулою
де і-розрахункове та допустиме напруження на зминання для закл-почни з'єднання, МПа (див. табл. 2): - товщина найтоншої склепуваної деталі, мм
У формулі (13) приймають для менш міцного з контактую-чих матеріалів (заклепок або листів, що з'єднуються).
Висновок формули діаметра заклепки.
Умова міцності на зріз однієї заклепки для даної рас-парного схеми (див. Рис. 25):
.
Тут А - площа небезпечногоперетину заклепки, мм 2. Звідси
Розрахунок параметрів заклепувального шва і перевірка міцності соеди-няемое деталей (аркушів).
1. Геометричні параметри заклепувального шва (див. Рис. 25) визна-ляють за емпіричними формулами.
Крок заклепувального шва в залежності від числа рядів
Відстань від центру заклепки до краю деталі (листа):
для отворів, отриманих свердлінням,
для продавлених отворів
Товщина накладок (див. Рис. 23)
Товщина склепуваної деталей (листів) (див. Рис. 23)
Відстань між рядами заклепок (див. Рис. 22)
2. Міцність деталей, що з'єднуються (аркушів) перевіряють: на розтягнення в перерізі I-I (див. Рис. 25, г) за формулою
де і-розрахункове та допустиме напруження на розтяг для со-единящей деталей (листів) (див. табл. 2).
Коефіцієнт міцності шва
Отвори під заклепки знижують міцність деталей, що з'єднуються на розтягнення. Число, що показує, у скільки разів міцність на розтягнення деталі з отворами під заклепки менше міцності на розтягнення тієї ж деталі без отворів, називають коефіцієнтом міцності шва і позначають буквою.
завжди менше одиниці. Чим більше значення, тим краще використаний матеріал склепуваної деталей. Значення коеффіціентазавісят від конструкції шва.
Для однорядного шва внахлестку = 0,65;
Для дворядного шва внахлестку = 0,75;
Для однорядного шва з двома накладками = 0,71;
Для дворядного з двома накладками = 0,84.
Для підвищення значення уменьшаютdз і збільшують t, тобто застосовують багаторядні двухсрезная шви.