Виды заклепочных соединений

Виды заклепочных соединений

Заклепочное соединение целесообразно нагружать только на сдвиг, разгружая его от действия изгибающих моментов, вызывающих односторонний изгиб стержней заклепок. Возникающие при изгибе напряжения разрыва, складываясь с растягивающими напряжениями, возникающими при склепывании, перегружают стержень и головки заклепки.

В соединениях по рис. 24, а, б под действием растягивающих сил возникает изгибающий момент, приблизительно равный произведению растягивающей силы на толщину материала (виды з, и). Этот момент отчасти погашается сопротивлением изгибу листов, а частично передается на заклепки.

В соединении с двумя накладками (вид в) изгибающий момент вследствие центрального приложения сил не возникает. Кроме того, это соединение двусрезное; благодаря удвоенному числу поверхностей трения сопротивление сдвигу здесь в 2 раза больше, чем в конструкциях (а, б).

Заклепочные соединения

Конструкция (г) с отбортованными кромками нерациональна, так как при растяжении заклепки подвергается изгибу.

В угловых соединениях (вид д) с отбортованной кромкой, применяемых иногда для присоединения днищ к обечайкам резервуаров, содержащих газы или жидкости под давлением, деформация стенок резервуаров вызывает изгиб заклепок.

Рациональнее соединения (е, ж), где заклепки работают преимущественно на сдвиг и лишь в незначительной степени — на изгиб. Изгиб тем меньше, чем меньше деформация днища и ближайших к шву стенок обечайки под действием внутреннего давления, т. е. чем ближе заклепки расположены к углу жесткости системы (чем меньше расстояние l заклепки от плоскости днища).

Применяют однорядные (рис. 25, а, г), двухрядные (б, д) и многорядные (в) соединения. В двухрядных и многорядных швах заклепки, как правило, располагают в шахматном порядке с целью более равномерной нагрузки швов, а также для облегчения установки заклепок.

Параметры заклепочных соединений

На рис. 25 приведены применяемые в конструкциях общего назначения эмпирические зависимости значений шага (t) и расстояний (е), (е1) от диаметра заклепки (d).

Вследствие ослабляющего влияния отверстий прочность заклепочных соединений меньше прочности целого материала.

Относительная прочность соединений, выраженная в долях прочности целого материала, приведена в таблице.

Относительная прочность соединений, выраженная в долях прочности целого материала

Увеличение числа швов свыше трех повышает прочность незначительно.

По функциональному признаку различают прочные швы, применяемые в силовых конструкциях, и прочноплотные швы, обеспечивающие наряду с восприятием сил герметичность соединения и применяемые при изготовлении конструкций резервуарного типа. Для прочноплотных швов применяют заклепки с усиленными головками, обычно с коническими подголовками, обеспечивающими герметичность посадки заклепки в отверстии. Заклепки в прочностных соединениях, работающих при высоких температурах, ставят в горячем состоянии независимо от толщины склепываемых деталей. Швы обычно делают двух- или трех рядными.

Герметичность стыка обеспечивают дополнительными средствами, например, смазыванием поверхностей стыка перед склепыванием уплотнительными составами (сурик, разведенный на масле, мази на основе отверждающихся синтетических смол и т. д.). Следует, однако, иметь в виду, что уплотняющие мази, уменьшая коэффициент трения на поверхности стыка, снижают прочность соединения на сдвиг, поэтому мазь лучше наносить не по всей поверхности стыка, а узкой полоской, например, змейкой с обходом отверстий под заклепки.

В соединениях, работающих при высоких температурах, применяют силоксановые эмали с металлическими порошками (Al, Zn), выдерживающие температуру до 600°С.

Другой способ уплотнения — установка на стыке тонких проволок из мягких металлов, расплющиваемых при клепании.

Хорошие результаты дает покрытие предварительно зачищенных поверхности стыка пластичными металлами, наносимыми гальванически или газопламенным напылением. Наибольшей термостойкостью обладают покрытия медью и никелем.

Металлические покрытия увеличивают прочность соединения, так как при повышенной температуре и высоком давлении, существующих на поверхности стыка, происходит взаимодиффузия металлов покрытия с образованием металлического слоя промежуточной структуры.

Иногда применяют подчеканку кромок соединения (рис. 26, а) со скосом кромок под углом 15—20°.

Подчеканка и подварка кромок заклепочных соединений

Подчеканенные швы сохраняют герметичность в эксплуатации лишь при условии достаточной жесткости соединения. При недостаточной жесткости герметичность соединения, особенно в условиях циклической нагрузки, быстро нарушается в результате периодической деформации стыка.

Практикуемый иногда способ герметизации путем подварки кромок соединения легким сварным швом (рис. 26, б) нельзя считать рациональным. Жесткость сварных швов, даже малого сечения, значительно больше жесткости заклепочных швов. Вследствие этого сварной шов воспринимает силы, действующие на соединение. Прочность шва и определяет прочность соединения. В таких случаях лучше переходить целиком на сварное соединение швом нормального сечения.