§ 2. Расчет соединений при симметричном нагружении

Задача расчета соединения, как обычно, состоит в определении размеров деталей, исключающих повреждения или разрушения.

При действии симметричной (относительно центра тяжести сечений заклепок) нагрузки принимают, что нагрузка равно­мерно распределяется между всеми заклепками.

Расчет стержня заклепки. Разрушение стержня заклепки нахлесточного соединения происходит по сечению, лежащему в плоскости стыка соединяемых деталей и показанному волни­стой линией (рис. 30..5, а). Номинальные напряжения среза

а) б)

Рис. 30.5. Схемы к расчету заклепочных соединений

(касательные напряжения) будут одинаковыми во всех точках сечения, и условие прочности стержня заклепки по допускае­мым напряжениям примет вид

где F — усилие среза в плоскости стыка; А — суммарная пло­щадь поперечного сечения п заклепок с диаметром стержня d; — допускаемое напряжение при срезе.

Требуемый диаметр заклепки

(30.1)

Соединение с двумя накладками (см. рис. 30.3, в) может разрушиться путем среза по двум сечениям, совпадающим с плоскостями контакта накладок с соединяемыми деталями. Такие соединения называют двухсрезными. При их расчете принимают, что усилие, приходящееся на одно сечение, вдвое меньше общего усилия.

Расчет соединяемых деталей (листов). Разрушение деталей по сечению Б — Б (см. рис. 30.5, б), ослабленному отверстиями, может происходить под действием больших статических нагрузок. Номинальное растягивающее напряжение в этом се­чении также должно удовлетворять условию прочности по допускаемым напряжениям при растяжении для материала деталей

,

где — площадь детали в опасном сечении с учетом ослабления ее отверстиями;S и b — толщина и ширина листа; d — диаметр отверстия под заклепку, равен диаметру стержня заклепки; z — число заклепок в одном ряду; [] — допуска­емое напряжение при растяжении материала деталей.

Отсюда требуемая площадь сечения детали

Смятие (упругопластическое обжатие) стенок отверстия нарушает работоспособность соединения и может привести к последующему прорезанию заклепкой (заклепками) соединя­емых деталей (см. рис. 30.5, б; следы разрушения показаны продольными волнистыми линиями). Для предотвращения этого прорезания должно также выполняться условие проч­ности по допускаемым напряжениям среза для материала деталей (листов)

где (t — 0,5d) — длина опасного сечения.

Если заклепка изготовлена из менее прочного материала, чем соединяемые детали, то при нагружении соединения воз­можно смятие стержня заклепки.

Действительные контактные напряжения, вызывающие смя­тие стержня заклепки, существенно неравномерно распределены по его поверхности (см. рис. 30.5, штриховая линия). Однако расчетные значения этих напряжений находят по приближен­ной формуле

Из этого условия следует, что диаметр заклепки

Допускаемые напряжения при срезе обычно принимают , напряжения на смятие, где— предел прочности материала детали. Для заклепок из сталей марок СтО, Ст2 и СтЗ принимают [] = 140 МПа и [] = 280 /320 МПа при просверленных отверстиях в дета­лях (листах). В случае продавливания отверстий допускаемые напряжения понижают на 20 — 30 %.