Волновые зубчатые передачи Редукторы Основные понятия о ременных передачах Передачи плоским ремнем Валы и оси Подшипники скольжения Муфты

Надежность машин Соединения деталей машин Соединения с натягом Расчет шпоночных соединений Механические передач Вариаторы Конструкции колес зубчатых передач Расчет на контактную прочность Цилиндрические косозубые передачи

Основы расчета и проектирования деталей и узлов машин

Соединения деталей машин

При изготовлении машины некоторые ее детали или узлы соединяют между собой с помощью неразъемных или разъемных соединений.

Неразъемными называют соединения, которые невозможно разобрать без разрушения или повреждения деталей. К ним относят клепаные, сварные, паяные, клееные соединения, а также соединения с натягом.

Разъемными называют соединения, которые можно разбирать и вновь собирать без повреждения деталей. К разъемным относят резьбовые, шпоночные и шлицевые соединения.

 

Клепаные соединения

Общие сведения о клепаных соединениях

Клепаные соединения получают расклепыванием выступающих стержней заклепок, вставляемых в совмещенные отверстия склепываемых деталей (рис. 3.1).

Отверстия под заклепки в деталях выполняют в сборе продавлива-нием или сверлением. При продавливании образуются мелкие трещины

по периферии отверстий, которые могут быть причиной разрушения соединения во время работы. Продавленные отверстия применяют в малоответственных конструкциях.

Сверление — процесс малопроизводительный и дорогой. Сверленые отверстия применяют в конструкциях, где требуется высокая надежность. При больших диаметрах отверстий практикуют продавливание с последующим рассверливанием.

Для повышения циклической прочности соединения отверстия под заклепки после сверления развертывают или прошивают, а по краям отверстий делают фаски.

Для облегчения ввода стержня заклепки диаметр отверстия da в детали делают больше поминального диаметра d заклепки (табл. 3.1).

Таблица 3.1. Диаметры отверстий под заклепки

Диаметр заклепки d, мм

Диаметр отверстия

d{i, мм

Диаметр заклепки d, мм

Диаметр отверстия

мм

машино- и станкостроение

грубая сборка

машино- и станкостроение

рубая сборка

6

8 10

6,5

8,5

10,5

6,7

8,7

11,0

12 16

20

13,0 16,5 21,0

13,0 17,0 21,0

Для образования замыкающей головки конец стержня заклепки (рис. 3.1, о) должен выходить из отверстия детали на длину l0~1,5dn.

Клепку — процесс образования замыкающей головки заклепки, производят на клепальных машинах (прессах) или пневматическими молотками. В начале клепки происходит осадка стержня, зазор между заклепкой и отверстием заполняется, после чего формируется замыкающая головка (рис. 3.1,6). Клепку стальных заклепок диаметром до 10 мм, а также заклепок из цветных металлов производят холодным способом.

При горячем способе стальные заклепки нагревают до светло-красного каления. Этот способ обеспечивает более высокое качество заклепочного шва, так как при остывании заклепки укорачиваются и стягивают детали, создавая на стыке их поверхностей большие силы трения, препятствующие относительному сдвигу деталей при действии нагрузки.

3.2. Достоинства, недостатки и применение клепаных соединений

Достоинства.

Высокая надежность соединения.

Удобство и надежность контроля качества шва.

Хорошая сопротивляемость вибрационным и ударным нагрузкам. Недостатки.

1. Высокая стоимость, так как процесс получения клепаного шва состоит из большого числа операций (разметка, продавливание или сверление отверстий, нагрев заклепок, их закладка, клепка) и требует применения дорогостоящего оборудования (станки, прессы, клепальные машины).

2. Большой расход материала из-за ослабления деталей отверстиями под заклепки. Применение накладок также приводит к увеличению расхода материала.

Применение. В современном машиностроении область применения клепаных соединений все более сокращается по мере совершенствования методов сварки. В настоящее время клепаные соединения применяют в тех случаях, когда сварные соединения недопустимы, а именно:

В конструкциях, воспринимающих значительные вибрационные и ударные нагрузки при высоких требованиях к надежности соединения, например в соединениях деталей рам и колес автомобилей, в креплениях тормозных накладок, дисков к барабанам и др.

При изготовлении конструкций из несвариваемых материалов (дюралюминий, текстолит и др.), например в самолетостроении. В одном самолете свыше 2 • 106 заклепок.

В соединениях окончательно обработанных деталей, в которых нагрев при сварке недопустим из-за их коробления и опасности изменения термообработки, например в соединении зубчатого венца колеса с диском (см. рис. 11.29, в) и др.

3.3. Основные типы заклепок

Форма головки выбирается в зависимости от назначения клепаного соединения. Наибольшее применение имеют заклепки с полукруглыми головками (рис. 3.2, а). Заклепки с потайными головками (рис. 3.2, б) применяют тогда, когда конструктивно недопустимы выступы головок, например в самолетостроении. Трубчатые заклепки (рис. 3.2, г) применяют в слабонагруженных металлических соединениях, а также в соединениях неметаллических материалов (фибра, текстолит и др.). Замыкающая головка трубчатой заклепки получается развальцовкой ее выступающего конца. Все заклепки стандартизованы.

3.4. Классификация клепаных швов

В зависимости от назначения клепаные швы бывают:

прочные, обеспечивающие основной критерий работоспособности — прочность. Применяют для деталей общего назначения, в металлоконструкциях (рамы и др.), в самолетостроении;

прочноплотные, обеспечивающие прочность и герметичность. Применяют в различных резервуарах. В настоящее время эти клепаные швы заменяют сварными соединениями.

В зависимости от взаимного расположения склепываемых деталей различают клепаные швы внахлестку (рис. 3.3) и встык, с одной (рис. 3.4) или с двумя (рис. 3.5) накладками.

В зависимости от числа рядов заклепок швы бывают однорядные (см. рис. 3.3) и многорядные (см. рис. 3.4 и 3.5). Для швов встык число рядов учитывается по одну сторону стыка.

В зависимости от расположения заклепок в рядах различают швы параллельные (см. рис. 3.4) и шахматные (см. рис. 3.5).

В зависимости от числа плоскостей среза одной заклепки швы делят на односрезные (см. рис. 3.3 и 3.4) и двухсрезные (см. рис. 3.5).

3.5.  Краткие сведения о материалах клепаных соединений

Основными материалами склепываемых деталей являются низкоуглеродистые стали марок СтО, Ст2, СтЗ, цветные металлы и их сплавы. К материалу заклепки предъявляются следующие требования:

Высокая пластичность для облегчения процесса клепки.

Одинаковый температурный коэффициент расширения с материалом склепываемых деталей во избежание дополнительных температурных напряжений в соединении при колебаниях температуры.

Однородность с материалом склепываемых деталей для предотвращения появления гальванических токов, сильно разрушающих соединения. Для стальных деталей применяются только стальные заклепки, для алюминиевых — алюминиевые, для медных — медные.

Заклепки изготовляют на высадочных автоматах из прутков низкоуглеродистых сталей марок Ст2, СтЗ, 10, Юкп, 15, 15кп, из сплавов цветных металлов марок Л63, М2, Д18 и др.

Расчет на прочность клепаных соединений Расчет на прочность — основной критерий работоспособности прочных клепаных швов —основан на следующих допущениях: Силы трения на стыке деталей не учитывают, считая, что вся нагрузка передается только заклепками.

Сварные, паяные и клееные соединения Сварные соединения — наиболее распространенный тип неразъемных соединений. Они образуются путем местного нагрева деталей в зоне их соединения. Применяют различные виды сварки. Наибольшее распространение получили электрические, основными из которых являются дуговая и контактная сварка.

Расчет на прочность сварных соединений Основным критерием работоспособности швов сварных соединений является прочность. Расчет на прочность основан на допущении, что напряжения в шве распределены равномерно как по длине, так и по сечению.