Детали машин и основы конструирования - часть 19

 

77

При этом τ = Q / (0,707 k l) ≤ [τ']

шва

. 

Фланговые  швы  характерны  неравномерным  распределением  напря-

жений,  поэтому  их  рассчитывают  по  средним  касательным  напряжениям. 

При  действии    растягивающей  силы 
касательные напряжения равны: 

 τ = Q / (2*0,707 

δ

  l) ≤ [τ']

шва

. 

При действии момента: τ = M / (0,707 
k 

δ

  l) ≤ [τ']

шва

. 

Если  швы  несимметричны,  то  на-

грузка на фланговые швы распределяется 

по закону рычага   Q

1,2

 = Q l

1,2

 / ( l

1 

+ l

2

),   где   l

1 

 и  l

2 

  

– длины швов.  

При  этом  швы  рассчитывают  по  соответст-

вующим нагрузкам, а длины швов назначают про-
порционально  этим  нагрузкам.  Касательные  на-

пряжения в швах τ

1,2

 = Q

1,2

  / (1,414 

δ

  l

1,2

 ) ≤ [τ']

шва

. 

Косые  швы  рассчитываются  аналогичным 

образом. Нагрузка Q раскладывается на проекции 
в продольном и нормальном направлениях к шву, 
а далее выполняются расчёты лобового и фланго-
вого швов. 

 Комбинированные  лобовые  и  флан-

говые  швы  рассчитывают  на  основе  прин-
ципа  распределения  нагрузки  пропорцио-
нально  несущей  способности  отдельных 
швов.  При  действии  силы  Q      касательные 
напряжения равны: 

τ

Q

 = Q / [0,707 k ( 2l

ф

+ l

л 

)] ≤ [τ']

шва

. 

Если действует  момент M, то  

τ

M

 = M / [0,707 k l

л

 ( l

ф

+ l

л 

/6)] ≤ [τ']

шва

. 

 

При  совместном  действии  силы  и  момента  касательные  напряжения 

складываются   τ = τ

М 

+ τ

Q  

≤ [τ']

шва

. 

                  ФЛАНГОВЫЙ ШОВ  
    НАГРУЖЕН СИЛОЙ И МОМЕНТОМ

 КОСОЙ ШОВ 

      КОМБИНИРОВАННЫЙ ШОВ 

 НЕСИММЕТРИЧНЫЕ ШВЫ 

 

78

Тавровые  и  угловые  швы  соединяют  элементы  в 

перпендикулярных плоскостях.  Выполняются  либо  стыко-
вым  швом  с  разделкой  кромок  (а),  либо  угловым  без  раз-
делки кромок (б). При нагружении изгибающим моментом 
и силой прочность соединения оценивают: 

 

для стыкового шва (а) по нормальным напряжениям 

                               

σ = 6M/ (b

δ

2

) +  Q / (l

δ

 ) ≤ [

σ

раст

]

шва

, 

 для углового шва (б) по касательным напряжениям 

τ = 6M/(1,414 l

2

k)+

 

Q / (1,414 l k ) ≤ [τ']

шва

. 

 

В  любом  случае  для  расчёта  самых 

сложных  сварных  швов  сначала  необхо-
димо  привести  силу  и  момент  к  шву  и 
распределить    их  пропорционально  несу-
щей  способности  (длине)  всех  простых 
участков. Таким образом, любой сложный 
шов  сводится  к  сумме  простейших  рас-
чётных схем. 

 
 
8.1.2.           Заклёпочные соединения 

Образуются  с  помощью  специальных  деталей – заклёпок [1, 10, 

38].  Заклёпка имеет грибообразную форму и выпускается с одной головкой 
(закладной) вставляется в совместно просверленные детали,  а затем хвосто-

вик  ударами  молотка  или  пресса 
расклёпывается,  образуя  вторую  го-
ловку  (замыкающую).  При  этом  де-
тали  сильно  сжимаются,  образуя 
прочное,  неподвижное  неразъёмное 
соединение. 

Достоинства заклёпочного соединения: 

  соединяют не свариваемые детали (Al); 
  не дают температурных деформаций; 
  детали при разборке не разрушаются. 

 ТАВРОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ 

ЗАКЛЁПКА 

 

79

Недостатки заклёпочного соединения: 

` 

детали ослаблены отверстиями; 

` 

высокий шум и ударные нагрузки при изготовлении; 

` 

повышенный расход материала. 

Заклёпки изготавливают из сравнительно мягких материалов: Ст2, Ст3, 

Ст10, Ст15, латунь, медь, алюминий. 

Заклёпки стандартизованы и выпускаются в разных модификациях. 

Î

 

Сплошные с полукруглой 
головкой 

(а) 

ГОСТ 

10299-80, 14797-85  для 
силовых и плотных швов; 

Î

 

Сплошные  с  плоской  го-
ловкой  (б)  ГОСТ 14801-
85  для  коррозионных 
сред; 

Î

 

Сплошные с потайной головкой (в) ГОСТ 10300-80, 14798-85 для умень-
шения аэро- и гидросопротивления (самолёты, катера); 

Î

 

Полупустотелые  (г,д,е)  ГОСТ 12641-80, 12643-80  и    пустотелые  (ж,з,и) 
ГОСТ 12638-80, 12640-80 для соединения тонких листов и неметалличе-
ских деталей без больших нагрузок. 

Заклёпки испытывают сдвиг (срез) и смятие боковых поверхностей. По 

этим  двум  критериям  рассчитывается  диаметр  назначаемой  заклёпки.  При 
этом расчёт на срез – проектировочный, а расчёт на смятие – проверочный. 

Здесь и далее имеем в виду силу, приходящуюся на одну заклёпку.  

При одной плоскости среза диа-

метр заклёпки: 

При  двух  плоскостях  среза  (на-

кладки с двух сторон): 

[ ]

.

)

/(

4

срез

закл

P

d

τ

π

≥

 

[ ]

.

)

/(

2

срез

закл

P

d

τ

π

≥

 

             

ВИДЫ ЗАКЛЁПОК 

   

ЗАКЛЁПКИ ПОД

 

ДЕЙСТВИЕМ НАГРУЗОК

 

80

Напряжения смятия на боковых поверхностях заклёпки 

σ

см

 = P/Sd ≤ [

σ]

см

, 

где S – толщина наименьшей из соединяемых деталей. При проектировании 
заклёпочных  швов  как,  например,  в  цистернах,  необходимо  следить,  чтобы 
равнодействующая нагрузок приходилась на центр тяжести шва. 

Следует  симметрично  располагать  плоскости  среза  относительно  ли-

нии действия сил, чтобы избежать отрыва головок. 

Кроме  того,  необходимо  проверять  прочность  деталей  в  сечении,  ос-

лабленном отверстиями. 

 
8.2. РАЗЪЁМНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ 
 

8.2.1.         Резьбовые соединения 

Являются наиболее совершенным, а потому массовым видом разъ-

ёмных  соединений.  Применяются  в  огромном  количестве  во  всех  машинах, 
механизмах, агрегатах  и узлах [4,10]. 

Основные  детали  соединения 

имеют    наружную  либо  внутреннюю 
винтовую нарезку (резьбу) и  снабже-
ны  огранёнными  поверхностями  для 
захвата гаечным ключом. 

Болт – длинный  цилиндр  с  голов-

кой  и  наружной  резьбой.  Проходит 
сквозь  соединяемые  детали  и  затяги-
вается гайкой (а) – деталью с резьбо-

вым отверстием. Винт –  внешне не отличается от болта, но  завинчивается в 
резьбу  одной  из  соединяемых  деталей  (б).  Шпилька – винт  без  головки  с 
резьбой на обоих концах (в). 

Резьбовые соединения различают по назначению на: 

Î

 

резьбы  крепёжные  для  фиксации  деталей  (основная    –  метрическая  с 
треугольным  профилем,  трубная – треугольная  со  скруглёнными  вер-
шинами и впадинами, круглая, резьба винтов для дерева) должны обла-
дать самоторможением для надёжной фиксации; 

        

РЕЗЬБОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ