Детали машин

Соединение заклёпками

Соединить детали из листового металла в изделие можно с помощью заклёпок, фальцевым швом, пайкой, сваркой и другими способами. В учебных мастерских учащиеся выполняют соединение деталей первыми двумя способами (рис. 144).

Рис. 144. Примеры соединения деталей из тонколистового металла: 1 — заклёпочное соединение; 2 — фальцевый шов

Заклёпка — крепёжная деталь из мягкой стали, меди или алюминия. Она состоит из закладной головки, стержня и замыкающей головки. Заклёпки бывают с полукруглой головкой (рис. 145, а), полупотайной (рис. 145, б), потайной (рис. 145, в); трубчатые (рис. 145, г) и др. Диаметр заклёпки зависит от толщины соединяемых деталей.

Рис. 145. Виды заклёпок: а — с полукруглой головкой; б — с полупотайной головкой; в — с потайной головкой; г — трубчатая

Чтобы соединить детали заклёпками, сначала размечают и накернивают в деталях центры будущих отверстий. После чего сверлят отверстия дрелью или на сверлильном станке. Часто сверление выполняют одновременно в двух деталях, скрепив их струбциной (рис. 146) или в тисках.

Рис. 146. Сверление отверстий под заклёпку: 1 — шпиндель сверлильного станка; 2 — детали; 3 — деревянный брусок; 4 — стол станка; 5 — струбцина

Диаметр отверстия D должен быть на 0,1…0,2 мм больше, чем диаметр стержня заклёпки d (рис. 147, а).

Рис. 147. Последовательность получения заклёпочного соединения: а — подготовка отверстия под заклёпку; б — размещение заклёпки в отверстии; в — осаживание деталей: 1 — заклёпка; 2 — поддержка; 3 — детали; 4 — натяжка

После этого заклёпку устанавливают в отверстие, причём стержень заклёпки должен выступать над поверхностью детали на (1,3…1,6) х d (рис. 147, б). Закладную головку заклёпки (рис. 147, в) помещают в выемку металлического бруска, называемого поддержкой. Головку прижимают специальным инструментом — патяжкой и ударами молотка по натяжке осаживают (сближают) детали одну с другой.

Затем ударами молотка расклёпывают замыкающую головку (рис. 148, а) и придают ей правильную форму с помощью специального инструмента — обжимки (рис. 148, б). Этот инструмент имеет на рабочей части лунку, совпадающую с формой будущей замыкающей головки заклёпки.

Рис. 148. Формирование головки заклёпки: а — молотком; б — обжимкой: 1 — заклёпка; 2 — поддержка; 3 — детали; 4 — обжимка

При выполнении всех перечисленных операций соединяемые детали должны быть плотно прижаты одна к другой, например струбциной. Иначе при ударах молотком заклёпки согнутся, и заклёпочное соединение не получится.

Детали из листовой пластмассы соединяют между собой или с деталями из листового металла также с помощью заклёпок. Для соединения тонких пластмассовых листов (толщиной 0,8…1,3 мм), кожи, толстых тканей трубчатыми заклёпками диаметром 4 мм можно использовать универсальные щипцы-пробойник (рис. 149). Этот инструмент позволяет также пробивать отверстия в коже и толстых тканях диаметром 2,5…4 мм.

Рис. 149. Универсальные щипцы-пробойник

Заклёпочные соединения применяют в авиастроении, при постройке кораблей и мостов, соединении деталей металлической посуды.

Виды заклепочных соединений

В промышленности и строительстве применяется множество видов заклепок и выполняемых с их помощью соединений. Классификация заклепочных соединений предусмотрена по следующим основным критериям:

• Функциональное назначение.
• Конструкция шва.
• Количество срезов.
• Количество рядов заклепок.
• Форма закладных головок.
• Форма стержня.

По функциональному значению выделяют прочные, плотные и комбинированные типы заклепочных соединений. Прочные соединения рассчитаны на удержание эксплуатационных нагрузок. Плотные — поддерживают герметичность соединительного узла. Комбинированные заклепки и заклепочные соединения совмещают эти функции. По конструкции соединительного шва различают соединения со швом внахлест и встык. Наиболее распространен первый тип. При монтаже шва внахлест используются специальные накладки.

По числу линий среза, которые проходят через стержень заклепки под действием эксплуатационных нагрузок различают односрезные и многосрезные разновидности заклепочных соединений. Для многосрезных типов количество линий среза не ограничивается.

По количеству заклепочных рядов различают однорядные, двухрядные, трехрядные и т. д. соединительные узлы. Общее число рядов не ограничено нормативными требованиями. В зависимости от формы закладных головок бывают такие виды заклепок и заклепочных соединений:

• полукруглые;
• цилиндрические;
• полупотайные;
• потайные и т. д.

Еще один важный критерий — форма и конструкция стержня заклепки. Стержни могут быть:

• сплошные — традиционный тип стержня без отверстия;
• пустотелые — в теле стержня заклепки выполнено сквозное отверстие;
• полупустотелые — стержень разделен на две половины, в одной из которых выполнено отверстие, а вторая является сплошной.

Основным нормативным документом, регламентирующим виды заклепочных соединений способы их выполнения, а также их размерные характеристики, является ГОСТ 10303-68. Кроме этого действует несколько других ГОСТов, регулирующих эту сферу.

Заклёпки

Процесс клёпки осуществляется с помощью заклёпок, изготавливаемых из мягкой стали и представляющих собой стержни в виде цилиндров с двумя головками. Одна из этих головок – закладная, а другая – замыкающая, обеспечивающая крепление деталей.

Заклёпочные соединения классифицируются по следующим категориям:

• прочные (рассчитаны для жесткого соединения при силовых нагрузках);
• плотные (предназначены для резервуаров с небольшим давлением, где необходима полная герметичность);
• прочноплотные.

В настоящее время качество металлических изделий, а также их химический состав можно досконально исследовать через современные и многопрофильные (посмотреть многообразие вариантов) Анализаторы металла и сплавов

Ради герметичного сочленения площадь стыковочной поверхности обрабатывают надежным герметическим средством. Существует три типа клёпки:

• холодная,
• горячая,
• смешанная.

Закладные головки имеют различную форму. Существует два метода образования замыкающей головки: прямой и обратный.

Прямой метод подразумевает нанесение ударов со стороны замыкающей головки и плотное отжатие, которое необходимо для более плотного сочленения деталей.

Обратный метод предусматривает нанесение ударов со стороны замыкающей головки; надёжное соединение нескольких поверхностей происходит одновременно с образованием замыкающей головки.

Виды соединений в зависимости от особенностей конструкции

По критерию «особенности конструкции» заклепочные соединения бывают одно- и двусторонними. Для наглядности ниже размещены соответствующие картинки. Так выполняется одностороннее скрепление внахлестку. Здесь все очень просто: одна пластина накладывается на другую, в них высверливается сквозное отверстие, в которое устанавливается стержень заклепки, и его выступающий конец расклепывается до получения замыкающей головки нужной формы. Это тоже скрепление одностороннего типа. Но в данном случае на примыкающие пластины сверху укладывается одна накладка. Стержни двух заклепок продеваются в сквозные отверстия, высверленные в обоих листах и в накладке, а дальше формируются две замыкающие головки так же, как и в предыдущем варианте.

На этом рисунке пример двустороннего заклепочного соединения. На прижатые встык пластины сверху и снизу размещается по одной накладке. А далее выполняются действия по предыдущему алгоритму, только стержень заклепок пронизывает отверстия в трех элементах конструкции – в нижней накладке, в скрепляемой детали и в верхней накладке.

Правила создания заклепочных соединений

Чтобы заклепочное соединение было надежным, выполнять его нужно, приняв во внимание рекомендации профессионалов. Разобраться в этом вопросе поможет ниже размещенная картинка

Обработку отверстий в скрепляемых деталях следует проводить совместно. Несовпадение гнезд вызовет резкое ослабление заклепки (рис. «а»).
В ответственных сопряжениях отверстия следует подвергать тоже совместной операции развертывания. Устанавливать саму заклепку необходимо внатяг (рис. «б»).
Располагать эти крепежные элементы не следует в местах с ограниченным пространством (рис. «в»). Вокруг них должно хватать места для удобного использования клепальных приспособлений. Расстояние (рис

«г») продольной оси устанавливаемой заклепки до близлежащих расположенных вертикально стенок (L) должно быть в случае применения: гидравлической клепки: L= (1,5-2,0) × d; пневматической клепки: L= (2,0-2,5) × d, где d – диаметр стержня крепежной детали.
Особенно важно, чтобы свободный доступ был обеспечен именно к замыкающей головке, как это показано на рис. «г» (обозначено символами «е1»)

Размещать по принципу рис. «д» нецелесообразно.
В соседних заклепочных швах, где оси крепежных деталей расположены друг по отношению к другу параллельно (рис. «г», «ж» и «з») либо перпендикулярно (рис. «и», «к»), размещать заклепки лучше в шахматном порядке (рис. «з», «к»). Тогда выполнять процедуру клепки станет намного удобней (читай, легче).
Чтобы исключить необходимость использования крупногабаритного клепального приспособления, характеризующегося, к тому же большим вылетом, нужен особый подход. Заключается он в минимизации расстояния от крайних обрамляющих сопрягаемые детали кромок до осей заклепок. Рассмотрим пример, когда требуется соединить днища емкостей цилиндрической формы с обечайками. В данном случае целесообразно использовать днища, у которых отбортовка выполнена не внутрь (рис. «л»), а наружу (рис. «м»), даже несмотря на меньшую прочность сформированного соединения.
Когда заклепка устанавливается на наклонной плоскости (рис. «н») допускаются следующие варианты: размещать заклепку под потай (рис. «п»); проделывать на наклонных опорных поверхностях плоские выборки (рис. «о»); применять горячую клепку. При этом требуется обеспечение прогрева всего тела заклепки.
Касается предыдущее правило и случаев установки заклепок на цилиндрической поверхности (рис. «р», рис. «с»).
При склепывании элементов, требующих сохранения точных размерных характеристик, холодным методом (например, когда клепаются к дискам венцы зубчатых колес, рис
«m»), необходимо принимать во внимание факт, что стенки под воздействием сил, возникающих при клепке, могут деформироваться (проявляется это явление особенно у заклепок с головками под потай). Рекомендация экспертов в данном случае звучат так: те участки материала, которые при клепке подвергаются наибольшей деформации, подлежат отделению зазором s от поверхностей с точными размерами (рис
«у»).

Способы монтажа

Технология установки заклепок зависит от их вида. Монтаж возможен следующими способами:

1. Ручным. Используется для установки элементов с замыкающей головкой. Деталь устанавливают в отверстие. Выступающий стержень расклепывают специализированным инструментом. Для получения более прочного соединения возможен нагрев метизов до высокой температуры.
2. Механизированным. Применяют специализированный пневматический, гидравлический или электрический инструмент. В случае с вытяжными заклепками возможно применение приспособлений механического типа. Технология предусматривает надежный захват стержня и его протягивание через гильзу.
3. Машинным. В производственных масштабах применяют специализированное оборудование. Так изготавливают неразборные соединения высокой прочности.

Применение заклепок

Выбор конкретных параметров и разновидности крепежа определяется тремя основными критериями:

1. Обеспечения необходимой прочности соединения, с учетом дополнительных параметров и требований к шву;
2. Технологическими возможностями оборудования для работы с конкретным видом заклепочного соединения;
3. Экономической целесообразностью использования клепаного соединения;

Резьбовые гайки-заклепки

Способ соединения с помощью резьбовых заклепок сегодня можно назвать самым универсальным. Основная идея соединения заключается в остроумной идее фиксации тела заклепки в клепочном отверстии. Для этих целей используется заклепочник для резьбовых заклепок. Сама резьбовая конструкция представляет собой полую гильзу с внутренней резьбой.

При выполнении соединения эта гильза вставляется в просверленное отверстие и выравнивается таким образом, чтобы соединяемые части плотно прилегали друг к другу. После этого в резьбовое отверстие внутрь заготовки вкручивается стержень заклепочника. Передняя стенка гильзы фиксируется опорной поверхностью инструмента, не давая заклепке выйти из отверстия. Чтобы расклепать гильзу, стержень заклепочника перемещается с большим усилием в сторону опорной поверхности. Гильза при этом сминается и осаживается, тем самым образуя прочное неподвижное соединение.

Стержень заклепочника свободно выворачивается из тела втулки. Чаще всего применяются заклепки алюминиевые, латунные или медные. Использование последних ограничено высокой стоимостью, поэтому они устанавливаются в тех случаях, когда нужно обеспечить хороший электрический контакт между соединяемыми поверхностями.

К достоинствам резьбового заклепочного соединения относят ее «малотравматичность». При работе стержня заклепочника соединяемый металл не испытывает больших нагрузок или деформаций. Резьбовой втулкой легко соединять тонкостенный металл или профиль сложной конфигурации. Такой крепеж широко используется в сборке бытовой техники, в соединении отдельных узлов облицовки автомобилей, при изготовлении различного рода конструкций из профнастила.

Вытяжные заклепки

Недостатком резьбовых видов клепки является их высокая стоимость и относительно небольшая скорость выполнения соединений. Поэтому для случаев, когда соединяемые листы металла, профиля требуется соединить с использованием нескольких сотен или тысяч точек, применяют вытяжной вид заклепки.

Это могут быть стальные, латунные метизы, заклепки из алюминия, сплавов алюминия и кремния. В отличие от резьбовой, в вытяжной схеме деформация гильзы осуществляется с помощью стержня с утолщением на конце, запрессованного внутрь тела крепежной втулки. Как и в предыдущем случае, чтобы осадить тело заклепки, ее торец упирают в опорную поверхность заклепочника, после выравнивания центральный стержень с усилием вытягивают на несколько миллиметров. В результате стенки гильзы деформируются, образуя достаточно прочное неразъемное соединение. Хвостовик стержня чаще всего обламывается или обрезается по уровню среза гильзы.

Заклепочные соединения. Достоинства и недостатки метода скрепления

Среди положительных сторон выделяют:

• простое технологическое исполнение;
• способность соединять разнородные металлы;
• высокая надежность соединения;
• противодействует вибрационным и ударным нагрузкам.

Однако, как и у каждого соединения, имеются свои отрицательные стороны, среди которых выделяют следующее:

• чтобы создать заклепочное скрепление, необходимо затратить большое количество металла;
• требует существенных трудовых затрат;
• высокая стоимость;
• заклепочные соединения могут разрушаться из-за неправильного диаметра отверстий, которые находятся на краях изделий;
• в процессе эксплуатации герметичность соединения уменьшается.

Видов заклепочных соединений довольно много, так как каждый из них применяется в определенной отрасли.

Заклепочные конструкции

Заклепочные конструкции чаще всего состоят из следующих видов деталей: фермы из стержней, работающих на растяжение или сжатие (на продольный изгиб), балки и стойки. Для каждого из этих видов деталей применяют определенные проверенные опытом методы расчета и конструкции заклепочных соединений. Стержни соединяются в узловых точках посредством косынок.

Стержни, работающие на сжатие, изготовляются из профилей с малой площадью сечения и большим моментом инерции, т. е. из угольников, двутавров, швеллеров.

В зависимости от расположения применяют стержни цельные, состоящие из таврового, двутаврового или швеллерного профиля. Могут быть применены составные стержни из двух профилей (углового, двутаврового, таврового или швеллерного), соединенных сплошным рядом соединительных заклепок, а также сложносоставные (рис. 5), изготовленные из двух или нескольких цельных стержней, взаимно связанных накладками или косынками. Стержни ферм должны быть соединены таким образом, чтобы линии центров тяжести стержней пересекались в одной точке косынки (рис. 6).

Рис. 5. Составные стержни фермы

Рис. 6. Соединение профилей в узел с помощью косынки с учетом их центров тяжести

Если угольник присоединен только одной своей полкой, то для соединения должны быть применены 3 или 2 заклепки. Присоединение лишь одной заклепкой применять нельзя.

Просмотров:
3 453

Неразъемные соединения

Из названия понятно, что речь идет о сборке узлов, демонтаж которых без повреждения деталей невозможен. Существует несколько видов неразъемных соединений, это склейка, сварка, спайка стыков, фиксация деталей с помощью клепок или в процессе формовки, запрессовки, вальцовки, кернения.

Разработан ГОСТ 2.313-82, регламентирующий обозначение всех видов неразъемных соединений в технической документации, на чертежах. Указываются требования к швам, положение, размеры стыков и другие параметры.

Сварные

Сварка – процесс термического или пластического воздействия для получения надежного сцепления заготовок. Основные виды сварки:

• ручная дуговая на воздухе или с использованием защитного газа (формируется облако над ванной расплава);
• автоматическая;
• полуавтоматическая;
• газовая;
• контактная;
• плазменная;
• лазерная.

Части узла соединяют встык, под углом, внахлест, торцами, по типу тавра, можно делать изделия сложной формы. Швы бывают односторонние и двухсторонние, прерывные и непрерывные. Возможно формирование горизонтальных (ровных) швов, вогнутых и с шовным валиком.

Сварное соединение

Плюсы сварки:

• универсальность;
• прочность, образуется диффузный слой, выдерживающий большую нагрузку, давление;
• можно добиться герметичности стыков;
• ремонтопригодность.

Недостатками считают:

• возможное коробление из-за внутренних напряжений в зоне термического воздействия;
• необходимость внутреннего контроля шва (не все дефекты видимы);
• ограниченная надежность, зависит от физико-химических характеристик сплавов.

Паяные

К категории неразъемных соединений относятся паяные, они используются в приборостроении, электронике, электротехнике, теплоэнергетике (выпускают паяные радиаторы). Связь образуется за счет расплава присадки, которая заполняет зазор между деталями. Припои с низкой температурой плавления при точечном термическом воздействии разогреваются. Остальные элементы, подвергающиеся спаиванию, не меняют своих физических свойств, не оплавляются. Методом пайки получают соединения встык, внахлест, телескопические, тавровые, сотовые конструкции.

Процесс создания паяного соединения

Плюсы паяных неразъемных соединений:

• можно соединять элементы из разных сплавов;
• не возникает внутренних напряжений в соединяемых элементах;
• тонкостенные заготовки не успевают деформироваться от термовоздействия;
• расплавленный припой легко проникает в труднодоступные места;
• швы устойчивы к коррозии;
• получаются герметичные соединения.

Теперь о недостатках пайки:

• невысокая прочность;
• поверхность необходимо тщательно очищать, в ряде случаев протравливать.

Припои делятся:

• на низкотемпературные (например, свинец);
• среднетемпературные или мягкие (оловянные);
• твердые (медесодержащие сплавы).

Температура плавления припоя всегда ниже, чем у элементов, которые соединяют пайкой. При необходимости для удаления пленки окислов используют твердые, газообразные, жидкие флюсы.

Рекомендации по производству заклепочных соединений

Данные правила изготовления соединения были разработаны высококвалифицированными специалистами. Они были выявлены в результате многолетних испытаний в лаборатории, а также в процессе эксплуатации соединения. Итак, среди них выделяют:

1. Соединительные детали и заклепки должны быть выполнены из прочного однородного материала.

2. Заклепки должны обеспечивать маленькое значение ослабление между деталями. Для этого, как правило, использую шахматный способ закрепления.

3. Следует избегать появления изгиба основных конструктивных элементов. Для этого заклепки располагают по той оси, которая проходит через центр соединенных элементов.

4. На одном заклепочном соединении нельзя применять элементы, которые имеют разный диаметр.

5. Чтобы избежать поворота соединяемых деталей, количество заклепок должно быть не менее двух.

6. Количество элементов на одной стороне должно быть не больше трех. При увеличении данного показателя прочность изделия будет снижаться.

7. При стыковом соединении необходимо использовать больше заклепок по сравнению с соединением внахлест.

8. Необходимо обеспечить герметичность. Для этого в местах заклепки наносят специальный клей или краску, которые получаются с помощью газопламенного напыления.

9. После закрепления деталей проводят проверку.

10. Количество заклепок зависит от разработанного проекта заклепочного соединения.

Такое соединение не очень распространено в наше время. Его практически полностью вытеснила сварка.

Однако его используют при производстве самолетов, кораблей, а также некоторых приборов. Основными преимуществами являются высокая прочность готового соединения и легкий монтаж. Однако, чтобы его использовать, необходимо затратить существенное количество металла. Поэтому такой вид соединения является дорогим и трудоемким.

Вытяжной вид заклепочника что это такое

Это инструмент, принцип работы которого аналогичен с резьбовыми, только вместо стержневого наконечника с резьбой, используется цилиндрическая шпилька. Такие шпильки установлены на заклепках. Заклепка вставляется в отверстие инструмента, а затем располагается в предварительно просверленное отверстие листовых заготовок. Воздействие на рукоятки инструмента приводит к сминанию клепки с обратной стороны посредством вытягивания шпильки наружу. Шпилька вытаскивается, и получается клепочное соединение.

К числу достоинств вытяжных клепочников относятся:

1. Невысокая стоимость в отличие от резьбовых
2. Высокая скорость выполнения работ
3. Простота монтажа
4. Получается потайное соединение

Недостатком можно считать только то, что таким способом невозможно соединить листовые стали, в которых проделаны отверстия большого диаметра. Предназначены такие инструменты для соединения листового металла с диаметрами отверстий до 7 мм.

Расчет на прочность заклепочных соединений

Основным критерием работоспособности клепаных соединений – прочность, причем при расчетах предполагается, что напряжения в сечениях распределены равномерно.

Обычно клепаные соединения нагружены силами, действующими параллельно плоскости контакта соединяемых деталей, поэтому разрушение соединения может произойти в результате следующих причин:

• срез заклепок по сечению 1–1 под действием касательных напряжений (рис. 4, а);
• смятие отверстий соединяемых деталей и заклепок под действием сил, вызывающих напряжения смятия (рис. 4, а), в результате чего оси заклепок перекашиваются, возникает внецентровое растяжение, и может произойти отрыв головок от стержня;
• разрыв соединяемой детали по сечению, ослабленному отверстиями под заклепки (рис. 4, б);
• срез соединяемых деталей по двум сечениям 2–2 (рис. 4, б). В результате процесса клепки стержень заклепки осаживается (укорачивается и увеличивается в диаметре), в результате материал заклепки заполняет отверстие.

Рис. 4. Схема действия сил в заклепочном соединении

Поэтому расчет соединения ведут по диаметру d 0 отверстия под заклепку. При этом предполагается, что нагрузка F распределяется между заклепками шва равномерно. Сила трения, возникающая между склепанными деталями, в расчете на прочность не учитывается.

В соединении внахлестку (рис. 4) внешняя сила F образует пару сил, моментом которой, из-за малой толщины δ склепываемых листов, пренебрегаем.

Тогда расчет на прочность клепаного соединения будет состоять:

1. Из расчета прочности заклепок на срез по сечению 1–1 (рис. 4, а)

где А_ср = 0,25iπd ; i – число плоскостей среза; А – площадь среза заклепки; m – число заклепок шва при симметрично действующей нагрузке m ≥ F/(A_ср[τ_ср]).

2. Из расчета прочности соединения на смятие боковой поверхности заклепок и стенок отверстий соединяемых деталей (рис. 4, а)

где A_см = dδ_min; δ_min – меньшая толщина из соединяемых деталей (высота проекции стержня заклепки), число отверстий в опасном сечении листа.

3. Из расчета прочности соединяемых деталей на растяжение (разрыв) по сечению 1–1 (рис. 4, б), ослабленному отверстиями под заклепки

где A_p = (b – dm)δ_min – расчетная площадь в опасном сечении листа.

4. Из расчета прочности соединяемых деталей на срез заклепками по сечению 2–2 (рис. 4, б)

где A‘_ср = 2(е – dm/2)δ_min (здесь длина е сечения 2–2, уменьшенная на d/2, так как вначале материал сминается на эту величину, и лишь затем происходит срез).

Рекомендуемые значения допускаемых напряжений приведены в табл. 2.

Таблица 2. Рекомендуемые значения допускаемых напряжений в заклепочном соединении

Компонент шва	Вид допускаемых напряжений	Способ изготовления отверстий	Значения допускаемых напряжений, МПа
Ст2, Ст10кп	Ст3, Ст20кп
Детали конструкции	Растяжение[σр],		140	160
Срез[ τср]		90	100
Смятие [σсм]		210	240
Заклепки	Срез[ τср]	Пробивка	100	100
Сверление	140	140
Смятие [σсм]	Пробивка	240	280
Сверление	280	320
Примечание. Для латуни и дюралюминия — допускаемые значения напряжений для Ст3/(1,5…2)

Пример. Нахлесточное заклепочное соединение двух полос из дюралюминия b х δ = 350х12 мм с приложенной силой F = 250 кН.

Вычисление

Диаметр заклепок

d ≈ (1,8…2,2)δmin = (1,8…2,2)•12 = 21,6…26,4 мм.

По табл. 1 выбираем d = 25 мм и d0 = 26 мм. Допускаемые напряжения по табл. 2 с учетом примечания:

металл [σ_р] = 160/2 = 80 МПа; заклепки [σ_см] = 320/2 = 160 МПа;

= 140/2 = 70 МПа, при сверленых отверстиях.

Количество заклепок:

m ≥ F/(A_ср[τ_ср]m). А_ср = mπd2 /4 = 1•3,14•262 /4;

m ≥ 250/(1•3,14•262/4)•70 = 7,9.

Прочность на смятие:

σсм = F/(A_смm) ≤ [σ_см];

m ≥ F/(A_ср[σ_см]) = 250/(1•3,14•262 /4)•160 = 5,01.

Принимаем 8 заклепок.

Основные параметры заклепочного шва: шаг заклепок

t ≈ (3…6)d = (3…6)25 = 75…150 мм;

при b = 350 мм можно разместить в ряду 3 заклепки при р = 115 мм;

расстояние от края листа до центра заклепки a ≈ (1,5…2)d = (1,5…2)25 = 37,5…50 мм;

расстояние между рядами, расположенными в шахматном порядке,

t ≈ (2…3)d = (2…3)26 = 52…78 мм;

проверка соединяемых листов на растяжение в опасном сечении при m = 3

σ_р = F/(b – dm)δ_min = 250/(350 – 26•3)12 = 76,5 МПа ≤ [σ_р] = 80 МПа, что приемлемо.

Достоинства и недостатки заклепочного скрепления

Как и любой вид крепежных элементов, заклепки имеют свои плюсы, благодаря которым область применения заклепочных соединений остается достаточно широкой, и недостатки, ограничивающие их использование. Разберем их основные достоинства и недостатки.

Достоинства заклепочных соединений

Среди основных достоинств заклепочных соединений можно назвать такие преимущества:

• простота технологического исполнения соединительных узлов — не требуется высокая квалификация персонала, выполняющего монтажные работы;
• возможность монтажа сложных узлов — заклепки позволяют соединять две и более детали из разных конструкционных материалов;
• возможность соединения несвариваемых и разнородных материалов;
• отсутствие термического воздействия на материалы соединяемых деталей при выполнении монтажа — технология позволяет соединять элементы, для которых недопустимо использование сварки;
• высокий уровень надежности, длительный срок службы монтажного узла;
• повышенная устойчивость к вибрационным и повторным нагрузкам — возможность монтажа ответственных конструкций, эксплуатируемых в сложных условиях.

Благодаря этим достоинствам заклепочные соединения остаются актуальным способом монтажа конструкций, несмотря на имеющиеся альтернативные технологии.

Недостатки заклепочных соединений

В то же время существуют характерные недостатки заклепочных соединений, в результате которых их применение существенно сокращено.

Основные минусы:

• повышенная материалоемкость — на заклепки требуется повышенный расход металла, что увеличивает стоимость монтажа;
• повышенная трудоемкость монтажных работ в связи с необходимостью выполнения соединения в сборе;
• необходимость использования специального клепального инструмента;
• необходимость горячего способа монтажа для стальных заклепок большого диаметра;
• ослабление конструкции и создание дополнительных напряжений при большом количестве отверстий под заклепки;
• деформация заклепочного соединения и быстрое разрушение при неправильном диаметре отверстия.

В связи с этими недостатками заклепочные соединения применяют редко, если имеется возможность выполнить монтаж конструкции при помощи сварки или резьбового крепежа.

Клепка

Клепка — это получение неразъемных соединений при помощи заклепок, применяемых при изготовлении металлических конструкций (фермы, балки, различного рода емкости и рамные конструкции). Заклепка представляет собой цилиндрический стержень из пластичного металла, на одном конце которого выполнена головка, называемая закладной. В процессе выполнения операции клепки на второй стороне стержня, устанавливаемого в отверстия соединяемых заготовок, образуется вторая головка заклепки, которую называют замыкающей. Закладная и замыкающая головки в основном бывают полукруглыми и потайными (рис. 5.14). Необходимость применения пластичного металла для изготовления заклепок связана с тем, что ее головки образуются в результате пластического деформирования стержня заклепки. При выполнении заклепочных соединений заклепки следует выбирать из того же материала, из которого выполнены детали, подлежащие соединению. Это предупреждает появление гальванических пар, приводящих к коррозии в месте соприкосновения заклепки и детали. Процесс клепки состоит из двух этапов — подготовительного и собственно клепки.

Подготовительный процесс клепки включает в себя сверление или пробивку отверстия под заклепку и формирование углубления в нем с помощью зенкования под закладную и замыкающую головки, если это необходимо. Собственно клепка включает в себя установку заклепки в подготовленное отверстие, натяжку склепываемых заготовок, формирование замыкающей головки и зачистку после клепки. В зависимости от характера заклепочного соединения клепка выполняется холодным (без нагрева) и горячим (с предварительным нагревом заклепки до температуры 1000… 1 100°С) способом. На практике горячая клепка применяется в тех случаях, когда используются стальные заклепки диаметром свыше 12 мм.

Заклепочники по видам

1. Механические
2. Пневматические
3. Аккумуляторные (электрические)
4. Пневмогидравлические

При выборе заклепочника необходимо учитывать такие моменты как:

• Легкость и компактность инструмента (это повышает удобство работы)
• Лучше выбрать модель с поворотной рабочей частью (это обеспечит доступ к сложным для работы местам)
• Рукояти заклепочника должны быть оснащены резиновыми накладками (это облегчает работу, так как препятствует скольжению руки по рукояти инструмента во время работы)
• Инструмент будет более качественным, если его корпус будет литым, а не из металлической пластины

Какой шуруповерт выбрать для домашних работ

Механические заклепочники

Самый распространенный и востребованный вид заклепочников. Они имеют самое простое устройство и несложны в использовании (не требуют специальных навыков).

Механические заклепочники бывают разных типов:

Одноручные заклепочники

Предполагают работу одной рукой, и рассчитаны на заклепку, которая не превышает диаметром 4,9 мм. Некоторые модели одноручных заклепочников оснащены поворотной рабочей частью, которая может разворачиваться на 90, 180 и 360 градусов (что может облегчить установку заклепки в проблемных местах).

Двуручные заклепочники

Имеют другую конструкцию, которая позволяет развить большее усилие, и предполагают возможность работы с заклепками диаметром до 6,5 мм.

Заклепочники «гармошка»

Могут ставить заклепки в труднодоступных местах, при этом развивая достаточно большое усилие при работе одной рукой.

Аккумуляторные заклепочники

Внешним видом этот инструмент похож на обычный шуруповерт. К плюсам этого вида заклепочников относится скорость и качество работы, а также малое приложение сил при работе. Минусом является ограниченное время работы, оно зависит от емкости аккумулятора.

Имеют большую производительность, по сравнению с другими видами, за счет того что работают они от сжатого воздуха. К минусам пневматического заклепочника можно отнести сложное устройство, ограниченную мобильность (зависит от размера подающего воздух шланга) и большой вес. Стоимость такого заклепочника достаточно большая, но и производительность впечатляет.