Заклепка для подвижного соединения

Заклепочное соединение может быть подвижным и неподвижным. Если просверливаются две и более детали, которые затем подвижно скрепляются посредством заклепки, то полученное соединение называют подвижным заклепочным (рис. 4.7а), а процесс его выполнения – подвижной или свободной клепкой. Посредством глухой клепки (рис. 4.7б) монтируемые части соединяют неподвижно.

Рис. 4.7. Виды заклепочных соединений:

а – подвижное соединение; б – неподвижное соединение

По расположению заклепок в соединениях различают однорядные (рис. 4.8а) и многорядные заклепочные швы с цепным (рис. 4.8б) или шахматным (рис. 4.8в) расположением заклепок.

В многорядных швах заклепки располагают, как правило, в шахматном порядке с целью более равномерной нагрузки швов, а также для облегчения установки заклепок. Увеличение числа швов свыше трех повышает прочность незначительно. Вследствие ослабляющего влияния отверстий прочность заклепочных соединений меньше прочности целого материала.

Рис. 4.8. Виды заклепочных соединений

в зависимости от расположения заклепок

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Сдача сессии и защита диплома — страшная бессонница, которая потом кажется страшным сном. 8624 — | 7077 — или читать все.

91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно

2.2.1 Общие сведения

Заклепочные соединения – соединения, получаемые с помощью заклепок.

З

Рис. 2.25. Формирование замыкающей головки при клепке

аклепка – стержень круглого сечения с головками на концах, одну из которых выполняют заранее (закладная головка), а вторую (замыкающая) формуют при клепке (рис. 2.25). Соединение собирают путем установки заклепок в предварительно подготовленные отверстия в деталях (пакете листов) и последующей осадки (клепки) специальным инструментом замыкающей головки. В процессе клепки производят стяжку (сжатие) пакета, и за счет поперечной упругопластической деформации стержня происходит заполнение начального зазора между стержнем и стенками отверстия, приводящее часто к образованию натяга.

Обычно заклепками соединяют листовые конструкции.

По назначению различают соединения:

прочные – для передачи нагрузки;

плотные – для обеспечения герметичности;

прочноплотные – как для передачи нагрузки, так и для обеспечения герметичности.

Часто для обеспечения герметичности используют клей.

Достоинства заклепочных соединений:

Стабильность и контролируемость качества соединения.

Недостатки заклепочных соединений:

Высокая трудоемкость и низкая технологичность.

Повышенный расход металла.

Неудобные конструктивные формы, связанные с необходимостью наложения листов металла или применения специальных накладок.

Область применения заклепочных соединений:

Заклепочные соединения применяют, в основном, в конструкциях, в которых внешние нагрузки действуют параллельно плоскости стыка, а применение сварки, пайки и склеивания невозможно по конструктивным или технологическим соображениям.

Соединения, в которых нагрев недопустим из-за опасности отпуска термообработанных деталей или коробления окончательно обработанных точных деталей.

Соединения несвариваемых материалов.

В автомобилестроении, для рам грузовых автомобилей.

2.2.2 Конструкция заклепок

Заклепки со сплошным стержнем: с полукруглой головкой (рис. 2.26а) (ГОСТ 10299-80, ГОСТ 14797-85), имеющие основные применение в силовых и плотных швах; с полукруглой низкой головкой (рис. 2.26б); с плоской головкой (рис. 2.26в) (ГОСТ 14801-85), предназначенные для работы в коррозионных средах; с потайной головкой (рис. 2.26г) (ГОСТ 10300-80, ГОСТ 14798-85), применяемые при недопустимости выступающих частей (в частности, в самолетах); с полупотайной головкой (рис. 2.26д), для соединения тонких листов.

Рис. 2.26. Заклепки со сплошным стержнем

Заклепки со сплошным стержнем изготавливаются нормальной точности и повышенного качества (для ответственных соединений).

Заклепки полупустотелые (ГОСТ 12641-80 – ГОСТ 12643-80) и пустотелые (ГОСТ 12638-80 – ГОСТ 12640-80) применяют для соединения тонких листов и неметаллических деталей, не допускающих больших нагрузок.

Рис. 2.27. Заклепки полупустотелые (а—в) и пустотелые (г—е)

Полупустотелые и пустотелые заклепки могут иметь полукруглую (рис. 2.27а,г), плоскую (рис. 2.27б,д) или потайную (рис. 2.27в,е) головку.

Кроме традиционных заклепок применяют:

заклепки из стержней с одновременным расклепыванием обеих головок и образованием гарантированного натяга по цилиндрической поверхности;

заклепки с потайной головкой и компенсатором – местной выпуклостью на головке, деформируемой при клепке и уплотняющей контакт головки;

заклепки для швов с односторонним подходом и с сердечником, который при осевом перемещении распирает заклепку, образует замыкающую головку, а потом обрывается и фрезеруется для обеспечения гладкой поверхности;

взрывная заклепка того же назначения, у которой замыкающая головка образуется в результате взрыва вещества, заложенного в отверстие заклепки. Взрыв вызывается нагревом закладной головки и стержня;

болт-заклепка в виде стержня, устанавливаемого с натягом, и высокой шайбы. При установке болта гайку обжимают на стержне, имеющем в этом месте кольцевые канавки, при этом хвостовую часть стержня обрывают;

заклепка с большим сопротивлением сдвигу в виде твердой пустотелой заклепки с потайной головкой, притягиваемой винтом.

2.2.3 Материалы заклепок

Требования, предъявляемые к материалу заклепок: прочность, пластичность для обеспечения легкости формирования головки, однородность с материалом соединяемых деталей во избежание электрохимической коррозии.

Стальные заклепки обычно изготавливают из сталей Ст2, Ст3, 09Г2 и др. Для соединения элементов из сталей повышенного качества целесообразно применять заклепки из тех же сталей, если возможно по условиям их пластического деформирования.

Из легких сплавов применяют латунь, медь, алюминиевые сплавы. Обычно применяют В65, Д15 и др.

Стальные заклепки диаметром до 8…10 мм и заклепки из легких сплавов расклепывают холодным способом, остальные заклепки – горячим способом.

2.2.4 Конструкция заклепочных соединений

Заклепочные соединения по конструкции разделяют на соединения внахлест (рис. 2.28а), соединения с одной накладкой (рис. 2.28б) и соединения с двумя накладками (рис. 2.28в).

Рис. 2.28. Основные типы заклепочных соединений

Типовыми примерами силовых заклепочных соединений могут служить балки, фермы, колонны в существующих строительных соединениях (рис. 2.29).

Рис. 2.29. Клепаные балки (а) и узел фермы (б)

При конструировании следует придерживаться следующих правил:

а) в элементах, работающих на растяжение или сжатие для уменьшения их изгиба, заклепки следует располагать возможно ближе к оси, проходящей через центр массы сечений, или симметрично относительно этой оси;

б) в каждом соединении для устранения возможности относительного поворота соединяемых деталей желательно использовать не менее двух заклепок;

в) заклепки по возможности следует размещать таким образом, чтобы соединяемые элементы ослаблялись меньше и их материал использовался более полно, т.е. следует предпочитать шахматное расположение рядному.

Диаметр заклепок d в односрезных силовых соединениях выбирают равным d = (1,8…2)s, в двухсрезной – d = (1,2…1,8)s, где s – толщины соединяемых элементов; большие значения – при малых s. В авиастроении принимают .

Минимальный шаг размещения заклепок определяется удобством клепки, максимальный – условиями плотного соприкосновения листов и зависят от жесткости соединяемых элементов.

2.2.5 Расчет заклепочных соединений

При нагружении заклепочного соединения продольной силой F (в пределах сил трения на поверхности контакта) нагрузка передается силами трения, которые в соединениях горячей клепкой без чеканки соответствуют условному напряжению заклепки на срез 80…90 МПа. Затем в работе начинает принимать участие тело заклепки, подвергаясь изгибу, смятию и сдвигу.

В плотном и точном соединениях необходимо, чтобы вся внешняя нагрузка во избежание местных сдвигов воспринималась силами трения.

2.2.5.1 Расчет заклепочных соединений при действии поперечной нагрузки

Расчет заклепок в соединении, находящемся под действием продольной нагрузки (рис. 2.30), сводится по форме к расчету их на срез и смятие.

,

где — площадь среза;

–диаметр заклепки;

i – количество площадок среза;

–допускаемые напряжения на срез для материала заклепки.

Рис. 2.30. Расчетные схемы односрезного и двухсрезного заклепочного соединения

,

где – площадь смятия;

s – толщина соединяемой детали;

–допускаемые напряжения на смятие.

Напряжение смятия действует в двух направлениях. Смятие одинаково действует как на боковую поверхность заклепки, так и на внутреннюю поверхность отверстия детали. Поэтому в качестве допускаемых напряжений на смятие принимаются допускаемые напряжения более слабого материала. Если материал соединяемых деталей одинаков, а толщина разная, то в качестве расчетной площади смятия принимается меньшая площадь, например, если (рис. 2.30б), то .

2.2.5.2 Расчет заклепочных соединений при действии продольной нагрузки

При работе заклепки на отрыв деталей (рис. 2.31) стержень заклепки испытывает растяжение, нижняя поверхность головки заклепки подвергается смятию, головка подвергается срезу по цилиндрической поверхности, являющейся продолжением стержня.

Напряжения растяжения в стержне заклепки:

,

где – площадь поперечного сечения стержня заклепки.

Напряжения смятия на нижней поверхности головки:

,

Рис. 2.31. Расчетная схема при работе заклепки на отрыв

де– площадь поверхности смятия.

Напряжения среза в головке:

,

где – площадь поверхности среза.

2.2.5.3 Расчет групповых заклепочных соединений

Расчет группового заклепочного соединения сводится к определению максимальной нагрузки, приходящейся на одну заклепку и расчету ее как одиночной. Расчетные схемы составляются по правилам для групповых резьбовых соединений (см. п. 2.1.10).

На сегодняшний день для скрепления двух и более склепываемых материалов широко применяется вытяжная заклепка. Довольно быстро заклепки вытяжные заменили клепанные — благодаря простоте монтажа при наличии специального заклепочного инструмента (пневмозаклепочника). Они нашли широкое применение в строительстве, судостроении и судоремонте, машиностроении, при создании средств безопасности и жизнеобеспечения, в авиастроении, в текстильной промышленности и т. д. Они обеспечивают достаточно прочное соединение, однако, для креплений, требующих сверх прочное соединение, применяют заклепки резьбовые. О том, как классифицировать виды таких креплений, как подобрать материал и как пользоваться, рассказано ниже.

1 Материалы для изготовления

Заклепки вытяжные изготавливаются из широкого спектра материалов. Это позволяет применять такой крепеж практически на всех видах работ. Кроме того, сама вытяжная заклепка может быть окрашена в тот или иной цвет. Цветные метизы широко применяются в легкой промышленности (текстильной), где требуется подбор по цвету.

Выбор материала заклепок зависит от материала скрепляемых деталей и окружающей среды, в которой будет находиться крепление. Материалы изготовления заклепок могут быть следующие:

1. Алюминий. Возможен чистый металл и его варианты: анодированный, лакированный.
2. Оцинкованная сталь.
3. Нержавеющие стали. А2 — устойчива к ржавлению, А4 — устойчива к коррозии и кислотной среде (нашла широкое применение в химической промышленности). Или импортные аналоги, например, DIN 7337. Нержавейка является одним из самых распространенных и прочных материалов.
4. Медь.
5. Медно-никелевый сплав (монель). Содержит 70 % никеля, 30 % меди.
6. Поламид. Относительно непрочный материал, он нашел применение при производстве одежды и различной текстильной продукции.

Все материалы, из которых изготавливают крепежные элементы, регламентируются ГОСТ.

При подборе материала крайне необходимо осуществлять тщательный подбор материалов метизов со скрепляемыми материалами — из-за того, что крепление может быть разрушено. Разрушение креплений происходит из-за образования гальванической пары метиз — деталь. При влажной окружающей среде или намокании по гальванической паре начинает протекать ток, который и разрушает крепление.

Например, при контакте алюминия и стали происходит очень быстрое окисление алюминия и, как следствие, разрушения. Поэтому для крепления стальных деталей лучше применять заклепки нержавеющие А2, А4 или DIN 7337. Заклепки стальные рекомендуются к использованию наиболее часто, поскольку имеют очень высокую прочность. А вот заклепка стальоцинкованная встречается реже. Причина — цинковое покрытие довольно быстро истирается, особенно, если один из закрепленных элементов — подвижный. Заклепка медная и из сплавов меди — наиболее универсальный метиз. Медь конфликтует только с алюминием, а крепежи с другими металлами безопасно делать. Главными недостатками меди является высокая цена и некрасивый цвет после окисления (через некоторое время после осуществления крепежа может появиться налет зеленого цвета — окислившаяся медь), хотя это не влияет на прочность соединения. Поламид — самый универсальный материал. Такая заклепка позволит соединить все, что угодно, но особой прочностью это соединение похвастаться не может.

При заказе заклепок очень важно в спецификациях указывать материал, и делать это подробно, если имеется несколько типов сплава (например, когда заказывают алюминиевую заклепку, указывают сплав AlMg2,5, или AlMg3,5).

2 Устройство и конструктивные особенности

Вытяжные метизы состоят из тела и стержня. Телом обычно называют корпус, гильзу, втулку или цилиндр. Именно тело является крепежным элементом, который выполняет несущую функцию. Тело состоит из головки (бортика) и плоского пустотелого цилиндра. У герметичных метизов конец цилиндра запаян наглухо. По типу головки (бортика) метизы разделяются на метизы с высоким бортиком, с широким бортиком и потайным бортиком. Широкий бортик, как и высокий, обеспечивают осуществление прочного клепанного крепления. Такие крепления видны со стороны и образуют «выпуклости» на поверхности детали. Потайной бортик обеспечивает почти гладкую поверхность в месте крепления, однако, он менее надежен. Потайной бортик имеет ровную плоскую поверхность и толщину около 1 мм, в этом случае основная массивная часть головки вставляется в крепежное отверстие.

Цилиндр заклепки может быть разной длины и толщины. Именно по наружному диаметру цилиндра указывается диаметр метизов в наименовании при заказе. Размеры цилиндра являются наиболее важными среди всех прочих размеров метизов. Именно размеры цилиндра являются решающими при выборе заклепок. Суть крепления сводится к тому, что крепежный элемент должен обеспечивать подвижное/неподвижное соединение нескольких деталей или элементов. Длина цилиндра рассчитывается по формуле: толщина склепываемого материала1+ толщина склепываемого материала2 + толщина расклепки (указывается изготовителем) + 0,5-1 мм (для подвижного соединения). Диаметр цилиндра берут равным требуемому диаметру отверстий под крепеж (обычно отверстие больше на 0,1-0,2 мм — для свободной установки в него метиза).

Размеры цилиндра указываются двумя числами, разделенными знаком «х», где первая — наружный диаметр, вторая — длина.

Например, заклепка алюминиевая AlMg2.5 4х10. Это означает, что здесь указан тип сплава, цифра 4 — это указатель наружного диаметра в мм, 10 — длины в мм.

Стержень. Осуществляет функцию расклепки. Обычно изготовлен из стали, которая значительно прочнее тела. На конце стержня имеется головка, которая осуществляет расклепку вставляемого конца. При монтаже стержень вытягивается специальным инструментом (пневмозаклепочник) или, если креплений немного (1-3), можно использовать и обычные пассатижи. Однако, в последнем случае придется приложить приличную физическую силу.

Главным достоинством конструкции вытяжных заклепок является то, что они допускают односторонний монтаж (требуется доступ к креплению только с одной стороны), действуя наподобие анкеров.

Более прочная заклепка — резьбовая — отличается от вытяжной наличием внутри цилиндра резьбы. Цилиндр крепежного элемента с резьбой имеет вкрученный стержень, который не вытаскивается с силой, а выкручивается. Для усиления соединения внутрь вкручивается винт или болт. Таким образом, получается условно «закрытая» крепежная деталь. Иногда ее называют заклепка вытяжная глухая.

После того, когда определены размеры и материал для заклепок, а также тип бортика, следует определиться с их видом.

3 Какие бывают вытяжные заклепки

В зависимости от того, какими характеристиками должны обладать крепления, подбирается тип крепежа. На данный момент промышленностью выпускаются следующие виды метизов:

1. Комбинированные. Используются для обеспечения неразъемных соединений деталей из твердых и особо твердых материалов, а также для тонколистовых материалов. Комбинированная заклепка является одной из наиболее распространенных при монтажных работах. Она обеспечивает прочное крепление, которое способно выдержать большие нагрузки.
2. Герметичная вытяжная заклепка. Герметичные метизы — узкоспециализированный крепеж, который наиболее часто используют в судостроении. Конструктивной особенностью такого крепежа является запаянный конец со стержнем. Наиболее часто такие метизы делают из меди, однако, для ряда гражданских судов и лодок могут применяться и алюминиевые, а для креплений на промпроизводствах — и из нержавейки.
3. Многозажимные. В отличие от остальных типов, они имеют несколько (от 2 до 5) расклепочных участков. Такие метизы применяются для крепления 3 и более элементов конструкции для подвижного соединения. Между каждыми 2 элементами будет находиться расклепанный участок. Их можно монтировать, используя специальный инструмент (например, пистолет для вытяжных заклепок).
4. Стоит также выделить усиленные вытяжные метизы. Это та же вытяжная, только ее цилиндр имеет более толстые стенки. Наиболее часто встречается алюминиевая усиленная заклепка.

Существует еще множество видов крепежа, которые отличаются по длине и форме стержня, однако, заострять внимания на них не будем, потому что их можно отнести к одной из перечисленных категорий.

4 Монтаж вытяжных заклепок

Обычно при виде вытяжных заклепок вопрос, как использовать такие крепежные элементы, не стоит — конструкция крепежа проста и понятна.

При монтаже важно иметь специальный заклепочный инструмент, который существенно упрощает и ускоряет процесс крепления. Сегодня такие инструменты выпускаются в достаточно больших количествах и моделях: пневмозаклепочники, механические заклепочники. Или можно приобрести электрический заклепочник. На худой конец, при отсутствии инструмента, можно использовать пассатижи.

Процесс монтажа происходит следующим образом. Дрелью просверливается отверстие в точке крепления, диаметр которого равен (на 0,1 мм меньше) диаметру крепежного элемента. Глубина отверстия должна быть равна длине цилиндра минус длина расклепочного участка. В отверстие стержнем к себе вставляется крепежный элемент, а затем заклепочным инструментом вытягивается стержень. После чего элементы скреплены.

Как видно, крепить детали такими метизами быстро и просто!