Диссертация (1173120), страница 8

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 8)

Однако даже притаком упрощении, определить величину растягивающих напряжений в телеединичной заклепки практически невозможно, точно также, как сложноопределить значение коэффициента трения.Расчеты заклепок проводят на срез (2.2), смятие (2.3) и растяжение (2.4) ср  см  F  срSiF  см d(2.2)(2.3)47р  F р (b  nd )(2.4)где  – наименьшая толщина склепываемых деталей; b – ширинасклепываемых деталей; d – диаметр стержня заклепки; i – число плоскостей срезав соединении (для односрезных соединений i = n); n – число заклепок; [ср] –допускаемое напряжение заклепок на срез; [см] – допускаемое напряжениезаклепок на смятие; [р] – допускаемое напряжение на растяжение.Напряжения, возникающие в заклепочном соединении, зависят от допусков,с которыми устанавливается заклепка. Если заклепка устанавливается с зазором(рис.

2.1, б), то в этом случае стержень заклепки не принимает участие в работе,поскольку на него непосредственно нагрузка не передается. Если заклепкаустанавливается с натягом (рис. 2.1, а), то в этом случае, стержень заклепки (сдиаметром d) участвует в работе.При установке заклепки с зазором, при деформации однорядногозаклепочного соединения, имеет место изгиб стержня заклепки (рис. 2.2, б) и чембольше длина стержня заклепки и мягче материал из которого она изготовлена,тем больше его деформация. При установке заклепок с натягом, стерженьзаклепки также может деформироваться, однако для этого должны бытьсущественно большие внешние нагрузки.Диаметр стержня заклепок d определяют по уравнениям 2.5 или 2.6 [49, 94]d   1,8...2,5(2.5)d 2 (2.6)Шаг между заклепками t (рис.

2.3) в очень большой степени зависит отдиаметра стержня заклепки и в однорядном соединении, как правило, равен [49,94]t  3d(2.7)48а)б)Рисунок 2.1 – Схема заклепочного соединения при установке заклепок снатягом (а) и с зазором (б)а)б)Рисунок 2.2 – Заклепочное соединение до (а) и после (б) нагруженияЕще одним нормируемым параметром является величина l (см. рис.

2.3),которая определяет расстояние от оси заклепки до края листа.l  d 1,5...2(2.8)Выбор параметров t и l определяется, наряду с технологичностью,условиями плотного соприкосновения листов.Требуемое количество заклепок определяют по условию прочностисоединенияn4Fd 2 i  p (2.9)49Рисунок 2.3 – Схема однорядного заклепочного соединения с указаниемшага t между заклепками и расстоянием l от оси заклепки до края листаЕсли заклепочное соединение нагружено силой, которая перпендикулярнаплоскости стыка (рис. 2.4, а), то критерием его работоспособности являетсяотсутствие «раскрытия» соединяемых элементов, аналогично фланцам [57].

Длястержня заклепки и соединяемых деталей при такой схеме нагружения, вводятсякоэффициенты податливости , так же, как это используется при расчетахфланцев [57]з д зЕз S(2.10)дЕд S д(2.11)д(2.12)д   з Fз  (1   ) Fд(2.13)где з, д  коэффициенты податливости заклепок и деталей соответственно;Ез и Ед – модули материалов, из которых изготовлены заклепки и деталисоответственно;−коэффициентосновнойнагрузки,учитывающийраспределение внешней отрывающей силы F между заклепкой и деталями.Из уравнения (2.13) следует важный практический вывод, который состоитв том, что для снижения дополнительной силы на стержень заклепки, которая50приводит к его деформации, необходимо снизить коэффициент основнойнагрузки .

При одной и той же внешней нагрузке, этого можно достигнуть путемсклеивания стержня заклепки и склепываемых поверхностей. Это обеспечитсовместную деформацию стержня заклепки и склепываемых деталей, котораябудет происходить в пределах их упругих свойств.Для заклепочного соединения наиболее характерными являются нагрузки,при которых сила приложена параллельно плоскости стыка (рис. 2.4, б). В этомслучае в теле заклепки возникают напряжения среза ср, а в соединенных деталяхв местах их контакта со стержнем заклепки возникают напряжения смятия см.а)б)Рисунок 2.4 – Расчетная схема нахлесточного однорядного заклепочногосоединения, нагруженное силами перпендикулярно (а) и параллельно (б)плоскости стыкаПри такой схеме нагружения, нагрузка передается трением и при расчетахиспользуется уравнение (2.1), которое справедливо при следующих допущениях:1. Сила трения постоянна в любой точке контакта заклепки и сопрягаемыхдеталей;2. Стержень заклепки принимает участие в передаче нагрузки;3.

Внешняя нагрузка передается от одной заклепки к другой;514. Давление, передающееся на стержень заклепки от соединенных деталейраспределяется равномерно по всей плоскости сечения заклепки.Рассмотрим последовательно все эти допущения.Допущение № 1 касается постоянства силы трения.

Качество поверхностейсопрягаемых деталей характеризуется показателями шероховатости (рис. 2.5, а) иволнистости (рис. 2.5, б), влияние которых сводится к тому, что количествонепосредственных контактов двух склепанных поверхностей составляет не более10% от фактической площади. Таким образом, даже в тех местах, где имеетсяконтакт,значениякоэффициентатренияразличны, поскольку различныхарактеристики сопрягаемых опорных поверхностей. В тех местах, гденепосредственного контакта нет, а это большая часть площади, отсутствует какоелибо трение.а)б)Рисунок 2.5 – Профиллограмма (а) и волнистость (б) поверхностисклепываемых деталейВ допущении № 2 говорится об участии стержня заклепки в процессепередачи нагрузки.

Это допущение выполнимо только в тех случаях, когдазаклепки устанавливаются в отверстие с натягом. Такая технология сборкивозможна, но она не технологична и требует больших временных затрат испециальной оснастки.Допущение № 3 не выполняется ни при каких условиях, поскольку из-заволнистостиишероховатостисопрягаемыхповерхностеймеждуними52отсутствует непосредственный контакт. Из-за этого, все заклепки нагруженынеравномерно, большая часть нагрузки приходится на самую ближнюю к меступриложения нагрузки заклепку. После того, как она разрушается, вся нагрузкасразу же передается на следующую в этом ряду заклепку и т.д.Допущение № 4, так же как и все остальные, не выполнимо, посколькудавление на стержень заклепки не распределяется равномерно и соответственнотакже неравномерно оно перераспределяется по всей площади поперечногосечения.Использованиеклееклепаннойтехнологиипозволяетсделатьсправедливыми (частично или полностью) все четыре допущения.

Рассмотримпоследовательно влияние каждого из них на методику расчета клееклепанногосоединения.2.2. Влияние волнистости поверхностей склепываемых деталей нахарактеристики качества клееклепанного соединенияОсновными реологическими характеристиками клея-расплава в процессеего нанесения являются:- поверхностное натяжение и зависящий от него краевой угол смачивания;- вязкость.При нанесении любого жидкого материала (в том числе и клея) на плоскуюповерхность он растекается по ней с образованием угла, который получилназвание краевой угол смачивания  (рис.

2.6). При значениях краевого угласмачивания >90, жидкость по поверхности самопроизвольно не растекается, т.е.поверхность данной жидкостью не смачивается, а при <90, наоборот, имеетместо растекание. При полном растекании, значения краевого угла смачиванияравны 0. Значения краевого угла смачивания (его принято обозначать через cos)зависят от температуры Т и времени tcos  f (T , t )(2.14)53Уравнение (2.14) справедливо только для термореактивных клеев, которые впроцессе растекания могут достигать своих равновесных значений.Обычные клеевые материалы, например, эпоксидные, растекаются погладкой поверхности (рис.

2.6, б). Величина поверхностного натяженияопределяется суммой поверхностных натяжений системы: твердое тело, жидкостьи газ. В соответствии с уравнением Юнга для точки контакта всех трех фазсправедливо уравнение: ГТ   ЖТ   ГЖ cos  0(2.15) ГТ   ЖТ ГЖ(2.16)cos где ГТ – поверхностное натяжение на границе раздела газ-твердое тело; ГЖ– поверхностное натяжение на границе раздела газ-жидкость; ТЖ – поверхностноенатяжение на границе раздела твердое тело-жидкость.Для эпоксидных клеев, значения всех трех составляющих поверхностногонатяжения приблизительно равны, что схематично показано на рис.

2.6, б. Приэтом условии смачивания, имеет место постепенное растекание жидкого клея погладкой твердой поверхности и при t, т.е. краевой угол смачивания равеннулю, а cos=1. Уравнение (2.15) при этом условии имеет вид ГТ   ЖТ1 ГЖ(2.17) ГТ   ЖТ   ГЖ(2.18)В условиях смачивания, величиной поверхностного натяжения на границераздела жидкость - твердое тело, как правило, пренебрегают [24].На шероховатой поверхности соотношение поверхностных натяжений награницах раздела фаз изменяется.

Характеристики

Список файлов диссертации