44

ЛЕКЦИЯ III ПРАКТИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ НА СДВИГ

3.1. Клепаные и сварные соединения

Деформация сдвига, теория которой рассмотрена в предыдущем разделе, проявляется в элементах конструкций машин и сооружений, где силы действуют в смежных, близких друг к другу сечениях, но противоположны по направлению. Это могут быть заклепочные и сварные соединения, жесткие фланцевые муфты валов, шпоночные соединения и др.

Как примеры, рассмотрим расчеты клепаных и сварных соединений. Заклепочные соединения

На рис.15 представлена заклепка однорядного клепаного соединения двух листов.

Рис.15

Растягивающее усилие Q передается от одного листа к другому через боковую поверхность заклепки.

Это усилие вызывает нормальное напряжение на боковой поверхности заклепки. Оно называется напряжением смятия, так как тело заклепки плотно занимает отверстие в листах и не может деформироваться упруго. Под действием усилия Q поверхность заклепки может только сминаться – получать пластиче-

45

скую деформацию. Эти напряжения близки по величине к σпц или σт . Для за-

клепок из материала Ст.2, Ст.3 допустимые напряжения смятия принимаются в пределах: 280 – 340 Мпа. Под действием усилий, передаваемых боковой поверхностью заклепки, в зоне границы соединения листов, в заклепке возникают касательные напряжения. Эти напряжения препятствуют ее перерезыванию и называются напряжениями среза – τср. Материал заклепки в очень тонком слое между сечениями, разделяющими листы, испытывает деформацию сдвига.

Из условия прочности заклепок соединения по смятию и срезу можно составить следующие уравнения равновесия:

[σ]см. Асм. = [σ]см. dЗ lЗ n = Q

и

Здесь dЗ – диаметр заклепки, выбирается по рекомендации ГОСТ на закле-

почные соединения в зависимости от толщины пакета соединяемых листов; lЗ –

длина заклепки; п – число заклепок в соединении, обеспечивающих прочность из условия работы на смятие; S – число поверхностей среза (S равно на единицу меньше числа соединяемых в пакете листов); z – число заклепок, обеспечивающих прочность из условия работы на срез.

Из двух этих уравнений находится необходимое число заклепок:

Из двух значений п и z принимается наибольшее число заклепок. Заклепочные соединения используются до настоящего времени, хотя практически все материалы можно сваривать или склеивать. Это вызвано тем, что в больших объемных конструкциях, испытывающих достаточно заметные деформации, клепаные соединения, благодаря некоторой упругой подвижности,

46

снимают опасные напряжения. Гостом на заклепочные соединения предусматриваются три типа соединений: плотные, прочные и прочно плотные. О назначении каждого говорит само название. Конструктивные и технологические особенности изготовления заклепочных швов должны выполняться в соответствии с требованиями Госта.

Сварные соединения В сварных соединениях на срез чаще всего работают соединения с на-

кладными швами. Это соединение прокатных профилей с листами и между собой в различных фермах, соединения листов в тавр при изготовлении балок и т.д.

На рис.16 изображено соединение равнобокого уголка с листом (косынкой) фермы.

Рис.16

Здесь b – ширина полки уголка, z0 – расстояние от полки до центра тя-

жести уголка (принимается из Гост на сортамент проката уголков), δ – тол-

щина полки уголка, l1 – длина сварного шва со сторонами полки, l2 – длина шва со стороны торца полки.