Сконструировать стык листов обшивки из материала Д16АТ с помощью накладки для трех случаев нагружения (Рис. 1):
1. Обшивка нагружена постоянным по величине потоком нормальных сил N.
2. Обшивка нагружена постоянным по величине потоком касательных сил T.
3. Обшивка нагружена одновременно потоками нормальных сил N и касательных сил T. Напряжения в регулярной зоне для этого случая принять равными σ = 0,6 [σ],
τ = 0,8 [τ].
Принять толщину накладки δн = 2δ.
Соединение допускает подход для клепки с двух сторон.
Сделать чертеж соединения для наиболее тяжелого случая нагружения с простановкой необходимых размеров и позиций. Привести обозначения листов обшивки и накладки. Составить спецификацию к чертежу в соответствии с ЕСКД.
Рисунок 1 – Стык листов обшивки
Исходные данные:
мм.
MПа.
Подбор диаметра заклепки d осуществляется из условия равнопрочности заклепки на срез и заклепки или листов под ней на смятие:
Рср = Рсм,
Откуда легко получить:
,
где
[σсм]л, [σсм]зк - допускаемые напряжения на смятие соответственно материала листа и заклепки;
τзк - допускаемое напряжение на срез заклепки;
δmin - минимальная из толщин листов.
Допускаемое напряжение на смятие 
. Для неразъемных соединений 
. Принимаем 
. Для материала В65 σв=400 МПа. Для материала Д16АТ 
=435 MПа. Получаем:
MПа.
Таким же образом определяется допускаемое напряжение на смятие заклепки по формуле:
где 
– временное касательное напряжение заклепки, которое равняется 270 МПа для выбранного типа материала заклепки В65. Тогда:
МПа;
Следовательно, = 
МПа;
За минимальную толщину принимаем толщину обшивки 
мм.
Диаметр заклепки:
|
|
мм.
Найденное значение необходимо округлить до ближайшего по сортаменту:
d=3мм.
Так как, в силовых соединениях заклепки диаметром меньше 3 мм не принимаются.
По нормали ЗАР [2] определяем усилие среза 
и усилие смятия листа 
Н для d=3мм.
Определение шага t рассмотрим в зависимости от варианта нагружения:
1) Нагружение листов обшивки нормальными силами.
Из условия равновесия листов и прочности заклепки на срез и листа на смятие:
,
где i - число рядов заклепок;
n - число плоскостей среза в заклепке;
N = [σ] δ - погонная нормальная сила;
[σ] - допускаемое нормальное напряжение в листе;
Pразр = min {Рср; Рсп} - разрушающее усилие для шва (Рср и Рсм определяются по нормали ЗАР).
Или 
откуда 
.
Ограничения на величину шага:
t ≤ 25‧δ1=25 
1,2=30мм
t ≥ 3‧d=3‧3=9 - для однорядного шва,
t ≥ 5‧d=5 3=15 - для многорядного шва.
Данный шаг не соответствует минимальным значениям, поэтому увеличим число рядов до 
.
мм.
Найденный шаг по технологическим соображениям должен быть уменьшить до стандартного значения [3]. Уменьшаем до ближайшего значения по сортаменту t =15 мм.
2) Нагружение листов обшивки касательными силами.
Из тех же соображений:
где Т = [τ]‧δ - погонная касательная сила;
[τ] - допускаемое касательное напряжение в листе.
Или
откуда 
Для условия: [τ] ≈ 0,65 [σ]
.
мм.
Данный шаг не соответствует минимальным значениям, поэтому увеличим число рядов до 
.
мм.
Найденный шаг по технологическим соображениям должен быть уменьшен до стандартного значения. Уменьшаем до ближайшего значения по сортаменту t=15мм.
|
|
Ограничения на величину шага:
t≤ 25 1,2=30мм
t ≥ 3‧d=3‧3=9 - для однорядного шва.
t ≥ 5‧d=5 3=15 - для многорядного шва.
3) Комбинированное нагружение обшивки.
Из условия равнопрочности листа и прочности заклепки на срез:
или
где 
– действующее нормальное напряжение в листе, которое определяется по формуле: 
;
– действующее касательное напряжение в листе, которое определяется по формуле: 
;
берется по варианту и по своему варианту 
.
– касательное допускаемое напряжение в листе, которое определяется по формуле: 
МПа.
Получим:
МПа,
МПа.
Принимаем i=1, n=1. Тогда 
мм. Найденный шаг не удовлетворяет ограничениям на величину шага.
Принимаем i=4, n=1. Тогда 
мм. Найденный шаг по технологическим соображениям должен быть уменьшен до стандартного значения. Уменьшаем до ближайшего значения по сортаменту t=15 мм.
Ограничения на величину шага:
t ≤ 25‧δ1=25 1,8=45мм
t ≥ 3‧d=3‧4=12 - для однорядного шва,
t ≥ 5‧d=5 4=20 - для многорядного шва.
Условия выполняются.
Определение минимального расстояния от края листа и длины заклепки.
Минимальное расстояние от края листа на практике:
Расстояние между рядами h в двух- и многорядном соединении принимается равным 
Принимаем 
Так как диаметр во всех трех случаях один и тот же, то и рассчитанные выше размеры будут одинаковыми для всех трех случаев нагружения. Наиболее тяжелый случай нагружения первый, поэтому изобразим соединение для первого случая.
Длина заклепки:
– для заклепок с нормальной замыкающей головкой, где 
– толщина пакета;
– для заклепок с потайной замыкающей головкой, где – толщина пакета.
|
|
. Ближайшее значение по сортаменту: 
. Для наглядности рисунок делался в масштабе 1:1.
Рисунок 2 - Заклепка 3-8-Ан.Окс-ОСТ 1.34078-85.
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ
1. Крепежные нормали: Сб. стандартов. М.: Минавиапром СССР, 1970.
2. ОСТ 1.34041-79. Соединения заклепками для автоматической клепки. Радиальный натяг и подбор длин заклепок. Введ. с 01.07.79.
3. ОСТ 1.00016-71. Шаг заклепок в заклепочных швах. Введ. с 01.06.72.
4. ГОСТ 2.108-68. Спецификации. Введ. с 01.01.71.