2.2 Заклепочные соединения

2.2.1 Общие сведения

Заклепочные соединения – соединения, получаемые с помощью заклепок.

З

Рис. 2.25. Формирование замыкающей головки при клепке

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:

1. Стабильность и контролируемость качества соединения.

Недостатки заклепочных соединений:

1. Высокая трудоемкость и низкая технологичность.

2. Повышенный расход металла.

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

Область применения заклепочных соединений:

1. 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.

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

3. Соединения несвариваемых материалов.

4. В авиастроении.

5. 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.

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.

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).

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

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.

Напряжения среза:

где - площадь среза;

–диаметр заклепки;

i – количество площадок среза;

–допускаемые напряжения на срез для материала заклепки.

Напряжения смятия:

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:

г

Рис. 2.31. Расчетная схема при работе заклепки на отрыв

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).

Конструктивные соотношения заклепочных соединений

Обозначение заклепки состоит из номера ГОСТа, диаметра d стержня и длины заклепки из числа стандартных длин.

Для нестандартных заклепок необходимо изготовление рабочих чертежей заклепок и заклепочных соединений.

На рис. 27, а—к приведены наиболее употребительные типы заклепок для прочноплотных соединений.

Заклепки с обратноконическими повышенными головками (виды и, к) предназначены для соединений, подвергающихся действию горячих газов, в предположении, что такие головки дольше сопротивляются эрозии и сохраняют прочность даже при значительном обгорании.

Целесообразнее, однако, в этих условиях применять потайные головки со слабосферической (виды в, г) или плоской (виды д, е) поверхностью и изготовлять их из жаростойких сплавов.

На видах л—о показаны мелкие заклепки из цветных металлов.

Единого правила для выбора диаметра заклепок не существует. Диаметр заклепки зависит от толщины соединяемого материала, шага заклепок, нагрузки, соотношения между прочностью и твердостью материалов заклепки и соединяемых деталей, наконец, от технологии установки заклепок.

Если исходить из схемы работы заклепки на срез и принять в основу расчета условие равнопрочности заклепок (на срез и смятие) и склепываемых листов (на смятие, срез и разрыв в ослабленных участках), то для частного случая однорядного нахлесточного соединения (рис. 28, а) при одинаковой прочности материала заклепок и листов получаются следующие конструктивные соотношения:

Этот расчет дает преувеличенные значения диаметра заклепки (особенно при больших величинах s) и уменьшенные значения шага.

Практически пользуются соотношениями (рис. 28, б):

В этих формулах все размеры в миллиметрах.

Заклепки меньшего диаметра, чем определяемый по формуле (2), плохо проковываются и могут прогнуться в отверстии (рис. 29, а). При расклепывании заклепок большего диаметра можно вызвать перенапряжение материала соединяемых деталей.

При склепывании материалов разной толщины исходят из суммарной толщины S (рис. 29, б). При S = 5—60 мм диаметр заклепки определяют по формуле

Шаг заклепок не должен превышать 6d, иначе плотность стыка на участках между заклепками может нарушаться (вид в). При t < 3d затрудняется постановка заклепок.

Длина кромки (е) не должна превышать 2d, иначе возможно отставание кромки (рис. 29, в). Если е < 1,5d, то можно повредить кромку при расклепывании. Относительно мелкие и часто расположенные заклепки следует предпочитать крупным и редко расположенным, т. е. придерживаться в формулах (3), (4) нижних пределов.

Приведенные соотношения являются ориентировочными. Лучше полагаться на опыт исполненных конструкций и руководствоваться нормами, принятыми в данной отрасли промышленности, а при проектировании новых конструкций проводить экспериментальную проверку.

Для заклепок, устанавливаемых вхолодную, расчет на срез более обоснован. Однако и здесь существуют трудно учитываемые факторы (например, прилагаемая к заклепке сила и степень пластической деформации, определяющая плотность прилегания заклепки к стенкам отверстия). Допускаемые напряжения принимают равными пределу прочности материала заклепок на срез и смятие с коэффициентом запаса 3—4. Кроме того, учитывают вид обработки отверстия.

Допускаемые напряжения (в МПа) для заклепок из сталей 10, 20 даны в таблице.

При отнулевой нагрузке допускаемые напряжения снижают на 10—20%, при знакопеременной – на 30—50%.

Скачать ОСТ 1.00872-77 Соединения заклепочные. Методы испытаний Скачать бесплатно без регистрации

ОТРАСЛЕВОЙ СТАНДАРТ

Распоряжением Министерства от 8 декабря 1977 г. № 087-16 срок введения установлен с 1 июля 1978 г.

Несоблюдение стандарта преследуется по закону

Настоящий стандарт устанавливает методы испытаний технологических образцов заклепочных соединений (в дальнейшем изложении - образцов соединений) на срез для единой оценки прочностных показателей соединений, образованных различными типами заклепок.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Стандарт предусматривает следующие методы испытаний:

- метод испытания образцов соединений на статический срез заклепок;

- методы испытаний образцов соединений на усталость при работе соединений на срез заклепок.

1.2. Метод испытания образцов соединений на статический срез заклепок (в дальнейшем изложении - метод испытания образцов соединений на срез) предназначен для определения статической прочности и жесткости образцов соединений при действии статической нагрузки, прикладываемой перпендикулярно плоскости поперечного сечения образца соединения.

1.3. Методы испытаний образцов соединений на усталость при работе соединений на срез заклепок (в дальнейшем изложении - методы испытаний образцов соединений на усталость) предназначены для определения выносливости образцов соединений при действии переменных напряжений.

1.4. Метод испытания образцов соединений на срез предусматривает следующие виды испытаний:

- определение статической прочности образцов соединений;

- определение жесткости образцов соединений.

1.5. Методы испытаний образцов соединений на усталость предусматривают следующие виды испытаний:

- испытание образцов соединений на усталость;

- испытание образцов соединений на малоцикловую усталость.

1.5.1. Испытание образцов соединений на усталость предназначено для определения предела выносливости соединений при испытании до 1 ? 107 циклов.

1.5.2. Испытание образцов соединений на малоцикловую усталость предназначено для определения выносливости соединений в области больших переменных напряжений при испытании до 2 ? 105 циклов.

2. МЕТОД ИСПЫТАНИЯ ОБРАЗЦОВ СОЕДИНЕНИЙ НА СТАТИЧЕСКИЙ СРЕЗ

2.1. Метод отбора образцов соединений.

2.1.1. Тип образца соединения (черт. 1 - 5) выбирается в зависимости от предполагаемого вида соединения заклепок в изделиях, указанных в табл. 1.

Таблица 1

При массовом внедрении в производство изделий новых конструкций заклепок, измененных параметров соединений, новых технологических процессов выполнения заклепочных соединений и т.п. обязательно проведение прочностных испытаний на образцах типов 2, 3 (4).

2.1.2. Формы, виды и размеры образцов соединений должны соответствовать указанным на черт. 1, табл. 2; на черт. 2, табл. 3; на черт. 3, табл. 4; на черт. 4, табл. 5; на черт. 5, табл. 6.

Примечания: 1. Форма и размеры головок образцов соединений, изготавливаемых по черт. 1, а также размеры переходных частей от головок образца соединения к его рабочей части определяются способом крепления образцов соединений в захватах машины и свойствами материала пластин образцов соединений.

2. В технически обоснованных случаях допускается отступление от геометрических и технологических параметров указанных образцов соединений.

2.1.3. Заготовки пластин и накладок одной партии должны быть изготовлены из одного листа и вырезаны вдоль проката. Применение заготовок, вырезанных поперек проката, должно быть зафиксировано в протоколе испытаний образцов соединений и использовано при обработке результатов испытаний.

2.1.4. Раскрой заготовок пластин и накладок должен проводиться в соответствии с требованиями отраслевых документов на раскрой листовых материалов.

2.1.5. Заклепки, предназначенные для образования соединений, должны быть отобраны из одной партии.

2.1.6. Образцы соединений должны быть изготовлены при неизменной наладке оборудования и инструмента.

2.1.7. Материалы образцов соединений и заклепок должны выбираться из условия

Рразр.пл> Рразр.зак,

где Рразр.пл - нагрузка, разрушающая пластину, ослабленную отверстиями под заклепки;

Рразр.зак - нагрузка, при которой срезаются заклепки.

Методика расчета образцов соединений при работе заклепок на срез приведена в справочном приложении 1.

2.1.8. В изготовленной партии образцов соединений должны быть проверены размеры образцов соединений, состояние расклепанных заклепок, состояние поверхностей пластин и накладок в зоне швов и в местах закрепления образцов соединений в испытательной машине.

Тип 1

* Размеры для справок.

1 - пластина; 2 - заклепка

Черт. 1

Таблица 2

Тип 2

1 - пластина; 2 - заклепка

Черт. 2

Таблица 3

мм

Тип 3

1 - пластина; 2 - накладка; 3 - накладка; 4 - заклепка

Черт. 3

Таблица 4

мм

Тип 4

1 - пластина; 2 - накладка; 3 - накладка; 4 - заклепка

Черт. 4

Таблица 5

мм

Тип 5

1 - пластина; 2 - накладка; 3 - заклепка

Черт. 5

Таблица 6

мм

Состояние расклепанных заклепок, поверхностей пластин и накладок должны удовлетворять требованиям соответствующей документации на выполнение технологического процесса сборки и клепки.

2.1.9. Неуказанные предельные отклонения размеров на черт. 1 - 5, 7 - по 722АТ.

2.1.10. На образцах соединений, предназначенных для определения деформации соединений, должна быть отмечена измерительная база. Значения измерительной базы (l) в зависимости от длины накладки (l1) приведены в табл. 7. Место нанесения измерительной базы (черт. 6) выбирается в зависимости от типа испытуемого образца соединений и принятого способа определения деформации соединения.

Таблица 7

мм

2.1.11. Измерительная база отмечается рисками или иными метками с точностью до 1 % от величины последней.

2.1.12. Образцы соединений должны иметь маркировку, содержащую обозначение типа образца, диаметра заклепки и порядкового номера образца.

Пример обозначения содержания маркировки образца соединения типа 1 с заклепками диаметром d = 5 мм и порядковым номером 2: 1-5-2 - ОСТ 1 00872-77.

2.1.13. Для проведения каждого вида испытаний должно быть изготовлено не менее 5 шт. образцов соединений. Каждый образец соединения должен иметь порядковый номер.

2.1.14. Остальные требования к отбору заготовок и изготовлению пластин и накладок - по ГОСТ 1497-73.

2.2. Испытательные машины, измерительная аппаратура, приспособления

2.2.1. Для проведения испытаний образцов соединений должны применяться разрывные и универсальные машины, удовлетворяющие требованиям ГОСТ 7855-74.

2.2.2. Захваты машины должны обеспечивать надежное закрепление образцов соединений и соосность линии приложения нагрузки относительно линии центра тяжести образца соединения. Отклонение от соосности ± 0,2 мм.

2.2.3. Для замера деформации образца соединения выбираются измерительные приборы в зависимости от принимаемой согласно п. 2.1.10 измерительной базы. Приборы должны обеспечивать измерение абсолютных деформаций с точностью до 0,01 мм.

Места нанесения измерительной базы АА

На образцах соединений типов 1, 2

На образцах соединений типов 3, 4, 5

Черт. 6

2.2.4. Испытательные машины должны быть оснащены аппаратурой для поддержания и контроля температуры на образце соединения, отвечающей требованиям ГОСТ 9651-73, ГОСТ 11150-75.

2.2.5. Спай термоэлектрического термометра, закрепляемого на образце соединения, должен иметь плоскую форму.

2.2.6. Периодическая поверка испытательных машин, измерительных приборов должна проводиться в соответствии с требованиями ГОСТ 8.002-71.

2.3. Подготовка к испытаниям

2.3.1. Подготовка к испытаниям должна включать следующие работы:

- ознакомление с инструкцией по технике безопасности при выполнении конкретных испытаний;

- организацию рабочего места, укомплектование его необходимыми измерительными приборами, приспособлениями, крепежом, инструментом;

- подготовку бланков протоколов, специальной бумаги (диаграммной по ГОСТ 7826-69, полулогарифмической по ГОСТ 334-73 и др.);

- проверку исправности наладки измерительной аппаратуры и приборов;

- проверку соосности захватов испытательных машин.

Примечание.Проверка соосности захватов должна проводиться после каждого их демонтажа.

2.3.2. После выполнения работ, указанных в п. 2.3.1, испытуемый образец соединения крепится в захватах испытательной машины.

2.3.3. Для измерения деформации на образце соединения закрепляется измерительный прибор, выбранный в соответствии с требованием п. 2.2.3.

2.3.4. При проведении испытаний при повышенных и пониженных температурах термоэлектрические термометры должны устанавливаться в зоне шва с обеспечением плотного контакта спая с поверхностью образца соединения.

2.4. Проведение испытаний

2.4.1. Испытание на статический срез проводится при нормальной температуре 25 ± 10 °С. В технически обоснованных случаях испытания могут проводиться при повышенных и пониженных температурах.

2.4.2. Для определения статической прочности образец доводится до разрушения путем непрерывного нагружения.

2.4.3. Для определения жесткости метод измерения деформации образца соединения при его нагружении определяется типом измерительного прибора:

- при использовании механических или оптических тензометров нагружение производится до 90 % Рразрступенями с регистрацией деформации через каждые 10 % изменения нагрузки;

- при использовании электрических тензометров производится непрерывное нагружение образца соединения с одновременным записыванием диаграммы «нагрузка - деформация». При доведении нагрузки до 90 % Рразр измерительные приборы, закрепленные на образце, необходимо отсоединить с целью предотвращения поломки инструмента.

2.4.4. Деформацию образца соединения можно определять двумя методами:

- измеряя сдвиг пластин относительно друг друга по рискам (меткам) (черт. 6а);

- измеряя деформированный участок на измерительной базе l (черт. 6б, 6в).

2.4.5. Скорость нагружения должна быть не более 10 мм/мин.

2.4.6. Отклонения от установленных заданных значений повышенных или пониженных температур не должны превышать указанных в ГОСТ 9651-73, ГОСТ 11150-75.

2.4.7. Для определения статической прочности и жесткости образцов соединений должно быть испытано не менее 3 шт. образцов соединений.

2.4.8. Испытание считается недействительным:

- при разрыве образца соединения в захватах испытательной машины или за пределами заклепочного шва;

- в случае аварийного выключения электрической сети во время испытания;

- в случае нарушения температурного режима испытания;

- при обнаружении ошибок в проведении испытания.

В указанных случаях испытание должно быть повторено на изготовленных из той же партии образцах соединений.

2.4.9. Результаты испытания образцов соединений заносятся в протокол. Форма протокола испытаний образцов соединений на срез приведена в справочном приложении 2.

2.5. Обработка результатов испытаний

2.5.1. Статическая прочность образцов соединений оценивается по фактической разрушающей нагрузке, Рразр.ср.

2.5.2. Эффективность образцов соединений определяется по формуле

(1)

где j - коэффициент прочности шва образца соединения;

Рразр.ср- нагрузка, разрушающая соединение, кгс;

?в - временное сопротивление материала пластины образца разрыву, кгс/мм2. Определяется по результатам испытания контрольного образца, вырезанного из листа, из которого изготовляются пластины образцов соединений, в соответствии с требованиями ГОСТ 1497-73 и пп. 2.1.3, 2.1.4;

F - площадь целого сечения пластины образца, мм2. Точность измерения F - в соответствии с требованиями ГОСТ 1497-73.

2.5.3. Жесткость образцов соединений оценивается зависимостью

D = f (Pcp),

где D - относительная деформация шва, %, определяется по формуле

(2)

где l1 - расстояние между метками (рисками) измерительной базы при нагрузке Рср, мм;

l - значение измерительной базы, мм;

d - диаметр заклепки, мм;

Рср - нагрузка, приложенная к образцу в данный момент испытания, кгс, и оформляется в виде графика.

2.5.4. На графике должны быть указаны тип образца соединения, тип и диаметр заклепок, материал и покрытие пластин, температура испытания.

Форма построения и оформления графика зависимости D = f (Рср) приведена в справочном приложении 3.

3. МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ ОБРАЗЦОВ СОЕДИНЕНИЙ НА УСТАЛОСТЬ

3.1. Метод отбора образцов соединений

3.1.1. Формы, виды и размеры образцов соединений должны соответствовать п. 2.1.2, черт. 7, табл. 8.

3.1.2. При массовом внедрении в производство изделий новых конструкций заклепок, измененных параметров соединений, новых технологических процессов выполнения заклепочных соединений и т.д. обязательно проведение испытаний на усталость на образцах соединений типов 2, 3 (4), 6.

3.1.3. Для проведения каждого вида испытаний должно быть изготовлено не менее 7 шт. образцов соединений на каждый уровень напряжений. Каждый образец соединения должен иметь порядковый номер.

Тип 6

1 - пластина

Черт. 7

Таблица 8

мм

3.1.4. Требования к выбору типов образцов, изготовлению образцов соединений - в соответствии с требованиями пп. 2.1.1, 2.1.3 - 2.1.9, 2.1.12, 2.1.14.

3.2. Испытательные машины, измерительная аппаратура, приспособления

3.2.1. Погрешность показаний силоизмерителей испытательных машин от максимума до 0,1 каждого предела не должна превышать ± 3 %.

3.2.2. Для исключения поперечных колебаний, снижения изгибающих моментов в пластинах образцов, соединяемых внахлест, при проведении испытаний с частотой от 10 Гц и выше необходимо устанавливать специальные упоры с прижимом Рпр = 1 ± 0,5 кгс. Схема установки упоров на образце соединения показана на черт. 8.

3.2.3. Остальные требования - в соответствии с требованиями пп. 2.2.2, 2.2.4 - 2.2.6 настоящего стандарта и ГОСТ 2860-65.

3.3. Подготовка к испытаниям

3.3.1. Подготовка к испытаниям - в соответствии с требованиями пп. 2.3.1, 2.3.2, 2.3.4 настоящего стандарта и ГОСТ 2860-65.

3.4. Проведение испытаний

3.4.1. Испытания на усталость и на малоцикловую усталость проводятся при заданных амплитудах напряжений цикла (?а), отнесенных к целому сечению пластины образца, и коэффициенте асимметрии цикла R? = 0 (0,1).

3.4.2. Испытания на усталость проводятся на 4 - 5 уровнях напряжений. Испытания на малоцикловую усталость проводятся на 2 - 3 уровнях напряжений.

3.4.3. Испытания на усталость при нормальной и пониженной температурах должны проводиться в диапазоне частот циклов 5 - 200 Гц, при повышенных температурах - в диапазоне частот циклов 5 - 50 Гц.

3.4.4. Испытания на малоцикловую усталость должны проводиться в диапазоне частот циклов 0,1 - 1,0 Гц.

3.4.5. Образцы соединений испытываются до разрушения или до базового числа циклов. На каждом уровне напряжений должно быть испытано не менее 5 шт. образцов соединений.

3.4.6. Допускается для предварительной оценки работоспособности соединений испытывать образцы соединений на одном уровне напряжений в диапазоне долговечностей 1·105 - 3·105 циклов до разрушения. Количество образцов соединений, подвергаемых испытанию, должно быть в этом случае не менее 7 шт.

Схема установки упоров на образце соединения

1 - пластина; 2 - упор; 3 - резина типа В-14 или ИРП-1338 по ТУ 38 005 1166-73

Черт. 8

3.4.7, Результаты испытаний заносятся в протокол. Форма протокола испытаний образцов соединений на усталость приведена в справочном приложении 4.

3.4.8. Остальные требования - в соответствии с требованиями пп. 2.4.1, 2.4.6, 2.4.8 настоящего стандарта и ГОСТ 2860-65.

3.5. Статистическая обработка результатов испытаний на усталость

3.5.1. Статистическая обработка результатов испытаний на усталость и на малоцикловую усталость осуществляется для определения среднего значения долговечностей образцов соединений.

Для этого полученные экспериментальные значения долговечностей обрабатываются с целью выявления и исключения резко выделяющихся значений долговечностей, после чего рассчитывается среднее значение.

3.5.2. Порядок выявления, исключения резко выделяющихся значений долговечностей и определения среднего значения долговечностей следующий:

а) из полученных при испытании на одном режиме значений долговечностей N1, N2, ... Nп выделяются значения, резко отличающиеся от остальных;

б) определяется среднее значение и среднее квадратичное отклонение S логарифмов долговечностей без учета подозреваемых значений по формулам:

(3)

(4)

где п' - объем выборки без подозреваемых значений;

в) для подозреваемого значения долговечности с наименьшим отклонением вычисляется величина t' по формуле

(5)

При t' > t'? резко выделяющееся значение долговечности исключается.

При t' < t'?резко выделяющееся значение долговечности принимается для окончательного определения среднего значения. Критерий t'? для вероятности Р = 0,05 выбирается из табл. 9 в соответствии с объемом выборки п';

г) оценка принадлежности к выборке остальных резко выделяющихся значений долговечностей производится аналогично пп. а, б, в. При этом, если проверенное значение не исключается, оно должно быть использовано при определении и S;

д) определяется среднее значение долговечностей .

Примеры выявления, исключения резко выделяющихся значений долговечностей и определения среднего значения долговечностей даны в справочном приложении 5.

Таблица 9

3.6. Обработка результатов испытаний

3.6.1. По результатам, полученным при проведении испытаний на усталость, строятся кривые усталости (графики) в координатах:

- ординаты - амплитудное напряжение цикла (?a) - в равномерном масштабе;

- абсциссы - долговечности образцов соединений () - в логарифмическом масштабе.

3.6.2. На графиках наносятся средние значения долговечностей , полученные при статистической обработке результатов испытаний.

3.6.3. На графике должны быть указаны тип образца соединения, тип и диаметр заклепок, материал и покрытие пластин, частота циклов, коэффициент асимметрии цикла, температура испытания.

Форма построения и оформления графика зависимости N = f(?a) приведена в справочном приложении 6.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Справочное

Методика расчета образцов соединений при работе заклепок на срез (без учета изгибающих моментов)

1. Нагрузка, разрушающая пластину, ослабленную отверстиями под заклепки, определяется по формуле

где Рразр.пл - нагрузка, разрушающая пластину, ослабленную отверстиями под заклепки, кгс;

v - коэффициент, учитывающий влияние концентрации напряжений в пластине в зоне отверстий в зависимости от упрочнения материала в зоне отверстий и характера посадки заклепок в отверстия v = 0,8 - 0,9;

F - площадь целого сечения пластины образца, мм2;

?в - временное сопротивление материала пластины образца разрыву, кгс/мм2;

п - число заклепок в расчетном ряду;

DF - уменьшение площади сечения пластины толщиной 5 после установки одной заклепки, мм2

DF= ?Sd,

где ? - коэффициент, характеризующий уменьшение площади сечения пластины в результате зенкования отверстия под потайные головки заклепок;

? = 1 - для соединений заклепками с выступающими головками;

? = 1,2 - для соединений заклепками с потайными головками с < 120°;

? = 1,5 - для соединений заклепками с потайными головками с < 90°;

d - диаметр заклепки, мм.

2. Нагрузка, при которой срезаются заклепки, определяется по формуле

где Рразр.зак - нагрузка, при которой срезаются заклепки, кгс;

i - число плоскостей среза стержня заклепки;

?cp - сопротивление срезу заклепок, кгс/мм2, определяется по ОСТ 1 90148-74.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Справочное

Форма протокола испытаний образцов соединений на срез

ПРОТОКОЛ № ________ испытаний образцов соединений на срез

Испытания проводил__________________________ / фамилия /

подпись

Начальник лаборатории_______________________ / фамилия /

подпись

ПРИЛОЖЕНИЕ 4 Справочное

Форма протокола испытаний образцов соединений на усталость

ПРОТОКОЛ № ___________ испытаний образцов соединений на усталость

Испытательная машина _________ _________

тип мощность

База испытания _______________ Частота циклов _______________

Испытания проводил__________________________ / фамилия /

подпись

Начальник лаборатории_______________________ / фамилия /

подпись

ПРИЛОЖЕНИЕ 5 Справочное

Примеры выявления, исключения резко выделяющихся значений долговечностей и определения среднего значения долговечностей

Пример 1

1.1. В результате эксперимента получены следующие значения долговечностей (в циклах):

N1 = 184500, N2 = 194900, N3 = 210000, N4 = 298000.

Величина N4 заметно отличается от N1, N2, N3.

1.2. Для проверки принадлежности N4 к выборке N1, N2, N3 вычисляем среднее значение из трех результатов по формуле (3)

1.3. Вычисляем среднее квадратичное отклонение S по формуле (4)

1.4. Вычисляем t' по формуле (5)

Для n' = 3, t'? = 4,969 (табл. 9), 6,433 > 4,969.

Следовательно, значение N4 должно быть исключено.

1.5. Вычисляем среднее значение долговечности

Пример 2

2.1. В результате эксперимента получены следующие значения долговечности (в циклах):

N1 = 88700, N2 = 81500, N3 = 111000, N4 = 133000, N5 = 73900.

2.2. Вычисляем среднее значение из выборки N1, N2, N5 по формуле (3)

2.3. Вычисляем среднее квадратичное отклонение S по формуле (4)

2.4. Вычисляем t' по формуле (5)

t'? = 4,969, 3,4364 < 4,969.

Следовательно, значение N3отбрасывать нельзя.

2.5. Вычисляем и S из выборки N1, N2, N3, N5.

2.6. Вычисляем t' по формуле (5)

t'? = 3,558 (для n' = 4); 2,4015 < 3,558.

Значение N4 исключать нельзя.

2.7. Вычисляем среднее значение долговечности

ПРИЛОЖЕНИЕ 6 Справочное

СОДЕРЖАНИЕ

Заклепочные швы. Заклепки ГОСТ. Соединения деталей заклёпками. Прочные швы - Техническое черчение

Соединения деталей заклёпками представляют собой один из спосо­бов получения неразъёмного соединения. Основным отличием заклёпоч­ных соединений от разъёмных является то, что отделение одной детали от другой возможно лишь при разрушении всех заклёпок.

Заклёпка представляет собой цилиндрический стержень, снабжённый на конце головкой. В зависимости от назначения, головкам заклёпок придают формы: полукруглую, плоско-коническую, плоскую, полупо­тайную, коническую и коническую с подголовком (табл. 17).

Заклёпочные швы разделяются на швы: прочные, плотно-прочные и плотные. Прочные швы находят применение, главным образом, в метал­лических конструкциях, фермах, мостах, колоннах, анкерных опорах и др.

Плотно-прочные швы применяются для клёпки паровых котлов и сосудов, подверженных внутреннему давлению газа, пара или жидкости. Для скрепления заклёпками в соединяемых деталях делают отверстия. Диаметр отверстий под заклёпку должен быть больше, чем диаметр заклёпки. Это необходимо для того, чтобы заклёпка в нагретом состоя­нии свободно входила в него. Например, при диаметре непоставленной заклёпки 19 мм диаметр отверстия под заклёпку должен быть 20 мм.

Замыкающая головка заклёпки образуется путём расклёпывания выступающего конца её. Клёпка производится вручную обыкновенными или пневматическими молотками, пневматическими машинами-скобами или гидравлическими прессами. Независимо от того, каким способом производится клёпка шва, заклёпки должны быть нагреты до темпера­туры приблизительно 900—1000°С. В практике обычно подвергают нагреву заклёпки диаметром от 12 мм и выше. Заклёпки диаметром менее 12 мм ставят в холодном состоянии. Как при горячей, так и при холодной клёпке стер­-жень заклёпки осаживается и заполняет отверстие в соединяемых деталях. Поэтому диаметр поставленной заклёпки становится равным диаметру отверстия. При определении длины поставленной заклёпки l к толщине склёпываемых деталей прибавляют на заполнение отверстия и образование замыкающей головки длину, равную: для полукруглой головки ~1,5 d, для потайной~d?.

В котельных швах кромки склёпываемых листов скашивают под углом~75° для возможности подчеканки. Педчеканка возможна при толщине листов 5 мм и выше.

Если склёпываемые листы наклады­ваются один на другой, то образуется соединение внахлёстку (фиг. 338, а). Если же склёпываемые листы примыкают один к другому кромками, то образуется со­единение встык. В этом случае для скреп­ления листов применяются накладки, склёпываемые вместе с листами (фиг. 338, б).

Швы могут быть с одной или двумя накладками. На фиг. 338, б представлен шов с двумя накладками. Заклёпки в шве могут быть расположены в один ряд или в несколько, поэтому швы назы­ваются однорядными, двурядными (фиг. 339) и многорядными. По расположению заклёпок одного ряда по отношению к заклёпкам другого ряда различают швы: шахматные (фиг. 339) и параллельные (фиг. 338,б).

По числу срезов заклёпок плотно- прочные швы бывают одно- и двусрезные. Количество заклёпок, необходимых для образования шва, определяется расчётом на прочность и плотность по формулам курса деталей машин. Если известна толщина склёпываемых листов ?, то диа­метр заклёпки d можно принимать рав­ным ?+(6/8) мм. Расстояние между центрами заклёпок в ряду (шаг) принимается по эмпирическим формулам, приведённым на фиг. 338, 339 и 340.

Расстояние от центра заклёпки до края листа e = 1,5 d0. При вычерчивании шва должно быть показано на плане не менее двух-трёх заклёпок в одном ряду. Обрывы листов рекомендуется делать так, чтобы частично был виден нижний лист (фиг. 339).

Обрывы листов в проекциях должны быть согласованными. Размеры наносятся в числовых значениях.

На фиг. 340 дан пример стыка продольного и поперечного котельного плотно-прочного шва?

Прочные швы. Уси­лия, действующие на от­дельные элементы заклёпочного соединения, дол­жны быть направлены по их центру тяжести.

Поэтому следовало бы и заклёпки распола­гать именно по линии центра тяжести элемента. Однако во всех профилях центр тяжести проходит так близко от боковой стенки, что постановказа- клёпок становится невоз­можной. Это заставило распределять заклёпки по специальным линиям, на­зываемым рисками. Положение рисок можно найти в любом справочнике по металлическим конструкциям. На фиг. 341 и 342 положение рисок определяется размером е1. В уголках до № 10 заклёпки распо­лагают по одной риске, в уголках больших номеров— по двум рискам.

Шаг заклёпок t для прочных швов принимают в пределах t = 3/12d, где d—диаметр заклёпки. Рас­стояние е (фиг. 341 и 342) принимают равным 2/2,5d.

На фиг. 341 и 342 при­ведены примеры узлов клё­паной стропильной фермы.

Далее: Сварные швы (соединения). Электрическая сварка