60) Б1)

Рис. 20. (Продолжение)

ния КОСЫНОК и трудоемкость операций разделки труб.

Для увеличения жесткости применяют двойные косынки (виды 43, 44). Расстояние между косынками (в направлении, перпендикулярном к их плоскости) целесообразно выбирать так, чтобы кромки смежных косьшок можно было проварить одним швом т (виды 45, 46).

Наиболее прочны и жестки [/-образные косынки (виды 47, 48).

В тяжелонагруженных узлах применяют со-. единение на штампованных накладках, ох-ватываюших присоединяемые трубы (виды 49, 50). Жесткость соединения можно повысить.

придавая накладкам косынки, свариваемые точечной сваркой (виды 51, 52).

В многолучевых соединениях применяют приварку труб к звездообразным штамповкам-с гнездами (вид 53) или цапфами (вид 54) под трубы. Многолучевые узлы соединяют также на сварных коробках: призматических (виды 55, 56), цилиндрических (вид 57) или сферических (вид 58). Последним способом можно соединять трубы практически под любым пространственным углом.

На видах 59 - 62 представлены примеры шарнирного соединения сварных труб в ферменных узлах.

2. ЗАКЛЕПОЧНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

в прошлом клепание было основным способом соединения конструкций из листового материала (емкостей, резервуаров, котлов и т. д.), а также рамных и ферменных конструкций из сортового и профильного проката. В настоящее время в таких конструкциях клепание почти полностью вытеснено сваркой, отличающейся большей производительностью и обеспечивающей более высокую прочность соединений.

Заклепочные соединения сейчас применяют:

в соединениях, где необходимо исключить сопутствующее сварке термическое воздействие, выражающееся в ухудшении структуры металла в области сварного шва, перегреве расположенных вблизи сварного соединения деталей и короблении изделий;

в соединениях деталей из металлов, плохо поддающихся сварке, а также в соединениях деталей из разнородных металлов (например, сталь - цветные сплавы и т. д.);

в соединениях металлических изделий с неметаллическими материалами (дерево, кожа, текстильные материалы, пластики, не поддающиеся креплению опрессовкой, приклеиванием и т. д.).

Заклепки до сих пор являются основными деталями соединений в облегченных ферменных и тонколистовых оболочковых конструкциях из легких сплавов (особенно в самолетостроении). Это объясняется технологическими трудностями сварки легких сплавов, пониженной вибропрочностью сварных швов, а также неизбежной поводкой, особенно ощутимой при сварке изделий большой протяженности. Немалую роль играют присущие самолетостроительным конструкциям сложность форм и стесненность габаритов, затрудняющие работу сварочными аппаратами, а также контроль сварных соединений.

ГОРЯЧАЯ КЛЕПКА

Горячую клепку применяют в силовых и прочноплотных соединениях при диаметре заклепок более 8-10 мм. Заклепки меньшего

диаметра устанавливают по большей части вхолодную.

Заклепку с предварительно отформованной головкой (закладная головка) нагревают до пластического состояния (900-1000°С), вводят в отверстия, совместно пробитые или просверленные в соединяемых деталях, после чего, поддерживая головку, осаживают противоположный конец заклепки клепальным инструментом ударного или прессового действия (рис. 21,0), формируя замыкающую (высадную) головку (рис. 21,6). При остывании заклепка усаживается, плотно сжимая соединяемые детали.

Прочность соединения почти целиком определяется силами трения, возникающими на поверхности стыка деталей в результате усадки заклепок.

В начачьной стадии остывания, когда металл заклепки находится в пластичном состоянии, стержень заклепки вытягивается, в результате чего уменьшается его диаметр. Заклепка в это время не развивает сколько-нибудь значительного давления на соединяемые детали. С понижением температуры материал заклепки постепенно упрочняется и начинает оказывать сопротивление усадке. Окончательная стягивающая сила определяется сжатием заклепки за период остывания с температуры, при которой пластические деформации материала заклепки сменяются упругими деформациями, до температуры полного остывания. Это же сжатие определяет растягивающие напряжения в стержне заклепки.

В процессе остывания диаметр стержня уменьшается вследствие пластической вытяжки в первый период остывания, упругой вытяжки и сокращения поперечных размеров при окончательном остывании.

Рис. 21. Схема горячего клепания

Рве. 22. К расчету заклепок

Объем заклепки изменяется также в результате происходящего при остьгаании у-а-превращения.

В результате совместного действия этих факторов между стержнем и стенками отверстия (даже если заклепку вводят в отверстие первоначально без зазора, например из-под молотка) образуется зазор, достигающий десятьпс долей миллиметра.

Принятая в настоящее время схема расчета заклепочных соединений на срез стержней заклепок, смятие стенок отверстия и поверхности стержней действием поперечной силы Р (рнс. 22, а) не согласуется с действительными условиями работы заклепочных соединений.

Заклепки начинают работать на срез только после того, как произойдет сдвиг соединяемых деталей на зазор между стержнем заклепки и стенками отверстия, т. е. когда уже нарушена работоспособность заклепочного соединения.

При расчете горячих заклепочных соединений правильнее исходить из величины осевой силы JV, развиваемой заклепкой при усадке, и силы трения Р = Nf на стыке (вид б). Осевая сила

JV = aF,

где F - площадь поперечного сечения заклепки; о - растягивающее напряжение, возникающее в заклепке в конце усадки:

o = Ea(t,-f„).

Здесь £ и а - соответственно модуль нормальной упругости и коэффициент линейного расширения материала заклепки; f„ - конечная температура охлаждения; f, - температура, при которой прекращается пластическое течение материала заклепки и начинается упругая вытяжка стержня заклепки.

Трудность расчета по этой схеме состоит в том, что входящие в зфавнение величины переменны. Величины Е и а зависят от температуры, а температура ti неопределенна вследствие растянутости периода перехода пластических деформаций в упругие. Расчет осложняется из-за неодинакового нагрева заклепок перед клепанием, а также неравномерного температурного поля по оси заклепок. Например, часто нагревают только свободный конец заклепки, из которого формируется,замыкающая головка, оставляя закладную головку холодной. При этом стягивающая сила значительно уменьшается.

Схема ЧИСТОГО сдвига (виды а, б) на практике встречается редко. В большинстве случаев заклепочные соединения подвергаются дополнительным напряжениям, например изгибу или растяжению (виды в, г), возникающим в результате деформации узла под действием внешних сил.

Существующий расчет не учитывает решающий для прочности фактор - растяжение заклепки в результате усадки при остывании. Если даже за основу принимать схему работы заклепок на срез, то расчет следовало бы вести по сложному напряженному состоянию сдвиг - растяжение.

Практически при выборе параметров заклепочных соединений главным образом опираются на исполненные конструкции, учитывая вместе с тем специфические условия работы проектируемого соединения (требования к герметичности, рабочие температуры, воздействие агрессивных сред и т. д.). Почти в каждой области, где применяют горячие заклепочные соединения, существуют свои нормативы, проверенные в эксплуатации (хотя, может быть, и не самые рациональные).

ХОЛОДНАЯ КЛЕПКА

При ХОЛОДНОМ клепании усадка заклепки происходит ТОЛЬКО в результате пластической деформации материала заклепки при расклепывании. Осевая сила, стягивающая соединяемые детали, при холодном клепании меньше, чем при горячем, и зависит от степени пластической деформации заклепок, которая может колебаться в значительных пределах и имеет более или менее постоянную величину ТОЛЬКО при машинном клепании, например гидравлическом.

В противоположность горячеклепаным соединениям прочность данного соединения определяется главным образом сопротивлением заклепок срезу. Силы трения на стыке способствуют разгрузке заклепок от среза и смятия.

Основная задача при конструировании хо-лодноклепаных соединений - обеспечить правильную работу заклепок на срез в первую очередь путем беззазорной установки заклепки в отверстии. В ответственных соединениях