Неправильная конструкция заделки (соединение непрочно).

Неправильная конструкция заделки (соединение непрочно).

После перерыва, заполненного обдумыванием ситуации и глубокомысленнымирассуждениями о червяках, мы испытали серию стальных креплений в формелопаты (рис. 44). Все они разрушались при значительно больших нагрузках,каждая из которых была пропорциональна ширине “лопаты” в данном образце.После доработки этой конструкции нам удалось довести нагрузку, передаваемуюс этой пластиковой конструкции, до 40-50 т за счет совсем небольших стальныхузлов крепления.

Рис. 44. Правильная конструкция заделки (достаточно прочное соединение).

Эффективность подобных соединений целиком зависит от качества сцепления междуметаллом и пластмассой, и поэтому металлические включения должны быть заделанына совесть и проверены. При их проектировании следует не забывать, что во всехподобных случаях сцепление между металлом и неметаллом полностью нарушается,когда металл достигает предела текучести и перестает вести себя упругимобразом. Поскольку напряжения, возникающиев рассматриваемых случаях в металле, много выше, чем можно было бы думать, узелкрепления необходимо изготовлять из высокопрочной стали, подвергнутойтщательной термической обработке. Причем хвостовик стального вкладыша должензаостряться подобно долоту.

Заклепочные соединения

— Но я, во всяком случае, подался на одну небольшуючастицу дюйма, — торжествующе провозгласил шпунтовый пояс.

Действительно, так и было, и все дно корабля почувствовалосебя легче.

— В таком случае мы никуда не годимся, — зарыдали нижниезаклепки. — Нам приказали… нам приказали ни в каком случае не подаваться.А мы подались, и вода зальет корабль, и мы все вместе пойдем ко дну! Сперванас бранили напрасно, а теперь у нас даже нет утешения, что мы выполнилисвой долг.

— Не говорите, что я вам это сказал, — прошептал вутешение пар, — но, между нами говоря, это должно было рано или позднослучиться. Вы должны были податься на маленькую частицу и вы подались,не зная этого. А теперь держитесь крепко, как раньше.

Перевод Э. К. Бродерсен

Душа корабля

Р. Киплинг

Заклепочные соединения в стальных конструкциях в общем вышли из моды главнымобразом из-за своей высокой стоимости, а также потому, что они тяжелее сварныхсоединений. Это достойно сожаления, поскольку у заклепочных соединений естьнекоторые преимущества. Заклепочныесоединения надежны, и их легко контролировать, а в больших конструкциях ониспособны до некоторой степени останавливать рост трещин. Распространение вконструкции действительно большой и опасной трещины очень часто (хотя и невсегда) может быть остановлено или замедлено областью заклепочного соединения,которая выделяется по своим свойствам из окружающего материала.

Даже более важным является то, что заклепки допускают небольшие взаимныесмещения соединяемых элементов. За счет этого может происходить перераспределениенагрузки, позволяющее избежать последствий концентрации напряжений – бичавсех видов соединений. Этот процесс навеки запечатлен в киплинговской “Душекорабля”. То, как Киплинг за много лет до Инглиса и Гриффитса смог почувствоватьсуть проблем концентрации напряжений и распространения трещин в конструкциях,воистину замечательно, и прочесть некоторые его рассказы о конструкцияхбыло бы полезно студентам-механикам.

Каждая отдельная заклепка может чуть-чуть смещаться, ослабляя тем самымнаихудшие последствия концентрации напряжений. Иногда целесообразно использоватьсоединение с несколькими заклепками, поставленными в ряд одна за другой,так как концевые заклепки могут испытать смещения, достаточные для того,чтобы после этого часть нагрузки могли принять на себя заклепки, стоящиепосредине. После того как свежее заклепочное соединение двух стальных илижелезных пластин подверглось нагружению, которое в итоге привело к удовлетворительномураспределению напряжений, положительную роль может сыграть ржавчина. Постепеннообразующиеся продукты коррозии, оксиды и гидроксиды железа, расширяясь,как бы замыкают соединение и исключают проскальзывание соединяемых элементовотносительно друг друга при разгрузке. Далее, ржавчина, подобно клею, частичнопередает сдвиговые усилия между пластинками, и поэтому со временем прочностьзаклепочного соединения внахлестку, как правило, повышается.

Отверстия под заклепки в больших стальных конструкциях, таких, как кораблии котлы, обычно пробивают. Хотя это быстрый и дешевый способ, он не вполнеудовлетворителен, поскольку металл на краях отверстия становится хрупкими часто содержит небольшие трещины. А это уже плохо, так как в областяхоколо отверстий заведомо будет возникать концентрация напряжении. Поэтомулучше пробивать отверстия меньшего размера, а затем их рассверливать. Хотяэто увеличивает стоимость изделий, но в то же время прибавляет соединениюпрочность и надежность.

Заклепочные и болтовые соединения могут иметь самую разную форму и размеры,но возможные пути их разрушения сводятся к трем формам: сдвиг по самимзаклепкам (рис. 45, а), заклепки вырываются из одной из пластинок(то есть круглые отверстия превращаются в удлиненные)