Заклепки

Заклепки

ЗАКЛЕПКИ, металлические стержни, снабженные на одном конце головкой, служащие для соединения деталей машин и сооружений путем образования второй головки расклепыванием выступающей части стержня. Соединение при помощи заклепок - неразъемное и м. б. разобрано лишь после разрушения одной из его частей. В посаженном на место виде заклепка состоит из цилиндрического стержня а (фиг. 1), проходящего через толщу металла частей, подлежащих скреплению, и двух головок: одной - первоначальной закладной и другой - образуемой при постановке заклепки на замыкающей. Заклепки применяются главным образом в металлических конструкциях, судостроении, котлостроении и жестяничном деле.

Заклепка

В зависимости от различных требований, предъявляемых в этих отраслях промышленности к заклепочным швам, форма заклепочных головок отличается большим разнообразием. Головки заклепок по форме различают следующим образом.

1) Полукруглая головка делается двух типов: для прочных и плотных швов (котлостроение) приходится делать ее большего диаметра как в целях достижения большей плотности шва, так и для возможности последующей чеканки головки (фиг. 2, А); для соединений, от которых требуется лишь прочность (металлические конструкции, мосты), достаточна головка меньших размеров (фиг. 2, Б).

Головки заклепок

В СССР оба типа объединены в один (ОСТ 301), размеры которого даны на фиг. 2, А. 2) Потайная - обладает меньшей прочностью по сравнению с остальными формами и применяется лишь там, где выступание головки совершенно недопустимо (фиг. 2, В). 3) Полупотайная (фиг. 2, Г) часто применяется в тех случаях, когда выступающие головки мешают или необходимо достижение особой плотности заклепочного соединения (нефтеналивные суда, цистерны для нефти и ее погонов). 4) Коническая - наиболее легкая для образования вручную, без помощи обжимки (фиг. 2, Д), поэтому применяется в неудобных для работы местах в качестве замыкающей головки. 5) Бочкообразная (фиг. 2, Е) и бочкообразная с коническим подголовком (фигура 2, Ж) не требуют для поддержки при клепке оправки с выработанным углублением и поэтому часто применяются в судостроении, причем вторая из них гл. обр. для наливных судов и вообще там, где требуется особая плотность соединения. 6) Чечевицеобразная (фиг. 2, К) применяется в кузнечном и в жестяничном деле наряду с полукруглой (фиг. 2, 3) и потайной (фиг. 2, И). 7) Плоская (фиг. 2, Л) применяется в бондарном производстве.

Размеры головок на фиг. 2 указаны по стандартам СССР в долях диаметра стержня заклепки до постановки ее на место; размеры, поставленные в скобках, являются нормами DIN, а в квадратных скобках - нормами, принятыми Американским союзом котлостроителей (American Boiler Manufacturers’ Association); все указанные размеры (кроме норм АВМА) являются средними, точные размеры указаны в таблицах стандартов (ОСТ 184—187 и 301—305). Угол α в потайных и полупотайных головках, по нормам АВМА, постоянен и для всех диаметров равен 80°; по нормам DIN, он меняется, а именно - для диаметров 10—16 мм α=75°, для диаметра 19—25 мм α=60° и для диаметра >26 мм α=45°.

По своему материалу заклепки делятся на железные (стальные), медные, алюминиевые, цинковые и сделанные из различных цветных сплавов. Как общее правило, заклепки должны состоять из того же материала, что и соединяемые ими части. Причина этого требования лежит в том, что при жесткости заклепочного соединения различие термических коэффициентов склепываемых частей и заклепки может вызвать при изменениях температуры возникновение напряжений, превосходящих предел упругости, и как следствие этого - остающиеся деформации и ослабление соединения. Кроме того, под действием влаги, содержащей примеси солей или кислот, различие металлов обусловливает возникновение гальванической пары, результатом чего является электролиз, влекущий за собой коррозию частей соединения.

В виду того что головки заклепок образуются путем расклепывания стержня, основным общим требованием для материала заклепок является пластичность - условие, которому лучше всего удовлетворяют чистые металлы. Требования, предъявляемые в разных странах к заклепочному материалу, приведены в табл. 1.

Технические условия на заклепочный материал

До постановки на место заклепка имеет вид, изображенный на фиг. 1 пунктиром. Диаметр стержня d (измеряемый на расстоянии 5 мм от головки), для возможности введения заклепки в горячем состоянии в отверстие, делается на 0,5—1 мм меньше диаметра заклепочного отверстия. Обычно стержень делается на длине, равной (2—3)d, слегка коническим, суживаясь до d1; стержень переходит в головку закруглением небольшого радиуса (обычно r≈0,1d). Прежде полукруглые головки заклепки делались в форме тела вращения, меридиональное сечение которого имело форму полуовала, составленного из дуг окружностей двух различных радиусов. Это вызывало значительные неудобства как при изготовлении обжимок и матриц для производства заклепки, так и при производстве клепки, в особенности пневматической; рабочий достигает красивой и гладкой формы головки, наклоняя во время клепки пневматический молот и обрабатывая т. о. головку со всех сторон без опасения затронуть поверхность склепываемых листов. Такой способ работы возможен, однако, лишь тогда, когда поверхность головки является частью шара. Длина стержня заклепки l зависит от толщины соединяемых частей, формы замыкающей головки, величины просвета между стержнем заклепки и стенками заклепочного отверстия, температуры заклепки в момент ее осаживания и способа клепки (при прессовой клепке стержень осаживается сильнее, чем при ударной, и, т. о., требуется больший избыток длины). В виду многообразия факторов, влияющих на длину заклепки, надежнее всего определять ее путем заводского опыта; для приблизительного подсчета может служить формула l = as+b, где l - длина стержня заклепки в мм, s - толщина соединяемых частей в мм, а и b - коэффициенты, значения которых даны в табл. 2.

Коэффициенты для определения длины заклепки

Диаметр заклепок d зависит гл. обр. от толщины соединяемых листов δ, причем имеется несколько различных формул, выражающих эту зависимость; результаты, однако, различаются между собой лишь незначительно и лежат в пределах заштрихованного поля диаграммы, данной на фиг. 3.

Zaklepki 5

Жирными линиями на фиг. 3 показаны границы применения нормальных заклепок, по ОСТ 301—305. Практически избегают в одной конструкции применять заклепки различных диаметров и ограничиваются тем, что ведут расчет на срез или лобовое давление в зависимости от того, какое из этих двух напряжений является критическим.

Способы обозначения заклепок на чертеже

Для изображения заклепок на чертежах железных конструкций выработаны стандартные обозначения как для диаметров заклепки (см. табл. 3), так и для формы головки (фиг. 4).

Обозначение заклепок на чертеже

При заклепывании в горячем состоянии заклепка испытывает следующие изменения: стержень ее осаживается и, расширяясь, заполняет собою весь объем отверстия; одновременно оставшаяся снаружи выступающая часть  начинает грибообразно расширяться и образует замыкающую головку, окончательную форму которой, в случае ручной клепки, придают обжимкой. При этом далеко не безразлично, происходит ли этот процесс под влиянием ряда более или менее сильных ударов или же, как следствие медленного прессования. В последнем случае приходится прибегать к давлениям на единицу площади поперечного сечения заклепки, на много превосходящим предел текучести материала, причем последний, находясь в пластичном состоянии, передает давление в значительной мере и на боковые стенки заклепочного отверстия. Результатом этого являются значительные напряжения в материале листов, зачастую превосходящие предел упругости; кроме ослабления металла, вызванного этим, иногда металл заклепки проникает между листами, приподнимая их, уменьшая поверхность трения и ослабляя, таким образом, сам шов. При заклепывании рядом ударов сила удара приходится на значительно меньшую поверхность головки и, распределяясь по всему сечению заклепки, не может привести материал стержня в состояние текучести; кроме того, и кратковременность воздействия силы препятствует распространению ее действия на более удаленные от места приложения части. Недостатком ручного способа является его дороговизна и большая зависимость от уменья и доброй воли рабочих. Опыты Фремона над сопротивлением головок заклепок показали, что при испытании заклепок из литого железа прочность головки и стержня почти одинаковы, в заклепках же из сварочного железа головки часто срезаются по направлению фибр; в этом отношении ручная клепка, как сильнее отклоняющая волокна материала от первоначального направления, представляется более выгодной; в этом же направлении действует зенковка заклепочных отверстий.

По опытам Баумана, при прессовании заклепок первоначально цилиндрические стенки отверстия приобретают бочкообразную форму, причем напряжения в листах возрастают по мере удаления от головок заклепки и достигают максимума в плоскости соприкосновения листов; распределение напряжений в толще листов между заклепочной дырой и кромкой графически изображено на фиг. 5; для сравнения пунктиром показано распределение напряжений, вычисленных для случая цилиндра с толстыми стенками.

Zaklepki 8

Листы, разнятые после холодной склепки, обнаруживали явления текучести (т. н. Fliessfiguren) при давлениях около 100 кг/мм2 площади поперечного сечения стержня заклепки. В случае горячей клепки листы в окружности отверстий получают остающиеся деформации уже при меньших давлениях. Бауман советует употреблять давления, лежащие в пределах от 65 до 80 кг/мм2.

Явление заклепывания при помощи прессов распадается на три фазы: 1) под влиянием давления, превосходящего предел текучести металла при данной температуре, он начинает течь, заполняет отверстие и образует головку; листы при этом прижимаются друг к другу силой пресса; 2) обжимки удаляются, и листы под влиянием упругости стремятся возвратиться в первоначальное положение; 3) стержень заклепки остывает и снова стягивает листы. При прессовой клепке необходимо избежать второй фазы, т. к. при недостаточно остывшем стержне заклепки он получит, под действием расходящихся листов, остающиеся удлинения, которые вызовут уменьшение силы, стягивающей листы, а, следовательно, и ослабление самого шва. При ручной клепке вторая фаза отпадает. В целях противодействия этому явлению в прессах применяют особые приспособления, прижимающие листы и держащие их в этом положении во время склепывания заклепки, или оставляют заклепку под действием пресса столько времени, чтобы стержень достаточно охладился и, т. о., исчезла опасность расхождения листов. Эмпирически выработана следующая формула для времени, в течение которого необходимо оставлять заклепки под давлением: t = 0,75d, где t - время в сек., a d - диаметр заклепки в мм.

Явления, происходящие в заклепочном соединении при его нагрузке, до настоящего времени не изучены с достаточной полнотой и точностью. Весьма спорными остаются вопросы о распределении усилий на отдельные заклепки и о напряжениях, испытываемых заклепкой. Однако можно считать установленным, что заклепки, поставленные в горячем состоянии, даже при прессовой клепке не заполняют полностью заклепочного отверстия; таким образом, в первоначальной фазе нагрузки, до наступления скольжения между листами, силой, противодействующей разрушению соединения, является сила трения между листами. На этом предположении основан метод расчета заклепочных соединений, предложенный Карлом Бахом. Так как сила трения при постоянном коэффициенте трения пропорциональна количеству трущихся поверхностей и нормальному усилию, а последнее с достаточной для практических целей точностью можно принять пропорциональным площади поперечного сечения заклепки, то, в конечном счете, этот способ расчета сводится к обычному расчету заклепки на срез по возможным плоскостям скольжения соединения. При усилиях переменного знака скольжение листов начинается при повторном действии силы уже при напряжениях значительно меньших, чем необходимые для сдвига листов постоянной статической нагрузкой. Это явление заставляет в стыках, работающих с переменной нагрузкой, прибегать к заклепкам, обеспечивающим неподвижность отдельных частей соединения. С этой целью употребляют холодные заклепки с диаметром стержня несколько большим (обычно d = 1,02d1), чем заклепочное отверстие; заклепка в холодном состоянии вгоняется ударами молотка или прессованием в чисто высверленное и прошабренное отверстие, и затем выступающей части придается форма небольшой заклепочной головки. То обстоятельство, что общий характер кривых «напряжение-деформация» при нагрузке заклепочных соединений более всего напоминает собой аналогичные кривые изгибаемых стержней, а также и непосредственные наблюдения над внешним видом заклепки из разрушенных швов - дали некоторым авторам повод предложить способы расчета заклепок, основанные на предположении работы стержней заклепок на изгиб. До настоящего времени, однако, эти способы значительного распространения в Европе не получили.

Производство заклепок различается исходя из того, делают ли их холодным способом (для заклепок диаметром до 6—8, редко до 10—12 мм) или горячим (для заклепок большего диаметра). В первом случае машина для производства заклепок существенно ничем не отличается от обыкновенной сильной гвоздильной машины (см. Гвоздильное производство), во втором, - при небольшом объеме производства, пользуются прессами, чаще всего фрикционными или эксцентриковыми, а при более обширной фабрикации - горизонтальными ковочными машинами. Производственные данные машин типа гвоздильных даны в табл. 4.

Производительность машин для фабрикации заклепок холодным способом

Фрикционные прессы для производства заклепок ничем не отличаются от нормальных, употребляемых при производстве болтов и других мелких поковок. Основные данные фрикционных прессов приведены в табл. 5.

Основные данные фрикционных прессов

Ход работы на фрикционном прессе следующий: сначала от железного или стального прута отрезают на специальных ножницах заготовки нужной длины, причем особое внимание необходимо обращать на перпендикулярность обреза; затем заготовки нагреваются в особой печи (например, в печи для болтов в болтовом производстве), и рабочий кладет заготовку а (фиг. 6, А) в отверстие матрицы б; опускающийся штамп в отформовывает головку (Б), после чего полуготовая заклепка выбрасывается при помощи особого выбрасывателя г (В); образующийся при штамповании головки грат д удаляют на особых огратовочных прессах, чаще эксцентриковых, иногда фрикционных, более слабой модели, чем для отковки.

Установка заклепок

Горизонтальные ковочные машины строятся как для обслуживания вручную, так и для автоматического питания. Основная конструкция их в обоих случаях остается неизменной, но во втором случае прибавляется автоматический питательный прибор, представляющий собою два ролика, приводимых во вращение станком и продвигающих в нужный момент железную штангу. При ручной подаче штангу разогревают в особой печи на длину около 1,5 м до нужной температуры (для сварочного железа - до 1000°, для литой мягкой стали - до 760—800°), вставляют в машину и пускают ее в ход, продвигая штангу после каждого рабочего хода, пока вся разогретая часть ее не будет использована; т. о., за один нагрев производится 15—30 заклепок. При машинной подаче особая печь длиной 8—10 м, снабженная с обоих концов щелевидными отверстиями для загрузки и выгрузки штанг, устанавливается на расстоянии 1—1,5 м от машины; разогретая штанга вводится в подающий механизм, который постепенно вытягивает накаленную штангу из печи и подает ее в нужные моменты в машину. Производительность машин последнего типа доходит до 4000 шт. в час.

Клепка и клепочные машины. Постановка заклепки на место совершается ручным или машинным способом и в обоих случаях может быть горячей или холодной. Первой операцией при горячей клепке является нагрев заклепки. Обыкновенно для этой цели применяют обычные переносные горны, снабженные вентилятором, приводимым в движение или рабочим или воздушным инжектором, работающим сжатым воздухом. Несмотря на большое распространение этих печей, им присущи значительные недостатки, из которых главные: высокий расход топлива (100—200 кг и более угля на 100 кг нагреваемых заклепок), легкая возможность перегрева или неравномерного нагрева заклепок (5—10% сожженных заклепок), образование большого количества окалины и вредное влияние заключающейся в топливе серы на механические качества металла заклепки Часть этих недостатков отсутствует в пламенной печи, изображенной на фиг. 7; так как заклепки не соприкасаются непосредственно с углем, то вредное влияние серы сильно ослаблено, регулировкой воздуха достигают полного горения, и, т. о., сильно уменьшается угар и число сожженных заклепок.

Пламенная печь

Расход топлива, правда, остается почти столь же значительным, как и в открытом горне (100—150 кг на 100 кг заклепки). Часто применяются круглые коксовые печи, в которых заклепки кладутся в окошки, проделанные в цилиндрических стенках горна. Горячие газы, выходя наружу, нагревают стержень и головку заклепки Печь делают вращающейся, причем для защиты от излишнего лучеиспускания она окружена кожухом, прерывающимся лишь в месте закладки и выемки заклепок.

Наиболее совершенным остается электрический способ нагрева заклепок. Аппарат для нагрева заклепок изображен на фиг. 8.

Аппарат для нагрева заклепок

Заклепка а зажимается между медными электродами б, б, из которых нижний неподвижен, а верхний поднимается педалью в; затем включается переменный ток в первичную обмотку трансформатора г, вторичная обмотка которого состоит из медного прута, присоединенного к электродам; во вторичной обмотке индуктируется переменный ток низкого напряжения (1,5—2 V), но большой силы (1000—5000 А), накаливающий заклепку до белого каления в течение 15—20 сек. Регулировка напряжения производится включением отдельных секций первичной обмотки трансформатора, при помощи коммутатора д. В Америке такие аппараты строятся для нагрева до семи заклепок одновременно, в Европе - обычно для 3—4 штук. Требуемая мощность равна 3—4 kW на 1 см2 сечения нагреваемых заклепок, расход энергии 30—45 kWh на 100 кг нагретых заклепок, часовая производительность 100—150 шт. на одно гнездо. Достоинствами электрических нагревателей являются: экономичность (особенно когда имеется дешевая гидроэлектрическая энергия), отсутствие окалины и быстрота нагрева, причем опасность перегрева уменьшается, т. к. рабочий должен наблюдать лишь за 2—5 заклепками, находящимися у него прямо перед глазами (% сожженных заклепок падает до 0,2—0,4).

При ручной клепке звено состоит из 5—6 рабочих: старшего, 2—3 бойцов, рабочего, держащего подбойку, и мальчика у горна. Порядок работы таков: нагретая добела заклепка подается к месту клепки, причем сначала, для освобождения от окалины, ею ударяют о край горна и взмахивают в воздухе; затем она вводится в отверстие, и под нее подводят подбойку (фиг. 9 а) или особый поддерживающий домкрат (фиг. 9 б); после этого старший молотком указывает бойцам места, куда надо бить, и те несколькими ударами молота образуют начерно головку заклепки; наконец, на нее ставят обжимку с выработанным в ней углублением и сильными ударами кувалд окончательно формируют головку.

Подбойка и особый поддерживающий домкрат для заклепок

Производительность ручной клепки невелика (см. табл. 6), и, кроме того, заклепки диаметром больше 25 мм вообще не м. б. расклепаны этим способом.

Производительность ручной клепки

Машинная клепка производится на гидравлических, пневматических, паровых, электрических и трансмиссионных клепальных машинах. Наибольшее распространение получили два первых вида. Клепальные машины делятся на стационарные и переносные. Первые (фиг. 10, А и Б) состоят из станины с длинным зевом, на верху которой укреплены рабочие органы машины.

Клепальные машины

Станина делается литой, причем, для возможности клепки барабанов малого диаметра, ветвь ее а, служащую поддержкой, делают из стального литья; другая половина б станины м. б. чугунной (фиг. 10, А) или также стальной (фиг. 10, Б). Обе половины скрепляют стальными якорями в, которые ставят на место в нагретом состоянии. Такие же якоря применяют в станинах, отлитых из одного куска, с целью вызвать в состоянии покоя в закруглении зева напряжения сжатия и, т. о., уменьшить во время работы возникающие в этом месте напряжения растяжения, достигающие особенно больших значений в виду малого радиуса закругления этой части станины. Подвижные клепальные машины подвешиваются на универсальных подвесках, позволяющих придавать им любой уклон (фиг. 10, В и Г); оси вращения проходят через центр тяжести машины, и, т. о., для вращения достаточно небольшого усилия.

Рабочий механизм различается в зависимости от энергии, применяемой для приведения машины в действие. В гидравлических машинах рабочая часть состоит из двух гидравлических цилиндров, из которых один приводит в действие подпорную обжимку, сжимающую склепываемые листы, а другой - давящую обжимку, осаживающую саму головку. При клепке желательно получить усиление давления под конец образования заклепочной головки. Такое желание, в соединении со стремлением сократить расход прессовой воды, привело к созданию особых конструкций, общим принципом которых является применение в том или другом виде дифференциальных поршней. Типичная конструкция изображена на фиг. 11.

Типичная конструкция клепальной машины

Поршень а, двигающийся, как в цилиндре, в поршне б, несет на себе прижимающую обжимку в, давящая же обжимка г сидит на приливе стаканообразного поршня б; небольшой дифференциальный поршень д, соединенный постоянно с трубопроводом высокого давления, служит для отведения назад обоих поршней по окончании рабочего хода. Вначале пускают воду под поршень а, причем обжимка в сжимает склепываемые листы; затем дают давление на поршень б, осаживающий стержень заклепки обжимкой г с силой, равной разности давлений на поршни а и б; наконец, сообщают пространство под поршнем а с атмосферой, вследствие чего на головку заклепки передается полное усилие всей площади большого поршня. Недостатком этого способа является большой расход прессовой воды; кроме того, при неподвижной поддержке приходится заклепки вставлять изнутри заклепываемого котла, что, особенно при барабанах малого диаметра, сильно затрудняет клепку.

Обычный способ постановки заклепки заключается в том, что при клепке образуется лишь одна замыкающая головка. Однако можно вводить в заклепочное отверстие простой раскаленный стержень и давлением двух обжимок осаживать обе головки одновременно. Главная трудность заключается при этом в том, что стержень не имеет упора и, таким образом, при неправильном движении обеих обжимок, головки выйдут различной величины. Достоинством этого способа, кроме дешевизны, является также лучшее заполнение отверстия металлом, даже при более низких давлениях на единицу площади сечения стержня заклепки, в виду того что при этом осаживание стержня начинается не с одного конца, а лишь с его середины. Для уничтожения опасности образования неравномерных головок Шухом было предложено снабжать заклепочный стержень предварительной головкой, в виде изображенной на фиг. 12.

Заклепочный стержень с предварительной головкой

Опытами было установлено, что качество заклепочного соединения при помощи этих заклепки не хуже, чем у обычного, заполнение дыр металлом даже немного лучше, стоимость же обоих способов, в виду необходимости предварительной штамповки заклепок, почти одинакова. В последнее время некоторыми немецкими заводами выработан способ расклепывания одновременно обеих головок, причем одинаковость обеих головок обеспечена. Для этой цели клепальная машина снабжена двумя рабочими цилиндрами или особым приспособлением, подобным изображенному на фиг. 13.

Клепальная машина для заклепок

Здесь давящая обжимка а сидит на ползуне б, приводимом в движение с помощью гидравлических цилиндров в и г; прижимающая обжимка д сидит на салазках е и соединена с поршнем ж, ходящим в цилиндре з. При работе обычным способом, т. е. вводя заклепки со стороны поддержки, пространство под поршнем и в головке поддержки сообщают с атмосферой, благодаря чему вторая прижимающая обжимка к отходит назад. Сначала пускают воду в цилиндр з, причем салазки е, двигаясь вперед и пройдя путь х, захватывают при помощи перекладины л ползун б и тянут его с собой; при этом вода засасывается в цилиндры в и г через невозвратные клапаны из водопровода, находящегося под небольшим давлением (1 atm). После того как обжимка д сожмет листы, пускают воду в кольцевое пространство г, а затем и в, для окончательного образования головки. Таким образом, прессовая вода в рабочий цилиндр г подается лишь в течение небольшого участка хода х, а в большой цилиндр в только на протяжении нескольких мм, при окончательном образовании головки.

Если вставление заклепки изнутри представляет неудобство, то при помощи этой машины является возможным вставлять их снаружи. Для этого сообщают цилиндр з с атмосферой, а цилиндр и с прессовой водой пониженного давления; тогда, при продвижении обжимки а вправо, сначала вступит в соприкосновение с листами обжимка к, которая сжимает листы; при дальнейшем движении вступает в действие обжимка м, осаживающая замыкающую головку.

При штифтовой клепке сначала пускают воду в оба цилиндра и и з и устанавливают обе прижимающие обжимки т. о., чтобы z—y=x точно равнялось длине избытка заклепочного стержня, необходимого для образования головки. В этом случае первыми придут в соприкосновение с листами обе прижимающие обжимки д и к, и давящие обжимки передвинут штифт так, что длины концов, выступающих по обеим сторонам листов, будут равны. В дальнейшем работа производится совершенно аналогично нормальной клепке. Отвод салазок б и е назад осуществляется при помощи штока поршня ж, кольцевое пространство впереди которого постоянно соединено с напорным водопроводом.

Гидравлическая клепка, при правильном выборе рабочих давлений и продолжительности клепки, является одной из самых надежных, особенно для заклепки крупных диаметров, при которых она превосходит ударную. Однако, неправильности в отношении выбора значений этих двух факторов могут совершенно уничтожить ее преимущества, поэтому над ними необходим самый тщательный контроль. Обычно он осуществляется при помощи самопишущих манометров, регистрирующих как высоту применявшегося давления, так и продолжительность клепки. На крупных западно-европейских заводах весь контроль клепального процесса бывает централизован в помещении цехового инженера, а рабочий, ведущий клепку, сообразуется при выборе давления и времени зажатия с особыми таблицами; перед его глазами помещены манометр и электрические секундные часы, стрелка которых пускается в ход автоматически, по достижении давлением в цилиндрах пресса предельной, назначаемой в зависимости от диаметра заклепки, величины. Производительность гидравлических клепальных машин, по данным ГОМЗЫ, указана в табл. 7.

Производительность гидравлических клепальных машин

Для клепки судов, мостовых сооружений и других громоздких конструкций употребляют переносные клепальные машины. Они делаются обычно упрощенного типа, с одним лишь цилиндром, без особой прижимающей обжимки; в остальном конструкция рабочей части не отличается от конструкции стационарных машин. Иногда, для облегчения клепки в труднодоступных местах, прессовый цилиндр относят на другой конец станины, причем вся машина получает вид щипцов. На фиг. 14 изображена передвижная машина такого типа в универсальном подвесе, причем вращение машины вокруг горизонтальной оси совершается двумя вспомогательными гидравлическими поршнями, посредством цепи Галля и зубчатки.

Передвижная машина

При отсутствии на заводе гидравлической установки высокого давления прибегают к другим источникам энергии. Пар применяется редко в виду прерывистой работы клепальных машин и вызываемых этим больших потерь на конденсацию в трубопроводах. В котельных цехах часто имеется для пневматического инструмента сеть воздухопроводов с давлением 5—6 atm. Т. к. для приведения в действие непосредственно обжимки это давление слишком мало, то прибегают к передаче усилий от рабочего цилиндра к обжимке при помощи рычажного механизма или же гидравлической передачи.

Клепальная машина первого типа изображена на фиг. 15.

Клепальная машина

Передача от поршня к ползуну осуществляется коленчатым рычагом и двумя подвесными серьгами; это устройство имеет то достоинство, что по мере опускания ползуна увеличивается и сила нажатия. Рабочим органом служит дифференциальный поршень, передняя сторона которого является рабочей, а задняя, кольцевая, служит для обратного хода. Кольцевой золотник устроен т. о., что нерабочая сторона цилиндра при движении поршня вперед сообщается с напорным воздухопроводом, причем большая часть заключающегося в этой полости сжатого воздуха выпускается обратно в воздухопровод; лишь под конец хода, когда необходимо максимальное давление, эту полость сообщают с атмосферой.

Пневматическая клепальная машина с гидравлической передачей изображена на фиг. 16; передача совершается посредством масла, заполняющего без остатка пространство под поршнем цилиндра а, равно как и полость е.

Пневматическая клепальная машина с гидравлической передачей

Для экономии сжатого воздуха здесь применены два отдельных цилиндра а и б, из которых меньший служит для опускания обжимки, а поршень в большего приводит в движение плунжер г; последний входит через лабиринтовый сальник д в полость е над прессовым поршнем ж, причем эта полость разобщается, таким образом, от цилиндра а. Дальнейшее продвижение плунжера вызывает движение обжимки при увеличенном, в прямом отношении площадей поршня и плунжера, давлении. Для подъема обжимки служит кольцевое пространство з.

Электрическая клепальная машина изображена на фиг. 17.

Электрическая клепальная машина

Рабочей деталью является винт а, соединенный наглухо с одной половиной электромагнитной муфты б, играющей вместе с тем роль маховика. Электромотор в, качающийся на оси г, непрерывно вращается; в нужный момент включают муфту, причем мотор, вращая винт а, через посредство гайки д и рычага е приводит в действие обжимку ж. Весь кожух мотора при этом наклоняется, и в нужный момент винт з упирается в рычажок выключателя и и выключает муфту, так что последнюю часть пути обжимка совершает лишь под действием сил инерции вращающихся масс. Отвод рычага назад совершается вручную маховиком к; серьга л служит только для сохранения обжимкой поступательного движения.

На том же принципе, что и электрические, основаны трансмиссионные клепальные машины. Недостатком машин обоих последних видов является невозможность точно назначить и контролировать величину давления на заклепки, что вызывает иногда ненадежное образование головки или же перенапряжение материала листов. Трансмиссионные клепальные машины получили значительное распространение для холодной клепки заклепок малого диаметра. Одна из таких машин изображена на фиг. 18.

Трансмиссионная клепальная машина

Рабочей частью является быстро вращающийся диск а, на окружности которого расположен ряд пальцев б с сидящими на них с зазором кольцами в; последние отбрасываются центробежной силой наружу и ударяют по обжимке г; расплющивание головки заклепки достигается, т. о., целым рядом слабых ударов. Обжимка имеет форму, показанную на фиг. 18, А. Правильность формы головки достигается тем, что обжимка вращается при помощи зубчатого колеса д. Число ударов - порядка нескольких тысяч в минуту, так что клепка продолжается всего лишь несколько секунд.

Значительное распространение в клепочном деле получили пневматические клепальные молотки. Специально клепальные молотки приготовляются различных типов, в зависимости от условий работы и диаметра заклепок. В табл. 8 приведены размеры ряда пневматических клепальных молотков завода FMA (б. Покорный и Виттекинд в Франкфурте-на-Майне).

Размеры ряда пневматических клепальных молотков завода FMA

Весьма удобным является применение пневматической подпорки, изображенной на фиг. 19.

Пневматическая подпорка

Она состоит из цилиндра а, служащего основанием, и поршня б, несущего поддерживающую обжимку; пружина в служит для возвращения поршня в исходное положение. Управление совершается при помощи крана г; гнездо д служит для вкладывания упорок при значительном расстоянии от склепываемой поверхности до точки опоры. Расход воздуха в час - около 0,08—0,1 м3 (расход указывается в м3 воздуха, засосанного компрессором). Данные о подпорках приведены в табл. 9.

Данные о пневматических подпорках

В кораблестроении для склепывания шпангоутов применяется инструмент, соединяющий в себе подпорку и клепальный молоток (фиг. 20); при особо стесненных условиях клепки и в малых судах подпорку ставят не на одной оси с молотком, а рядом с ним (фиг. 21).

Инструмент для склепывания шпангоутов

Инструмент для склепывания шпангоутов

Данные об этих молотках приведены в табл. 10

Данные о комбинированных пневматических клепальных молотках

Неудобства и потери, вызываемые сетью воздухопроводов, вызвали многочисленные попытки соединения в один агрегат компрессора и рабочего инструмента. Часть таких клепальных машин работает при помощи жидкой связи между поршнем насоса, совершающим колебательные движения, и поршнем клепальной машины, воспринимающим их. Малая сжимаемость жидкостей вызывает нежелательную жесткость всей системы; с другой стороны, при употреблении в качестве связующего тела газов от длинных трубопроводов слишком сильно затухают колебания.

Конструкция пневматического трансмиссионного молотка

Интересная конструкция пневматического трансмиссионного молотка изображена на фиг. 22: кривошип а, приводимый во вращение от электромотора при помощи гибкого вала, соединен шатуном б с поршнем в, ходящим в цилиндре г; другое дно цилиндра представляет собой молоток д, совершающий колебательные движения под влиянием вызываемых работой поршня сжатий и расширений заключенного в цилиндре воздуха; в конце хода поршень ударяется об обжимку е, передающую удары стержню расклепываемой заклепки.

Данные о часовой производительности клепальной колонны с пневматическим инструментом (колонна состоит из 2 рабочих и мальчика у горна) приведены в табл. 11.

Данные о часовой производительности клепальной колонны с пневматическим инструментом

Разборка заклепочных соединений возможна лишь после разрушения склепанных частей или самих заклепок. В том случае, когда части разрушаемого соединения идут на переплавку, бывает выгоднее разрезать непосредственно сами листы; если же части д. б. впоследствии снова склепаны, например, при ремонте, то удаляют заклепки, срезая одну из головок. Срезание головок производится зубилом вручную, пневматическим зубилом или при помощи автогенной резки. Для этой цели применяется особой формы горелка, у которой режущая струя кислорода направлена параллельно поверхности листа. Автогенная резка является весьма экономичным способом удаления заклепочных головок, т. к. один рабочий в час может срезать 120—150 головок заклепок диаметром 22 мм. Часовая производительность одного рабочего с ручным и пневматическим инструментом при срубке заклепочных головок, в зависимости от диаметра заклепки приведена в табл. 12.

Часовая производительность одного рабочего с ручным и пневматическим инструментом при срубке заклепочных головок, в зависимости от диаметра заклепки

 

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 8 - 1929 г.