Свойства и применение механических соединений типа штифт с обжимной головкой для грузовых вагонов из алюминиевого сплава марки 1565ч

摘要

Выбор типа соединения элементов конструкций (сварка, механические соединения, клеевые соединения), определение их несущей способности при различном характере нагрузки, температуры, среды, разработка новых типов соединений представляют интерес для конструкторов, испытателей новой техники, научных работников. Несмотря на то что механические соединения элементов металлоконструкций (заклепочные, болтовые) известны давно, за последние 20 лет появились и продолжают создаваться новые типы механических соединений -штифты с обжимной головкой, или сокращенно ШтОГ-соединения, которые устраняют недостатки, характерные для заклепочных и болтовых соединений. В частности, ШтОГ-соединения позволяют соединять элементы конструкций из разнородных, несвариваемых материалов, не приводят к короблению тонкостенных элементов, характерному для сварки, не склонны к снижению натяга из-за раскручивания гаек болтовых соединений при вибрации, установка соединения автоматизирована и не требует высокой квалификации работников, производящих сборку конструкций. Ограниченная информация о несущей способности ШтОГ-соединений и использовании таких соединений в конструкциях железнодорожного транспорта препятствует их широкому использованию. Настоящая статья посвящена экспериментальному определению несущей способности ШтОГ-соединений при воздействии циклической нагрузки, определению ограниченного предела выносливости ШтОГ-соединений применительно к конструкции кузова вагона-хоппера (зерновоза) из алюминиевого сплава 1565чМ, а также влиянию давления на поверхности контакта соединения на сопротивление усталости. Установлено, что наличие бокового давления на кромках отверстий приводит к увеличению долговечности при высоких циклических нагрузках. Эффект увеличения долговечности снижается при малых рабочих нагрузках. Усталостные трещины возникают не от кромок отверстия, являющихся концентраторами напряжений, а от краев головок штифтов или обжимных головок вне зоны бокового сжатия. Даны рекомендации по уровню циклических напряжений, которые различные типы ШтОГ-соединений выдерживают без образования трещин и разрушения.