Heb je je ooit afgevraagd hoe de kleine klinknagels die massieve constructies bij elkaar houden eigenlijk werken? In dit artikel ontrafelen we de fascinerende wereld van klinknagelverbindingen, onderzoeken we hun soorten, sterkteberekeningen en toepassingen in de praktijk. Aan het eind begrijp je de cruciale rol die deze kleine onderdelen spelen in technische wonderen. Blijf kijken om te leren hoe klinknagels onze wereld veilig vastmaken!
Enkelvoudige dopverbinding
Dubbele afdekstootvoeg
Zijdelingse belasting van klinknagelgroep
Neem bij een geklonken verbinding (zoals in de bovenstaande figuur) aan dat, om de berekeningen te vereenvoudigen,:
De formule voor het berekenen van de kracht die op elke klinknagel werkt is:
Voorbeeld:
Een verbinding met vier klinknagels wordt gebruikt om twee stalen platen met elkaar te verbinden. Het materiaal van de stalen platen en de klinknagels is hetzelfde. De diameter van de klinknagels is d=16mm, de grootte van de staalplaat is b=100mm, t=10mm, P=90KN, de toelaatbare spanning van de klinknagels is [τ]=120MPa, de toelaatbare vloeispanning is [σjy]=120MPa, en de toelaatbare trekspanning van de staalplaat is [σ]=160MPa. Bereken en controleer de sterkte van de geklonken verbinding.
(1) Afschuifsterkte van de klinknagels:
De kracht die op elke klinknagel werkt is P/4.
De dwarskracht die op elke klinknagel werkt, wordt gegeven door:
(2) Verbrijzelingssterkte van de klinknagels:
De kracht die op elke klinknagel werkt als gevolg van verbrijzeling is:
Het gebied van de klinknagel dat wordt verbrijzeld is:
(3) Treksterkte van staalplaat
Denkvraag:
Gebied van afschuifoppervlak voor de paspen A.
Oppervlakte van het extrusieoppervlak voor de deuvelpen Ajy.
Aanvullende vraag:
Perforeer een gat met de vorm zoals aangegeven in de figuur op een 5mm dik stalen plaat. Als de afschuifsterkte van het staalplaatmateriaal 𝜏𝑏 = 300MPa, bereken de ponskracht F die nodig is voor de ponsmachine.
Oplossing: De oppervlakte van het schuifoppervlak is
Aanvullende vraag:
De maximale ponskracht van een ponsmachine is P = 400KN, de toelaatbare drukspanning [𝜎] van de ponsmateriaal is 440MPa en de afschuifsterkte van de staalplaat is 𝜏𝑏 = 360MPa. Bepaal de minimale diameter d die de pons kan ponsen en de maximale dikte 𝜹 van de staalplaat die geponst kan worden.
Oplossing: De stempel ondergaat axiale drukvervorming.
Volgens de afschuivingstoestand van de staalplaat:
Voorbeeld:
Door twee stalen rails in een samengestelde balk te klinken, wordt de verbindingssituatie getoond in afbeelding a en b.
De dwarsdoorsnede van elke stalen rail A is 8000 mm en het traagheidsmoment van de dwarsdoorsnede van elke stalen rail ten opzichte van het eigen zwaartepunt is I = 1600 × 10 mm. De klinknagelafstand s is 150 mm, de diameter d = 20 mm en de toelaatbare schuifspanning [τ] is 95MPa. Als de interne dwarskracht Q van de balk 50 kN is, controleer dan de afschuifsterkte van de klinknagels. Er is geen rekening gehouden met de wrijving tussen de bovenste en onderste stalen rails.
Oplossing: Wanneer de bovenste en onderste twee stalen rails in hun geheel buigen, staat de dwarsdoorsnede van de bovenste stalen rail onder drukspanning en de dwarsdoorsnede van de onderste stalen rail onder trekspanning.
Door de verschillende buigmomenten op aangrenzende dwarsdoorsneden is de normaalspanning op overeenkomstige punten verschillend en daarom is er een neiging tot longitudinale verplaatsing langs het contactoppervlak tussen de bovenste en onderste stalen rails, waardoor de klinknagels afschuifkrachten opvangen.
De dwarskracht gedragen door elke rij klinknagels is gelijk aan het verschil in drukkracht (trekkracht) op twee dwarsdoorsneden van een stalen spoorstaaf op een lengteafstand van S.
Ervan uitgaande dat de stalen rails overal op het contactoppervlak schuifspanning overbrengen, is de breedte van het contactoppervlak b.
Szmax vertegenwoordigt het statische moment van de dwarsdoorsnede van een stalen spoorstaaf ten opzichte van de neutrale as.
Iz het traagheidsmoment van de gehele dwarsdoorsnede ten opzichte van de neutrale as.
De afschuifspanning van de klinknagel is:
De afschuifspanning van de klinknagel voldoet aan de sterktecriteria.
Klinknagelassemblage onderworpen aan torsiebelasting (zie afbeelding).
Laat het middelpunt van de doorsnede van de klinknagelassemblage het 0-punt zijn.
Ervan uitgaande dat elke rechte lijn op de staalplaat (zoals OA of OB) recht blijft na de rotatie, is de gemiddelde afschuifspanning van elke klinknagel evenredig met de afstand van het midden van de klinknageldoorsnede tot punt O.
Als de diameter van elke klinknagel hetzelfde is, is de kracht op elke klinknagel evenredig met de afstand van het middelpunt van de doorsnede van de klinknagel tot het middelpunt van de doorsnede O van de klinknagel, met de richting loodrecht op de lijn die het punt en het middelpunt O verbindt.
Pi de kracht die op elke klinknagel werkt en ai staat voor de afstand van het middelpunt van de doorsnede van de klinknagel tot het middelpunt van de doorsnede van de klinknagelgroep, aangeduid als O.
De klinknagelgroep blootgesteld aan excentrische zijwaartse belastingen (zie Figuur a).
Als we de excentrische belasting P die op de klinknagel werkt vereenvoudigen tot het middelpunt O, verkrijgen we een kracht P door het punt O en een moment m = Pe die rond het punt O draait.
Als de diameter van elke klinknagel in dezelfde klinknagelgroep hetzelfde is, kan de kracht P1′ veroorzaakt door de dwarskracht P en de kracht P1" veroorzaakt door het moment m berekend worden. De kracht die op elke klinknagel werkt is de vectorsom van P1′ en P1". Na het bepalen van de kracht P1 op elke klinknagel kan de afschuif- en druksterkte van de klinknagel met de maximale kracht afzonderlijk gecontroleerd worden.
Voorbeeld:
Een beugel verbonden door een enkele klinknagel wordt onderworpen aan een geconcentreerde kracht P, zoals getoond in figuur a. De externe kracht P is bekend als 12 kN. De diameter van de klinknagel is 20 mm en elke klinknagel wordt onderworpen aan een enkele afschuiving. Bereken de maximale afschuifspanning op de doorsnede van de klinknagel onder de maximale kracht.
Oplossing:
De klinknagelgroep is symmetrisch ten opzichte van de x-as en het rotatiecentrum ligt in punt O, dat het snijpunt is van de lijn die klinknagel 2 en klinknagel 5 verbindt met de x-as.
1. Als we de kracht P vereenvoudigen tot het punt O, dan hebben we:
P = 12 kN.
m=12 0,12=1,44KN.m
2. Onder invloed van de kracht P die door het rotatiecentrum gaat en in aanmerking nemend dat elke klinknagel dezelfde diameter en hetzelfde materiaal heeft, is de kracht op elke klinknagel gelijk.
3. Onder invloed van het moment m is de kracht die op elke klinknagel wordt uitgeoefend evenredig met de afstand van de klinknagel tot het rotatiecentrum.
Volgens de balansvergelijking:
Als we de vergelijking oplossen, krijgen we:
Daarom,
4. Teken het krachtdiagram van elke klinknagel en combineer de vectoren Pi' en Pi" om de totale dwarskracht te verkrijgen die op elke klinknagel werkt, inclusief de grootte en richting ervan. Hieruit kan geconcludeerd worden dat klinknagel 1 en klinknagel 6 de maximale kracht dragen, waarbij de waarde van de maximale kracht is:
De schuifspanning op de doorsnede van de klinknagel is:
Als oprichter van MachineMFG heb ik meer dan tien jaar van mijn carrière gewijd aan de metaalbewerkingsindustrie. Door mijn uitgebreide ervaring ben ik een expert geworden op het gebied van plaatbewerking, verspaning, werktuigbouwkunde en gereedschapsmachines voor metalen. Ik denk, lees en schrijf voortdurend over deze onderwerpen en streef er voortdurend naar om voorop te blijven lopen in mijn vakgebied. Laat mijn kennis en expertise een aanwinst zijn voor uw bedrijf.
NL 
EN 
AR 
DE 
ES 
FR 
IT 
JA 
PT 
PT_BR 
RU 
KO