Połączeniem gwintowe dzieli się na pośrednie i bezpośrednie. W połączeniach pośrednich części maszyn łączy się za pomocą łącznika (rysunek 1a); rolę nakrętki może odgrywać gwintowany otwór w jednej z łączonych części (rysunek 1b). W połączeniach bezpośrednich gwint wykonany jest na łączonych częściach (rysunek 1c).

Rysunek 1  Połączenia gwintowe: a, b) pośrednie, c) bezpośrednie.

Gwinty zwykłe występują najczęściej w elementach niezbyt dokładnych, produkowanych seryjnie lub masowo. Gwinty drobne mają mniejszą podziałkę niż gwinty zwykłe o tej samej średnicy. Ze względu na mniejszą głębokość gwintu są one stosowane w celu zwiększenia średnicy rdzenia śruby; są nacinane na tulejach, rurach itp. Charakteryzują się także wysoką samohamownością (mały kąt), zabezpieczają połączenie przed luzowaniem. Gwinty grube są stosowane w zarysach trapezowych przy d <= 22mm, głównie w przypadkach, gdy o obciążalności połączenia decydują naciski jednostkowe na powierzchniach roboczych gwintu np. w połączeniach spoczynkowych często odkręcanych. Gwinty jednokrotne są stosowane głównie we wszystkich połączeniach spoczynkowych, min. ze względu na niską samohamowność, zabezpieczenie przed luzowaniem, łatwiejszym i tańszym wykonaniem itd. Gwinty wielokrotne stosuje się w połączeniach ruchowych, w których wymagane jest duże przesunięcie przy jednym obrocie śruby, wysoka sprawność, niesamohamowność itp. Podział gwintów na prawe i lewe wynika z definicji linii śrubowej prawej i lewej. Powszechnie stosuje się gwinty prawe. Gwinty lewe stosuje się między innymi, w niektórych elementach obrabiarek, gdy użycie gwintu prawego powoduje samoczynne luzowanie połączenia, jako jeden z gwintów nakrętki rzymskiej itp. Podstawowym gwintem o zarysie trójkątnym jest gwint metryczny znormalizowany w PN-83/M-02013 dla średnic 1-600mm. Norma ustala trzy szeregi średnic gwintu. Średnice pochodzące z pierwszego szeregu należą do uprzywilejowanych. Gwinty o średnicach objętych trzecim szeregiem są stosowane bardzo rzadko. Gwinty z drugiego szeregu nie należą do zalecanych. Skoku gwintu zwykłego nie oznacza się. Gwinty o skoku drobnym (drobnozwojowym) stosowane są w przypadkach szczególnych np. w celu zwiększenia dokładności regulacji przemieszczeń osiowych, zwiększenia ilości zwojów gwintu na długości skręcenia itp. Do zalet gwintu metrycznego zalicza się dużą wytrzymałość ze względu na duży kąt gwintu (), samohamowność małą wrażliwość na niedokładność wykonania itp. Wadą gwintu metrycznego jest niedokładne osiowanie, będące wadą wszystkich gwintów walcowych oraz niska sprawność.

Połączenia gwintowe to połączenia kształtowe, rozłączne. 

Zasadniczym elementem połączenia gwintowego jest łącznik, składający się ze śruby i nakrętki. Skręcenie ze sobą śruby i nakrętki tworzy połączenie gwintowe. 

Połączenia gwintowe dzieli się na: 

-  pośrednie - części maszyn łączy się za pomocą łącznika, rolę nakrętki może również spełniać gwintowany otwór w jednej z części;

-  bezpośrednie - gwint jest wykonany na łączonych częściach.

Rys. 1 Połączenia gwintowe: a, b) pośrednie, c) bezpośrednie, d) schemat mechanizmu śrubowego 

Połączenia gwintowe:

-  spoczynkowe;

-  ruchowe. 

 Gwint - powstaje przez wycięcie bruzd o określonym kształcie wzdłuż linii śrubowej. Powstałe występy oraz bruzdy, obserwowane w płaszczyźnie przechodzącej przez oś gwintu tworzą zarys gwintu.

Mechanizmy śrubowe - służą do zmiany ruchu obrotowego na postępowo zwrotny. Stosowane są do celów napędowych m.in. do przesuwu stołu lub suportu w obrabiarkach, tworzą zespoły robocze.

Wymiary nominalne gwintu, śruby i nakrętki wg PN, są oparte na zarysie nominalnym (wspólny dla gwintu zewnętrznego i wewnętrznego). 

Układ sił i praca w połączeniu gwintowym

Rys. 11 

Q - umowne obciążenie działające na gwint (traktujemy je jako skupione w jednym punkcie. Rysunek ten obrazuje układ równowagi sił na równi pochyłej - pominięto tarcie. Z tego układu można obliczyć: 

tgγ = F/Q

F = Q  tgγ 

Siła N (normalna) stanowi reakcję podłoża, równoważną wypadkowej Q i F. 

 Rys. 12 

Podczas ruchu nakrętki w górę (podnoszenie ciężaru), występuje siła tarcia T. 

T = N   T = N  tgγ 

Otrzymuje się w tym przypadku reakcję wypadkową R odchyloną od normalnej N o kąt ρ. Wartość siły F potrzebnej do podnoszenia ustala się wg wzoru:

F = Q  tg (γ + ρ)

Rys. 13

Podczas opuszczania ciężaru zmienia się zwrot siły T i reakcja R tworzy z osią gwintu kąt (γ - ρ) 

 

F = Q  tg (γ - ρ) 

Zapis ogólnego wzoru: 

F = Q  tg (γ  ρ) ( +  podnoszenie, - opuszczanie)

 

Z rysunku wynika, że dla zatrzymania ciężaru potrzebna jest mała siła F, bo występuje tzw. samohamowność. 

            W/w warunek spełniony będzie, gdy: 

γ < ρ 

Rys. 14

 

T = N  = (cos(_r

 = (cos(_r  tgρ'

gdzie: 

_r - kąt roboczy gwintu;

 - pozorny współczynnik tarcia;

ρ - pozorny kąt tarcia. 

Momenty tarcia

Rys. 15 Wyznaczanie momentów tarcia: a) na gwincie, b) na powierzchni oporowej

Końcowa faza dokręcania nakrętki lub podnoszenia ciężaru to przyłożenie Ms , aby pokonać M_{t 1} i M_{t 2}.

M_{t 1}  - obliczamy na średnicy roboczej gwintu 

M_{t 1} = F  * d_s/2 = 0,5Q  d_s  tg(γ  ρ)

M_{t 2} moment tarcia na dodatkowej średnicy oporowej 

M_{t 2} = Q    r_śr 

gdzie: 

 - współczynnik tarcia na powierzchni oporowej;

r_śr  - średni promień powierzchni styku. 

r_śr = (D_z + D_w )/4

gdzie:  D_z - średnica zewnętrzna powierzchni oporowej nakrętki (dla nakrętek sześciokątnych i kwadratowych - rozwartość klucza);D_w - średnica wewnętrzna powierzchni oporowej (średnica otworu na śrubę). 

Całkowity moment skręcający, niezbędny do obracania nakrętki lub śruby, wynosi: 

M_s = M_{t 1} + M_{t 2} = 0,5Q  d_s  tg(γ  ρ) + Q    r_śr

 

W czasie pracy M_s = F_r  l 

gdzie: 

F_r - moment wywołany siłą ręki (100  300 N);

l - czynna długość klucza.  

---