PODSTAWY

KONSTRUKCJI

MASZYN

Połączenia gwintowe

Opracował: dr hab. inż. Józef Salwiński prof.

Rodzaje gwintów

Rozkład sił na gwincie

Sprawność i samohamowność gwintu

Przypadki obciążeń śrubowych

Momenty Tarcia

Uszkodzenia Gwintów

Wstęp

Pośrednie
- części maszyn łączy się za pomocą łącznika
składającego się ze śruby i nakrętki. Rolę nakrętki może
również spełniać gwintowany otwór w jednej z części.
Skręcenie śruby z nakrętką, tworzy połączenie śrubowe

Bezpośrednie
– gwint jest wykonany na łączonych częściach,
połączenie powstaje przez wkręcenie elementu z gwintem
zewnętrznym w otwór z gwintem wewnętrznym

Połączenia gwintowe

podział

Połączenia gwintowe: a, b) pośrednie, c) bezpośrednie,

d) schemat mechanizmu śrubowego

Połączenia gwintowe

podział

Połączenia gwintowe mogą być:
połączeniami spoczynkowymi,
połączeniami ruchowymi.

Połączenia gwintowe

Gwint

uzyskuje się przez wykonanie na powierzchni walcowej
lub stożkowej jednego lub kilku śrubowych rowków o
określonym kształcie. Powstałe występy oraz bruzdy,
obserwowane w płaszczyźnie przechodzącej przez oś
gwintu tworzą zarys gwintu

Połączenia gwintowe

Powstawanie linii śrubowej

Połączenia gwintowe

Linią śrubową – nazywamy krzywą przestrzenną opisaną
na pobocznicy walca przez punkt poruszający się ruchem
jednostajnym wzdłuż osi walca (osi linii śrubowej) – przy
stałej prędkości obrotowej walca.

Linia śrubowa może być:
prawą lub lewą.
Linię śrubowa charakteryzuje

h – skok linii śrubowej - odcinek M – M’,

 - kat wzniosu linii śrubowej.

Połączenia

gwintowe

zarys gwintu

W zależności od zarysu gwintu rozróżnia
się gwinty:
trójkątne,
trapezowe symetryczne,

trapezowe niesymetryczne.
prostokątne,
okrągłe.

Podziałką gwintu h

(P) nazywa się odległość

sąsiednich zarysów mierzoną wzdłuż osi gwintu
Skokiem gwintu h nazywa się przesunięcie
zarysu zwoju, wzdłuż osi po pełnym jego obrocie

h = h

gwint jednokrotny

h # h

gwint wielokrotny

Parametry gwintów

Połączenia gwintowe

Zarysy gwintu:

a) trójkątny, b) trapezowy symetryczny,

b) c) trapezowy niesymetryczny, d) prostokątny, e)

okrągły

Połączenia

gwintowe

zarysy gwintów i ich

zastosowanie

Połączenia

gwintowe

sposób

wykonania

gwintów

Do nacinania gwintów zewnętrznych
używa się narzynek, głowic
gwinciarskich lub specjalnych
frezów.Gwinty zewnętrzne wykonuje
się również metodą walcowania.

Do wykonywania gwintów
wewnętrznych służą gwintowniki.

Gwinty można także wykonywać
metodami obróbki plastycznej i
odlewniczymi. Gwinty zarówno
wewnętrzne jak i zewnętrzne o
różnych średnicach nacina się
również na tokarkach.

Połączenia

gwintowe

sposób

wykonania

gwintów

Łączniki

gwintowe

elementy

Łączniki

gwintowe

elementy

ŚRUBY KATALOGOWE

Łączniki

gwintowe

elementy

Ze względu na kształt nakrętki można
podzielić na:

a) sześciokątne, b) koronowe, c)
czworokątne
e) okrągłe otworowe, f) okrągłe rowkowe
g) skrzydełkowe, h) radełkowe

Łączniki

gwintowe

elementy

Łączniki

gwintowe

elementy

Łączniki gwintowe

Połączenie dociskowe

(wkrętowe)

Wkręt

– łącznik gwintowy, zwykle wkręcany jest

wkrętakiem i posiada nacięcie. Wkręt może być
samogwintujący.

Łby wkrętów mogą mieć kształt:

a) walcowy płaski
b) walcowy soczewkowy
c) stożkowy płaski
d) stożkowy soczewkowy
e) kulisty
f) bez łba

Nacięcie we łbie wkręta pod wkrętak może
mieć różny kształt:

g) proste
h) krzyżowe
i) kwadratowe
j) sześciokątne (inbusowe)
k) ośmiokątne

Wkręty

Łby i ich nacięcia

Wkręty

1 blachowkręt samowiertny, łeb z nacięciem PH, 2 wkręt do
materiałów warstwowych samowiertny (np. do przykręcania płyt
plastykowych do metalu), łeb z nacięciem PH, 3 wkręt montażowy,
łeb z nacięciem PH, 4 wkręt montażowy samowiertny, łeb z
nacięciem PH, 5 wkręt montażowy, łeb z nacięciem PZ, 6 wkręt do
drewna, łeb z nacięciem PZ, 7 wkręt montażowy, łeb sześciokątny z
nacięciem PH i prostym, 8 wkręt do pokryć blacharskich,
samowiertny, z uszczelką, łeb sześciokątny, 9 wkręt montażowy, łeb
sześciokątny z nacięciem prostym, 10 blachowkręt nierdzewny, łeb z
nacięciem prostym. a) końcówka samowiertna, b) skrzydełka
rozwiercające miękki materiał

Gwinty trójkątne

Rodzaje:
Walcowe, stożkowe,
Metryczne ( 60

), calowe (55

)

Gwint M, wg EN
60423
gwint metryczny

Gwinty

trójkątne

Gwint NPT, wg ANSI B2.1, ANSI
B2.2
gwint rurowy zwężany

Gwint G, wg DIN 259, ISO
228/I
gwint gazowy

Gwint PG, wg DIN
430430
gwint elektryczny

Gwint rurowy stożkowy (Briggsa)

Gwinty stożkowe

Powstaje podobnie jak gwint walcowy,

ale jest nacinany wzdłuż powierzchni
stożka.
W połączeniach normalnych gwint stożkowy
jest na rurze i w złączce.

W połączeniach uproszczonych gwint
walcowy stosuje się w złączce, a gwint
stożkowy tylko na rurze.

Gwinty stożkowe są stosowane do łączenia
przewodów rurowych wodnych, itp.
Zapewniają szczelność połączenia bez
stosowania dodatkowych materiałów
uszczelniających.

Gwinty stożkowe

Zarys nominalny gwintu
metrycznego

d – średnica gwintu śruby;
d1 – średnica rdzenia śruby;
d2 – średnica podziałowa śruby;
D – średnica dna wrębów nakrętki D4;
D1 – średnica otworu nakrętki;
D2 – średnica podziałowa nakrętki (d2 = D2);
P – podziałka gwintu (h

)

– skok gwintu w gwintach wielokrotnych (P

= n 

P);
n – krotność gwintu;
 - kąt gwintu (między bokami zarysu);

 - wznios gwintu równy wzniosowi linii śrubowej,

obliczany na średnicy linii podziałowej

Połączenia gwintowe

Gwinty

metryczne

Polska norma ustala 3 szeregi średnic

znamionowych gwintu

Dla odpowiednich zakresów średnic:
1  600 mm PN – 83/M – 02013,

0,25  0,9 mm PN – 74/M – 02012.

Skok gwintu metrycznego może być zwykły lub

drobnozwojny.

Gwint metryczny stosujemy głównie w połączeniach
spoczynkowych.

M20 – gwint zwykły
M20 x 2 – gwint metryczny drobny (drobnozwojny)
M16 – gwint metryczny (prawy)
LHM16 – gwint metryczny (lewy)

Gwinty

metryczne

Zalety gwintów metrycznych:

 znaczna wytrzymałość,

 samohamowność,

 mała wrażliwość na niedokładność

wykonania.

Wady gwintów metrycznych:

 niedokładność osiowania,

 niska sprawność.

symetryczne – powierzchnie robocze
pochylone pod kątem  = 15

niesymetryczne - Powierzchnie robocze są
pochylone pod kątem r = 3, powierzchnie

pomocnicze 

= 30, ewentualnie 

= 45.

Wśród nich rozróżnia się gwinty:

drobne,

zwykłe,

grube.

Tr 32 x 6 – gwint trapezowy symetryczny
S = 32 x 6 – gwint trapezowy niesymetryczny,
Odpowiednie oznaczenia: 32 – średnica gwintu, 6 – skok

Gwinty

trapezowe

Gwinty trapezowe są stosowane przeważnie
w połączeniach ruchowych (mechanizmach
śrubowych).
Charakteryzują się one dużą wytrzymałością ,
oraz wysoką sprawnością.

Gwinty trapezowe symetryczne – przenoszą
duże obciążenia obukierunkowe.
Dodatkową zaletą jest możliwość regulacji i
kasowania luzów poosiowych.

Gwinty trapezowe niesymetryczne –
charakteryzują się największą wytrzymałością.
Powinny pracować tylko przy jednokierunkowym
obciążeniu.

Gwinty

trapezowe

Nie jest znormalizowany.

Stosuje się go tylko w produkcji jednostkowej.

Zastępuje się go gwintem trapezowym, ponieważ

jest łatwiejszy do wykonania i przenosi większe

obciążenia.

Gwint

prostokątny

Jest gwintem trójkątnym.

Stosowany głównie do łączenia przewodów rurowych. Jest

to gwint calowy drobnozwojowy o kącie gwintu  = 55.

Jako średnicę gwintu d podajemy średnicę otworu rury z

gwintem zewnętrznym (w calach).

Gwint rurowy walcowy

Gwint okrągły – PN – 84/M – 02035.

Posiada dużą wytrzymałość

zmęczeniową, zwłaszcza przy
obciążeniu udarowym.

Stosuje się go w połączeniach

spoczynkowych, często montowanych
i demontowanych, np. w przewodach
pożarowych, złączach wagonowych.

Rodzaje

gwintów

Zastosowanie gwintu

okrągłego

Zastosowanie gwintu

okrągłego

Zastosowanie gwintu

okrągłego

ROZKŁAD SIŁ NA GWINCIE

Śruba jako maszyna prosta

Q – skupione, umowne obciążenie działające na

gwint.
N - normalna reakcja podłoża, równoważąca
wypadkową Q i F.

tg = F/Q

F = Q  tg

*napinanie złącza*

T – siła tarcia. T = N   = N  tg 

H = Q  tg ( + )

R=Q/cos( + )

ROZKŁAD SIŁ NA GWINCIE

Śruba jako maszyna prosta – podnoszenie

*luzowanie złącza* H = Q  tg ( - )

R=Q/cos( - )

Zapis ogólny: H = Q  tg (  )

(+) podnoszenie; (-) opuszczanie

ROZKŁAD SIŁ NA GWINCIE

Śruba jako maszyna prosta – opuszczanie

Gwint jest samohamowny jeśli:

 < ’

T=N   = (F /cos 

)  

= F  

 = tg= / cos



gdzie:


-kąt roboczy gwintu;

 -pozorny współczynnik

tarcia
 -pozorny kąt tarcia.

ROZKŁAD SIŁ NA GWINCIE

Przekrój osiowy

UWAGA!

Im większe jest



, tym większa jest siła

tarcia,

stąd wynika wniosek, że

w mechanizmach śrubowych należy

stosować gwinty o zarysie trapezowym i

prostokątnym,

a w połączeniach śrubowych - trójkątnym

SPRAWNOŚĆ I SAMOHAMOWNOŚĆ GWINTU

Praca uzyskana:

= Q * h = Q * π*d

s .

*tg 

Praca włożona

= 2* π* Ms = Q * π*d

s .

*tg (  +

 )

Sprawnością



– nazywamy stosunek pracy użytecznej,

uzyskanej do pracy włożonej



/ L

= tg / tg(  +  )

SPRAWNOŚĆ I SAMOHAMOWNOŚĆ GWINTU

MOMENTY TARCIA

=F*d

/2= 0,5Q  ds 

tg(  )

moment tarcia na

średnicy roboczej
gwintu

= Q    Dsr

 0,5

moment tarcia na

do-datkowej średnicy
oporowej

gdzie:
 - współczynnik tarcia

śr

= (D

)/4 - średni promień powierzchni styku

gwintu.
D

–średnica zewnętrzna powierzchni oporowej nakrętki

(dla
nakrętek sześciokątnych i kwadratowych – rozwartość
klucza)
D

–średnica wewnętrzna powierzchni oporowej (średnica

otworu
na śrubę).

Całkowity moment skręcający wynosi:

= M

+ M

= 0,5Q  ds  tg(  ) + Q 

  r

śr

= F

 l

– moment wywołany siłą ręki (100  300

N)
gdzie:

– Siłą ręki człowieka (100  300 N);

– czynna długość klucza.

MOMENTY TARCIA c. d.

Zniszczenie połączeń gwintowych może nastąpić w

wyniku:

nadmiernego obciążenie

wadliwego wykonanie gwintu

Gwint może być zgnieciony, ścięty lub złamany. W
pewnych warunkach może ulegać zużyciu
ściernemu.
Rdzeń śruby może podlegać rozciąganiu, ściskaniu,
skręcaniu, wyboczeniu lub obciążeniom złożonym.

W części niegwintowanej:
śruba ciasno pasowana może być ścięta a
powierzchnie boczne uszkodzone pod wpływem
nacisków.
śruba luźno pasowana narażona jest na zginanie i
naciski jw.

Dobór gwintu śruby zależy od wartości
nacisków na jego powierzchni i
wytrzymałość rdzenia śruby.

Obliczenia wytrzymałościowe śrub