polsrubo

background image

PODSTAWY

KONSTRUKCJI

MASZYN

Połączenia gwintowe

Opracował: dr hab. inż. Józef Salwiński prof.

n.

background image

Rodzaje gwintów

Rozkład sił na gwincie

Sprawność i samohamowność gwintu

Przypadki obciążeń śrubowych

G

Momenty Tarcia

Uszkodzenia Gwintów

Wstęp

background image

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

background image

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

d) schemat mechanizmu śrubowego

Połączenia gwintowe

podział

background image

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

Połączenia gwintowe

Gwint

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

background image

Połączenia gwintowe

Powstawanie linii śrubowej

background image

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.

background image

Połączenia

gwintowe

zarys gwintu

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

trapezowe niesymetryczne.
prostokątne,
okrągłe.

background image

Podziałką gwintu h

z

(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

z

gwint jednokrotny

h # h

z

gwint wielokrotny

Parametry gwintów

Połączenia gwintowe

background image

Zarysy gwintu:

a) trójkątny, b) trapezowy symetryczny,

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

okrągły

Połączenia

gwintowe

zarysy gwintów i ich

zastosowanie

background image

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.

background image

Połączenia

gwintowe

sposób

wykonania

gwintów

background image

Łączniki

gwintowe

elementy

 

                                   

background image
background image

Łączniki

gwintowe

elementy

ŚRUBY KATALOGOWE

background image

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

background image

Łączniki

gwintowe

elementy

background image

Łączniki

gwintowe

elementy

background image

Łączniki gwintowe

Połączenie dociskowe

(wkrętowe)

background image

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

background image

Wkręty

Łby i ich nacięcia

background image

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

background image

Gwinty trójkątne

Rodzaje:
Walcowe, stożkowe,
Metryczne ( 60

o

), calowe (55

o

)

background image

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

background image

Gwint rurowy stożkowy (Briggsa)

Gwinty stożkowe

background image

.

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

background image

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

z

)

P

h

skok gwintu w gwintach wielokrotnych (P

h

= n

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

- wznios gwintu równy wzniosowi linii śrubowej,

obliczany na średnicy linii podziałowej

Połączenia gwintowe

background image

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)

background image

Gwinty

metryczne

Zalety gwintów metrycznych:

 znaczna wytrzymałość,

 samohamowność,

 mała wrażliwość na niedokładność

wykonania.

Wady gwintów metrycznych:

 niedokładność osiowania,

 niska sprawność.

background image

symetryczne – powierzchnie robocze
pochylone pod kątem  = 15

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

pomocnicze 

p

= 30, ewentualnie 

p

= 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

background image

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

background image

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

background image

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

background image

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

background image

Zastosowanie gwintu

okrągłego

background image

Zastosowanie gwintu

okrągłego

background image

Zastosowanie gwintu

okrągłego

background image

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

background image

*napinanie złącza*

T – siła tarcia. T = N = N tg

H = Q tg ( + )

R=Q/cos( + )

ROZKŁAD SIŁ NA GWINCIE

Śruba jako maszyna prosta – podnoszenie

background image

*luzowanie złącza* H = Q tg ( - )

R=Q/cos( - )

Zapis ogólny: H = Q tg ( )

(+) podnoszenie; (-) opuszczanie

ROZKŁAD SIŁ NA GWINCIE

Śruba jako maszyna prosta – opuszczanie

background image

Gwint jest samohamowny jeśli:

<

T=N = (F /cos

r

)

= F

 = tg= / cos

r

gdzie:

r

-kąt roboczy gwintu;

 -pozorny współczynnik

tarcia
 -pozorny kąt tarcia.

ROZKŁAD SIŁ NA GWINCIE

Przekrój osiowy

background image

UWAGA!

Im większe jest

r

, 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

background image

SPRAWNOŚĆ I SAMOHAMOWNOŚĆ GWINTU

Praca uzyskana:

L

u

= Q * h = Q * π*d

s .

*tg 

Praca włożona

:

L

w

= 2* π* Ms = Q * π*d

s .

*tg (  +

 )

Sprawnością

g

– nazywamy stosunek pracy użytecznej,

uzyskanej do pracy włożonej

g

=L

u

/ L

w

= tg / tg(  +  )

background image

SPRAWNOŚĆ I SAMOHAMOWNOŚĆ GWINTU

background image

MOMENTY TARCIA

M

T1

=F*d

s

/2= 0,5Q ds

tg( )

M

T1

moment tarcia na

średnicy roboczej
gwintu

M

T2

= Q Dsr

0,5

M

T2

moment tarcia na

do-datkowej średnicy
oporowej

background image

gdzie:
- współczynnik tarcia

r

śr

= (D

z

+D

w

)/4 - średni promień powierzchni styku

gwintu.
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 wynosi:

M

s

= M

T1

+ M

T2

= 0,5Q ds tg( ) + Q

r

śr

M

s

= F

r

l

moment wywołany siłą ręki (100 300

N)
gdzie:

F

r

– Siłą ręki człowieka (100 300 N);

l

– czynna długość klucza.

MOMENTY TARCIA c. d.

background image

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

background image

UWAGA!

Z trzech rodzajów obciążeń działających na gwint:
zginanie
ścinanie
docisk

najbardziej niebezpieczny jest docisk.

W praktyce połączenia śrubowe projektuje
się tak, aby wytrzymałość gwintu była
większa niż wytrzymałość rdzenia śruby na
rozerwanie

Obliczenia
wytrzymałościowe
śrub

background image

Połączenie śrubowe obciążone tylko
osiową siłą rozciągającą

Śruba obciążona siłą osiową i momentem

skręcającym

Połączenie z użyciem śrub napiętych

wstępnie

Połączenie śrubowe obciążone siłą

poprzeczną

Obliczenia wytrzymałościowe śrub

background image

1.

Połączenie śrubowe obciążone tylko

osiową siłą rozciągającą

r

r

r

k

d

Q

4

2

e

e

r

X

R

k

z

rj

rj

X

Z

k

Xe= 2 - 2,3
Xz= 2,5 - 4

background image

2. Śruba obciążona siłą osiową i momentem

skręcającym

background image

Połączenia obciążone
jednocześnie siłą osiową i
momentem skręcającym, mają
zastosowanie głównie w
połączeniach ruchowych .

W praktyce wykorzystujemy wzór
jak dla przypadku I, zamiast Q
przyjmuje się Qzastępcze.
Q

z

= 1,3*Q

Dobraną śrubę sprawdzam na
naprężenia zastępcze wg
hipotezy HUBERA .

2. Śruba obciążona siłą osiową i momentem

skręcającym

background image

3.

Połączenie z użyciem śrub napiętych wstępnie

background image

3.

Połączenie z użyciem śrub napiętych wstępnie

background image

3.

Połączenie z użyciem śrub napiętych wstępnie

background image

Śruby
pasowane:

Śruby
luźne:

t

o

k

d

P

4

2

dop

p

d

g

P

p

0

min

r

r

k

d

m

Q

P

Q

T

4

2

0

0

kt = 0,27 Rt – obc. stałe

kt = 0,22 Zgo – obc. pulsujące

kt = 0,16 Zgo – obc.
wahadłowe

4.

Połączenie śrubowe obciążone siłą poprzeczną

background image

5.

Złącze czopowo-cierne obciążone siłą osiową

lub momentem skręcającym

background image

ODCIĄG ŚRUBOWY


Document Outline


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:

więcej podobnych podstron