background image

 

 

Połączen

ia

 śrubowe

Obliczenia wytrzymałościowe.

Rdzeń śruby ściskanej i 

skręcanej.

II przypadek obciążenia śruby 
(2b)

Długie śruby pracujące pod obciążeniem ściskającym  

oblicza się na wyboczenie i sprawdza się w nich złożony 

stan naprężeń.

M

t

 

c

cj

Z

k

k

l

F

M

C

M

S

F

Wyboczen

ie

background image

 

 

Stateczność

Wyboczen

ie

I.

Równowaga stateczna

II. Równowaga niestateczna  

chwiejna

III. Równowaga obojętna

background image

 

 

Stateczność

Wyboczen

ie

Równowaga 
stała

Równowaga chwiejna 
przy małej 
stateczności 

Wygięcie pręta spowodowane przekroczeniem 
przez siłę ściskającą wartości krytycznej 
nazywamy 

wyboczeniem

.

background image

 

 

g

M

x

y

EI

2

d

d

2

Py

x

y

EI

Py

M

g

2

d

d

2

0

2

y

EI

P

x

y

d

d

2

0

2

2

2

y

k

x

y

EI

P

k

d

d

2

kx

B

kx

A

y

cos

sin 

kx

A

y

B

y

x

sin

0

0

0

0

sin

0

kl

A

y

l

x

prosty

 

zawsze

pręt 

0

,

0

.

1

y

x

A

...

3

,

2

,

1

,

0

0

sin

.

2

n

n

kl

kl

Wybocze

nie

Równanie 
Eulera

background image

 

 

...

3

,

2

,

1

,

0

0

sin

.

2

n

n

kl

kl

oraz

P

n

.

0

0

1

2

2

1

.

2

l

EI

P

n

kr

2

2

2

l

EI

n

P

n

EI

P

l

kl

l

l

l

EI

P

r

r

kr

2

2

A

l

EI

A

P

r

kr

kr

2

2

i

l

i

A

I

r

,

2

2

2

E

kr

s

gr

s

kr

E

2

Wyboczen

ie

Siła 
krytyczna:

Naprężenie 
krytyczne:

Promień 
bezwładności 
przekroju i 
smukłość:

Naprężenie i 
smukłość 
krytyczna:

background image

 

 

Wyboczen

ie

Teoretyczna oś 
ugięta dla 
wyższej wartości 
sił krytycznych 
n=2 oraz n=3

background image

 

 

Wyboczen

ie

Wpływ zamocowania na 
wielkość współczynnika 

α

l

l

l

EI

P

r

r

kr

2

2

background image

 

 

Wyboczen

ie

background image

 

 

Przykład 1

Obliczyć smukłość graniczną dla której obowiązuje opis siły krytycznej 
Eulera, jeśli pręt wykonano ze stali o granicy proporcjonalności 220 MPa 
oraz  module Younga

Pa?

E

11

10

06

.

13

.

96

10

220

10

06

.

2

6

11

2

2

s

gr

E

Wyboczen

ie

background image

 

 

Sprężysto-plastyczne  

wyboczenie pręta

Wzór Tetmajera-Jasińskiego:

b

a

kr

Wzór Johnsona-Ostenfelda:

2

B

A

kr

Wyboczen

ie

background image

 

 

Współczynniki przy wyboczeniu 

[MPa]

Materiał

Wzór Tetmajera-

Jasińskiego

Wzór Johnsona-

Ostenfelda

a

b

A

B

Stal niskowęglowa

105

310

1.14

116

310 0.011

6

 Stal o zawartości              

    0.28-0.37% C

100

464

2.62

94

464 0.026

0

Stal niklowa (do 5% Ni)

86

470

2.30

94

470 0.026

6

Drewno miękkie (świerk)

100

29.3

0.19

4

90

29.3 0.002

gr

gr

Wyboczen

ie

background image

 

 

Obliczenia 

wytrzymałościowe  śrub 

roboczych na 

wyboczenie

 

c

cj

Z

k

k

16

 

2

3

3

d

'

tg

P

d

W

M

s

o

s

s

2

3

4

d

P

A

P

r

c

Wyboczen

ie

1. Obliczenie przekroju rdzenia  na ściskanie  siłą P i 
powiększenie go o 25%

)

j

(

c

r

k

P

,

A

25

1

2. Dobór gwintu ( np. trapezowego) z normy 
3. Obliczenie kąta wzniosu linii śrubowej  

sprawdzenie naprężeń

2

2

3

s

c

z

4. Obliczenie smukłości w zależności od rodzaju 
zamocowania 

r

x

w

w

A

J

l

i

l

background image

 

 

Obliczenia 

wytrzymałościowe  śrub 

roboczych na 

wyboczenie

dop

r

kr

kr

kr

X

P

A

P

P

X

Wyboczen

ie

5. Długość obliczeniowa – np. dla prasy l

w

=0,7l, dla 

podnośnika l

w

=2l,

Moment bezwładności dla przekroju rdzenia lub jak dla 
śrub drążonych 

2

2

E

kr

6. Jeśli 

7. 
Jeśli 

8. Po obliczeniu wytrzymałości krytycznej sprawdza się 
współczynnik bezpieczeństwa X

dop

 

kr

to wytrzymałość na 
wyboczenie- wzór Eulera :

kr

wzór 
Tetmajera:

b

a

kr

Wartości X

w

 od 48 (9) jeśli 

kr

  ze wzoru Eulera, 

mniejsze w prasach większe w podnośnikach. Jeśli 

kr

 wg 

Tetmajera, to X

w

=1,75 4, elementy współśrodkowe 

drążone, z luzem, X

 do 8. 

Jeśli:

)

25

(

15

10

obliczenia na wyboczenie zbędne!

background image

 

 

gr

r

r

r

r

r

r

d

l

d

d

l

A

I

l

i

l

7

.

63

2

4

64

4

2

4

Przykład 2:

Określić  minimalną  średnicę  rdzenia  śruby 
roboczej 

podnośnika 

samochodowego 

długości l=15 cm obciążonej ciężarem  P = 35 
kN (materiał: stal St5, wsp. bezp. X=4).

;

64

4

d

I

w

dop

kr

r

kr

P

P

P

P

X

l

EI

P

2

2

;

E

l

XP

I

l

EI

XP

r

.

min

r

.

min

2

2

2

2

 

m.

0188

0

10

06

2

3

0

35000

4

64

64

4

11

3

2

4

3

2

.

.

.

E

XPl

d

r

min.

;

2l

l

r

Wyboczen

ie

background image

 

 

Przykład 2 – c.d.:

r

r

d

l

2

4

6

2

2

2

2

2

2

10

.59

7

5

4

16

16

aXP

l

b

;

aXP

l

b

r

r

X

b

a

kr

kr

0

4

4

2

XP

d

l

b

d

a

r

r

r

0.0233m.

a

bl

d

r

r

2

4

2

Wyboczen

ie

2

4

r

d

P

2

4

4

r

kr

r

r

kr

d

P

X

d

l

b

a

r

r

r

d

l

b

a

d

P

X

4

4

2

background image

 

 

Dobór wysokości 

nakrętki

r

zwoju

p

A

n

P

2

1

2

4

D

d

A

zwoju

2

1

2

h

2

1

2

4

4

D

d

p

P

P

h

D

d

p

P

n

r

r

Wyboczen

ie

background image

 

 

Dobór średnicy 

zewnętrznej 

nakrętki

E

n

n

ś

ś

n

ś

E

E

2

3

4

d

P

ś

2

2

4

D

D

P

z

n

n

z

ś

E

D

D

P

E

d

P

2

2

2

3

4

4

2

2

3

D

E

E

d

D

n

ś

z

Wyboczen

ie

background image

 

 

Przykład 3:

Dobrać  gwint  oraz  obliczyć  średnicę 
zewnętrzną  i  wysokość  nakrętki  z  brązu 
Bk7  śruby  ze  stali  St5    podnośnika 
samochodowego 

poprzedniego 

przykładu .
Moduły Younga: 

Brąz 1.1*10

5

 MPa

Stal 2.06* 10

5

 MPa

Współczynnik tarcia stal po brązie 0.08.
Dopuszczalne  naciski  ruchowe  dla  brązu 
Bk7:

15 MPa

Wyboczen

ie

background image

 

 

Wyboczen

ie

background image

 

 

• Gwint trapezowy symetryczny o 

rdzeniu ponad 23.3 mm to TR 
32x6

• Istotne parametry tego gwintu:

Wyboczen

ie

background image

 

 

Przykład 3 – 

c.d.:

• Sprawność gwintu: 

)

'

(

tg

tg

s

d

h

arctg

arctg

)

(

29

6

arctg

 768

.

3

)

15

cos(

)

'

(

arctg

arctg

)

15

cos(

08

.

0

arctg

 735

.

3

'

44

.

0

Wyboczen

ie

background image

 

 

Przykład 3 – c.d.:

• Wysokość nakrętki: 

2

1

2

2

1

2

4

4

D

d

p

P

P

h

D

d

p

P

n

r

h

r

2

2

26

32

15

35000

4

6

h

mm.

2

.

51

h

Wyboczen

ie

background image

 

 

Przykład 3– c.d.:

• Średnica nakrętki: 

2

2

3

D

E

E

d

D

n

ś

z

mm.

6

.

45

z

D

2

11

11

33

10

1

.

1

10

06

.

2

23

z

D

Wyboczen

ie


Document Outline