POA

CZENIA ÅšRUBOWE I GWINTOWE
l. Podstawowe parametry oraz rodzaje gwintów.
Połączeniem śrubowym nazywa się połączenie wykonane za pośrednictwem
elementów łączących, tj. śrub (połączenie pośrednie). Połączenie bezpośrednie otrzymuje
się wkręcając element z gwintem zewnętrznym w element z gwintem wewnętrznym.
Gwint uzyskuje się przez wykonanie na walcowej lub stożkowej powierzchni
elementu jednego lub kilku śrubowych rowków (bruzd), o określonym kształcie (przekroju i
skoku). Linię śrubową walcową otrzymuje się przez nawijanie na walcu o średnicy D, równi
pochyłej o podstawie ĄD i wysokości równej skokowi linii śrubowej P (rys. l). W zależności
od kierunku nawinięcia rozróżnia się gwinty o prawym lub lewym skręcie. Kąt pochylenia
linii śrubowej ł można określić ze wzoru:
P
Å‚=
Ä„Å"D
Rys. l. Powstawanie linii śrubowej w wyniku nawinięcia równi pochyłej na walec
W zależności o tego, czy gwint jest wykonany na zewnętrznej powierzchni, czy w
otworze, rozróżnia się gwinty zewnętrzne i wewnętrzne. W zależności od zarysu rozróżnia
się gwinty: trójkątne, trapezowe, symetryczne i niesymetryczne, prostokątne lub kołowe
(rys.2).
Podziałką gwintu PZ nazywa się odległość sąsiednich zarysów mierzoną wzdłuż osi
gwintu.
Skokiem gwintu (zarysu) nazywa się przesunięcie zarysu zwoju wzdłuż osi po
pełnym jego obrocie. Skok może być równy podziałce (P = Pz), wtedy gwint jest
jednokrotny, lub stanowi jego krotność (P == Pz*hz), wtedy gwint jest wielokrotny. Jedną z
głównych charakterystycznych cech gwintów jest kąt rozwarcia zarysu gwintu ą. Jeżeli
dwusieczna tego kÄ…ta tworzy z osiÄ… gwintu kÄ…t prosty, gwint jest symetryczny, w
przeciwnym razie jest niesymetryczny.
Rozróżnia się tzw. roboczy kąt zarysu ąr. Dla gwintów symetrycznych ąr = ą/2, dla
niesymetrycznych, np. dla trapezowego niesymetrycznego Ä…r = 3°.
Rozpatrując połączenia śrubowe ze współpracującą z nią nakrętką rozróżnia się następujące
charakterystyczne wielkości:
- średnicę nominalną śruby d,
1
- średnicę podziałową śruby dp,
- średnicę rdzenia śruby dr,
- średnicę nominalną nakrętki D,
- średnicę otworu Do,
- średnicę podziałową nakrętki Dp,
- średnicę roboczą gwintu dg = 0,5(Do + d).
Należy zaznaczyć, że Dp = dp
Wszystkie gwinty poza prostokątnym są znormalizowane, a więc znormalizowane są
ich średnice nominalne d i podziałki; wszystkie inne wymiary gwintu są uzależnione od
podziałki.
Rys. 2. Zarys gwintów: a) trójkątny, b) prostokątny, c) kołowy, d)trapezowy symetryczny,
e) trapezowy niesymetryczny
W każdym rodzaju gwintów rozróżnia się podstawowy szereg gwintów normalnych
zwykłych, w których średnica nominalna jest skojarzona z pewną podziałką. W przypadku
gdy z daną średnicą jest skojarzona podziałka mniejsza niż w gwincie zwykłym, powstaje
gwint drobnozwojny a w przypadku podziałki większej - grubozwojny.
Rys. 3. Podstawowe wymiary śruby i nakrętki.
2
2. Rysowanie gwintów, elementów łączących oraz połączeń gwintowych.
Gwinty w sposób dokładny rysuje się  ze względu na pracochłonność takich
rysunków - tylko w szczególnych przypadkach, np. na niektórych rysunkach poglądowych
przeznaczonych do celów szkoleniowych. We wszystkich pozostałych przypadkach gwinty
przedstawia siÄ™ na rysunkach w uproszczeniu a mianowicie:
- element z gwintem (śrubę, otwór, itp.) rysuje się tak jak on wygląda przed wykonaniem
gwintu (rys. 4 a-c),
- gwint zaznacza się: w rzucie na płaszczyznę równoległą do osi gwintu - dwiema
cienkimi liniami a obrazującymi dna wrębu gwintu (rys. 4 d-g), zaś w rzucie na
pÅ‚aszczyznÄ™ prostopadÅ‚Ä… do osi gwintu  cienkim Å‚ukiem o dÅ‚ugoÅ›ci ok. ¾ obwodu,
przy czym linia ta nie powinna ani zaczynać się, ani kończyć na liniach osi,
Długość użytkową gwintu zaznacza się linią grubą (rys. 4 d,f). Długością użytkową
gwintu jest w zasadzie długość gwintu o pełnym zarysie, bez wyjścia gwintu. Gwint
niewidoczy rysuje siÄ™ liniami kreskowymi.
b)
a)
c)
d)
e)
f)
Rys.4. Rysowanie gwintów zewnętrznych i wewnętrznych
W połączeniach gwintowych  przeważa" gwint zewnętrzny, który zawsze zasłania
gwint wewnętrzny (w otworze), jak na rys 5.
Rys. 5 Rysowanie połączeń gwintowych
3
Rys. 6 Rysowanie połączeń gwintowych  rura w rurze
Części złączne z gwintem: śruby, wkręty i nakrętki można rysować:
a) dokładnie  na rysunkach wykonawczych tych części oraz w specjalnych przypadkach
na rysunkach złożeniowych,
b) w dwóch stopniach uproszczenia (w zależności od przeznaczenia rysunku, jego
podziałki i potrzeby pokazania szczegółów) - na rysunkach złożeniowych. Przykłady
dokładnych rysunków części złącznych gwintowanych zawierają tabele 1,2,3.
Tabela l. Przykłady dokładnego i uproszczonego rysowania śrub
Przedstawienie
Lp. Rysunek dokładny
uproszczone umowne
1
2
3
4
4
Tabela 2. Przykłady dokładnego rysowania nakrętek
Przedstawienie
Lp. Rysunek dokładny
uproszczone umowne
1
2
Tabela 3. Przykłady dokładnego i uproszczonego rysowania nakrętek
Przedstawienie
Lp. Rysunek dokładny
uproszczone umowne
1
2
Dokładne rysunki i zasadę rysowania sześciokątów łbów śrub pokazano na rys. 6.
5
d
D
Rys.6 Rysowanie dokładne łbów śrub oraz nakrętek sześciokątnych
W przedstawieniu uproszczonym połączeń gwintowych na rysunkach złożeniowych
(tabela 3) stosuje się przedstawienie uproszczone przewidziane dla poszczególnych części
złącznych, a ponadto pomija się luzy między częściami łączonymi i złącznymi, gwinty w
otworach nieprzelotowych oraz wyjścia gwintów.
W przedstawieniu umownym połączeń gwintowych wykorzystuje się symbole
graficzne poszczególnych części połączenia z tabl. 1-3, pojedynczo lub łącząc je w grupy, w
zależności od rodzaju połączenia, przy czym niewidoczne symbole części lub fragmenty
symboli rysuje siÄ™ liniami kreskowymi.
Tabela l. Przykłady dokładnego i uproszczonego rysowania śrub
Przedstawienie
Lp. Rysunek dokładny
uproszczone umowne
1
6
0,8d
D
2
/
1
D
4
/
3
2
3
3. Wymiarowanie gwintów
Oznaczenie gwintu składa się ze znaku określającego rodzaj gwintu i jego
wymiarów. Gwinty wymiaruje się przez podanie oznaczenia gwintu i jego długości
użytkowej (rys. 7 a,b). Gwinty zaleca się wymiarować w rzucie na płaszczyznę równoległą
do osi, ale oznaczenie gwintu można także podać w rzucie na płaszczyznę prostopadłą do
jego osi (rys. 7 c).
b)
a)
c)
Rys. 7. Wymiarowanie gwintów
4. Obliczania połączeń
śrubowych.
a) śruba obciążona jedynie
siłą osiową Q (rys 8).
7
16
15
M8
Rys. 8. Śruba obciążona siłą Q
Rdzeń śruby oblicza się na rozrywanie:
Q
d"kr
A
2
Ä„Å"dr
gdzie:
4
4Å"Q
stÄ…d: dr=
Ä„Å"kr
Q - siła obciążająca połączenie [N],
A - pole przekroju poprzecznej śruby [m2],
dr - średnica rdzenia gwintu dla śruby [m2].
Naprężenia dopuszczalne kr w przypadku obciążeń statycznych na rozrywanie można
wyrazić z zależności:
Re
kr= (dla stali)
xRe
Rm
kr= (dla żeliwa)
xR
gdzie XRe = 2 ÷2,3 współczynnik bezpieczeÅ„stwa dla obciążeÅ„ statycznych dla stali, XR = 3,
współczynnik bezpieczeństwa dla obciążeń statycznych dla żeliwa. Re - granica
plastyczności [MPa],
Rr (Rm) - granica wytrzymałości doraz
nej [MPa].
W przypadku obciążeń zmiennych wprowadza się wytrzymałość zmęczeniową Zrj:
Zrj
krj=
xz
gdzie: Zrj - wytrzymałość zmęczeniowa na rozciąganie [MPa]:
Zrj = 0,56 Rr (Rm) - stale węglowe,
Zrj = 0,52 Rr (Rm) - stale stopowe,
Zrj == 0,44 Rr (Rm) - żeliwo szare,
Zrj, = (0,44 - 0,52) Rr (Rm) - metale kolorowe
Xz = 2,5 ÷ 4, (współczynnik bezpieczeÅ„stwa przy obciążeniach zmiennych)
Wartości Re, Rr (Rm) dobiera się z Polskich Norm: pN-**/H-***** dla danego gatunku
materiału (stali, żeliwa, metali kolorowych itp.) ** - rok aktualizacji normy,
****- numer normy
(np. PN-72/H-84020 - Stale węglowe konstrukcyjne zwykłej jakości ogólnego
przeznaczenia)
Wyciągi z Polskich Norm można znalez
ć w każdym poradniku mechanika.
8
b) połączenie śrubowe obciążone siłą poprzeczną F. Śruba ciasno pasowana pracująca na
ścinanie rys.9.
Rys. 9 Połączenie ciasno pasowane
Naprężenie ścinające w śrubie można wyrazić w postaci zależności:
F
Ä= d"kt
A
gdzie: A - pole powierzchni ścinanej - w przypadku jednej śruby:
2 2
Ä„Å"do Ä„Å"do
A= a w przypadku n iloÅ›ci Å›rub A= Å"n
4 4
kt -dopuszczalne naprężenie tnące, zależne od charakteru obciążenia.
Stąd ostateczny wzór przyjmie postać:
F
Ä= d"kt
2
Ä„Å"doÅ"n
4
Należy dodatkowo sprawdzić naciski między śrubą a złączonym elementem w otworze:
F
p= d"pdop
A
gdzie: A - pole powierzchni docisku - w przypadku jednej śruby:
A=gminÅ"do a w przypadku n iloÅ›ci Å›rub A=gminÅ"doÅ"n
gmin -długość stykającego się ze śrubą elementy, obciążonego siłą F (rys. 9)
do - średnica otworu albo pasowanej śruby,
pdop - dopuszczalny docisk powierzchniowy dla elementu o mniejszej wytrzymałości,
można przyjąć pdop = 2,2 kt.
9
c) przeniesienie siły poprzecznej ma zapewnić tarcie między łączonymi elementami
wywołane przez śrubę dokręconą z naciskiem wstępnym (rys 10).
F
Rys. 10. Połączenie śrubowe luz
no pasowane
Obliczenie śruby polega na znalezieniu koniecznego naciągu wstępnego potrzebnego do
wywołania siły tarcia T, za pomocą której przenieść można siłę poprzeczną F.
Siłę tarcia T wyznacza się z zależności:
T=QÅ"µe"F
F
stÄ…d: Qe"
µ
ÅšrubÄ™ oblicza siÄ™ z warunku na rozciÄ…ganie:
Q Ä„Å"dr2
d"kr gdzie: A=
A 4
Ä„Å"dr2
w przypadku n iloÅ›ci Å›rub: A= Å"n
4
jeżeli dodatkowo elementy łączone śrubą (śrubami) stykają się na m powierzchniach to
ostateczny wzór przyjmie postać:
Ä„Å"dr2 F
Q=mÅ" Å"nÅ"kre"
4 µ
10