Połączenia na śruby

1.Budowa śruby, charakterystyczne średnice trzpienia, tolerancje wykonawcze

zalety poł trzpieniowych:

-mogą być wykonywane w kazdych war atmosf

-mogą być wykonywane przez pracowników nie mających wysokich kwalifikacji

-mogą łączyć elementy z różnych gatunków stali, a nawet z różnych metali

poł trzpieniowe dzielimy na:

-rozbieralne (takie w których elem złączone dadzą się rozdzielić bez konieczności zniszczenia łączników (śruby, sworznie, wkrety samogwintujące i samowiercące)

-nierozbieralne (rozdzielenie elem musi być poprzedzone zniszczeniem łączników (nity, śruby zaciskowe, kołki i gwoździe wstrzeliwane)

ŚRUBY

-trzpień - o średnicy d i długości l (może być nagwintowany na odcinku b lub wyjątkowo na całej długości l)

-łeb - w konstr bud graniastosłup o podst sześcioboku, od str zewn ścięty czaszą kulistą. Przejście między łbem a trzpieniem śruby ze względów technologicznych jest wyokrąglone (wyokrąglenie minimalizuje efekt karbu)

-nakrętka - o wysokości m jest również graniastosłupem sześciokątnym, ściętym przy obu podstawach czaszami kulistymi o promieniach R, oraz mającym walcowe wydrążenie nagwintowane i dostosowane do średnicy trzpienia. Na jednej powierzchni nakrętki wybita jest jej cecha (klasa wytrz) która sklada się tylko z jednej liczby, stanowiacej 0,1R_m (klasa wytrz nakr może być B lub C)

GWINTY

-metryczny zwykły (stosowany w konstr bud)

-metryczny drobnozwojowy

-trapezowy

-owalny

Profil gwintu metrycznego, zwykłego w przekroju podłużnym płaszczyzną średnicową jest zbudowany na bazie trójkąta równobocznego o podstawie p (skok kwintu) i wys H. Profil podłużny gwintu jest tak dobrany, aby uzyskać jak najmniejsze opory tarcia podczas obracania nakrętką. Optymalne parametry gwintu:

-wys rzecz gwintu równa 17/24H

-ścięcie narożnika górnego trójkąta bazowego o odcinek 1/8H

-wyokrąglenie przejścia między sąsiednimi trójkątami promieniem r_o

Charakterystyczne średnice na części gwintowanej trzpienia to średnice naturalne - trzpienia d i rdzenia d_r oraz średnica umowna podziałowa d_p=d-3/8H

Średnica trzpienia na części nienagwintowanej jest tolerowana tylko ujemnie, natomiast na części nagwintowanej może być tolerowana ujemnie i dodatnio (jednak dodatnie tolerowanie śred gwintu powoduje konieczność stosowania w elem łączonych otworów przejściowych o śr d0>d

Śruby z gwintem metrycznym zwykłym oznacza się literą M i liczbą odpowiadającą śr trzpienia w mm ( 5,6,8,10,12-nie powinny być stosowane w konstr nośnych, 16,20,22*,24,27*,30,33*,36,39*,42,45*,48,52*,56,64,72,80,90,100,110,125,140 *-obecnie nie produkowane)

2.Kody klas wytrzymałościowych i wykonawczych śrub. Technologia wykonania śrub.

Charakterystykę wytrzymałościową śruby odczytujemy z jej klasy wytrzymałościowej składającej się z dwu liczb. Pierwsza liczba oznacza setną część wytrzymałości na rozciąganie R_m [Mpa] natomiast druga liczba dziesiętna wyraża stosunek granicy plastyczności stali R_e (lub R_0,2 dla stali WW) do jej wytrzymałości R_m.

W Polsce produkuje się śruby w 10 klasach wytrzymałościowych:

3.6, 4.6,4.8 5.6,5.8 6.6,6.8 8.8 10.9 12.9

Pod względem dokładności wykonania śruby dzielą się na 3 klasy:

-C (klasa zgrubna) - uzyskiwana metodą obróbki plastycznej, powinny być stosowane jedynie do łączenia elementów drugorzędnych oraz w konstrukcjach tymczasowych.

-B (klasa średniodokładna) - uzyskiwana metodą obróbki plastycznej z dodatkową obróbką wiórową (toczenie), podstawowa klasa w konstrukcjach nośnych.

-A (dokładna) - uzyskiwana jak B, stosowana tylko w wyjątkowych przypadkach.

Śruby wykonuje się ze stali nisko- lub średnio węglowej metodą obróbki plastycznej na gorąco (klasy 3.6, 4.6, 5.6, 6.6) lub na zimno (klasy 4.8, 5.8, 6.8). Zgniot materiału na zimno powoduje wzrost granicy plastyczności oraz spadek ciągliwości. Śruby WW produkuje się ze stali stopowych.

3.Otwory przejsciowe dla śrub (kształty,wymiary).Rozmieszczenie otworów w blachach i kształtownikach.

Otwory przejściowe dla śrub kl. B,C wykonuje się metodą wiercenia lub przebijania.

Na podstawie średnicy trzpienia śruby d i klasy jej wykonania dobiera się średnice przejściową otworów d₀

• Otwory okrągłe d₀=d+Δ Δ= od 0.2 do 0.3mm dla śrub pasowanych wszystkich średnic,klasy A

Δ=1mm dla śrub zwykłych M8,M10,M12,klasa B,C

Δ=2mm dla śrub zwykłych M16,M20,M24,klasa B,C

Δ=3mm dla śrub zwykłych M30,M36,M42<klasa B,C

• Otwory okrągłe powiększone d₀=d+2Δ w połaczeniach montażowych w których wytraca się odchylki geometryczne

• Otwory owalne krótkie (d+Δ)x(d+4Δ)

• Otwory owalne długie (d+Δ)x2.5(d+Δ)

Rozmieszczenie w blachach i kształtownikach

a)połączenia zakładkowe-śruby rozmieszcza się regularnie

a_imin<=a_i<=a_imax

b)kształtowniki (patrz strona 157,158) śruby umieszcza się na liniach podziałowych śrub

• Dwuteowniki

-stopka- symetrycznie wzg. osi y w odległości w

-środnik- maksymalnie na e_max tzn. aby otwory i podkładki nie wchodziły w wyokraglenie łaczenia

środnika i stopki

• Ceowniki

-stopka- od punktu narożnego o wartość w

-środnik- maksymalnie na e_max tzn. aby otwory i podkładki nie wchodziły w wyokraglenie łaczenia

środnika i stopki

• Kątowniki

-szer. półki b 45:100mm w jednej linii w odległości w

-szer. półki b 110:150mm w dwóch liniach (w_{1 ,} w₂) szyk przestawny (mijankowo)

-szer. półki b 160:200mm w dwóch liniach (w_{1 ,} w₂) szyk prostokątny

c)połączenia doczołowe

• Odleglość pomiędzy osiami śrub a 2,5d<=a<=15t

• Odległość śrub skrajnych od krawędzi blachy a₂ 1,5d<=a₂<=6t

4.Podkładki pod nakrętki śrub (przeznaczenie,kształty,klasy wytrzymałościowe i wykonawcze).

Zapobieganie samoodkręcaniu się nakrętek.

Jeżeli stosuje się otwory powiększone lub owalne,to obowiązkowo należy założyć podkładkę pod nakrętkę i pod łeb śruby.

Przeznaczenie:

• Ochrona powłoki antykorozyjnej przed zdarciem podczas ruchu nakrętki przy dokręcaniu.

• Zmniejszenie oporów tarcia obracającej się nakrętki

• Rozlożenie nacisku nakrętki na większą powierzchnię

Kształty:

• Okrągłe-pod śruby zwykłe kl.A,C

• Okrągłe dokładne- w połączeniach sprężanych. Są ulepszone cieplnie, twardość HV 315-370Nmm^-2

• Sprężyste- w konstr. obciążonych dynamicznie.Zapobiegają luzowaniu się nakrętek.

• Klinowe- w połączeniach elementów płaskich ze stopkami dwuteowników i ceowników (oprócz równoległościennych).Mają za cel uzyskać drugą powierzchnię równoległą do pierwszej.

Zapobieganie samoodkręcaniu się nakrętek

• stosowanie podkładek sprężystych

• stosowanie zawleczek

• stosowanie przeciwzakrętek

• przyspawanie na obwodzie zakrętki do trzpienia

Klasy wytrzymałościowe...

5.PODZIAŁ POŁĄCZEŃ NA ŚRUBY, ICH KATEGORIE ORAZ WARUNKI NOŚNOŚCI W POSZCZEGÓLNYCH KATEGORIACH

• Połączenia zakładkowe:

1. proste- (symetryczne i niesymetryczne) obciążenie każdego łącznika jest jednakowe (siła obciążająca złącze przechodzi przez środek ciężkości łączników)

2. złożone- obciążenia łączników są zróżnicowane (siła obciążające złącze nie przechodzi przez środek ciężkości łączników)

• cecha charakterystyczna połączeń zakładkowych:

OBCIĄŻENIE POŁĄCZENIA JEST ZAWSZE PROSTOPADŁE DO OSI TRZPIENIA ŁĄCZNIKÓW

• śruby rozmieszcza się regularnie, w układzie prostokątnym lub przestawionym zachowując odpowiednie odległości uzależnione od d śruby oraz t-grubości najcieńszego elementu łączonego

ZASADY KONSTRUOWANIA:

1. osiowe odległości pomiędzy osiami śrub
   gdzie a min wypływa z warunków wytrzymałościowych oraz technologicznych, a max wypływa ze szczelności złącza

2. średnicę śruby d dobiera się w zależności od grubości najcieńszej blachy t min
   

3. sumaryczna grubość blach nie powinna przekraczać:
   przy ś.zwykłych i nitach,
   przy ś.WW

4. wyt.śr.na roz Rmnie może być mniejsza od Re elementów łączonych

kategorie(str172)

1. na ś.zwykłe, pasowane, nity, sworznie,ś.WW, poł. sprężone siłą
   

- sprawdza się jod obc.obliczeniowychna ścięcie trzpieni S_Rv lub ich docisk S_Rb biorąc za miarodajną wartość najmniejszą

B - połączenie sprężane (cierne) na ś.WW sprężane siłą
, sprawdza się je na ścięcie lub docisk od obc.obliczeniowych oraz na poślizg styku od obc. charakterystycznych

C- połączenie sprężane (cierne) na ś.WW sprężane siłą
, sprawdza się na poślizg styku od obc. charakterystycznych

• Połączenia doczołowe:

1. proste- każda śruba jest jednakowo obciążona

2. złożone- obciążenie śrub jest zróżnicowane

• ZASADY KONSTRUOWANIA:

1. grubość blachy czołowej t w połączeniu niesprężanym powinna spełniać warunek:

gdzie: c- odległość między brzegiem otworu a początkiem spoiny lub początkiem wyokrąglenia,

c<=d

bs- szerokość współdziałania blachy przypadająca na jedną śrubę (pitu.. pitu.. str.161)

2. odległości pomiędzy osiami śrub a powinny zawierać się w przedziale:

3. odległości osi śrub skrajnych od krawędzi blachy a₂ powinny się zawierać

kategorie:(str175)

D- połączenia na śruby zwykłe lub WW sprężane siłą
, wszystkie są sprawdzane na zerwanie trzpieni śrub S_Rt

- wzór na nośność na zerwanie trzpienia:

E- połączenie sprężane siłą
, ś. sprawdza się na zerwanie trzpieni od obciążeń charakterystycznych,

- wzór na nośność na zerwanie trzpieni

F- połączenie sprężane siłą
, ś. sprawdza się na rozwarcie styku od obciążeń obliczeniowych

6. Rozdział obciążenia na śruby w połączeniu zakładkowym i nakładkowym prostym i złożonym

Cechą charakterystyczną połączenia zakładkowego jest to iż obciążenie działa prostopadle do osi trzpieni łączników.

Rozróżnia się połączenia trzpieniowe:

a) proste(obciążenia każdego z łączników jest jednakowe i siła obciążająca przechodzi przez środek ciężkości O):

*połączenia zakładkowe mogą być:

-niesymetryczne

-symetryczne

b) złożone (obciążenia łączników są zróżnicowane, gdyż siła obciążająca nie przechodzi przez środek ciężkości łączników)

Połączenie zakładkowe może ulec zniszczeniu w następujący sposób:

-ścięcie łącznika

-uplastycznienie blachy

-ścięcie blachy

-rozerwanie blachy

-utrata stateczności blach

Rozkład siły obciążającej wzdłuż zakładu (prostego)

Nierównomierny rozkład siły P na poszczególne łączniki wzdłuż zakładu jest następstwem różnych wydłużeń na odpowiadających sobie odcinkach. W celu uniknięcia przecięcia łączników skrajnych zmniejsza się nośność obliczeniowa łącznika za pomocą współczynnika
przy czym 0,75≤η≤1,0

Sumaryczna nośność łączników musi być1/η razy większa.

Nośność zwiększa się przez zwiększenie liczby tych samych śrub, bądź też przez zwiększenie średnicy trzpieni śrub.

Rozkład siły obciążającej wzdłuż zakładu (złożonego-styk montażowy blachownicy)

7. Sposoby przygotowywania powierzchni elementów stykowych w połączeniach doczołowych. Wykres siły w śrubie sprężonej w zależności od siły obciążającej śrubę. Nośność połączenia doczołowego prostego. Grubość blachy czołowej. Efekt dźwigni.

-oczyszczenie szczotkami stalowymi

-oczyszczenie promieniem acetylenowo-tlenowym

-śrutowanie, piaskowanie

-oczyszczanie chemiczne

Jeżeli obciążenie śruby N nie przekroczy jej nośności S_Rr to siła w śrubie jest prawie stała i wynosi S₀, po przekroczeniu nośności S_Rr następuje rozprężenie się blach i powrót ich grubości do wartości początkowej przed sprężeniem oraz wzrost siły tak jak w połączeniu zwykłym.

Nośność połączenia:

n-ilość śrub,
- współczynnik efektu dźwigni,

Jeżeli
, Q=0 to połączenie ulegnie zniszczeniu przez zerwanie śrub

Jeżeli
, to siła
to połączenie ulegnie zniszczeniu przez zerwanie śrub

Jeżeli
, to wystąpią 2 załamy plastyczne,
, to wystąpią 4 załamy plastyczne,

, przy obc statycznym
przy dynam t-gr blachy czolowej, t_o -gr obliczeniowa

8. Nośność momentowa połączenia doczołowego, oś obrotu w belce 2teowej bez skosu i ze skosem, współczynnik rozdziału połączenia na śruby, żeberka w części wystającej blachy doczołowej.

gdy sprawdza się śruby na zerwanie z trzpieniem

gdy sprawdza się zerwanie styku

gdzie
h-odległość między środnikami pasów belki

gdy belka jest wyższa od 400mm lub ma środnik o smukłości
ramiona redukuje się

oś obrotu w belce bez skosu (znajduje się na wysokości osi przechodzącej przez środek pasa)

oś obrotu w belce ze skosem (skos obniża oś obrotu)

Współczynnik rozdziału obciążenia śruby
wynika z różnej podatności blachy czołowej dla każdej i-tej śruby

w_ti - zerwanie trzpienia

w_ri - rozwarcie styku

Żeberka w części wystajacej blachy doczołowej - usztywnienie między blachą doczołową a elementem łączonym (np. dwuteownik jest połączony za pomocą spoin pachwinowych zarówno z blachą jak i elementem.)

---