Akademia Morska w Szczecinie
Wydział Inżynieryjno-Ekonomiczny Transportu

Technologia remontów – laboratorium

„Realizacja połączeń śrubowych podczas montażu i demontażu maszyn”

III ZIP, ZPSE, L01

Szczecin 2014

Wstęp

Połączenia służą do przenoszenia obciążeń między elementami konstrukcyjnymi uniemożliwiając ich wzajemne przemieszczenia.

Połączenia śrubowe należą do najstarszych sposobów łączenia wyrobów z żeliwa i stali. Łączniki takie, przenosząc siły osiowe i tnące oraz momenty zginające w styku, ograniczają w różnym stopniu, wzajemne przemieszczenia łączonych części konstrukcji.

Połączenia śrubowe stanowią jeden z podstawowych sposobów łączenia elementów składowych stalowych konstrukcji. Technologia tego typu złączy sprawia, że są one preferowane do zespalania elementów wysyłkowo-montażowych.

Połączenie śrubowe jest to rozłączne połączenie kształtowe elementów, połączonych dodatkowymi elementami złącznymi (śruby, nakrętki, wkręty). Połączenie to należy do połączeń pośrednich, ponieważ elementami wiążącymi są dodatkowe elementy złączne.

Połączenia kształtowe charakteryzują się tym, że łączenie elementów następuje wskutek specjalnego ukształtowania ich powierzchni (gwinty, wypusty)
lub przez zastosowanie łączników (wpustów, kołków, sworzni, klinów).
Połączenie te są rozłączne.

Połączenia kształtowe mogą być:

• bezpośrednie (np. wielowypustowe)

• pośrednie (np. wpustowe, kołkowe, klinowe, sworzniowe)

Wśród połączeń kształtowych wyróżniamy poszczególne rodzaje połączeń:

• wpustowe

• wielowypustowe

• kołkowe

• sworzniowe

• klinowe

• gwintowe

Połączenia gwintowe - połączenia rozłączne, kształtowe w których siłę złącza przenosi odpowiednio ukształtowany zarys przekroju osiowego w postaci krzywej przestrzennej (helisy) „nawiniętej” na walcu lub stożku ściętym.

Zasadniczym elementem połączenia gwintowego jest łącznik, składający się ze śruby i nakrętki. Skręcenie ze sobą śruby i nakrętki tworzy połączenie gwintowe.

Nakrętka – element konstrukcyjny z zarysem gwintu wykonanym na powierzchni wewnętrznej otworu.

Śruba – element konstrukcyjny z zarysem gwintu wykonanym na powierzchni zewnętrznej walca lub stożka.

Linia śrubowa (helisa) to krzywa trójwymiarowa, zakreślona przez punkt poruszający się ze stałą prędkością po tworzącej walca lub stożka, który obraca się jednocześnie ze stałą prędkością kątową wokół własnej osi.

Połączenia gwintowe dzieli się na:

• bezpośrednie - gwint jest wykonany na łączonych częściach.

• pośrednie - części maszyn łączy się za pomocą łącznika, rolę nakrętki może również spełniać gwintowany otwór w jednej z części

Gwint jest to rowek nacięty wzdłuż linii śrubowej na powierzchni walcowej lub stożkowej wałka (gwinty zewnętrzne) lub otworu (gwinty wewnętrzne). Powstałe występy oraz bruzdy, obserwowane w płaszczyźnie przechodzącej przez oś gwintu tworzą zarys gwintu. Zarys gwintu tworzy linia konturowa przekroju osiowego gwintu.

Podstawowymi parametrami gwintu są skok gwintu P oraz kąt pochylenia linii śrubowej γ. Parametry te są związane zależnością:

$$\text{tg}\gamma = \frac{P}{\pi d_{2}}$$

gdzie:

d₂ – średnica gwintu.

Gwinty zostały znormalizowane przez skojarzenie odpowiednio stopniowanego szeregu średnic d z dobranym do każdej średnicy skokiem gwintu P. Skojarzone w ten sposób wymiary noszą nazwę gwintów zwykłych. Gwinty o skokach mniejszych niż w gwintach zwykłych nazywają się gwintami drobnozwojnymi, a gwinty o skokach większych – gwintami grubozwojnymi, które są rzadko stosowane.

Długość robocza gwintu - minimalna długość połączenia gwintowego gwarantująca przeniesienie zadanego obciążenia F:

$$H = \frac{4FnP}{\pi(D^{2} - {D1}^{2})k_{d}}$$

gdzie:

F – zadana siła rozciągająca połączenie

n – przyjęty współczynnik bezpieczeństwa

P – skok gwintu

D – średnica nominalna gwintu zewnętrznego

D1 – średnica nominalna gwintu wewnętrznego

k_d – naprężenia dopuszczalne k_d = 0, 2  •  k_c

k_c – dopuszczalne naprężenia ściskające

Narzędzia i przyrządy do montażu połączeń śrubowych.

Klucze do montażu połączeń śrubowych:

1. klucz płaski dwu stronny,

2. klucz plaski jednostronny,

3. klucz plaski jednostronny zamknięty,

4. klucz plaski oczkowy dwustronne,

5. klucz nasadowy prosty.

6. klucz nasadowy wygięty,

7. klucz nasadowy trzpieniowy,

8. klucz do śrub i wkrętów z gniazdami sześciokątnymi,

9. klucz nasadowy przegubowy,

10. oprawka zapadkowa do klucz nasadowego

Klucz dynamometryczny:

Urządzenie hydrauliczne do wstępnego naprężania śrub:

Zastosowane przyrządy

Klucz dynamometryczny - klucz maszynowy z urządzeniem sprężynowym lub hydraulicznym umożliwiającym regulowanie siły dokręcania, stosowany np. przy łączeniu łuków obudowy podatnej lub przy naciąganiu kotwi obudowy. Dynamometr to inne znaczenia terminu klucz dynamometryczny, natomiast dynamometr czyli siłomierz to przyrząd do pomiaru wartości siły. Zasada działania siłomierza opiera się na wykorzystaniu naciągu sprężyny oraz podziałki. Podziałka pozwala określić wartość działania siły. Zatem klucz dynamometryczny z mechanizmem sprężynowym wykorzystuje zasadę działania siłomierza (dynamometra).

Opis wykonania ćwiczenia oraz otrzymane pomiary

Śrubę, podkładkę i nakrętkę należało dokręcić kluczem dynamometrycznym, a gwint oczyścić rozpuszczalnikiem. Kolejno przykładano stojak magnetyczny (należało go ustawić na jednej śrubie, wskazówką na zero).

Wyniki pomiarów:

• Pomiary bez smaru:

  • pierwszy - 0,36

  • drugi - 0,62

• Pomiary ze smarem:

  • pierwszy 0,20

  • drugi - 0,20

Wystąpił błąd pomiarowy - wynik dokręcenia ze smarem powinien być większy.

Dokręcenia powinny mieć jednakową wartość.

Wnioski

Podczas zajęć można było zapoznać się z metodą realizacji połączeń śrubowych, która jest stosowana do procesu montażu oraz demontażu maszyny i jej elementów. Do użycia był klucz dynamometryczny, dzięki któremu można było poznać proces połączenia śrubowego - do którego wykorzystana była śrubka wraz z podkładką i nakrętką.

Można stwierdzić, iż połączenia gwintowane są znakomitym rozwiązaniem, które zrewolucjonizowało technikę i rozwój konstrukcji mechanicznych. Połączenia gwintowane są powszechnie stosowane w konstrukcjach, z którymi mamy styczność każdego dnia. Połączenia na zasadzie gwintu stosowane są niemal we wszystkich urządzeniach i przedmiotach codziennego użytku.