POŁĄCZENIA GWINTOWE.

Połączenia gwintowe są połączeniami kształtowymi. Oznacza to, że siły w tych połączeniach przenoszą odpowiednio ukształtowane powierzchnie ( powierzchnie gwintowane w śrubie i nakrętce). Występujące w połączeniu siły tarcia odgrywają rolę uboczną, głównie jako dodatkowe zabezpieczenie przed rozkręcaniem się połączenia.

Styk śruby i nakrętki następuje na powierzchniach gwintowych. Są to śrubowe występy i rowki posiadające zbliżone kształtem i wymiarami występy i rowki. Aby połączenie śruby i nakrętki było możliwe, muszą one posiadać jednakowy skok oraz skręt (prawy lub lewy).

1. GEOMETRYCZNA BUDOWA GWINTU.

Jeśli walec wprawimy w jednostajny ruch obrotowy i jego powierzchnię zewnętrzną dotkniemy rysikiem posuwającym się ruchem jednostajnym wzdłuż linii równoległej do osi walca, to rysik na powierzchni walca nakreśli linię śrubową. Jeśli rzuty linii śrubowej leżącej od strony obserwatora na płaszczyznę przechodzącą przez oś walca i równoległą do płaszczyzny rysunku biegną w prawo ku górze, jest to linia śrubowa prawoskrętna. Jeśli zaś linie te biegną w lewo ku górze, mamy do czynienia z linią lewoskrętną. W praktyce oznacza to, że jeśli na płaszczyźnie poziomej umieścimy nakrętkę, to kręcąc śrubę prawoskrętna w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara spowodujemy jej zagłębianie się w nakrętce.

Rys.1.Llinia śrubowa walcowa prawo i lewoskrętna oraz linia śrubowa stożkowa (osiński str.103)

Skok linii śrubowej, to odległość - na jaką przesunie się punkt poruszający się po linii śrubowej po wykonaniu pełnego obrotu - mierzona wzdłuż osi obrotu. W dalszej części rozważać będziemy linie śrubowe o stałym skoku P.

Jeśli na powierzchni walca o średnicy D mamy linię śrubowa o skoku P, to kąt jej pochylenia można określić jako :

Jeśli po linii śrubowej na powierzchni walca będzie poruszać się odcinek linii (np. trójkąt, trapez czy prostokąt - umieszczone w płaszczyźnie osi obrotu tak, aby jeden z boków leżał na powierzchni walca) uzyskamy powierzchnię śrubową o zarysie odpowiednio trójkątnym, trapezowym czy prostokątnym. Bryła ograniczona od zewnątrz przez powierzchnię gwintu to gwint zewnętrzny (śruba) a od wewnątrz to gwint wewnętrzny (nakrętka).

Jeśli mamy do czynienia z gwintem wielokrotnym, wówczas odległość pomiędzy wierzchołkami gwintu (lub dnami bruzd) wynosi P (podziałka gwintu).

To krotność gwintu z wynosi:

W przypadku gwintu jednokrotnego P_h= P. Śruby złączne, stosowane np. w połączeniach kołnierzowo - śrubowych czy też gwint rurowy są przykładami gwintu jednokrotnego.

Jeśli przez zarys gwintu poprowadzimy prostą równoległą do osi gwintu, to ich punkty przecięcia wyznaczą dłuższe i krótsze odcinki, zależnie jak daleko od osi znajduje się ta prosta. Prosta położona tak, że zarys gwintu wyznacza na niej odcinki o jednakowej długości to linia podziałowa gwintu. Dzieli ona zarys gwintu na podstawę i wierzchołek. W gwincie rozróżniamy bruzdę, występ (grzbiet) oraz powierzchnie nośne (rys.2.).

Rys.2. Elementy gwintu: linia podziałowa, bruzda, występ i powierzchnie nośne.

Charakterystyczne wymiary połączenia gwintowego przedstawiono (rys. 2) na podstawie najszerzej stosowanego w kraju gwintu metrycznego:

d - średnica gwintu śruby (walca, na którym nacięto gwint)

d₁ - średnica rdzenia śruby

d₂ - średnica podziałowa śruby

D - średnica gwintu nakrętki

D₁ - średnica otworu nakrętki

D₂ - średnica podziałowa nakrętki

d_s - średnia średnica robocza, odpowiadająca środkowi pracujących części zarysów gwintu śruby i nakrętki

P_h - skok gwintu

H - teoretyczna wysokość gwintu

Rys.3. Wymiary teoretyczne gwintu.

Rys. 4. Różne postacie zarysu gwintu: trójkątny, trapezowy symetryczny i trapezowy niesymetryczny, prostokątny, okrągły.

Gwinty trójkątne mogą być ostre, przytępione lub zaokrąglone. Gwinty trójkątne i trapezowe mogą być symetryczne lub niesymetryczne (rys.4).

Gwinty trójkątne są najbardziej rozpowszechnione, ze względu na swoje własności. Posiadają największą wytrzymałość oraz są bardzo odporne na samoczynne luzowanie. Dlatego też są powszechnie stosowane w połączeniach złącznych. Z powodu niskiej sprawności nie są stosowane w połączeniach ruchowych. Można wyróżnić gwinty wewnętrzne i zewnętrzne (śruby i nakrętki) oraz gwinty walcowe (nacięte na powierzchni walca) i stożkowe (nacięte na powierzchni stożka).

Gwinty trapezowe stosowane są w połączeniach ruchowych (podnośniki, prasy etc.) gdyż charakteryzują się dość znaczną sprawnością. Rozróżnia się gwinty trapezowe symetryczne i niesymetryczne. Gwinty symetryczne stosowane są przy obciążeniach działających w obu kierunkach. Gwinty trapezowe niesymetryczne charakteryzują się wysoką wytrzymałością przy obciążeniach zmiennych. Obciążenia mogą przenosić tylko w jednym kierunku (od strony powierzchni o kącie nachylenia 3^o).

Gwinty prostokątne to najstarszy z rodzajów gwintów. Mają największą sprawność, ale też najmniejszą wytrzymałość. Istnieje tendencja do odchodzenia w nowych konstrukcjach od nich na rzecz gwintów trapezowych.

Gwinty okrągłe posiadają wysoką wytrzymałość tak przy stałych, jak i zmiennych obciążeniach.

Gwinty metryczne.

Gwinty metryczne to gwinty o trójkątnym zarysie i kącie rozwarcia α= 60^o. Oznaczenie gwintu składa się z symbolu gwintu M i średnicy znamionowej (zewnętrzna średnica gwintu w mm, czyli średnica walca, na którym nacięto gwint). W przypadku gwintu drobnozwojnego po literze M i średnicy znajduje się znak x, którym jest podawana podziałka gwintu w mm. W przypadku gwintów wielokrotnych za oznaczeniem średnicy podaje się skok , a podziałkę umieszcza w nawiasie. W przypadku gwintu lewego, podaje się symbol LH:

M16 - gwint metryczny prawy (jednokrotny);

M20x1.5 - gwint metryczny prawy drobnozwojny o podziałce 1.5 mm (jednokrotny);

M24x3(P1)LH - gwint metryczny lewy (LH) o skoku 3 mm i podziałce 1 mm (gwint 3 krotny).

Gwinty calowe.

Gwinty calowe posiadają zarys trójkątny i kąt rozwarcia
(poza gwintem Briggs`a, posiadającym kąt α=60^o). W kraju z gwintów calowych używane są jedynie gwinty rurowe (patrz rozdział o rurach). W połączeniach rurowych występuje najczęściej kojarzenie gwintu stożkowego (nacięty na rurze) z gwintem walcowym (złączka). Oczywiście skok obu gwintów musi być jednakowy.

Tab. 1. Oznaczenia skrótowe gwintów .

Lp.	Nazwa gwintu	Wymiary	Skrót literowy	Oznaczenie gwintu
1.	Metryczny zwykły	Średnica zewnętrzna śruby w [mm], np. d=12 mm	M	M12
2.	Metryczny drobnozwojny (drobnozwojowy)	Średnica zewnętrzna śruby i skok gwintu w [mm]	M	M12x1
3.	Calowy (Whitwortha)	Średnica zewnętrzna śruby w calach ["]	-	¾"
4.	Calowy drobnozwojny	Średnica zewnętrzna śruby i skok gwintu ["]	W	W7/8"x1/16"
5.	Rurowy calowy zewnętrzny (walcowy) - szczelność uzyskiwana poza gwintem (dodatkowa uszczelka ściśnieta)	Średnica wewnętrzna rury w calach (a właściwie nazwa rury, bo śr. wewn. zależy od grubości ścianki rury )	G	G 3/4
6.	Rurowy zewnętrzny (stożkowy) szczelność uzyskiwana na gwincie	Oznaczenie rury ( przybliżeniu średnica wewn. w calach)	R	R2
7.	Rurowy calowy walcowy wewnętrzny ze szczelnością uzyskiwaną na gwincie	j.w.	Rp	Rp2``
8.	Rurowy calowy wewnętrzny (stożkowy) ze szczelnością uzyskiwaną na gwincie	j.w.	Rc
9.	Rurowy Briggs`a	Średnica wewnętrzna rury w calach ( jej nazwa = średnicy nominalnej)	St.B	St.B.3/4``

Połączenie, w którym wystąpi gwint walcowy rurowy G z gwintem Rp wymaga, dla zapewnienia szczelności, zewnętrznej uszczelki ściśniętej pomiędzy powierzchniami dociskowymi śruby i nakrętki.

1

3

---