11. Klasyfikacja przypadków obciążenia śrub. (4)

1. Śruba jest zakręcona, a następnie obciążana siłą osiową (np. wisząca lampa). Wtedy śruba jest rozciągana (ściskana).

2. Śruba zakręcana pod obciążeniem (np. auto na podnośniku). Śruba jest wtedy narażona na ściskanie (rozciąganie) i na skręcanie.

3. Złącze śrubowe skręcane z napięciem wstępnym (siłą osiową) i następnie obciążone siłą roboczą (np. śruba szpilkowa w silniku spalinowym lub połączenie kołnierzowe 2 rur).

4. Połączenie śrubowe narażone na działanie sił poprzecznych.

12. Obliczanie średnicy rdzenia śruby dla:

- 1 przypadku (śruba jest zakręcona, a następnie obciążana siłą osiową)

d_r - średnica rdzenia śruby,

Q - siła działająca na śrubę,

w - współczynnik jakości wykonania złącza (zawsze w<1)

w=0,5÷1 (0,5 - dla niepewnych złączeń; 1 - dla pewnych złączeń),

k_r - naprężenie dopuszczalne na rozciąganie.

- 2 przypadku (Śruba zakręcana pod obciążeniem)

d_r - średnica rdzenia śruby,

Q - siła działająca na śrubę,

w - współczynnik jakości wykonania złącza (zawsze w<1)

w=0,5÷1 (0,5 - dla niepewnych złączeń; 1 - dla pewnych złączeń),

k_r - naprężenie dopuszczalne na rozciąganie.

- 3 przypadku (Złącze śrubowe skręcane z napięciem wstępnym)

d_r - średnica rdzenia śruby,

Q_śr - siła napięcia w każdej śrubie,

w - współczynnik jakości wykonania złącza (zawsze w<1)

w=0,5÷1 (0,5 - dla niepewnych złączeń; 1 - dla pewnych złączeń),

k_r - naprężenie dopuszczalne na rozciąganie.

• 4 przypadku (obciążenie poprzeczne)

Tutaj obciążenie działa prostopadle do osi śruby.

1. (śruba pasowana w otworach obciążona poprzecznie)

Muszą tu być spełnione 2 warunki:

1. warunek wytrzymałości rdzenia śruby na ścinanie:

τ - naprężenia styczne,

Q_T - siła powodująca ścinanie (obciążenie poprzeczne),

d - średnica rdzenia śruby,

m - liczba powierzchni ścinanych,

i - liczba śrub,

k_t - naprężenie dopuszczalne na ścinanie,

k_t=0,42⋅Re - dla naprężeń statycznych,

k_t=0,3⋅Re - dla naprężeń pulsujących,

k_t=0,16⋅Re - dla naprężeń wahadłowo zmiennych,

Re - granica plastyczności.

2. warunek nacisków powierzchniowych p

p_dop=2,2⋅k_t

p - nacisk powierzchniowy,

Q_T - siła powodująca ścinanie (obciążenie poprzeczne),

g⋅d - rzut powierzchni walcowej (śruby) na płaszczyznę,

i - liczba śrub,

p_dop - dopuszczalne naciski powierzchniowe,

k_t - naprężenie dopuszczalne na ścinanie,

2. (śruba luźna w otworach obciążona poprzecznie)

Wielkość luzu jest znormalizowana.

Nie należy projektować połączeń śrubowych, by były narażone na zginanie.

d_r - średnica rdzenia śruby,

Q_T - siła powodująca ścinanie (obciążenie poprzeczne),

m - liczba powierzchni ścinanych,

k_r - naprężenie dopuszczalne na rozciąganie.

i - liczba śrub,

μ - współczynnik tarcia.

W śrubie występują więc tylko naprężenia rozciągające, pod warunkiem Q_T≤m⋅T , czyli jeśli spełnione jest, że obciążenie poprzeczne mniejsze lub równe od siły tarcia.

T - siła tarcia.

13. Narysuj przykładową charakterystykę odkształceniową złącza śrubowego kołnierzowego. Wyznaczyć na wykresie, obciążenia i odkształcenia śruby i kołnierza pod wpływem obciążenia roboczego.

Charakterystyka odkształcenia od obciążenia śruby i kołnierza.

λ_w - względne wydłużenie śruby,

ΔW - odkształcenie kołnierza.

C_śr - sztywność śruby,

C_k - sztywność kołnierza.

F - przekrój śruby (lub kołnierza),

E - moduł Younga dla materiału śruby (lub kołnierza),

l - długość śruby (lub kołnierza).

Wykres obciążenia i odkształcenia śruby i kołnierza pod wpływem obciążenia roboczego.

Q_r=ΔQ_śr+ΔQ_kol

Q_w - siła napięcia wstępnego,

Q_r - siła robocza (obciążenie robocze),

ΔQ_śr - przyrost siły w śrubie,

ΔQ_kol - przyrost siły w kołnierzu,

Q₁ - siła rozciągająca śrubę,

Q₂ - siła ściskająca kołnierz,

λ_w - względne wydłużenie śruby,

ΔW - odkształcenie kołnierza.

14. Wyznaczyć na podstawie znanej charakterystyki odkształceniowej złącza, pulsację śrub i kołnierzy pod wpływem wahadłowo zmiennego obciążenia zewnętrznego.

15. Na wykresie przedstawiającym charakterystykę złącza objaśnić szczelność połączenia kołnierzowego.

Q_w - siła napięcia wstępnego,

Q_r - siła robocza (obciążenie robocze),

Q_rmax - siła robocza maksymalna,

Q₁ - siła rozciągająca śrubę,

Q₂ - siła ściskająca kołnierz,

Nie jest dopuszczalne, aby siła ściskająca kołnierza (Q₂) była równa 0. Przyjmuje się, aby minimalna wartość siły Q₂ wynosiła:

Q₂=0,2⋅Q_w

Jest to warunek szczelności złącza.

---