img125

4. Doświadczalne określanie sztywności śruby pracującej z zaciskiem wstępnym

4.1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest doświadczalne określenie sztywności śruby i łączonych kołnierzy oraz zbadanie charakteru rozkładu obciążeń w połączeniu śrubowym z zaciskiem wstępnym. Znajomość ta pozwala np. na ocenę wartości zacisku wstępnego zapewniającego szczelność zbiornika ciśnieniowego lub zbiornika otwartego.

4.2. Wiadomości ogólne

Połączenia śrubowe należą do grupy rozłącznych połączeń kształtowo-ciemych, w których konstruktor ma możliwość równoległego wykorzystania sił spójności materiałów elementów połączenia oraz sił tarcia występujących na powierzchniach ich przylegania. Umożliwiają to specjalnie ukształtowane powierzchnie gwintowe śruby i nakrętki. Powierzchnie gwintowe mogą być utworzone na powierzchni walcowej lub stożkowej o małej zbieżności (A~ 1:16). Powierzchniami roboczymi gwintu są powierzchnie wzajemnego stykania się występów (grzbietów) i bruzd (rowków) dwu nagwintowanych elementów. Gwint na śrubie (gwint zewnętrzny) dokładnie odpowiada gwintowi w nakrętce (gwint ‘wewnętrzny), zarówno co do geometrii zarysu, jak i skoku oraz kierunku pochylenia linii śrubowej.

Optymalnym stanem obciążenia śruby ze względu na jej nośność jest czyste statyczne rozciąganie. Taki przypadek obciążenia występuje jednak wyjątkowo rzadko. Najczęściej śruby podlegają jednoczesnemu działaniu różnego rodzaju obciążeń. Zdecydowana większość śrub złącznych - dla zabezpieczenia przed zluzowaniem, czy też dla zapewnienia szczelności połączenia - jest silnie dokręcana. Powoduje to powstanie obciążeń skręcających. Szczególnie duże obciążenia skręcające powstają przy dokręcaniu gwintów ciasno pasowanych. Skręcane są także śruby we wszelkiego rodzaju połączeniach ruchowych. W połączeniach ruchowych śruby są równocześnie rozciągane lub ściskane. Długie śruby ściskane mogą tracić stateczność, w związku z czym liczy się je na wyboczenie. Nieosiowe rozciąganie lub ściskanie śrub powoduje powstanie obciążeń zginających. Przy obciążeniu siłami poprzecznymi zachodzi ścinanie śrub [1-2].

• Klasyfikacj a typów obciążeń połączeń śrubowych oparta j est o kryterium identyczności obciążeń śruby z obciążeniem połączenia. Przyjmując takie kryterium wyróżnić można tylko dwie grupy połączeń i związane z tym dwa typy obciążeń śruby.

1) Połączenia ruchowe, zwane mechanizmami śrubowymi lub niektóre połączenia spoczynkowe,

2) ^Połączenia tworzące układy konstrukcyjne wstępnie napięte (w trakcie montażu połączenia), przejmujące lub przekazujące złożone obciążenia

zewnętrzne (zaz dy jeśli połączenia tak ; obciążenia śrub me moc połączenia. Zasaca ktJ montażowe czy ekspkac do obciążeń poos: o ' d

W drugiej grupie połączeń. r«. zewnętrznych głównych e.ezr em prowadząca do wyznaczema xo elementów połączenia. Azali.-: W pierwszej fazie dotyczz; bk zmian tego stanu.

4.3. Analiza odkształceń śru

W ćwiczeniu laborator>pan wstępnym. Wyznaczeme rorirłi roboczą siłą osiowąjest zaóaacm dania jest możliwe tylko przr _ sz Odkształcenie śrub i elemem przybliżeniem na drodze :ee rer* perymentalnęj. W ćwiczeniu Hi lepszego wyjaśnienia zjaw 'mja rysunku 4.1 rozpatrzono kok^ne

Na rysunku 4.1 a przeaaza rysunku 4.Ib to samo złącze ab padku śruba ulega, zgocm : : r: o zmiennym przekroju można

gdzie: e_si - wydłużenie wzgled przekroju,

l_sj - długości odcink: cT_ri - naprężenie rozc ląg E_s - moduł Younga c’ a : F_si - przekrój poprze a zi

rdzenia śruby F_r = )

C - sztywność śruby, o