new 71

144 7. Zasady obliczeń wytrzymałościowych śrub

Powstanie luzu na styku powierzchni łączonych jest zjawiskiem niepożądanym, gdyż prowadzić może do zmiany wzajemnego położenia łączonych części. Przy zmiennym obciążeniu roboczym istnienie luzu prowadzi do powstania naprężeń o charakterze udarowym. Dlatego też siła zacisku resztkowego Q_z nie powinna być zbyt mała. W złączach śrubowych, w których wymagana jest szczelność (przewody rurowe, zbiorniki ciśnieniowe itp.) siłę zacisku resztkowego obliczyć można ze wzoru

144 7. Zasady obliczeń wytrzymałościowych śrub

Qz

Pu Fu

n

(7.57)

gdzie F_u jest powierzchnią uszczelnienia, p„ — ciśnieniem na powierzchni uszczelnienia, przy którym zapewniona jest szczelność, n — liczbą śrub w złączu.

Wymagane ciśnienie p_u (w MPa) w zależności od materiału uszczelniającego, szerokości powierzchni uszczelniania (w cm) oraz od ciśnienia panującego wewnątrz zbiornika p (w MPa) określa doświadczalny wzór

Pu = ^C~y^^P~ ^MPa-    (7.58)

We wzorze tym c i łc są współczynnikami liczbowymi (tablica 7.4) zależnymi od materiału na powierzchni uszczelnienia. W złączach, od których nie wymaga się szczelności przyjmuje się Q_z — 0,2-1-0,6 Q_r. W silnikach spalinowych przyjmuje się p_u = (l,5-h2)p.

Tablica 7.4. Wartości współczynników c i k przy obliczaniu wymaganego ciśnienia na powierzchni uszczelnienia

Materiał	c	k
Stal	35	1
Żeliwo, brąz, mosiądz	30	1
Stop aluminium	18	0,9
Tekstolit	15	0,9
Guma	4	0,6

Ze wzoru (7.53) wynika, że w połączeniach śrubowych z zaciskiem wstępnym obciążenie robocze Q_r tylko w pewnej niewielkiej części przenosi się na śrubę Ot — 0,2-r-0,3). Im wartość współczynnika obciążenia

roboczego śruby x =    ,^ł- jest mniejsza, tym mniejsze jest całkowite

Cl + Cg

obciążenie śruby. Zmniejszenie x można osiągnąć przez zmniejszenie sztywności śruby C_x lub przez zwiększenie sztywności łączonych elementów C₂. Na rysunku 7.19 pokazano wpływ sztywności śruby na stan szej sztywności (prosta I), a zatem śruba o większej podatności pracować będzie w korzystniejszych (bardziej zbliżonych do statycznych) warunkach obciążenia. Wpływ sztywności części łączonych (przy Q_r — oonst, Qz — const, Ci = oonst) na stan obciążenia złącza ilustruje rys. 7.20.

a

Q

»

Rys. 7.19. Wpływ sztywności śruby na stan obciążenia złącza

obciążenia złącza. Przyjęto, że obciążenie robocze Q_r, siła zacisku resztkowego Q_z oraz sztywność elementów łączonych C₂ są niezmienne.

Z rysunku wynika, że dla śruby o mniejszej sztywności (prosta I')

1

Rys. 7.20. Wpływ sztywności elementów łączonych na stan obciążenia złącza

W tym przypadku, większa sztywność elementów łączonych (prosta II) daje korzystniejszy stan obciążenia złącza. Poprawa charakteru obciążenia śrub pociąga za sobą pogorszenie charakteru obciążenia części łączonych. Jednakże o wytrzymałości złącza gwintowego decyduje jednoznacznie wytrzymałość śrub, gdyż ich łączny przekrój jest znacznie mniejszy niż pole przekroju ściskanych części, a obciążenia działające na śruby są większe. Dlatego optymalny stan obciążenia występuje wtedy, gdy części łączone mają dużą sztywność, a śruby małą, co można uzyskać przez zastosowanie w połączeniu dużej liczby cieńszych śrub. W połączeniach szczelnych nie należy stosować zbyt grubych i miękkich uszczelnień. Zwiększenie podatności śrub osiąga się przez zmniejszenie ich wymiarów

10 — Połączenia gwintowe