1313878271

3.1. Charakterystyka podstawowych metod napinania śrub

Wykonanie złącza śrubowego z napięciem wstępnym wymaga obliczenia jego wartości w etapie projektowania, a następnie określenia wartości napięcia jakie jest uzyskiwane w śrubach w trakcie realizacji połączenia. Niestety bezpośredni pomiar napięcia śruby jest trudny w normalnych warunkach, dlatego stosuje się metody pośredniego określenia jego wartości po przez pomiar innych wielkości fizycznych. Najpowszechniejszą metodą tworzenia złącza śrubowego z zadaną wartością napięcia jest przyłożenie do nakrętki określonego momentu dokręcającego za pomocą klucza dynamometrycznego. Jednak metoda ta nie jest zbyt dokładna, ponieważ moment dokręcenia nie określa wprost napięcia w śrubie, ale jest wynikiem oddziaływania zmiennych o charakterze losowym. Na wahania momentu wpływa wiele czynników, których precyzyjne wyznaczenie jest niezwykle trudne albo nawet niemożliwe. Są to miedzy innymi: tarcie statyczne i kinetyczne, nieregularność i nieprostopadłości współpracujących powierzchni, smarowanie, błędy wykonania gwintu i powierzchni współpracujących, niejednolitość śrub itp. Dla zwykłych śrub określono, że rozrzut wartości momentu dokręcania, przy wymaganym stałym napięciu wstępnym, dochodzi do ± 30 %, a dla śrub i nakrętek kołnierzowych nawet do ±50%. Dlatego przyjmuje się, że połączenie można napinać w oparciu o moment dokręcenia jeżeli tolerancja poprawności wykonania złącza wynosi powyżej ±30%. Podstawowym problemem tej metody napinania jest brak precyzyjnej wartości i powtarzalności napięcia wstępnego w złączu śrubowym. Główną przyczyną dużego rozrzutu wartości napięcia wstępnego przy stałym, nawet precyzyjnie dobranym momencie dokręcania jest to, że przyłożony moment jest w 85%-^90% tracony na pokonanie sprzężeń ciernych podczas napinania, które występują zarówno na powierzchni czołowej dokręcanej nakrętki jak i na powierzchni gwintu. Wykres na rys.l przedstawia procentowy rozkład wykorzystania momentu obrotowego do rozciągnięcia napinanej śruby oraz zużywanego na pokonanie oporów tarcia.

Moment zużyty na pokonanie tarcia

12,18%

Moment wykorzystany na rozciąganie śruby.

Rys. 1. Rozkład wykorzystania momentu przy dokręcaniu nakrętki

Inną metodą napinania złącz śrubowych jest stosowanie napinaczy hydraulicznych. Metoda ta wykorzystuje ciśnienie cieczy hydraulicznej, która podawana z pompy wywiera nacisk na tłok. Tłok natomiast, pracując w cylindrze napinacza, przenosi siłę pochodzącą od ciśnienia cieczy na napinaną śrubę, tym samym ją rozciągając. Wówczas dokręca się nakrętkę na śrubie i zwalnia ciśnienie płynu. Śruba poddana odkształceniu sprężystemu wprowadza napięcie do złącza. Metoda ta jest o tyle skuteczna, że pozwala na uniezależnienie napięcia od tarcia na gwincie i powierzchni oporowej nakrętki. Prosta zależność siły od ciśnienia oddziaływującego na powierzchnię tłoka umożliwia dość dokładne określenie wartości napięcia w śrubie.

3