Połączenia gwintowe

gwinty © Bornemann

Udostępnij:

Czy w maszynach działających w normalnych warunkach, czy w ekstremalnych środowiskach pracy (np. pod wodą) – połączenia gwintowe muszą spełniać wiele technicznych kryteriów. Planowanie ich zastosowania wymaga zatem kompleksowego podejścia. 

Połączenia gwintowe to połączenia rozłączne, w których elementem łączącym są gwintowane łączniki: śruba z nakrętką lub wkręt. Zawierają one też elementy pomocnicze, typu podkładki i zawleczki. Ze względu na rodzaj łącznika występują połączenia gwintowe śrubowe i wkrętowe. Ich celem jest skuteczne i bezpieczne łączenie elementów ze sobą, wobec czego muszą gwarantować stałą i wysoką wartość siły dociskowej, jednocześnie zapewniając łatwość demontażu. Obliczanie wytrzymałości połączeń polega na wyznaczeniu średnicy rdzenia gwintu z warunków wytrzymałościowych, a następnie dobraniu odpowiednich wymiarów gwintu o średnicy rdzenia większej niż wynikająca z obliczeń. Zarówno metoda obliczeń, jak i wybór gwintu zależą od sposobu obciążenia i od warunków pracy połączenia.

>>Czym są i do czego służą wkładki gwintowe<<



Powszechnie stosuje się gwinty trójkątne: metryczne i rurowe walcowe oraz trapezowe (symetryczne i niesymetryczne). Mogą być zwykłe, drobne i grube, prawe i lewe oraz jednokrotne i wielokrotne. Połączenia gwintowe znajdują zastosowanie przede wszystkim jako połączenia ruchowe w mechanizmach zamieniających ruch obrotowy na postępowy, np. w napędach obrabiarek, prasach lub podnośnikach.

Wytrzymałość w trudnych warunkach
W zależności od warunków pracy danej maszyny lub urządzenia połączenia gwintowe narażone są na różne niekorzystne czynniki, które mogą przyspieszać proces destrukcji. Należą do nich np. trudne warunki pogodowe, duża wilgotność, wpływ soli lub innych chemikaliów oraz ekstremalne temperatury. Zniszczenia może być także spowodowane nadmiernym obciążeniem lub wadliwym wykonaniem gwintu (wynikającym np. z dużej chropowatości czy nierównoległości powierzchni oporowych nakrętki). Sam rdzeń narażony jest na rozciąganie i skręcanie. Gwint z kolei może zostać ścięty np. wskutek zbyt dużych nacisków na powierzchniach bocznych. Trzeba także brać pod uwagę prawidłową konserwację i eksploatację – nieprawidłowości mogą bowiem powodować zatarcie gwintu bądź powstanie korozji.

Obliczanie wytrzymałości złączy gwintowych bywa długim i skomplikowanym procesem. Ponieważ jednak mechanizmy gwintowe są połączeniami ruchowymi i mogą być obciążone jedynie siłami skierowanymi osiowo do śruby lub momentem skręcającym, dokonanie obliczeń jest tu niezwykle ważne. Inne obciążenia mogą bowiem powodować zginanie lub wyboczenie śrub. Muszą więc być przenoszone przez inne elementy konstrukcyjne urządzenia, jak rolki czy prowadnice.



Pomiary i obliczenia
Obliczenia wytrzymałościowe stosuje się do projektowania i sprawdzania połączeń gwintowych obciążonych siłą osiową lub styczną. Ich celem jest wybranie odpowiedniego połączenia po określeniu wymaganego obciążenia roboczego. Pozwala to również na kontrolę połączenia gwintowego, tj. nacisku w gwincie i śrubie przy zaciskaniu połączenia i podczas pracy.

W ramach obliczeń wytrzymałościowych mierzone połączenia są odpowiednio obciążane – dąży się tu do uzyskania osiowego obciążenia i uwzględnia obciążenie momentem skręcającym wywołanym dokręceniem nakrętki. Gdy powierzchnia przyłgowa łba styka się z łączonym elementem na niewielkiej powierzchni lub wręcz punktowo, należy też uwzględnić zginanie śruby. W tym przypadku często stosuje się specjalne podkładki zapewniające likwidację przyczyny wystąpienia tego rodzaju obciążenia.

Podczas obliczeń przyjmuje się, że obciążenie będzie przenoszone przez walec wewnątrz śruby, na którym „nawinięte” są zwoje gwintu. Zakłada się, że same zwoje nie przenoszą obciążenia. W przypadku śrub ściskanych konieczne jest także sprawdzenie wymiaru gwintu ze względu na możliwość wyboczenia śruby. W przypadku śrub z gwintem grubozwojnym i mechanizmów śrubowych smarowanych niezbędne jest sprawdzenie samohamowności gwintu. Czasem, ze względu na naprężenia złożone, konieczne jest także sprawdzenie wymiaru gwintu śruby. Po tym etapie następuje obliczenie wytrzymałościowe nakrętki.

Kreatory połączeń gwintowych
Obliczenia wytrzymałości połączeń gwintowych można usprawnić dzięki wykorzystaniu specjalnych programów – kreatorów. Są one używane do wstawiania połączenia gwintowego z komponentami niestandardowymi, wstawiania połączeń w otwory ustawione w szyku, wstawiania połączeń w wycięcia obrócone i wyciągnięte czy też wstawiania połączenia w wiele otworów szkicowanych lub punktów środkowych. Za pomocą kreatora można obliczyć projekt średnicy śruby i liczbę śrub oraz stworzyć projekt materiału śruby. Pozwala on też przeprowadzić obliczenia wytrzymałościowe śruby oraz obliczenia zmęczeniowe bazujące na wybranym rodzaju obciążenia bądź wybranej metodzie.

Udostępnij:

Drukuj



Dominika Piaseczna




TOP w kategorii






Chcesz otrzymać nasze czasopismo?
Zamów prenumeratę
Zobacz również