PKM I w08 (Polaczenia Srubowe Spawane Nitowe)

7/25/2019 PKM I w08 (Polaczenia Srubowe Spawane Nitowe)

1/184

Mechanizm rubowy i poczenia rubowe

w ujciu historycznym

Mechanizm rubowy

Archimedesowi przypisuje si wynalezienie limacznicy -ruby bez koca -urzdzenia sucego do podnoszenia wody poprzez ruch obrotowy.


2/184

W XV wieku Johann Gutenberg wykorzysta dziaanie rubyw swej znanej pierwszej maszynie drukarskiej.

Pierwszmaszyn do nacinania rub zbudowa w 1568 rokufrancuski matematyk Jaques Besson.

Maszyna do nacinania gwintu zaprojektowana przez Leonarda


3/184

W manuskrypcie Codex Madrid I- Leonardo zawarszczegowanaliz ruby


4/184


5/184


6/184

ruby zczne byy znane ju w staroytnoci.

Pierwsze ruby byy wykonane z brzu lub srebra iprzeznaczone byy do wkrcania do drewna. Gwinty tych rubbyy wykonane przez wypiowanie pilnikiem lub przylutowaniespiralnego drutu do trzpienia.

Pierwsze ruby wsppracujce z nakrtkpojawiy si wpoowie pitnastego stulecia. ruby te miay zarysprostoktny, ktry nastpnie by zaokrglany. Nakrtki byy

bardzo prymitywne, poniewa byy wykonywane rcznie.

Nastpny wielki krok w tym zakresie uczyni Eli Whitney w1801 roku, kiedy to zostaa udoskonalona tokarka.

ruby zczne


7/184

Henry Maudsley (1770 -1831) - zbudowa tokark

pozwalajcnacina ruby o rnej rednicy i rnejpodziace.

Pomidzy latami 1800 i 1810 jego wynalazek pchn sztuk

nacinania gwintw do nowoczesnej praktyki inynierskiej.W 1841 Joseph Whitworth zaproponowa okreleniepodziaki, gbokoci zarysu i kta gwintu.

Whitworth zaproponowa trjktny zarys gwintu o kcie 55, zpromieniem zaokrglenia wierzchokw i wgbie zarysurwnym 0,1373podziaka.


8/184

0.900 9 3 3

1 1.000 8 3 3

1 3 3

1 7 3 3

1 6 4 3

1 6 4 2

1 5 4 2

1 5 4 2

1 4 5 2

2 4 5 2

2 4 5 2

2 4 5 2

2 3 6 2


9/184

LINIALINIA RUBOWA I GWINTRUBOWA I GWINT


10/184

Wykorzystanie linii rubowej

ruby zczne

limak przekadnilimakowej

mechanizm rubowy
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/64/Acme_thread.jpg


11/184

LiniaLinia rubowarubowa (helisa) to krzywa trjwymiarowa zakrelonaprzez punkt poruszajcy si ze staprdkocipo tworzcej

walca lub stoka, ktry obraca sijednoczenie ze staprdkociktowwok swej osi.

linia rubowawalcowa

linia rubowastokowa
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/pl/7/77/Krzywa_%C5%9Brubowa.png


12/184

Linia rubowa walcowa wynika znawinicia trjkta prostoktnegona walec.

linia rubowa walcowa


13/184

d

d

kt wzniosu linii rubowej

h

d

h

=tg


14/184

p

P1

P2

Zalenoci geometryczne linii rubowej walcowej

x

(skok)


15/184

hz(podziaka zarysu)

P1

P2

Linia rubowa podwjna

x

p=2hz


16/184

Zalenie od kierunku ruchu obrotowego linia rubowa

moe mie skrt lewy lub prawy.

linia rubowaprawoskrtna

linia rubowalewoskrtna


17/184

Jeeli podczas obrotu figury paskiej(trjkta, prostokta, koa, trapezu)

jej paszczyzna stale przechodzi przez o obrotu,a jej punkty zakrelajwalcowe linie ruboweto powstaje brya zwana gwintemgwintem.


18/184


19/184

Gwint jest ograniczony powierzchni rubowpowstaprzyruchu jego zarysu oraz powierzchniwalcow.

Jeeli powierzchnia rubowa gwintu ogranicza powierzchniwalcow:

od zewntrz to nazywamy go zewntrznym (rub),

od wewntrz to nazywamy go wewntrznym (nakrtk).

powierzchnia walcowa


20/184

Gwint

wewntrzny

Gwintzewntrzny


21/184

Tworzca figura paska nosi nazw zarysu gwintu.

Zalenie od ksztatu zarysu rozrnia si gwinty:

trjktne,

prostoktne,

trapezowe, koowe.


22/184

Zalenie od ksztatu zarysu rozrnia si

gwinty:

trjktne,

prostoktne,

trapezowe,

koowe.


23/184

Zarys gwintu trjktny najczciej stosowany

jest w rubach zcznych.


24/184


25/184


gwinty:

trjktne,

prostoktne,

trapezowe,

koowe.

Z i t t k t t j t


26/184

Zarys gwintu prostoktny stosowany jest wmechanizmach rubowych do zamiany ruchuobrotowego na posuwisty przypadku, gdy wymaganajest dua dokadno posuwu.

Gwint prostoktny ze wzgldu natrudnoci wykonawcze izmniejszonwytrzymao, wporwnaniu do trapezowego, jest

rzadko stosowany.


27/184


gwinty:

trjktne,

prostoktne,

trapezowe,

koowe.

Rozrnia si dwa rodzaje zarysw gwintu trapezowego:


28/184

Rozrnia si dwa rodzaje zarysw gwintu trapezowego:

symetryczny,

niesymetryczny.
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/64/Acme_thread.jpg


29/184


30/184

Zarys gwintu trapezowego symetrycznego

stosowany jest w mechanizmach rubowych przydziaaniu duych obcie dwustronnych.

Zarys gwintu trapezowego niesymetrycznego

stosowany jest w mechanizmach rubowych przydziaaniu duych obciejednostronnych, np.

podnoniki.


31/184


gwinty:

trjktne,

prostoktne,

trapezowe,

koowe.

Zarys gwintu koowy stosowany jest w urzdzeniach


32/184

Zarys gwintu koowy stosowany jest w urzdzeniachpoddanych obcieniom dynamicznym, np. zcza wagonw

kolejowych, hakach urawi, itp.
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/a4/Eisenbahn_Schraubenkupplung_1.jpeghttp://pl.wikipedia.org/w/index.php?title=Plik:Sprzeg_srubowy.jpg&filetimestamp=20041015143602


33/184

Budowa sprzgu rubowego:

1) sworze, 2) hak, 3) rkoje ruby, 4) ubek, 5) gwint prawygwint prawy, 6)nakrtka sprzgu, 7) gwint lewygwint lewy, 8) pak.
http://pl.wikipedia.org/w/index.php?title=Plik:Sprzeg_srubowy.jpg&filetimestamp=20041015143602


34/184

Podziakzarysu gwintu hznazywa si odlego

ssiednich zarysw mierzonwzdu osi gwintu.Skokiem gwintup nazywa si przesuniecie zarysuzwoju wzdu osi po penym jego obrocie.

Skok gwintu moe by rwny podziace (p = hz), wtedygwint jest jednokrotny, lub stanowi jej krotno (p =zhz), wtedy gwint jest wielokrotny..

p=hz p=2hz p=3hz

Charakterystyczne wielkoci ruby


35/184

ruba

nakrtk

a

o

ruby

y y y

wsppracujcej z nakrtk:

rednica nominaln ruby d rednic podziaow ruby dp

rednic rdzenia dr

rednic nominalnnakrtki D

rednic otworu Do

rednic podziaownakrtki Dp

przy czym: Dp = dp

nona gboko gwintu tn

rednica robocza gwintu

ds. =0,5(Do+d)

d

dp

dr

D

Do

Dp

tn


36/184

M24

Liczba podana przy oznaczeniu gwintu, np.

M24 zawsze oznacza rednic nominaln

druby, tj. rednic zewntrznzarysugwintu


37/184

Wszystkie gwinty poza prostoktnym sznormalizowane, a wic znormalizowane sichrednice nominalne di podziakip.

Wszystkie inne wymiary zarysu gwintu suzalenioneod podziakip.

W kadym rodzaju gwintw rozrnia sipodstawowy szereg gwintw normalnych zwykych, wktrych rednica nominalna djest skojarzona z pewnpodziakp.

W przypadku gdy z dana rednicdjest skojarzona podziaka


38/184

p yp g y j j pmniejsza ni w gwincie zwykym, to mamy do czynienia z

gwintem drobnozwojowym; w przypadku przeciwnymgrubozwojowym.

gwintdrobnozwojowy

gwint

grubozwojowy


39/184


40/184


41/184

POPOCZENIA GWINTOWE ICZENIA GWINTOWE I

RUBOWERUBOWE

Rodzaje zczy gwintowych


42/184

Rodzaje zczy gwintowych

bezporednio wkrcane, np. smarowniczki w oyskachlizgowych,

rurowe, np. zczki rurowe,

poczenia rubowe.

Poczenia rubowe


43/184

Poczenia ruboweW zalenoci od postaci konstrukcyjnych rozrniasi poczenia :

rubowe,

szpilkowe,

wkrtowe.

rubowe szpilkowe wkrtowe

Elementy poczenia rubowego


44/184

podkadka nakr tkaruba

eb ruby trzpie ruby

Elementy poczenia rubowego

szpilka


45/184


46/184

ZaleZalenono mimidzy sidzy si obciobciajajcc


47/184

ZaleZalenono mimidzy sidzy siobciobciajajcc

nakrnakrtktk a sia siobracajobracajccnakrnakrtktkWyznaczenie takiej zalenoci pozwala na:

obliczenie momentu niezbdnego dodokrcenia lub odkrcenia(poluzowania) nakrtki (ruby),

obliczenie strat tarcia na gwincie

midzy ruba nakrtk.

Zaleno midzy siobciajcnakrtk P a si obracajc


48/184

nakrtk Pa siobracajcnakrtkH wyznacza sianalizujc wycinek nakrtki.

dsH

PP

wycineknakrtki


49/184

W tym celu rozwaa siruch nakrtki jako ruchklocka po rwni pochyej.

Klocek obciony jestsiami:

obciajcnakrtkP,

obracajcnakrtkH.

P

H

H


50/184

P

H

yx

Px

Py

Hx

Hy

ruch

klocka

T

Warunek rwnowagi dla klocka znajdujcegoi i h j


51/184

si na rwni pochyej:

Wiemy jednak, e:

NT =

P

H

y

x

Px

Py

Hx

Hy

ruch

klock

aruch

klock

a

T

0=+ xHxPT


52/184

yy HPN +=Z rysunku wynika:

sin=PPx

cos=PPy

cos=HHx

sin=HHy

P

H

y

x

Px

Py

Hx

Hy

ruch

klock

aruch

klock

a

T

Wwczas warunek (1) mona zapisa


53/184

nastpujco:

( ) 0cossinsincos =++ HPHP

Przemnaajc pierwszy czon rwnania przez :

0cossinsincos =++ HPHP

oraz grupujc czony zPiH, otrzymujemy:

sincossincos += PPHH

WycigajcHiPprzed nawiasy, otrzymujemy:


54/184

yc gajc p ed a asy, o y uje y

Po przeksztaceniu, uzyskuje si zaleno:

( ) ( ) sincossincos += PH

sincossincos +=PH

Dzielc obie czci uamka przez cos,


55/184

otrzymuje si:

Z tematu dotyczcego kta tarcia wiemy, e:

tg1

tg

cos

sincoscos

sincos

+=

+

= PPH

tg=

Wwczas:


56/184

Z trygonometrii szkoy redniej wiemy, e:

tgtg1

tgtg

+=PH

( )

tgtg1

tgtg

tg +

=+

Ostatecznie otrzymuje si zaleno pomidzy


57/184

y j p y

siobracajcnakrtkHa sijobciajcP:

Naley jednak pamita, e wywody te

dotyczyy ruchu klocka do gry czylidokrcania nakrtki siH.

( )+= tgPH

W przypadku luzowania nakrtki (ruch klockaw d po rwni pochyej:


58/184

w d po rwni pochyej:

Oglnie mona zapisa zaleno midzy

siamiHiPjako:

( )= tgPH

+ dokrcanie nakrtki; odkrcanie nakrtki:

( )= tgPH

Warunek samohamownoWarunek samohamownoci gwintuci gwintu


59/184

Rozpatrzmy przypadek zsuwania si klockapo rwni pod dziaaniem siyP:

P

Py

Px T

Rozpatrzmy przy jakich warunkach sia osiowaP b d i d i i kl k


60/184

Pbdzie powodowa zsuwanie si klocka:

I. Jeeli > toPsin>TiH>0

II. Jeeli


61/184

Oznacza to, e dowolnie dua sia osiowaP nie jestw stanie przesun klocka na rwni pochyej, czyliodkrci nakrtki.

Dla jej zluzowania naley odwrci kierunek siyH.

W poczeniach ze rubami zcznymi waruneksamohamownoci powinien by speniony, natomiastzcza ruchowe w mechanizmach rubowychpowinny miejak najwikszsprawno.

WytrzymaWytrzymaoo gwintugwintu


62/184

W poczeniach gwintowych powinno si dy dorwnomiernego rozkadu naciskw naposzczeglne zwoje gwintw.

Nie zawsze jest to moliwe do spenienia iprzyczynami nierwnomiernoci naciskw mog

by: rnice skoku w gwincie ruby i nakrtki

spowodowane niedokadnym wykonaniem, rna sztywno (podatno) ruby i nakrtki,

rnoimienne odksztacenia w rubie inakrtce.

Rozkad naciskw


63/184

gwint standardowygwint standardowy


64/184

Rwnoimienno naciskw w rubie inakrtce mona uzyska za pomocksztatowania postaci konstrukcyjnej

poczenia rubowego.

P

P


65/184

Naprenia w rubie i nakrtce sjednoimienne rozkad naciskw jest bardziej korzystny

p

-+- -

p

P

p

+-

P

p

++

WytrzymaWytrzymaoo gwintu na naciskigwintu na naciskipowierzchniowe ipowierzchniowe i cinaniecinanie


66/184

Gwint w poczeniurubowym podlegaobcieniom zoonym,a mianowicie jest on:

zgniatany, cinany,

zginany.

p

Pt

powierzchniowe ipowierzchniowe i cinaniecinanie

Pg

r

Mg

Biorc pod uwag skomplikowany rozkadobcie w poczeniu gwintowym, oblicza si go


67/184

p g y , g

w sposb uproszczony , zakadajcrwnomiernonaciskw w obu wsppracujcychelementach.

Z trzech rodzajw obcie dziaajcych na gwint,najbardziej niebezpieczne jest zgniatanie gwintu

czyli obcienie w postaci naciskwpowierzchniowych.

Zakada si, e jeeli gwint bdzie wystarczajcowytrzymay na naciski powierzchniowe, to bdzieon rwniewytrzymay na pozostae rodzajeobcie.


68/184

Jaka powinna by wysoko nakrtki m, aby przyzadanej rednicy nominalnej ruby dzwoje nakrtkibyy odporne na naciski powierzchniowe i nie ulegayciciu?.

Niech ruba bdzie rozcigana siP.


69/184

W praktyce poczenie rubowe projektuje si tak, abywytrzymao gwintu na naciski powierzchniowe bya wikszani wytrzymao rdzenia ruby na rozerwanie.

Oznacza to, e powierzchnia gwintu musi przenie wikszenaciski powierzchniowep nijest wytrzymay rdze ruby narozerwanie kr.

p > kr

p - naciski powierzchniowe na gwincie,

kr - wytrzymao materiau rdzenia ruby na rozerwanie.

Warunek wytrzymaociowy dla rdzeniaruby na rozerwanie:


70/184

ruby na rozerwanie:

rr k

F

P=

Std ruba moe by obciansiP:

FkP r

(1)

(2)

Warunek wytrzymaociowy na naciski powierzchniowe:


71/184

gdzie:

Fp

- powierzchnia nacisku

jednego zwoju (rzut powierzchni

styku gwintu na paszczyznprostopaddo osi ruby),

i liczba czynnych zwojw

gwintu nakrtki wsppracujcejze rub.

dop

p

piF

Pp

=

Fp

(3)

Podstawiajc do rwnania 3 si obciajcrub P (z rwnania 2) uzyskuje si:


72/184

rubP (z rwnania 2) uzyskuje si:

dop

p

r piF

Fk

iFpFkpdopr

Przeksztacajc to rwnanie do postaci:

(5)

(6)

Pole powierzchni nacisku jednego zwojuFp:


73/184

nsp tdF =

ds -rednia rednica gwintu,

tn - nona gboko gwintu,na jakiej ruba styka si znakrtk.

ds

tn

(7)


74/184

Pole powierzchni przekroju rdzenia rubyF:

2

4

1r

dF =

dr-rednica rdzenia ruby.

(8)

Liczba czynnych zwojw gwintu nakrtki


75/184

Liczba czynnych zwojw gwintu nakrtkiwsppracujcej ze rubi:

zhmi=

gdzie:

mwysoko nakrtki,hzpodziaka zarysu gwintu.

(9)

Podstawiajc do rwnania (6) zalenoci (7), (8) i(9) uzyskuje si :


76/184

(9) uzyskuje si :

z

nsdoprrhmtdpdk 241

Po przeksztaceniach uzyskuje si:

mtdphdknsdopzrr 4

2

Wyznaczajc z ostatniego rwnania m uzyskuj si:

2


77/184

nsdop

zrr

tdphdkm

4

Po uproszczeniach i odpowiednich

przeksztaceniach uzyskuj si:

r

n

z

s

r

dop

r dth

dd

pkm

41


78/184

W rubach zcznych ruba i nakrtka sstalowe,dla ktrych:


79/184

y

52,p

k

dop

r

Wwczas:

d,m 670>W rzeczywistoci dla zwykych rubach zcznych

wykonanych ze stali przyjmuje sim = 0,8di taknakrtk nie naley oblicza na naciskipowierzchniowe.

Podobne rozwaania mona przeprowadzi nawytrzymao gwintu nagwintu na cinaniecinanie, przy czym inna


80/184

bdzie powierzchnia cinana.Dla stalowych rub zcznych uzyskuje siwarunek:

Oznacza to, e jeeli gwint w nakrtce speniawarunek na naciski powierzchniowe to tym bardziej

spenia warunek na cinanie.

d,m 470

W normalnychW normalnych rubach zrubach zcznych wykonanych zecznych wykonanych zestali gdziestali gdzie mm = 0,8= 0,8ddgwintu nie trzeba obliczagwintu nie trzeba oblicza..


81/184

gg ,, gg

Wpyw zginania gwintu (nie ruby) na jego

wytrzymaojest nieznaczny i w obliczeniachmona pomin.


82/184

OdciOdcianieanie rub od zginania i skrrub od zginania i skrcaniacania

Optymalnym stanem obcienia zcza rubowegojest jego obcienie sisiosiowosiow.


83/184

Warunkiem tego stanu jest prostopado osi ruby dopowierzchni:

ba ruby,

oporowych nakrtki, styku elementu czonych.


84/184

Jeeli ten warunek nie zostanie speniony topojawiajsi dodatkowe naprenia w rubie,

wywoane dziaaniem momentu gncegoMg.

Naprenia te w poczeniu ze zmiennymi

napreniami roboczymi mogprowadzido

zniszczenia ruby.

W praktyce zawsze wystpujnieprostopadoci osi

ruby i wymienionych powierzchni, wywoane np.

niedokadnym wykonaniem lub wystpowaniem

zanieczyszcze.

Pojawia si przy tym pytanie:

czy moczy mona minimalizowana minimalizowa konstrukcyjniekonstrukcyjnie


85/184

wpwpyw tego rodzaju napryw tego rodzaju napree gngncych?cych?

Wiemy, e naprenia gnce g

wywoane

dziaaniem momentu gncego Mgw przekrojurdzenia ruby wynosz:

0W

Mgg= (1)

gdzie:

W0 wskanik przekroju koowego rdzenia ruby

na zginanie


86/184

W celu okrelenia czynnikw wpywajcych na

zmniejszenie dodatkowych napre gncychpojawiajcych si w wyniku nieprostopadoci

osi ruby i powierzchni oporowych, rozpatrujesi w przejaskrawieniu zginan rub.

= sl

tg (2)


87/184

ls

sl= (3)

Z wytrzymaoci materiaw wiemy, e dla zginanejbelki istnieje zaleno:

1


88/184

IE

g

=

1(4)

Mg

gdzie:

I moment bezwadnoci figury paskiej

Podstawiajc zaleno (3) do rwnania (4)

k j i


89/184

0IEl

g

s =

uzyskuje si:

Po przeksztaceniach za:

=0

IElMsg

i:

sg l

IE

M

=

0

(5)(5)

(6)

Podstawmy do rwnania (1) uzyskanzaleno(5) dla momentu gncegoMg:

M


90/184

(7)

s

g

g

lW

IE

W

M

==0

0

0

Moment bezwadnociI0 oraz wskanik przekrojuna zginanie W

0

dla przekroju koowego rdzeniaruby wynoszodpowiednio:

32

3

0

rdW =

oraz

64

4

0

rdI =

(6)

Po podstawieniu wartoci W0 iI0 z rwnania (7) dorwnania (6) uzyskuje si:


91/184

(8)3

4

0

0

64

32

rs

r

s

g

dl

dE

lW

IE

=

=

Po uproszczeniu uzyskuje si za ostatecznie:

= sr

gldE

21 (9)

2

g

s

d

l


92/184

Dodatkowe naprenia gnce wywoane

nieprostopadocipowierzchni oporowej do osiruby (kt ) stym mniejsze

im wikszy jest stosunek czynnej dugoci ruby lsdo rednicy jej rdzenia dr,

tzn. im bardziej jest elastyczna (smuka, podatna)

ruba.

rd

ruba elastyczna (smuke, podatne)


93/184

dr

ls

drdr

ls

W celu wyeliminowania szkodliwych napregncych dodatkowo stosuje si specjalne podkadki

zapewniaj ce popraw prostopadoci powierzchni


94/184

zapewniajce popraw prostopadoci powierzchnielementw czonych oraz powierzchni nakrtki (ba)do osi ruby.

rk

uli

P

Wid k


95/184

x

Widok x

P

Zasada dziaania hydraulicznego urzdzenia do napinania


96/184

olej pod

cinieniem

nakrtkaruba


97/184


98/184


99/184

WytrzymaWytrzymaoo popoczeczerubowychrubowych

Rozrnia si cztery podstawowe przypadkib i b h


100/184

Rozrnia si cztery podstawowe przypadkiobcie pocze rubowych:

I. ruba obciona siosiow

II. ruba obciona siosiowi momentemskrcajcym

III. ruba napita wstpnie i obciona siosiow

IV.ruba obciona sipoprzeczn:

ruba zaoona z luzem

ruba pasowana

Przypadek I: ruba obciona siosiow

Przykadem takiego przypadku obcienia moe by np. hakurzdzenia dwigowego.


101/184

urzdzenia dwigowego.

PP

Warunek wytrzymaociowy:


102/184

rr kF

P

=

P

Warunek wytrzymaociowy:

4

2

r

dF

=

gdzie Fprzekrj rdzenia ruby:

kP 4

Po podstawieniu uzyskuje si zaleno:


103/184

r

r

kdP 2

4

Zaleno ta pozwala rozwiza trzy podstawowezadania:

Dane: obcienie P, materia kr

naley obliczy:

rednice rdzeniaruby dr

Dane: rednica rdzenia

ruby dr materia kr

naley obliczy: obcienie P

Dane: obcienie P, rednica rdzenia

ruby dr

naley obliczy: materia kr

2

4

rr d

P

k

rr kP

d

4

4

2

rr kd

P


104/184

Przypadek II: ruba obciona siosiowimomentem skrcajcymPrzykadem takiego przypadku obcienia moe bynp. podnonik.


105/184

np. podnonik.

W rubie obcionej si

osiowPi momentemskrcajcym Ms wystpinaprenia rozcigajce

wzgldnie ciskajce oraznaprenia skrcajce

F

Pr =

Naprenia rozcigajce (ciskajce):


106/184

F=

Naprenia skrcajce:

s

s

W

M=

gdzie:

Ms moment skrcajcy,

Ws wskanik przekroju koowego na skrcanie

Moment skrcajcy:

Ts MM =

MTPO


107/184

Sumaryczny moment tarcia:

gdzie:

MTG moment tarcia na gwincie,

MTPO moment tarcia na

powierzchni oporowej

MM =

TPOTGT MMM += MTG

Moment tarcia na gwincie :

Hd,M sTG = 50


108/184

Hd,M = 50Wiemy jednak e:

( )+= tgPH

Wwczas moment tarcia na gwincie :

( )+= tg50 Pd,M

sTG

O wyteniu materiau decydujnapreniazastpcze (np. wedug hipotezy Hubera):

( ) k22


109/184

gdzie:

- wspczynnik przeliczeniowy,

kr dopuszczalne naprenia na rozciganie(ciskanie)

( ) rcz

k+= 22

Z otrzymanej zalenoci z reguy oblicza si

rednic rdzenia ruby.

Przy obliczeniach wstpnych i obliczeniach niewymagajcych duej dokadnoci, ruby oblicza si

jak gdyby byy obcione tylko siosiowPmnocj przez wspczynnik poprawkowy rwny 1 251 3


110/184

jprzez wspczynnik poprawkowy rwny 1,251,3.

Wspczynnik ten uwzgldnia napreniaskrcajce, pojawiajce si w gwincie wskutektarcia.

wstepnychchobliczeniawk

F

P,r

=31

ruby ciskane naley ponadtosprawdzi na wyboczenie.

O charakterze wyboczenia

P


111/184

y

(spryste, niespryste) rub

decyduje ich smuko oraz sposbzamocowania ruby.

Przypadek III: ruba napita wstpnie i

obciona siosiow

Przykadem takiego przypadku obcienia moe


112/184

Przykadem takiego przypadku obcienia moeby np. mocowanie gowicy cylindra w silniku.


113/184

Napicie wstpne pocze rubowych stosuje si w

przypadku dziaania obcie zmiennych oraz istnienia

wymaga w zakresie szczelnoci poczenia.

Ni d t ki h b h l


114/184

Niezawodna praca takich pocze rubowych zaley w

znacznej mierze od sposobu ich wstpnego napinania.

Zbyt maa wartosiy napicia wstpnego moe spowodowa

to, e dziaanie obcienia roboczego powoduje takie

odksztacenie rub inastpi utrata styku.

Zbyt dua wartosiy napicia wstpnego moe spowodowa

to, e dziaanie obcienia roboczego naoy si na

obcienie wstpne i ich sumaryczne dziaanie moe

doprowadzido przekroczenia granicy plastycznoci materiau

rub, co w konsekwencji spowoduje nadmierne ich wyduanie

si i w konsekwencji utrat styku.

Sia napicia wstpnego w poczeniu rubowym jestrealizowana za pomocdokrcajcego momentuobrotowego przyoonego do nakrtki i (lub) ba ruby.

Kiedy poczenie jest napite wstpnie to nastpuje t d i b t i i i


115/184

spryste wyduenie ruby oraz spryste ciniecieelementw czonych.

Zakada si, e obcienie to przenoszone jest przez bryprzestrzenn.

strefa przenoszenia obcienia

od napicia wstpnego

a) b) c) d)

Schemat ilustrujSchemat ilustrujcy dziacy dziaanie napianie napicia wstcia wstpnego w popnego w poczeniuczeniurubowymrubowym


116/184

a) obcienie zewntrzne bez napicia wstpnego;b) napicie wstpne bez obcienia zewntrznego;c) obcienie zewntrzne mniejsze od napicia wstpnego;

d) obcienie zewntrzne wiksze od napicia wstpnego.

1000 N

P1000 N

elementy czone ruba

ienie

siaciskajca

sia

rozcigajca


117/184

obci

wyduenieugicie

Odksztacenie ruby i elementw czonych w zalenoci

od obcienia mona przedstawi w formie wykresw


118/184

ciniecie

elementw

czonych

c)b)

sia obcienia

podstawowego

a) wyduenieruby

odcienie

cinitych

elementw

czonych

dodatkowe

wyduenie ruby

a)

e

nie

b)

ienie

dodatkowa sia

b i j b

Wykresy odksztaWykresy odksztaceceruby i elementruby i elementww czonychczonych

sia cakowitaobciajca rub

nie jest suma

algebraiczntych si

nie jest suma

algebraiczntych si


119/184

a) sia napicia wstpnego;

b) sia napicia wstpnego oraz sia obcienia podstawowego

obci

wyduenieruby

cinicieelementw

czonych

odksztacenie

sianapicia

wstpnego

dodatkowa

sia

odciaj

ca

elementyc

zone

siaobcienia

podstawo

wego

s

ianapicia

wstpnego

obci

wyduenie

rubycinicie

elementw

czonych

odksztacenie

obciajca rub

Cakowite obcienie ruby napitej wstpnie, apotem poddanej dziaaniu obcieniu podstawowemu


120/184

nie jest sumsumarytmetycznarytmetyczn tych sitych si i jest mniejsze od

sumy tych si.

Cze obcienia podstawowego przejmujelementy

czone, przy czym warto tego przejcia zaley odpodatnoci ruby i elementw czonych.

Istotnym czynnikiem poprawnej pracy poczenia rubowegoj t d b id j t i i i i t (


121/184

jest dobr prawidowej wartoci siy napicia wstpnego (przyzdanej wartoci obcienia podstawowego), poniewa:

zbyt dua jego warto moe spowodowa przekroczeniegranicy sprystoci materiau ruby,

zbyt maa jego warto moe spowodowa utrat zaciskuresztkowego elementw czonych.

dajce

oci

y sia

ca zo

ne

enia

wego

obcienie

dodatkowa sia

obciajca rub

dodatkowa siaobciajcarub

obcie

nie


122/184

a) zbyt dua sia napicia wstpnego;

b) zbyt maa sia napicia wstpnego.

obcienieodpowiad

granicysprysto

mat

eriauruby

d

odatkowas

odciajc

elementycz

siaobci

podstawow

zwikszonasia

napiciawstpnego

wyduenie

ruby

cinicie

elementw

czonych

odksztacenie

obciajcarub

dodatkowasia

odciajca

elementyczone

siaobcienia

podstawowego

zmniejszonasia

napiciaws

tpnego

wyduenieruby

cinicieelementwczonych

odksztacenie

szczelina miedzyelementami

czonymi

obcienie

pnego

kutek


123/184

odksztacenie

sian

apiciaw

stp

zmniejszonanawsk

osiadan

ia

odksztacenie zcza

wskutek osiadania

pwc PPP +=

Cakowita siaPc obciajca rub wynosi:

(1)


124/184

gdzie:

Pw sia napicia wstpnego,

Pp sia zewntrzna (obcienie podstawowe),

wspczynnik obcienia podstawowego.Warto wspczynnika obcienia podstawowego monaokreli za pomocpodatnoci rubyKs i elementw

czonychKk:

ks

k

KK

K

+= (2)


125/184

W celu obnienia wpywu zmiennego obcienia

zewntrznego na cakowitsi obciajc rub naleyzmniejszy wspczynnik obcienia podstawowego .

Mona to osign poprzez zwikszenie podatnoci rubyKs i

(lub) zmniejszenie podatnoci elementw czonychKk(zwikszenie ich sztywnoci).

siaobcienia

podstawo

wego

dodatkowa sia

obciajca rub

k

owitasia

ajcarub

kowitasia

ajcarub

obcien

ie

obcienie

iawstpnego

siaobcienia

podstawowego

dodatkowa sia

obciajca rub


126/184

odksztacenie

rubapodatna

cak

obci

cak

obci

sianapici

rubasztyw naruba

sztyw na

Zastosowanie stali o zwikszonej wytrzymaoci pozwala nazmniejszenie przekroju poprzecznego rub a tym samymzwikszenie ich podatnociKs (ruby elastyczne).


127/184

dr

ls

Sposoby zmiany podatnoSposoby zmiany podatnoci elementci elementww czonychczonych


128/184

zmniejszenie podatnoci

elementw czonychuzyskuje si poprzezzastosowanie sztywnych

podkadek o duej

powierzchni oporowej

zwikszenie ichpodatnoci poprzezzastosowanie

elastycznych przekadek

lub wybranie

czci materiauw konierzach

Regua konstruowania pocze rubowych znapiciem wstpnym, poddanym obcieniomzmiennym:


129/184

sztywne kosztywne konierzenierze --podatnepodatne rubyruby.

Regua konstruowania pocze rubowych dlaktrych ma by zapewniona jego szczelno:

podatne kopodatne konierzenierze -- sztywnesztywne rubyruby.


130/184

Durol w prawidowym doborze napicia wstpnego ma


131/184

kolejnodokrcania rub, np. podczas montau gowic.

Niewaciwa kolejnomogaby doprowadzido jej

uszkodzenia lub spowodowaw niedugim czasie awari

(nieszczelnogowicy), co w rezultacie moe doprowadzidopowanej usterki silnika.


132/184

Metoda ta jest podzielona na cztery etapy dociganiarub: pierwszy etap to dociganie wstpne rub na krzy wkolejnoci pokazanej na rysunku,

drugi etap docigania rub jest w tej samej kolejnoci jak wetapie pierwszym, lecz ze zwikszonym momentem siydokrcajcej nakrtki.


133/184

1

3

5

7

2

4

6

8

Etap trzeci i czwarty skocowymi w ktrych rubydociga si na gotowo, kolejno jedn rub po

drugiej, zwikszajc za kadym razem moment siydokrcajcej nakrtki.


134/184

1

2

3

46

7

8

Podczas dokrcania gowic jednolitych stosuje sidwa sposoby dokrcania:


135/184


136/184

Przypadek IV: ruba obciona sipoprzeczn-ruba zaoona z luzem

Przykadem takiego przypadku obcienia moe bynp konierz sprzga sztywnego


137/184

np. konierz sprzga sztywnego.

luz

Pt

Pt

dr

Tego rodzaju poczenie przenosi obcienie zapomocsi tarcia:

== wT PNTPNaprenia rozcigajce w rdzeniu ruby wywoanei i i t

(1)


138/184

r

w

r k

F

P=

sia napicia wstpnego wynosz:

Po przeksztaceniu otrzymuje si:

4

4 22

rr

wr

r

w dkPkd

P

(2)

(3)

Podstawiajc zaleno (3) do rwnania (1),otrzymujemy zaleno pozwalajcobliczy

obcialno zcza:

2


139/184

4

2

rrT dkP

Przypadek IV: ruba obciona sipoprzeczn-ruba pasowana


140/184

dt

Pt

gmin

Pt

W danym przypadku trzpie ruby bdzie cinany:

t

T kdP =

24


141/184

td

Poczenie to naley sprawdzi rwnie z warunkuna naciski powierzchniowe:

dop

mint

T

pgd

P

p =


142/184

booster case


143/184


144/184

LUZOWANIE SILUZOWANIE SI POPOCZECZERUBOWYCHRUBOWYCH


145/184

LUZOWANIE SILUZOWANIE SI POPOCZECZERUBOWYCH PRZY OBCIRUBOWYCH PRZY OBCIENIACHENIACHSTATYCZNYCHSTATYCZNYCH

P


146/184

dsT

Warunek samohamownoci zcza rubowego

obcionego tylko sinapicia wstpnego


147/184

Todkr MM


168/184

1


169/184

1 2

Double Thread Bolts

nakrtka przeciwnakrtka


170/184

Dobranie wielkoci parametrw poczenia rubowego

zapewniajcego jego teoretycznsamohamowno nieprzeciwdziaa jego luzowaniu si w przypadku dziaaniaobcie dynamicznych.

N jb d i j j j l i i b h


171/184

Najbardziej sprzyjajce luzowaniu si pocze rubowych sdynamiczne obcienia poprzeczne.

Najbardziej skutecznym sposobem przeciwdziaania luzowaniusi pocze rubowych jest dobr:

odpowiedniej wartoci siy napicia wstpnego,

rnorodnego rodzaju zabezpiecze ciernych iksztatowych.

MechanizmMechanizm rubowyrubowy

Wykorzystanie linii rubowej

ruby zczne

limak przekadni

limakowej

mechanizm rubowy


172/184

SprawnoSprawno mechanizmumechanizmu rubowegorubowego

Oglnie sprawno dowolnego mechanizmu

( ) t k k j L


173/184

(maszyny) stosunek pracy uzyskanejLudo pracy woonejLw:

w

u

L

L

=

Pracy uzyskanaLu :

hPL


174/184

P

hhPLu =

Z trjkta prostoktnego uzyskamy zaleno:


175/184

h

ds

tgtg =

= ss

dhd

h

Wwczas praca uzyskanaLu:

dPL


176/184

tg= su dPL

Z mechaniki oglnej wiemy, e prac woonLw moemy wyznaczy z rwnania

dynamicznego ruchu obrotowego ciaasztywnego:


177/184

=

0

dzw

ML

gdzie:

Mz- moment gwny si zewntrznych wzgldem osiobrotu ciaa,

- kt obrotu

W rozwaanym przypadku kt obrotu nakrtkiwynosi 2 ,

za moment gwny si zewntrznychwzgldem osi obrotu ciaa:

d


178/184

Po podstawieniu uzyskuje si zaleno naprac woonLw:

2

s

z

dHM =

2

2 swd

HL =

Z poprzednich rozwaa wiemy jednak, e:

Wwczas:

( )+= tgPH


179/184

Wwczas:

( ) += sw

dPL tg

Ostatecznie uzyskujemy nastpujczaleno na sprawno gwintu :

( )

== su

dP

dP

L

L

tg

tg


180/184

( ) + sw dPL tg

Po uproszczeniu za:

( )

+= tgtg

Kt przy ktrym sprawnojestnajwiksza mona znale z warunku:

0d

d=


181/184

d

Najwikszsprawno uzyskuj si dla kta:

245opt =

100

80

60

[%]

obszar

rubruchowych50

granica samohamownoci


182/184

40

20

0

0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 tg

max

0 10 20 30 40 50

kt pochylenia gwintu

obszar

rubzcznych

ubruchowych50


183/184


184/184

Documents

PKM I w08 (Polaczenia Srubowe Spawane Nitowe)