Šroub zažívá tah a kroucení pouze při utahování. Požadovaná utahovací síla šroubu je určena v závislosti na charakteru zatížení závitového spoje. Ve strojírenství se takové šroubové spoje nacházejí ve svorkových spojích (obr. 36), v upevněních poklopů, krytů atd. U takových spojů je tyč svorníku natažena utahovací silou F3
Obr. 36. Terminál sloučenina
Ověřovací výpočet se provádí pomocí ekvivalentního (sníženého) napětí pro nebezpečné místo.
Pevnostní stav
Ekvivalentní napětí je určeno hypotézou energie změny tvaru:
kde je tahové napětí v nebezpečné části šroubu; — nejvyšší torzní napětí; d1 – vnitřní průměr závitu; — koeficient utažení zohledňující kroucení hřídele šroubu.
Návrhový výpočet utaženého šroubu nezatíženého osovou silou. Vezmeme-li v úvahu vzorce (13) a (14), vnitřní průměr závitu šroubu
— dovolené napětí pro šroub.
Praxe ukázala, že šrouby se závitem menším než M10 mohou být poškozeny, pokud jsou nedostatečně utaženy. Proto se nedoporučuje používat šrouby malých průměrů (méně než M8) v silových spojích. V některých průmyslových odvětvích se k utahování šroubů používají speciální momentové klíče. Tyto klíče neumožňují při utahování použít větší než stanovený moment.
Výpočet šroubu utaženého a navíc zatíženého vnější axiální silou.
Tento případ je velmi častý (příruba, základ a podobné šroubové spoje). Většina výrobků se závitem vyžaduje předběžné utažení šroubů, aby bylo zajištěno těsné spojení a nedocházelo k vzájemnému posunu částí spoje. Po předběžném utažení síla předběžného utažení způsobí roztažení šroubu a stlačení částí kloubu. Kromě síly předběžného utažení může na šroub působit vnější axiální síla. Typický případ je na obr. 37, kde vlivem tlaku vzniká vnější síla věst. Výpočet je založen na výsledném zatížení šroubu.
Rýže. 37. Šrouby zajišťující víko k nádobě
Uvedené typy závitových spojů jsou klasifikovány jako namáhané spoje.
Ověřovací výpočet se provádí podle podmínky (9). Uvažujme dva případy výpočtu. Při stanovení návrhového napětí aр Tahová síla pro šroub se považuje za: Fo – axiální síla, tahový šroub, působící na něj po předběžném utažení a působení vnější síly na něj F, nebo Fp — axiální, tažná síla působící na šroub bez následného utažení. Axiální síly:
kde К3 – faktor utažení šroubů (pro připojení bez těsnění při proměnném zatížení К3 = 1,25 ÷ 2,0; pro spojení s těsněním); — součinitel vnějšího (hlavního) zatížení (pro spoj bez těsnění = 0,2 ÷ 0,3; pro spoj s pružným těsněním = 0,4 ÷ 0,9).
Konstrukční výpočet utaženého šroubu s dodatečným axiálním zatížením při absenci následného utažení:
Šroubový spoj je zatížen silami v roviněka
Podmínkou spolehlivosti spoje je absence pohybu dílů ve spoji. Konstrukce může být sestavena dvěma způsoby.
Výpočet šroubu zatíženého smykovou silou Fr při instalaci s mezerou (Obr. 38).
V tomto případě je šroub umístěn s mezerou v otvoru dílů. Pro zajištění nehybnosti spojovaných plechů 1, 2, 3 šroub je utažen momentem F3. Aby se zabránilo ohnutí šroubu, měl by být utažen tak pevně, aby třecí síly ve spojích dílů byly větší než smykové síly Fr.
Rýže. 38. Pro výpočet šroubů připojtenesoucí boční zatížení.
Šroub namontován s vůlí
Rýže. 39. K výpočtu spojovacích šroubů, nesoucí boční zatížení.
Šroub instalováno bez mezery
Obvykle se třecí síla bere s rezervou: Ff= KFr. (К – bezpečnostní faktor pro posun dílů, К = 1,3 – 1,5 při statickém zatížení, K = 1,8 – 2 při proměnném zatížení).
Najdeme požadované utažení šroubů. Vezměme v úvahu, že utahovací síla šroubu může vytvořit normální tlak na i třecích ploch (na obr. 38) nebo v obecném případě
kde i – počet rovin, kde se díly setkávají (na obr. 37 – i = 2; při spojení pouze dvou dílů i = 1); – koeficient tření ve spoji (= 0,15 – 0,2 pro suché litinové a ocelové povrchy);
Jak víte, při utahování šroub pracuje v tahu a krutu, takže pevnost šroubu se posuzuje ekvivalentním napětím. Protože se na šroub nepřenáší žádné vnější zatížení, počítá se pouze pro statickou pevnost ve smyslu utahovací síly, a to i při proměnlivém vnějším zatížení. Vliv proměnného zatížení je zohledněn volbou zvýšených hodnot bezpečnostního faktoru.
Návrhový výpočet šroubu zatíženého smykovou silou:
vnitřní průměr závitu
Výpočet šroubu zatíženého smykovou silou s jeho montáží bez vůle (obr. 39). V tomto případě je otvor kalibrován výstružníkem a průměr dříku šroubu je vyroben s tolerancí, která zajišťuje lícování bez vůle. Při výpočtu pevnosti tohoto spoje se neberou v úvahu třecí síly ve spoji, protože utahování šroubu není kontrolováno. Obecně lze šroub nahradit čepem. Dřík šroubu je vypočítán na základě smykového a tlakového napětí.
kde je vypočtené smykové napětí šroubu; Fr – smyková síla; dc — průměr tyče v nebezpečném úseku; — dovolené smykové napětí pro šroub; i – počet rovin řezu (na obr. 39 i= 2);
Rýže. 40. Možnosti návrhu, které odlehčují šrouby od bočního zatížení
Návrhový výpočet. Průměr tyče ze stavu střihu
Je obtížné přesně stanovit zákon rozložení napětí v ložisku podél válcové kontaktní plochy šroubu a součásti. To závisí na přesnosti rozměrů a tvarů spojovacích dílů. Proto se výpočty pro drcení provádějí pomocí podmíněných napětí. Diagram skutečného rozložení napětí je nahrazen podmíněným s rovnoměrným rozložením napětí.
Pro střední část (a při spojení pouze dvou částí)
pro extrémní detaily
Vzorce (23) a (24) platí pro šroub a díly. Ze dvou hodnot v těchto vzorcích se pevnost vypočítá pomocí největší a přípustné napětí se určí na základě slabšího materiálu šroubu nebo součásti. Při porovnání možností instalace šroubů s vůlí a bez vůle (obr. 37 a 38) je třeba poznamenat, že první možnost je levnější než druhá, protože nevyžaduje přesné rozměry šroubu a otvoru. Provozní podmínky šroubu dodávaného s mezerou jsou však horší než u šroubu bez mezery. Takže například součinitel tření ve spoji dílů f= 0,2, К = 1,5 a i = 1, ze vzorce (20) získáme Fformulář = 7,5F. Proto je návrhové zatížení šroubu s vůlí 7,5násobek vnějšího zatížení. Navíc v důsledku nestability koeficientu tření a obtížnosti ovládání utahování není provoz takových dmychadel při smykovém zatížení dostatečně spolehlivý.
