Obliczenie połączenia gwintowanego z naprężeniem wstępnym. Obciążenie przez osiową lub styczną siłę. Obliczenia są wykonywane w jednostkach metrycznych lub angielskich. Przy ustawionym standardzie ANSI obliczenia wykonywane są w jednostkach angielskich, wraz z odpowiadającymi wymiarami śruby.
Dane wejściowe
| Ψ |
Współczynnik dokręcenia - w przypadku połączeń gwintowych z naprężeniem wstępnym odległość między materiałami jest niepożądana (na przykład ze względu na niską jakość powierzchni), dlatego też wprowadzany jest współczynnik bezpieczeństwa, aby temu zapobiec. Współczynnik dokręcenia k = 1 +Ψ (dodatkowy współczynnik dokręceniaΨ = 0.5 – 1.5). Zalecana wartość minimalna to 1,2. |
|
F a |
maksymalny ruch siły osiowej |
|
n |
|
|
F t |
maksymalny ruch siły stycznej |
|
f |
współczynnik tarcia w połączeniu (między złączonymi materiałami) |
|
z |
liczba śrub |
|
d |
średnica gwintu |
|
p |
podział gwintu |
|
d s |
średnia średnica śruby |
|
d min |
minimalna średnica śruby |
|
S y |
Granica plastyczności |
|
k s |
współczynnik bezpieczeństwa (wartość jest wybierana zgodnie z wymaganym poziomem bezpieczeństwa połączenia) |
|
p A |
dopuszczalny nacisk gwintu (nakrętka) |
|
E 1 |
moduł sprężystości śruby |
|
f 1 |
współczynnik tarcia w gwincie pomiędzy nakrętką a śrubą |
|
f 2 |
współczynnik tarcia w płaszczyźnie kontaktu nakrętki lub śruby |
|
L |
szerokość połączonych materiałów |
|
E 2 |
moduł sprężystości połączonych materiałów |
Parametry obliczeniowe
Zgodnie z poniższymi formułami obliczeń program oblicza wymiary geometryczne śruby z określoną średnicą nominalną śruby:
Minimalna średnica gwintu nakrętki
D 1 = d - 1.082531 p
Średnica podziałowa gwintu
d 2 = d - 0.649519 p
Obliczenia połączenia gwintowanego:
Siła robocza w połączeniu - wyznaczona przez siłę osiową ma za zadanie zabezpieczyć przenoszenie siły stycznej przez tarcie połączonych materiałów. Także wywołana przez wymaganie dotyczące szczelności połączenia wyrażone przez współczynnik szczelności połączenia.
Siła naprężenia wstępnego - oparta na sile roboczej połączenia, zwraca uwagę na sprężystość elastyczną śrub i kołnierzy poprzez użycie stałych sprężystości c n .
gdzie:
|
c 1 = c 10 + (1 - n) c 20 |
|
|
c 2 = n c 20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
dla stali a = 10 |
|
|
dla żeliwa a = 8 |
|
|
dla aluminium i jego stopów a = 6 |
Wymagany moment dokręcenia - wyznaczony przez siłę naprężenia wstępnego i wywołany współczynnikiem tarcia w gwintach pomiędzy nakrętką i śrubą i przez współczynnik tarcia w powierzchni kontaktowej nakrętki lub śruby.
Obliczone naprężenie rozciągające w śrubie
Obliczone naprężenie skręcające w śrubie
Naprężenie zredukowane w śrubie
Nacisk wywołany maksymalnym obciążeniem siłą w śrubie
Obliczony nacisk w gwincie
Kontrola obliczenia - naprężenie w śrubie podczas napinania połączenia i podczas ruchu (przy uwzględnieniu określonego bezpieczeństwa połączenia) i kontrola dopuszczalnego nacisku w gwintach.
σ red ≤ S y / k s oraz σ max ≤ S y / k s oraz p c ≤ p A