Základní výpočty pro šroubové spoje

Existuje obecný vzorec pro utahování šroubů založený na třídě pevnosti šroubu. Tato jednoduchá metoda je užitečná ve většině případů, zejména u krátkých šroubových spojů. U dostatečně dlouhých šroubových spojů, kde je deformace natolik významná, že ovlivňuje výkon, může být lepší provést analýzu a vypočítat předpětí pro dané podmínky. Právě to počítá Generátor šroubových spojů.

Výpočet šroubového spoje s předepnutím. Zatížení axiální nebo tečnou silou. Výpočet se provádí v metrických nebo anglických jednotkách: Nastavení normy ANSI udává, že se výpočet provede v anglických jednotkách (zahrnou se do něj také příslušné rozměry šroubů).

Vstupní parametry

k

Součinitel těsnosti – u šroubového spoje s předpětím není vhodná mezera mezi materiály (například kvůli špatné kvalitě povrchu) a tento koeficient bezpečnosti se používá k tomu, aby mezera nevznikla. Součinitel těsnosti spoje k = 1 + Ψ ( dodatečný součinitel těsnosti Ψ = 0.5 - 1.5). Doporučená minimální hodnota je 1,2.

F a

maximální pracovní axiální síla

n

součinitel vstupní síly

F t

maximální provozní tečná síla

f

součinitel tření spoje (mezi propojenými materiály)

z

počet šroubů

d

průměr závitu

p

Rozteč závitu

d s

střední průměr šroubu

d min

minimální průměr šroubu

S y

Mez kluzu v tahu

k s

koeficient bezpečnosti (Hodnota se volí dle požadované míry bezpečnosti spoje.)

p A

povolený tlak v závitu (matice)

E 1

modul pružnosti šroubu

f 1

součinitel tření spoje mezi matkou a šroubem

f 2

součinitel tření spoje v kontaktním povrchu matky a šroubu

L

šířka spojovaného materiálu

E 2

modul pružnosti spojovaného materiálu

Vypočtené parametry

Program vypočítá geometrické rozměry šroubu na základě určeného jmenovitého průměru šroubu podle následujících výpočtů:

Minimální průměr závitu matice

D1 = d - 1.082531 p

Roztečný průměr závitu

d2 = d - 0.649519 p

Výpočet šroubového spoje:

Pracovní síla ve spoji - je dána axiální silou, musí zajistit přenos tečné síly třením spojovaných materiálů. Rovněž je ovlivněna požadavkem na těsnost vyjádřenou součinitelem těsnosti spoje.

F = Fa + Ft / f

Fmax = k / z * F

Předepínací síla – vychází z pracovní síly ve spoji, bere v úvahu pružnou poddajnost šroubů a přírub prostřednictvím konstant průtažnosti c n.

kde:

 

c 1 = c 10 + (1 - n) c 20

 

c 2 = n c 20

  

  

 

pro ocel a = 10

 

pro litinu a = 8

 

pro hliník a jeho slitiny a = 6

Požadovaný utahovací moment - určen předepínací silou a ovlivněn koeficientem tření v závitech mezi maticí a šroubem a koeficientem tření v dosedací ploše matice nebo šroubu.

Vypočítané napětí ve šroubu v tahu

Vypočítané napětí ve šroubu v krutu

Redukované napětí ve šroubu

Napětí způsobené maximální silou zatěžující šroub

Vypočítaný tlak v závitu

Kontrola výpočtu - napětí ve šroubu při utahování spoje a za provozu (s ohledem na určenou bezpečnost spoje) a kontrola dovoleného tlaku v závitech.

σ red ≤ S y / k s a σ max ≤ S y / k s a p c ≤ p A