Projekt Stopowe stalowe śruby konstrukcyjne , w tym czynniki takie jak geometria gwintu i wykończenie powierzchni, odgrywa kluczową rolę w określaniu ich ogólnej wytrzymałości, wydajności i trwałości w zastosowaniach strukturalnych. Oto jak te aspekty projektowe wpływają na siłę śrub:
1. Geometria wątku:
Doc i głębokość gwintu: skok (odległość między nici) i głębokość gwintów bezpośrednio wpływają na rozkład obciążenia i wytrzymałość śruby. Drobniejsze gwinty (z mniejszym skokiem) mają zwykle wyższą pojemność obciążenia, ponieważ mniejsza powierzchnia pozwala na zaangażowanie większej liczby gwintów, poprawiając rozkład naprężenia wzdłuż śruby. Jednak grubsze gwinty (z większym skokiem) mogą być lepsze w przypadku szybkiej i łatwej instalacji, ale mogą nie rozdzielić naprężenia tak skutecznie jak drobniejsze gwinty, potencjalnie wpływając na wytrzymałość śruby pod obciążeniem.
Profil wątku: Geometria profilu wątku, niezależnie od tego, czy jest to ostro, czy zaokrąglona konstrukcja, wpływa również na stężenie naprężeń w korzeniach wątków. Profil ostrego nici może powodować wyższe stężenie naprężeń, co może prowadzić do uszkodzenia zmęczenia przy obciążeniach cyklicznych. Z drugiej strony zaokrąglone profile nici pomagają zmniejszyć te stężenie stresu, poprawę wytrzymałości zmęczenia i ogólną trwałość śruby.
Długość zaangażowania gwintu: długość zaangażowania gwintu w komponent godowy (np. Nakrętka lub otwór na stuknięciu) wpływa na wytrzymałość na ścinanie i wytrzymałość na rozciąganie śruby. Dłuższe zaangażowanie nici zapewnia większy obszar do rozkładu siły, zwiększając ogólną wytrzymałość śruby i odporność na rozluźnienie lub usuwanie, szczególnie w zastosowaniach o wysokim obciążeniu.
2. Wykończenie powierzchni:
Chropowatość powierzchni: Chropowatość lub gładkość powierzchni śruby może wpływać na jej odporność na zmęczenie i właściwości tarcia. Gładkie wykończenie powierzchni zmniejsza tarcie podczas instalacji, co ułatwia dokręcenie śruby i osiągnięcie pożądanego napięcia. Ponadto gładsza powierzchnia może pomóc w zmniejszeniu tworzenia się koncentratorów naprężeń, które są obszarami śruby, w których naprężenie jest bardziej prawdopodobne, że prowadzą do awarii, szczególnie przy obciążeniu cyklicznym.
Twardość powierzchni: twardość powierzchni śruby odgrywa znaczącą rolę w jej odporności na zużycie i zdolność do odporności deformacji pod obciążeniem. Stwardana powierzchnia może znacznie zwiększyć siłę śruby, szczególnie w środowiskach o wysokiej stresu. Pomaga zapobiec łatwemu zdeformowaniu powierzchni, co może prowadzić do awarii, szczególnie w zastosowaniach podlegających ciężkim siłom lub wibracjom.
Powłoki i poszycie: Zastosowanie powłok ochronnych (takich jak galwanizacja, poszycie cynkowe lub fosfor się) może zwiększyć opór śruby na korozję, która w przeciwnym razie może osłabić śrubę z czasem i wpłynąć na jej wytrzymałość. Powłoki zapewniają również gładszą powierzchnię, poprawiając charakterystykę tarcia śruby podczas zaostrzenia. Jednak niektóre powłoki mogą nieznacznie zmieniać wymiary lub wprowadzić współczynnik tarcia, który wpływa na rozkład obciążenia i moment obciążenia.
Pasywacja lub krocze strzałowe: procesy takie jak pasywacja (w celu usunięcia warstw tlenku) lub obrotu strzału (w celu wprowadzenia naprężeń ściskających na powierzchnię) mogą znacznie poprawić wytrzymałość na zmęczenie śruby. Na przykład peening strzału wzmacnia śrubę, ściskając powierzchnię i zmniejszając ryzyko rozpoczęcia pęknięcia, co zwiększa jego ogólną trwałość przy obciążeniach dynamicznych.
3. Dopasowanie wątków i tolerancja:
Dopasuj między śrubą a nakrętką lub otworem: precyzyjne dopasowanie między gwintami śrub a nakrętką krycia lub stukniętym otworem wpływa na wytrzymałość na rozciąganie i pojemność obciążenia łącznika. Ciasne tolerancje zapewniają lepsze dopasowanie, zmniejszając każdą grę między śrubą a nakrętką lub otworem, co może prowadzić do stężenia naprężenia i ostatecznego awarii pod obciążeniem. Luźne dopasowania mogą prowadzić do słabszych połączeń i zmniejszyć ogólną wytrzymałość złącza przykręconego.
4. Długość i średnica śruby:
Średnica: średnica śruby jest bezpośrednio związana z jej wytrzymałością na rozciąganie. Większa śruba o średnicy może obsługiwać wyższe obciążenia bez łamania lub odkształcenia. Wynika to z faktu, że większy obszar przekrojowy zwiększa pojemność śruby. Jednak zwiększona średnica wymaga również bardziej precyzyjnych tolerancji produkcyjnych w celu utrzymania wysokiej wytrzymałości i zapobiegania potencjalnym słabościom, szczególnie w gwintowanych częściach.
Długość: Długość śruby również przyczynia się do jej siły. Dłuższe śruby zapewniają większą powierzchnię do zaangażowania nici, poprawiając dystrybucję sił. Jednak nadmiernie długie śruby mogą prowadzić do problemów z rozciągnięciem nici lub nadmiernym wycofaniem, co może zmniejszyć ich skuteczną siłę. Długość musi być odpowiednio zaprojektowana do aplikacji.
5. Obciążenie wstępne i napięcie:
Projekt śruby, szczególnie pod względem geometrii gwintu i wykończenia powierzchni, wpływa na to, ile obciążenia wstępnego lub napięcia można bezpiecznie zastosować. Właściwie napięte śruby mogą poprawić rozkład obciążenia i odporność na rozluźnienie przy obciążeniach dynamicznych. Im gładsza powierzchnia, a dokładniej nici są cięte, tym bardziej spójne może być obciążenie wstępne, co bezpośrednio poprawia wytrzymałość i wydajność śruby w zastosowaniu strukturalnym.
6. Odporność na zmęczenie i cykliczny obciążenie:
Projektowanie nici i wykończenie powierzchni znacząco przyczyniają się do odporności śruby na awarię zmęczenia, co ma kluczowe znaczenie w zastosowaniach poddanych wielokrotnym lub cyklicznym obciążeniom. Odpowiednio zaprojektowany profil nici i gładkie wykończenie powierzchni zmniejszają potencjał pęknięć do inicjowania i propagowania w warunkach obciążenia dynamicznego, dzięki czemu śruba jest bardziej odporna na awarię zmęczeniową w czasie. 3
