Pohybové šrouby

Obsah:

Pohybové šrouby

Program je určen pro návrh a kontrolu pohybového šroubu. Program řeší následující úlohy:

  1. Výpočet kinematických parametrů (rychlost, krouticí moment, otáčky a výkon...)

  2. Jednoduchý výběr/definice pohybového šroubu (metrický, čtvercový, lichoběžníkový...)

  3. Kontrola šroubu na tah/tlak, otlačení, ohyb, vzpěr a kritické otáčky.

  4. Program obsahuje tabulky materiálů, závitů a koeficientů tření.

  5. Podpora 2D CAD systémů.

Ve výpočtu jsou použita data, postupy, algoritmy a údaje z odborné literatury a norem AGMA, ISO, DIN a BS.
Seznam norem: ISO 68-1, 68-2, ISO 261, ISO 724, ISO 965, ISO 2904: 1977, DIN 513, CSN 01 4050, CSN 01 4052, ANSI/ASME B1.5-1977, ANSI/ASME B1.9-1973, ASME B1.1-2003, IS 4694-1968....

Literatura: Mechanical engineering design (Konstruování strojních součástí), Textbook of Machine Design, Machinery’s Handbook 26th Edition, Části a mechanismy strojů


Uživatelské rozhraní

 Uživatelské rozhraní.

 

Stáhnout

 Stáhnout.

 

Ceník, koupit

 Ceník, koupit.

 

Ovládání a syntaxe.

Informace o syntaxi a ovládání výpočtu naleznete v dokumentu "Ovládání, struktura a syntaxe výpočtů".

Informace o projektu.

Informace o účelu, použití a ovládání odstavce "Informace o projektu" naleznete v dokumentu  "Informace o projektu".

Teorie

Pohybové šrouby slouží k transformaci rotačního pohybu na přímočarý (výjimečně i opačně). Využití u vodicích šroubů soustruhů, svěráků, lisů, zvedáků atd.
U šroubů se používá několik typů závitů, například:

A. Metrický / UNC, UNF, UNEF - je ze všech nejběžnější. Vyrábí se ve dvou/třech rozměrově normalizovaných řadách. Označují se písmenem M a velkým průměrem závitu – např.: M24 (resp. Rozměr - UNC-x, kde x počet závitů na palec). Pro pohybové šrouby se používá omezeně vzhledem k velkému vrcholovém úhlu. Použití je vhodné pro polohovací či málo zatížené mechanismy.

B. Čtvercový závit - Není normalizován, nemá žádné zavedené označení a rozměry jeho profilu musí být detailně okótovány. Náročnější na výrobu, přesnost....Použití pro málo namáhané, ruční machanismy.

C. Lichoběžníkový závit - Má profil ve tvaru rovnoramenného lichoběžníku a používá se pro posuvy strojních součástí, suportů, zvedáků apod. Označuje se písmeny Tr, vnějším průměrem a stoupáním (Tr 22 x 8). Palcové závity se označují vnějším (nominálním) průměrem, počtem závitů na palec a profilem (1.750-4-ACME-...). Nejpoužívanější závit pro silové pohybové šrouby. Výhoda při obousměrném použití tlakové síly.

D. Lichoběžníkový nerovnoramenný - Má totéž použití, jako závit rovnoramenný. Pouze jeho profil má tvar nerovnoramenného lichoběžníku. Označuje se písmenem S, vnějším průměrem a stoupáním. Použití pro silně (v jednom směru) zatížené šrouby (protlačování, lisy, zvedáky...)

Počet chodů závitu

Běžné Metrické / UNC, UNF, UNEF závity se vyrábí jako jednochodé. Pohybové šrouby se používají i jako vícechodé. Vícechodé závity mají větší účinnost,  rychlejší posun, naopak ztrácejí schopnost samosvornosti. Viz obrázek jednochodého, dvou a tříchodého závitu se stejnou roztečí P.

Působení sil v pohybovém šroubu

Jednochodý, čtvercový šroub zatížený silou Q.

Rozložení sil, které působí ve šroubovém spojení do délky jednoho závitu:

Zahrnutí vlivu úhlu plochy závitu a1 (a2)

Vztahy pro výpočet krouticího momentu.

Pro zdvižení (obr. A):
Mkup [Nm] = Q * d2/2 * ((L * COS(a1) + p * f * d2) / (p * d2 * COS(a1) - f * L)) / 1000 + Mkj

Pro uvolnění (obr. B):
Mkdw [Nm] = Q * d2/2 * ((p * f * d2 - L * COS(a1)) / (p * d2 * COS(a1) + f * L)) / 1000 + Mkj

Q.......zatěžovací síla[N]
d2......roztečný průměr šroubu[mm]
a1,(a2).....vrcholový úhel profilu závitu[º]
f.........součinitel tření[~]
L........stoupání závitu[mm]
Mkj.....dodatečný moment čepového tření[Nm]

Poznámka: Kromě lichobežníkového nerovnorameného závitu je a1=a2. Proto je v obou vztazích použit úhel a1, který je případě nerovnorameného závitu menší a používá se na tlakové straně šroubu.

Stoupání závitu L
Pro pohybové šrouby se často používá vícechodých závitů. Stoupání závitu L je pak násobkem rozteče a počtu chodů závitu.
L [mm] = P * ns

P.......rozteč závitu[mm]
ns.....počet chodů závitu[~]

Součinitel tření f
Používané hodnoty pro mazaný závit.
0.06 - 0.09.....Ocel kalená / Bronz
0.08 - 0.09.....Ocel / Bronz
0.11 - 0.17.....Ocel / Ocel
0.11 - 0.17.....Ocel / Litina

Poznámka: Pro nemazané povrchy je součinitel tření přibližně o polovinu větší. Rozběhový součinitel tření je přibližně o třetinu větší.

Moment čepového tření Mkj

Často je pro zachycení osové síly (zvedáky, svěráky...) používána příruba spojená se šroubem (maticí), která způsobí dodatečný třecí krouticí moment, který je nutné vzít v úvahu při pevnostní kontrole šroubu. V případě velkých namáhání je voleno konstrukční řešení spíše pomocí valivých ložisek, kde je dodatečný moment minimální a je možné ho při kontrole zanedbat.

Mkj [Nm] = Q * fj * (dj / 1000) / 2)

Q......zatěžovací síla[N]
dj......střední průměr čepu[mm]
fj.......součinitel tření[~]

Součinitel tření fj
Hodnoty používané pro mazané tření
0.06..............Ocel kalená / Bronz
0.08..............Ocel / Bronz
0.09..............Ocel kalená / Litina
0.12..............Ocel / Litina

Účinnost

Je počítána jako poměr práce vykonané zvednutím břemene a práce od přivedeného krouticího momentu.

h = Q * (L / 1000) / (2 * p * Mkup)

Účinnost roste se zvyšujícím se úhlem stoupání g. Teoretický graf je níže a nezahrnuje vliv čepového tření, úhel drážek závitu a dalších vlivů. Oblast A je oblast samosvornosti šroubu. Třecí úhel f = atan (součinitel tření).

Pevnostní kontroly

Volbou konstrukčního řešení je možné například eliminovat namáhání šroubu na vzpěr, je možné eliminovat čepové tření, je možné odstranit kombinované namáhání atd. Příklady na obrázku ukazují, jak je možné volbou konstrukce změnit nejméně příznivou kombinaci namáhání varianta B. (tlak+krut, vzpěr) na podstatně příznivější variantu C. (Prostý tah, krut). Výpočet obsahuje všechny běžně prováděné kontroly a typ konstrukce určuje jejich vyhodnocení.

Napětí v krutu

t [MPa] = 16 * Mkup / (p * (d3 / 1000)3) / 1000000

Mkup.....krouticí moment pro zdvižení [Nm]
d3.........průměr jádra šroubu [mm]

Tlakové / tahové napětí ve směru osy šroubu

s [MPa] = 4 * Q / (p *(d3 / 1000)2) / 1000000

Q..........zatěžovací síla [N]
d3.........průměr jádra šroubu [mm]

Redukované napětí (pro kombinaci tlaku/tahu a krutu)

sred [MPa] = (s2 + 3 * t2)0.5
Koeficient bezpečnosti SF = Rp(0.2) / sred

Kontrola vzpěru - Secant metoda (detailní popis ve výpočtu vzpěru)

Šrouby zatížené osovou silou je možné rozdělit do tří základních skupin.

A. Krátké šrouby - k poruše/deformaci dochází při dosažení meze kluzu v tahu/tlaku.
B. Středně dlouhé šrouby - deformují se v oblasti nepružného vzpěru podle poměrně složitých vztahů a zákonitostí. Pro výpočet kritické síly/napětí existuje řada teorií a empirických postupů.
C. Dlouhé šrouby - k poruše/deformaci dochází podstatně dříve než napětí přesáhne dovolené napětí materiálu. K poruše dochází vybočením šroubu a jeho zborcením.

Pro kontrolu vzpěru se používá řada postupů (viz obrázek). Ve výpočtu šroubu je použita Secant metoda pro výpočet napětí v krajním vlákně profilu. Tato metoda umožňuje řešit i případy, kdy síla nepůsobí přesně v ose šroubu (nedokonalosti uložení), nebo není-li šroub přesně přímý (výrobní nepřesnosti, průhyb).

V grafu (kritické napětí sc závislé na štíhlostním poměru prutu SR) jsou písmeny A,B a C vyznačeny oblasti prostého tlaku (A), nepružného vzpěru (B) a pružného vzpěru (C).

Štíhlostní poměr šroubu SR je základní geometrická charakteristika kontrolovaného šroubu vyjádřená vzorcem:

SR [~] = Leff / (Ix / A)0.5

Redukovaná (efektivní) délka šroubu Leff [mm] = Ls * elc
Ls......délk šroubu [mm]
elc.....koeficient efektivní délky [~]
Ix......kvadratický moment setrvačnosti [mm4]
A.......plocha profilu [mm2]

Secant vzorec pro výpočet napětí v krajním vlákně profilu:
s [MPa] = Q / A * (1 + (e * y / rx2) * sec (Leff / (2 * r) * (Q / (E * A))0.5))

Q.......síla [N]
Leff .. redukovaná (efektivní) délka šroubu [mm]
A.......plocha profilu [mm2]
E.......modul pružnosti v tahu [MPa]
rx......poloměr setrvačnosti [mm]
y.......vzdálenost krajního vlákna [mm]
e.......odchylka působiště síly či osy prutu [mm]

Vztah v závorce (e * y / rx2) vyjadřuje takzvaný stupeň excentricity - m. Při předpokládané znalosti m (odhad) je Secant vzorec velmi dobrou náhradou používaných empirických postupů a je základem pro celou řadu návrhových postupů.
V grafu kritického napětí sc závislého na štíhlostním poměru prutu SR jsou zobrazeny křivky pro různé hodnoty stupně excentricity.

Po iteraci vzorce změnou Q pro dosažení s = Rp(0.2) získáme kritickou sílu Qcr

Koeficient bezpečnosti SF = Qcr / Q

V závislosti na SR jsou pak doporučené základní hodnoty bezpečnosti:
A. SR < SRcs..............Oblast prostého tahu/tlaku. Doporučená bezpečnost SF>1.75)
B. SRcs < SR < SRc.....Oblast nepružného vzpěru. Doporučená bezpečnost SF=1.75*(1+(SR - SRcs) / (SRc - SRcs))
C. SRc < SR................Oblast pružného vzpěru. Doporučená bezpečnost SF>3.5)

Kontrola na otlačení

Z experimentů vychází, že první funkční závit přenáší 38% zatížení, druhý 25%, třetí 18%......a osmý (v některých případech i pátý) závit je již nezatížený
Kontrola závitu na otlačení může být provedena následovně. Tlak p v závitu:

p [MPa] = 4 * Q / (p * (d2 - d12) * nz)

Q.......síla [N]
d.......vnější průměr závitu šroubu [mm]
d1.....vnitřní průměr závitu matice [mm]
nz......počet činných závitů v matici

Poznámka: Většinou se za maximální počet činných závitů používá hodnota 8.

Kritické otáčky

Je použit vztah:
ncr = 946 * K * (1 / ymax)0.5

ymax.....průhyb šroubu v [mm] od vlastní hmotnosti v závislosti na uložení šroubu
K...........koeficient uložení hřídele

Poznámka: Při všech kontrolních výpočtech je použit minimální průměr šroubu. Není uvažován vliv závitu jako zpevňujícího prvku. Kromě kontroly na otlačení je tak možné předpokládat únosnost o několik % větší (3-10).

Podmínka samosvornosti

V případě velkého stoupání závitu L, popřípadě malého tření f, může dojí k samovolnému roztočení šroubu. Je možné spočítat mezní úhel pro samosvěrnost závitu, který však nezahrnuje další vlivy, jako je například čepové tření opěrné příruby.

V tomto případě je určující hodnota momentu Mkdw (moment pro spuštění, uvolnění). Pokud je jeho hodnota záporná, s vysokou pravděpodobností může dojít k samovolnému roztočení šroubu vlivem zatěžující síly Q.

Postup výpočtu

Výpočet a kontrola pohybového šroubu se zpravidla skládá z následujících kroků.

  1. Zvolte materiál šroubu a matice [1.2,1.3]
  2. Definujte zatížení šroubu a rychlost posunu [1.4,1.5]
  3. Zvolte typ a rozměr závitu [1.8,1.9]
  4. Zkontrolujte pevnostní kontroly ve [2.0]
  5. Pokud kontroly nevyhovují, změňte rozměr šroubu, popřípadě materiály.

Kinematika, rozměry a výkonové parametry šroubu [1]

V tomto odstavci definujete zatížení, kinematiku a silové poměry šroubu.

1.1 Jednotky výpočtu

Ve výběrovém seznamu vyberte požadovanou soustavu jednotek výpočtu. Při přepnutí jednotek budou okamžitě změněny všechny hodnoty.

1.2 Materiál šroubu / matice

Ve výběrovém seznamu vyberte materiál. Na základě vybraných materiálů bude nastaven součinitel tření v závitech [1.6]. Dále pak bude přednastavena hodnota hustoty, modulu pružnosti a meze kluzu v kontrolních výpočtech [2.0]

1.4 Zatěžující síla

Zadejte zatěžující sílu na šroub / matici.

1.5 Rychlost posunu

Zadejte požadovanou rychlost posunu šroubu / matice. V závislosti na zvoleném typu a rozměru šroubu budou dopočtené odpovídající otáčky. Pokud znáte otáčky, zadejte je na řádku [1.28] a rychlost posuvu bude zpětně dopočítána.

1.6 Součinitel tření v závitech

Zadejte předpokládaný součinitel tření v závitech. Podle vybraných materiálů je předvolena odpovídající hodnota pro mazané spojení. Doporučené hodnoty jsou následující:

Šroub / Matice

0.11 - 0.17.....Ocel / Ocel
0.10 - 0.16.....Ocel / Bronz
0.10 - 0.15.....Ocel / Mosaz
0.11 - 0.17.....Ocel / Litina

0.08 - 0.12.....Bronz / Ocel
0.04 - 0.06.....Bronz / Bronz
0.06 - 0.09.....Bronz / Litina

Poznámka: Pro rozběh (statické tření) je koeficient zhruba o třetinu větší, pro nemazané (suché) spojení je součinitel větší zhruba o polovinu.

1.7 Návrhový roztečný průměr závitu d2

Na základě zatěžující síly a zvolených materiálů je odhadnutý roztečný průměr d2. Je to vodítko pro výběr odpovídajícího rozměru šroubu.

1.8, 1.9 Výběr typu a rozměru závitu

V rozbalovacích seznamech vyberte typ a rozměr závitu.

Tip: doporučení naleznete v teoretické části nápovědy

1.10 Vnější (jmenovitý) průměr závitu šroubu

Po volbě rozměru závitu jsou vyplněny jeho normalizované parametry v následujících řádcích. Pokud odškrtnete tlačítko napravo, je možné vyplnit vlastní rozměry závitu. Při definici rozměrů se můžete řídit obrázkem vpravo.

1.16 Počet chodů závitu

Pro pohybové šrouby se používá často vícechodý závit (rychlejší zdvih, větší účinnost...).

1.17 Stoupání závitu

Stoupání je součin počtu chodů závitu a rozteče. Důležitý charakteristický rozměr šroubu.

1.18 Úhel stoupání

Úhel mezi stoupáním závitu a obvodem šroubu na roztečné kružnici.

1.19, 1.20 Vrcholový úhel závitu

Kromě lichoběžníkového nerovnoramenného závitu jsou úhly symetrické. V případě nesymetrického úhlu je pro výpočet kinematických a pevnostních parametrů použit úhel a1 (měl by to být menší úhel použitý na zatížené straně).

1.21 Třecí moment (zachycení axiální síly)

V případě, že je zachycení axiální síly realizováno třecím elementem je možné zadat jeho parametry. Čepové tření má v tomto případě značný vliv na účinnost, samosvornost, únosnost a další parametry pohybového šroubu.

Poznámka: Třecí moment je možné počítat i pro valivá ložiska. Většinou se však neuvažuje (je v řádu několika procent čepového tření).

1.22 Součinitel tření čepu (ložiska)

Zadejte součinitel tření v čepu / valivého ložiska. Přibližné hodnoty pro mazané tření jsou níže.

0.05-0.10.....Kalená ocel / Kalená ocel
0.05-0.15.....Kalená ocel / Litina
0.09-0.15.....Kalená ocel / Bronz (fosforový)
0.07-0.10.....Litina / Litina
0.07-0.10.....Litina / Bronz (fosforový)
0.20-0.25.....Litina / Dřevo (dub)
0.07-0.10.....Bronz (fosforový) / Bronz (fosforový)

0.0015 … Kuličková ložiska jednořadá
0.0015 … Kuličková ložiska dvouřadá
0.0020 … Kuličková ložiska s kosoúhlým stykem jednořadá
0.0024 … Kuličková ložiska s kosoúhlým stykem dvouřadá
0.0010 … Naklápěcí kuličková ložiska s válcovou dírou
0.0011 … Válečková ložiska jednořadá
0.0025 … Jehlová ložiska s vnitřním kroužkem
0.0018 … Kuželíková ložiska jednořadá
0.0018 … Soudečková ložiska s válcovou dírou
0.0013 … Axiální kuličková ložiska
0.0050 … Axiální válečková ložiska
0.0050 … Axiální jehlová ložiska
0.0018 … Axiální soudečková ložiska

1.23 Střední průměr čepu (vnitřní ložiska)

Zadejte střední průměr čepu nebo vnitřní průměr u ložiska.

1.24 Moment čepového tření

Dodatečný moment, kterým je zatížen pohybový šroub a celá kinematika pohybu.

1.25 Moment pro zdvih

Moment, který je nutné vyvodit pro zdvih břemene resp. pro vyvození požadované axiální síly.

1.26 Moment pro spuštění

Moment, který je nutné vyvodit pro spuštění břemene resp. pro uvolnění požadované síly.

Upozornění: Pokud je hodnota záporná, není šroub samosvorný.

1.27 Celková účinnost

Důležitý parametr pro posouzení správného návrhu pohybového šroubu.

Tip: Detaily naleznete v teoretické části nápovědy.

1.28 Výkon pohonu

Výkon pohonu nutný pro zdvih břemene či vyvození požadované síly.

1.29 Otáčky

Na základě zadané rychlosti posuvu a geometrie šroubu jsou dopočítané nutné otáčky. Často je však nutné řešit opačnou úlohu, kdy známe otáčky šroubu (matice) a je nutné dopočítat posun. V tomto případě zadejte otáčky a tlačítkem " << "  dopočítejte odpovídající posun.

1.30 Obvodová rychlost šroubu

Rychlost na vnějším průměru šroubu. Může být vodítkem pro posouzení návrhu.

1.31 Posunutí matice (šroubu) v závislosti na počtu otáček

Pokud potřebujete zjistit hodnotu posunutí matice (šroubu) v závislosti na počtu otáček (pootočení šroubu) zvolte a zadejte příslušnou hodnotu na řádku [1.32,1.33].

Pevnostní kontroly šroubu [2]

Volbou konstrukčního řešení je možné například eliminovat namáhání šroubu na vzpěr, je možné eliminovat čepové tření, je možné odstranit kombinované namáhání atd. Příklady na obrázku ukazují, jak je možné volbou konstrukce změnit nejméně příznivou kombinaci namáhání varianta B. (tlak+krut, vzpěr) na podstatně příznivější variantu C. (Prostý tah, krut). Výpočet obsahuje všechny běžně prováděné kontroly a typ konstrukce určuje jejich vyhodnocení.

2.1 Délka šroubu

Podle konstrukčního řešení zadejte délku šroubu.

Poznámka: Tato hodnota má vliv pouze na kontrolu šroubu na vzpěr a výpočet kritických otáček.

2.2 Materiálové parametry

Materiálové parametry jsou přednastavené na základě volby materiálů šroubu a matice [1.2,1.3]. Konkrétní materiálové hodnoty se však mohou mírně lišit. Po odškrtnutí tlačítka vpravo, je možné vyplnit hodnoty vlastní.

2.6 Dovolený střední tlak v závitu

Jeho hodnota je závislá na kombinaci materiálů, povrchovém zpracování, způsobu mazání atd. Doporučená hodnota zahrnuje vliv materiálu a rychlosti pro mazané spojení.

Pro odhad mazaného spojení je možné použít hodnoty:

Šroub / Matice
Kalená ocel / Bronz........10 - 16 MPa (1.45 - 2.30 kpsi)
Ocel / Bronz...................8 - 10 MPa (1.15 - 1.45 kpsi)
Ocel / Ocel.....................7 - 12 MPa (1.00 - 1.75 kpsi)
Ocel / Šedá litina..............4 - 6 MPa (0.58 - 0.75kpsi)

Při zvýšené rychlosti je třeba hodnoty snížit. Například pro kombinaci Ocel / Bronz je dovolený tlak následující:

Rychlost
0.05 m/s (2.0 in/s)..................11 - 17 MPa (1.60 - 2.50 kpsi)
0.1 - 0.2 m/s (4 - 8 in/s)...........5 - 10 MPa (0.75 - 1.45 kpsi)
0.25 m/s (10 in/s)......................1 - 2 MPa (0.15 - 0.30 kpsi)

Poznámka: Uvedené hodnoty platí pro trvalý provoz, pro občasný provoz či ruční pohon mohou být hodnoty o 50% větší.

2.7, 2.8 Mezní štíhlost (čistý tlak/plastické), (plastické/pružné)

Mezní štíhlost SRc je důležitý parametr konkrétního materiálu, rozlišující oblast pružného a nepružného vzpěru a tím i použití odpovídajících vztahů. Je proto vhodné ověřit tento parametr pro konkrétní materiál. Doporučená hodnota je určena podle obecného vztahu:

SRcs = 0.5 * (E / (Rp02 * 0.5))0.5
SRc = (E * p2 / (Rp02 * 0.5))0.5

2.9 Kontrola šroubu - tah, tlak, krut

Podle typu konstrukce je nutné zkontrolovat následující hodnoty.

2.10 Napětí v krutu

Krutové napětí v jádře šroubu. Mělo by být menší než dovolené napětí v zeleně označené buňce.

Poznámka: Dovolené napětí v krutu je bráno jako 0.6 násobek dovoleného napětí v tahu.

2.11 Tahové / tlakové napětí ve směru osy šroubu

Tahové / tlakové napětí v jádře šroubu.

2.12 Redukované napětí

V případě současného působení tahu / tlaku a krutu, je nutné řešit kombinované namáhání. Redukované napětí by mělo být menší než dovoleného napětí v tahu.

2.13 Koeficient bezpečnosti

Vztahuje se k redukovanému napětí.

2.14 Kontrola vzpěru - šroub (Secant metoda)

Pokud je šroub zatížen tlakem, je pro dlouhé šrouby nutné provádět i kontrolu na vzpěr. Nutnost kontroly určuje hodnota šťíhlostního poměru [2.23]

2.15 Způsob uložení šroubu

Ve výběrovém seznamu vyberte způsob uložení šroubu podle obrázku. Výběr typu uložení vede k výběru koeficientu redukované (efektivní) délky, kterým je násobena skutečná délka šroubu pro dosažení tzv. redukované (efektivní) délky šroubu používané ve výpočtech. V řádku [2.16] je uvedena praktická hodnota, kterou je doporučeno použít ve výpočtu.

Uložení šroubu.................Koef.(teoret) / Koef.(prakt)
A. Vetknutí - Vetknutí........................0.50 / 0.65
B. Vetknutí - Podpora........................0.70 / 0.80
C. Vetknutí - Kolmé vedení.................1.00 / 1.20
D. Podpora - Podpora........................1.00 / 1.00
E. Vetknutí - Volný konec....................2.00 / 2.10
F. Podpora - Kolmé vedení..................2.00 / 2.00

Podle typu ložiska
Kluzná ložiska (d - průměr, l - délka)
l / d < 2..............kloub (podpora)
2 < l / d < 3........omezené natočení
l / d > 3..............vetknutí

Valivá ložiska
Jednořadé kuličkové ložisko, radiální ložisko naklápěcí...................kloub (podpora)
Ložisko válečkové, dvouřadé kuličkové.........................................omezené natočení
Dvojice kuželíkových ložisek, radiální+axiální ložisko.....................vetknutí

2.17 Redukovaná (efektivní) délka

Hodnota je používána ve výpočtech. Je to skutečná délka [2.1] vynásobená koeficientem redukované (efektivní) délky [2.16].

2.21 Max. vzdálenost vlákna

Je to vzdálenost krajního vlákna od osy profilu, která prochází těžištěm. Tato hodnota je nutná pro výpočet pomocí "Secant" metody.

2.23 Štíhlostní poměr

Štíhlostní poměr konkrétního šroubu určuje, v jaké oblasti vzpěru šroub je (prostý tlak, nepružný vzpěr, pružný vzpěr) a tím i kontrolní metodu použitou pro zjištění koeficientu bezpečnosti.

A. SR < SRcs [2.7]......Oblast prostého tahu / tlaku. Doporučená bezpečnost SF>1.75)
B. SRcs < SR < SRc [2.8].....Oblast nepružného vzpěru. Doporučená bezpečnost SF=1.75*(1+(SR - SRcs) / (SRc - SRcs))
C. SRc < SR.....Oblast pružného vzpěru. Doporučená bezpečnost SF>3.5)

2.24 Stupeň excentricity

Tímto parametrem můžete určit míru nepřesnosti konstrukce a zatížení pro návrh rozměrů šroubu. Parametr zahrnuje:

Odchylka přímosti šroubu
Počáteční průhyb šroubu
Působiště sil mimo osu šroubu

Doporučené hodnoty:
0.25...ocelové konstrukce
0.15...běžné strojírenství
0.05...přesná tuhá uložení

2.25 Excentricita

Excentricita e je spočítána na základě stupně excentricity [2.24]. Pokud znáte hodnoty vybočení, nepřesnosti atd. zadejte hodnotu vpravo a po stisknutí tlačítka "<<" bude dopočítán stupeň excentricity.

2.29 Koeficient bezpečnosti

Vyjadřuje poměr mezi kritickou a působící silou. Vhodný koeficient bezpečnosti (zelená buňka) je doporučen v závislosti na štíhlostním poměru [2.23]

2.30 Kritické otáčky

Otáčky šroubu by neměly překročit 80% kritických otáček.

2.31 Maximální průhyb (zatížení vlastní vahou)

Hodnota maximálního průhybu šroubu zatíženého vlastní vahou v závislosti na uložení šroubu.

2.32 Kontrola na otlačení

Ze zvolené výšky matice je spočítán počet činných závitů. Na základě síly a rozměrů šroubu a počtu závitů je pak dopočítán tlak v závitech.

2.33 Výška matice

Zvolte výšku matice. V zelené buňce je doporučená hodnota vycházející z poznatku, že přenosu síly se zůčastní max. 8 závitů.

2.34 Počet závitů v matici

Počet závitů v matici v závislosti na rozteči a výšce matice. Po zadání požadovaného počtu závitů a stisknutí tlačítka "<<" je dopočítána výška matice.

2.35 Max. počet činných závitů v matici

Z experimentů vychází, že první funkční závit přenáší 38% zatížení, druhý 25%, třetí 18%......a osmý (v některých případech i pátý) závit je již nezatížený. Zde nastavte maximální počet činných závitů, které budou použity pro výpočet.

2.36 Tlak v závitech

Hodnota by měla být menší než hodnota dovoleného tlaku [2.6]

Tip: Pokud potřebujet snížit tlak v závitech, zkuste vybrat šroub s větší roztečí.

Příklad 1

Příklad posunu

 


Zatížení šroubu Q = 10000 [N]
Rychlost posunu v = 50 [mm/s]
Materiál šroubu = kalená ocel
Materiál matice = bronz
Součinitel tření v závitech f = 0.08
Počet chodů závitu ns = 1
Délka zdvihu Ls = 1000 [mm]
Použit lichoběžníkový závit (30°,ISO2904:1997), samosvornost není vyžadována.

Poznámka: Není použito třecí ložisko.

Je zvolený doporučený průměr d2prop a odpovídající šroub. A i když vyhovuje šroub na kontroly tahu, tlaku, otlačení, nevyhovuje na kontrolu na vzpěr.

Je tedy nutné postupně volit větší průměr šroubu.

Pro dosažení odpovídající bezpečnosti ve vzpěru.

Příklad 2

Příklad výpočtu pohybového šroubu vstřikovacího zařízení (viz. schematický obrázek).
A. Pohybový šroub je namáhán na krut a nebo tah.
B. Pohybový šroub je namáhán na kombinaci krutu a tlaku a na vzpěr.

Vstupní parametry:

Zatížení celkové Q = 100000 [N]
Zatížení šroubu Q = 50000 [N]
Rychlost zdvihu = 20 [mm/s]
Materiál šroubu = kalená ocel
Materiál matice = bronz
Součinitel tření v závitech f = 0.08
Počet chodů závitu ns = 1
Délka zdvihu Ls = 3000 [mm]
Použit lichoběžníkový závit (30°,ISO2904:1997), samosvornost není vyžadována.

Poznámka: Není použito třecí ložisko.

Verze A

Na základě doporučení (d2prop[1.7]) vybrán šroub Tr 36 x 10. Vyhovují všechny pevnostní kontroly, kromě kontroly na vzpěr, který se nevyskytuje (není třeba uvažovat).

Verze B

Po postupné volbě silnějšího šroubu (je nutné splnit podmínku vzpěru) je vybrán šroub Tr 65 x 4, který vyhovuje i kontrole na vzpěr.

Tip: Volbou konstrukčního řešení je tak možné výrazně ovlivnit velikost pohybového šroubu.

Grafický výstup, CAD systémy

Informace o možnostech 2D a 3D grafického výstupu a informace o spolupráci se 2D a 3D CAD systémy naleznete v dokumentu "Grafický výstup, CAD systémy".

3.3, 3.4 Počet závitů šroubu / matice na výkrese

Po odškrtnutí tlačítka vpravo můžete zadat počet závitů, který má být vykreslen na výkresu šroubu / matice. Předvyplněné hodnoty vycházejí z výpočtu.

Nastavení, změna jazyka

Informace o nastavení parametrů výpočtu a nastavení jazyka naleznete v dokumentu "Nastavení výpočtů, změna jazyka".

Uživatelské úpravy výpočtu

Všeobecné informace o tom, jak je možné měnit a rozšiřovat sešity výpočtu, jsou uvedeny v dokumentu "Úpravy sešitu (výpočtu)".

Seznam norem, seznam literatury

ISO 68-1

Závity ISO pro všeobecné použití - Základní profil - Část 1: Metrické závity
ISO general purpose screw threads - Basic profile - Part 1: Metric screw threads
Filetages ISO pour usages généraux - Profil de base - Partie 1: Filetages métriques
ISO-Gewinde allgemeiner Anwendung - Grundprofil - Teil 1: Metrishes Gewinde

ISO 68-2

Závity ISO pro všeobecné použití - Základní profil - Část 2: Palcové závity
ISO general purpose screw threads - Basic profile - Part 2: Inch screw threads
Filetages ISO pour usages généraux - Profil de base - Partie 2: Filetages en inches
ISO Gewinde allgemeiner Anwendung - Grundprofil - Teil 2: Inch-Gewinde

ISO 261

Metrické závity ISO pro všeobecné použití
ISO general purpose metric screw threads — General plan
Filetages metriques ISO pour usages generaux — Vue densemble
Metnsches ISO - Gewinde allgemeiner Anwendung — Ubersicht

ISO 724

Metrické závity ISO pro všeobecné použití - Základní rozměry
ISO general-purpose metric screw threads - Basic dimensions
Filetages métriques ISO pour usages généraux - Dimensions de base
Metrisches ISO - Gewinde allgemeiner Anwendung - Grundmaße

ISO 2904

Metrický lichoběžníkový ISO závit - Základní rozměry
ISO metric trapezoidal screw threads - Basic dimension
Filetagues metriques trapezoidaux ISO - Dimensions de base

DIN 513

Buttress Coarse Thread DIN 513

ASME B1.1-2003

Unified Inch Screw Threads

ACME B1.5-1997

ACME Screw Threads

ACME B1.9-1973

Buttress Inch Screw Threads
7 / 45 Form With 0.6 Pitch Basic Height of Thread Engagement

Mechanical engineering design (Konstruování strojních součástí)

Joseph E. Shigley, Charles R. Mischke, Richard G. Budynas

Textbook of Machine Design

R.S.KHURMI AND J.K.GUPTA

Machinery’s Handbook

26th Edition

Části a mechanismy strojů

ČVUT Praha

Company catalogues: KSK, NSK, THOMSON...

 

 

 

 

^