Οι κοχλίες συνδέσεως έχουν ως αποστολή την ασφαλή και λυόμενη (μή μόνιμη) σύνδεση, ανεξάρτητων στοιχείων μιας κατασκευής ή μηχανής μεταξύ τους.

Transcript

1 ΚΟΧΛΙΕΣ 1

2 Οι κοχλίες συνδέσεως έχουν ως αποστολή την ασφαλή και λυόμενη (μή μόνιμη) σύνδεση, ανεξάρτητων στοιχείων μιας κατασκευής ή μηχανής μεταξύ τους. Οι κοχλίες κινήσεως μετατρέπουν κατά κανόνα την περιστροφική κίνηση του κορμού τους σε ευθύγραμμη κίνηση του περικοχλίου τους. 2

3 3

4 4

5 Είδη και τυποποίηση κοχλιών Ένας τυπικός κοχλίας διαμέτρου d, εξαγωνικής κεφαλής φαίνεται στο Σχήμα7-1. Οι χαρακτηριστικές διάμετροι του κοχλία είναι: η διάμετρος d του κορμού, βάσει της οποίας τυποποιείται ο κοχλίας, η εξωτερική διάμετρος d1 του σπειρώματος που είναι συνήθως ίση με τη d, η εσωτερική διάμετρος d3 του σπειρώματος που αντιστοιχεί στη μικρότερη καταπονούμενη επιφάνεια του κοχλία. Υπάρχουν κοχλίες όπου η διάμετρος του κορμού είναι ίση με την εσωτερική διάμετρο του σπειρώματος d = d3. Σχήμα 7-1: Βασικά τμήματα κοχλία-περικοχλίου 5

6 Τρία είδη κοχλιών μπορούμε να διακρίνουμε ανάλογα με τη μορφή και τη χρήση τους: (α) το σύστημα κοχλία-περικοχλίου (bolt-nut ),που χρησιμοποιείται για να συνδέσει δύο ή περισσότερα αναξάρτητα στοιχεία, περνώντας τον κοχλία από τις αντίστοιχες οπές και βιδώνοντας το περικόχλιο. (β) τον βιδωτό κοχλία (screw), δηλαδή αυτόν που βιδώνεται σε τρύπα με σπείρωμα αντί του περικοχλίου, για να δημιουργήσει τη σύνδεση. (γ) τον ακέφαλο κοχλία με σπείρωμα και στις δυο άκρες, όχι συμμετρικοί κατ ανάγκη. 6

7 Αρχή λειτουργίας είναι η μετατροπή της περιστροφικής κίνησης σε ευθύγραμμη και στηρίζεται στη ύπαρξη σπειρώματος. Το σπείρωμα λειτουργεί σαν κεκλιμένο επίπεδο γύρω από τον κορμό του κοχλία. Με μία πλήρη περιστροφή ο κοχλίας προχωρεί κατά L=p (pitch). Η γωνία κλίσης του σπειρώματος α δίνεται από tan α =L/πd Τυπικός κοχλίας εξαγωνικής διατομής -διάμετρος d του κορμού (τυποποίηση κοχλία) -εξωτερική διάμετρος d 1 του σπειρώματος (συνήθως ίση με d) -εσωτερική διάμετρος d 3 του σπειρώματος (μικρότερη καταπονούμενη επιφάνεια κοχλία) 7

8 8

9 9

10 10

11 Οι κοχλίες κεφαλής διακρίνονται ανάλογα με τον τύπο της κεφαλής τους σε εξαγωνικούς (με εξαγωνική κεφαλή), βυθισμένους (φρεζάτους), ημιστρόγγυλους και κυλινδρικούς 11

12 Τους φυτευτούς κοχλίες (δεν έχουν κεφαλή και έχουν τον αυχένα στη μέση) τους χρησιμοποιούμε για συνδέσεις που λύονται σπάνια και προς αποφυγή της φθοράς του εσωτερικού σπειρώματος της τυφλής οπής που δύσκολα επιδιορθώνεται 12

13 13

14 14

15 15

16 DN 555 Hexagon Nuts 0,8d m d1 s e m M M M M M M M M M M M M M DN DN Weld Studs With Hexagon Nuts DN 529A - Anchor Bolts (Stone Bolt) DN 529 B - Anchor Bolts (Stone Bolt) DN 529 C - Masonry Bolts With Hexagon Nuts DN 529 D. Anchor Bolts (Stone Bolt) DN 529 E - Foundation Bolts With Hexagon Nuts DN 529 F - Anchor Bolts (Stone Bolt) Din Slotted Round Nut DN Round nutswith drilled holesin one face DN Round nuts with set pin holes in side DN Slotted Set Screws With Flat Point DN 553 Slotted Set Screws With Cone Point DN Hexagon Nuts - 0,8d DN Square Nuts DN Fully Threaded Maching Bolts DN Square Thin Nuts DN Hexagon ag Screws DN 580 ifting Eye Bolts DN ifting Eye Nuts 16

17 17

18 18

19 Τα βασικά χαρακτηριστικά σπειρώματος: Η εξωτερική ή ονομαστική διάμετρος του κοχλία d ή του περικοχλίου D. Η διάμετρος αυτή μαζί με τον κατάλληλο συμβολισμό του σπειρώματος (π.χ. Μ για το μετρικό σπείρωμα) ορίζει το σπείρωμα (π.χ. Μ20). Το βήμα του σπειρώματος p (pitch). Το βήμα σε πολλές περιπτώσεις συμμετέχει στο συμβολισμό του σπειρώματος (π.χ. σε τραπεζοειδές σπείρωμα Tr10x2). 19

20 Γεωμετρικά χαρακτηριστικά ενός σπειρώματος: Η διάμετρος του πυρήνα του κοχλία ή εσωτερική διάμετρος σπειρώματος d3 (μικρότερη καταπονούμενη επιφάνεια του κοχλία) Η μέση διάμετρος του κοχλία d2 ή του περικοχλίου D2 που χρησιμοποιείται στους υπολογισμούς των κοχλιών. Η γωνία των πλευρών του σπειρώματος β. Το ύψος του γεννήτορος τριγώνου Η. Το πραγματικό βάθος σπειρώματος h3. Η ακτίνα καμπυλότητας στο βάθος των διακένων 20

21 21

22 22

23 23

24 24

25 25

26 26

27 27

28 28

29 29

30 Όταν ένας κοχλίας υπόκειται σε δυναμική καταπόνηση, πρέπει να υπολογίζεται λαμβάνοντας υπ' όψη τον συντελεστή συγκέντρωσης τάσεων. Τα κρίσιμα σημεία για αστοχία είναι: (α) το σημείο αλλαγής της διαμέτρου κάτω από την κεφαλή του κοχλία (β) το σημείο αρχής του σπειρώματος (γ) κατά μήκος του σπειρώματος μέσα στο περικόχλιο. Ο συντελεστής συγκ. τάσεων εξαρτάται από το λόγο d/r (R ακτίνα καμπυλότητας στο σπείρωμα) Διάγραμμα διαρκούς δυναμικής αντοχής σe για χαλύβδινους κοχλίες διαφόρων κατηγοριών Το σe εμπεριέχει το συντελεστή συγκέντρωσης τάσεων 30

31 Ο κοχλίας σύσφιγξης αποτελείται συνήθως από ένα τμήμα με σπείρωμα και ένα τμήμα δίχως σπείρωμα (αυχένας). Άρα η σταθερά ακαμψίας του κοχλία k b εκφράζεται από δύο ελατήρια σε σειρά με σταθερές k 1, k kk = + k = k k k k k b 1 2 b Θεωρούμε k k 1 2 AE t = = l t AE d = = l d k t k d 31

32 Ο κοχλίας σύσφιγξης αποτελείται: (i) από ένα τμήμα με σπείρωμα και ένα τμήμα δίχως σπείρωμα k b = AdAE t A l + Al d t t d (ii) από σπείρωμα κατά μήκος του κοχλία k b = k = t AE t l t 32

33 33

34 34

35 Ανάλυση δυνάμεων στους κοχλίες Ροπή σύσφιγξης σε κοχλίες Είναι χρήσιμο να συσχετίσουμε την δύναμη σύσφιγξης Fu ενός περικοχλίου στον κοχλία του, με την αναπτυσσόμενη εφελκυστική δύναμη στο σώμα του κοχλία F, η οποία αναπτύσσεται λόγω της σύσφιγξης. Μια σπείρα κοχλία αναπτύσσεται σε ορθογώνιο τρίγωνο με γωνία κεκλιμένου επιπέδου, α. Το κινούμενο πάνω της σώμα είναι το περικόχλιο πάνω στο οποίο σχεδιάζονται οι ασκούμενες δυνάμεις. 35

36 θεωρώντας ότι ο συντελεστής τριβής αντιστοιχεί σε επιπρόσθετη γωνία ρ του κεκλιμένου επιπέδου όπου που το άνω πρόσημο αναφέρεται στην σύσφιγξη και το κάτω πρόσημο στην αποσύσφιγξη. Η απαιτούμενη ροπή σύσφιγξης M σ και αποσύσφιγξης M α υπολογίζονται από την ανωτέρω δύναμη επί την απόσταση στην οποία αυτή εφαρμόζεται: Η ανάλυση που παρατέθηκε πιο πάνω ισχύει για τετραγωνικά σπειρώματα 36

37 ΓΕΝΙΚΑ 37

38 38

39 39

40 40

41 41

42 42

43 43

44 44

45 Όταν ένας κοχλίας υπόκειται σε δυναμική καταπόνηση, πρέπει να υπολογίζεται λαμβάνοντας υπ' όψη τον συντελεστή συγκέντρωσης τάσεων. Τα κρίσιμα σημεία για αστοχία είναι: (α) το σημείο αλλαγής της διαμέτρου κάτω από την κεφαλή του κοχλία (β) το σημείο αρχής του σπειρώματος (γ) κατά μήκος του σπειρώματος μέσα στο περικόχλιο. Ο συντελεστής συγκ. τάσεων εξαρτάται από το λόγο d/r (R ακτίνα καμπυλότητας στο σπείρωμα) Διάγραμμα διαρκούς δυναμικής αντοχής σe για χαλύβδινους κοχλίες διαφόρων κατηγοριών Το σe εμπεριέχει το συντελεστή συγκέντρωσης τάσεων 45

46 20 mm ο y = 500MPa σ e = mm 20 mm 46

47 47

48 F e(a) =17.5KN F e(a) =17.5KN 48

49 49

50 50

51 51