. SKRUTKY Skrutky rzdeľujeme dľa účelu na krutky jvaie re tatiké zaťaženie, krutky jvaie re dynamiké zaťaženie a krutky hybvé. Z uvedenéh je zrejmé, že jvaie krutky lúžia re ľahk rzberateľné je. Phybvé krutky lúžia na remenu táčavéh hybu na riamčiary a ačne... HLAVNÉ POJMY Skrutka je valvité tele, na bvde ktréh je závit krutkvie. Pdľa medzinárdnej knvenie a závit važuje za ravý, ak ri hľade na krutku v mere i zhra, kleá krutkvia v mere táčania a hdinvýh ručičiek (ľavý závit ačne) br.. Stúanie je vzdialenť, ktrú a závit unie v axiálnm mere, ri tčení 360. Uhl túania závitu na rztuvm vali (trednm vali) značujeme γ a závií na túaní a na trednm riemere. Na vnkajšm riemere je uhl γ najmenší a na jadre najväčší. Bežne a uhl túania závitu udáva na rztuvm vali. tg 9
Rztu závitu t je vzdialenť dvh dvedajúih i bdv na uednýh rfilh závitu (rvnbežne u). Jednduhý závit má jednu krutkviu. Viahdý závit má via krutkví tčenýh vedľa eba (br.).... RUHY ZÁVITOV Pre jvaie krutky a užíva výlučne trý závit. Tent je výrbne najjednduhší. Prfil závitu jvaej krutky je rvntranný, (metriký závit) aleb rvnramenný trjuhlník (Whitwrthv závit) zrezanými aleb zaguľatenými vrhlmi teretikéh rfilu. Závit jvaíh krutiek je ravý a len v výnimčnýh ríadh, keď t vyžaduje funkia aleb bezečnť ja, užije a ľavý závit. Najužívanejší je metriký závit základnéh radu. Okrem th ú metriké závity jemným túaním. Whitwrthv závit a užíva v údržbe na ravu tarýh trjv, ríadne na niektrýh trjh určenýh na vývz. Pre hyblivé krutky je určený lihbežníkvý závit (rvnramenný a nervnramenný) a blý závit. Okrem týht druhv a užívajú aj naledujúe zvláštne závity: závity re krutky d dreva, aniervý závit re jenie aniervýh rúrk v elektrtehnike, vnútrný závit re izlátry, Edinv závit, závit na hranné klá vietidiel, výnimčne a užíva nenrmalizvaný závit (štvrvý, bdĺžnikvý).... SILOVÉ POMERY NA SKRUTKE Základné vzťahy dvdzujeme za týht redkladv:.) Uvažujeme lhý závit, na ktrm všetky zlžky ily budú ležať na vali v tangeniálnej rvine..) Ové zaťaženie krutky a rzdelí rvnmerne na všetky závity. 3.) Bremen dvíhame tak, že táčame krutku v nehybnej matii. Najrv uvažujme ilvé mery bez trenia (br.3). Z rvnváhy íl vyčítame ilu h. 0
h tg S uvažvaním trenia (br.4). V dôledku trenia medzi tykvými lhami závitu rituuje tangeniálna zlžka trenia t = n. f, ktrá ôbí vždy rti hybu a ktrú treba ri zdvíhaní reknávať. Budeme ledvať zdvíhanie bremena. Z ôbiaih íl ztrjíme zlžkvý braze íl, z ktréh vylývajú naledujúe vzťahy: ix 0 in f 0 h iy 0 f in 0 n n n n in f tg f h f tg f in f tg h tg tg tg tg tg
Pri úšťaní bremena aleb ri uvľňvaní krutky (matie) a zmyel hybu bráti a aj treia ila bude ôbiť v brátenm zmyle ak ri zdvíhaní bremena re. ri uťahvaní matie. Silu h ri úšťaní bremena dvdíme analgiky ak ilu re zdvíhanie. h tg..3. SAMOSVORNOSŤ Z redhádzajúeh vzťahu je vidieť, že keď uhl túania závitu bude väčší ak treí uhl, bude ila h > 0, t znamená, že muíme ôbiť ilu h v naznačenm zmyle, aby a krutka ôbením ily uvľnila. Takýt krutkvý j je neamvrný. Aby bl krutkvý j amvrný, muí byť uvľňvaia ila nulvá, aleb zárná, č znamená, že re uvľnené krutky treba vynalžiť ilu h, ktrá ôbí ačne - ak je vyznačené na br.5. Muí teda latiť h = 0. Ak: - krutka je amvrná, na uvľnenie trebujeme ilu h, - krutka je neamvrná, - je treí uhl medzi krutku a matiu..4. ÚČINNOSŤ SKRUTKY Účinnťu rzumieme mer medzi užitčnu (zíkanu) ráu a vynalženu ráu ri zdvíhaní bremena d určitej výšky. Pri zdvíhaní bremena jedn túanie závitu (vzdialenť ) zíkame ráu (br.3) A h A tg. a vynalžíme ráu Účinnť vyjadríme ak A A tg h tg tg tg tg
Priebeh účinnti krutky v závilti na uhle túania je na br.6. Je zrejmé, že maximálnu hdntu účinnti diahneme ri uhle túania 43. Uhl 43 by me mhli diahnuť viahdu krutku (ai 8 hdv ri bežnýh závith). Výrba viahdéh závitu je btiažna. Keď je nutné zhľadniť účinnť (hybvé krutky) vlíme uhl túania = 0. U jvaíh krutiek vlíme uhl túania č najmenší...5. MOMENT POTREBNÝ NA ROZTOČENIE ZÁVITU Hľadajme mment trebný re táčanie matie na závite krutky. Na reknanie ily a trenia v závite je trebný mment: h tg M k K tmut mmentu muíme ričítať treí mment, ktrý vzniká medzi dlžku a matiu (br.7). M t f r f je kefiient trenia medzi matiu a dlžku, r je tredný riemer 3
Ptm elkvý mment, ktrý muíme vyvdiť a rvná M M k M t tg f r M l.. SPOJOVACIE SKRUTKY Najužívanejším jvaím elementm v trjárentve ú krutky. Pužívame ih na vzájmné jenie dvh aleb viaerýh čatí, ktré treba dľa treby znva rzbrať. Môžeme ih rzdeliť takt: krutky hlavu a matiu, krutky mativé, závrtné krutky hlavu, závrtné krutky matiu, základvé krutky, rzieraie krutky, natavvaie krutky, závené krutky, uzávervé krutky, závitrezné krutky a iné. Výčet jvaíh krutiek závií d viaerýh činiteľv, ak ú: ôb zaťaženia, mntáž, tvar krutky a jej výrba.... SKRUTKY NAMÁHANÉ OSOVOU SILOU Budeme uvažvať knštantné neulzujúe zaťaženie. Bežné krutky a zhtvujú z materiálv: 34, 37, 50, 60. vlené namáhanie: A) ri krutkáh, ktrýh kreň závitu nie je narušený trhlinkami (výrba útružením, frézvaním, brúením, valvaním) 6 700 Pa ( 34, 37) 6 850 Pa ( 50, 60) 4
ri krutkáh jemnými trhlinkami (výrba mu závitvýh čiek) 6 56 0 Pa ( 34, 37) 6 67 0 Pa ( 50, 60) VÝPOČET SKRUTKY MONTOVANEJ V NEZAŤAŽENOM STAVE V tmt ríade (br.8, br.9) čítame driek krutky na ťah S d 4 3 a vyknávame kntrlu závitu na tlačenie (br.0) aleb čítame trebnú výšku matie, ričm redkladáme rvnmerné rzlženie zaťaženia na jedntlivé závity 5
tl tl, kde i je čet závitv matie i d 4 Keď vlíme tl môžeme vyčítať i a tm výšku matie l i U krutiek, ktrýh zaťaženie a mení maly v hraniiah d min d max čítame znížené dvlené namáhanie dľa vzťahu min 3 max max kde je dvlené namáhanie ri kjnm zaťažení. VÝPOČET SKRUTKY MONTOVANEJ V ZAŤAŽENOM STAVE Pri táčaní krutky vzniká v závith treí mment, ktrý namáha krutku na krut a vyvláva v rietre jadra krem nrmálvéh naätia d vej ily aj šmykvé naätie. Maximálny mment je: tg M k tg tg kde: je uhl bku závitu; Príkladm je naínaia krutka (br.). V tmt ríade bude jadr krutky namáhané:, na ťah d ily, na krútenie 4 d 3 M W k k tg d3 6 6
3, kntrla závitu na tlačenie tl i 4 d tl,... SKRUTKY NAMÁHANÉ SILOU KOLMOU NA OS SKRUTKY Pužitie: ri rzberateľnýh jh Materiál: 34, 37, 50 vlené namáhanie v tmt ríade rzznávame: 6. vlené namáhanie v šmyku 60 800 Pa 6. vlené namáhanie v tlačení drieku 40 600 Pa tl, 3. vlené namáhanie v ťahu je ak v redhádzajúm ríade. Predkladajme, že krutka je utiahnutá na redätie renášal trenie medzi lhami jvanéh materiálu, t.j.: tak, aby v kutčnti ilu ričm f 0, 0. 5 f 7
Pdľa STN kntrlujeme krutku v tave, ak by bla uvľnená (najneriaznivejší ríad). imenzvanie krutky (br.): ) Na trih ) Na tlačenie drieku tl tl, d l d 4 3) Je nutné rekntrlvať d ily jadr krutky na ťah a závit na tlačenie. Ak je žadvané aby krutka nebla namáhaná v žiadnm ríade na trih, muí a ila zahytiť dľahčvaími vlžkami aleb a užije krutka zilneným driekm zalívaným d renéh tvru. Ak dľahčvaia vlžka a u menšíh čatí užíva valvý klík aleb er zautené d bidvh jvaíh čatí (br.3). Stykvá lha môže byť tiež drážkvaná (br.4). min U väčšíh čatí a zahytí ila kužeľvým, aleb ružným klíkm (br.5a), aleb krutku kužeľvým driekm (br.5b). Väčšie ily a zahytia zalívanu dutu valvu vlžku (br.5c). Aby dadl drahé lívanie valvej vlžky užíva a kužeľvá vlžka, ktrú 8
vtláča d účiatk matia (br.5), aleb ružné vlžky z dvh rerezanýh eľvýh rúrk (br.5e). Pri rene veľkýh klmýh íl a hlavne ri nárazvm zaťažení a užívajú krutky zilneným driekm, ktrý je zalívaný d tvru v ájanýh účiatkah. Niekedy a zhtvuje driek mierne kužeľvitý, aby dadl drahé lívanie, krutka tm nemá hlavu...3. SKRUTKY NAMÁHANÉ ŤAHOM A OHYBOM SÚČASNE Pri ájaní lehv úkm aleb niektrýh valvanýh rfilv vzniká ituáia znázrnená na br.6. V krajnm vlákne krutky bude naätie: M, ťahvé, hybvé 3 W d 0, d3 3 4 9
Výledné naätie tm bude: v t ťahvé naätie t hybvé naätie Aby me vylúčili hybvé namáhanie, muíme užívať dlžky úkm. Skrutka je namáhaná hybm aj vtedy, ak rehádza vľne tvrm v jenýh čatiah a ak natane ôbením klmej ily unutie jenýh čatí ebe vôľu medzi krutku a ájanými čaťami, ričm a krutka naklní (br.7). 4 d 3 Z knštrukie krutky latí, že =. d 3, tm t M 0, 785 d 3 d t 3,57 d 3 3 t a tm M,57 d 3 3 t 57, 3 W 0, d3 t Z uvedenéh vylýva, že hybvé naätie namáha krutku až 5,7 krát via ak rílušné ťahvé naätie..3. PREPÄTÉ SKRUTKOVÉ SPOJE Prevažná väčšina krutkvýh jv užívanýh v trjárentve, ú je redäté. Skrutky týht jv ú dtiahnuté (redäté) ešte red zaťažením revádzkvu ilu takým ôbm, aby bli jvané čati na eba ritlačené aj za ôbenia revádzkvej ily. Pritm revádzkvá ila môže byť tála aleb remenlivá. U krutkvýh jv zaťaženýh ulzujúu vu ilu a redätím v krutke zníži ulzujúe namáhanie a zvýši a tredná hdnta naätia. Materiál - vlíme húževnatý materiál vyššíh evntí. Sledujeme rírubvý j, jený krutkami hlavu a matiami. Na br. 8a je vyznačená ríruba ešte v nezaťaženm tave. Matia vľne dadla na rírubu. Celkvá hrúbka nezaťaženej ríruby je l = l + l + l 3 Na br. 8b je vyznačený j ilnm utiahnutí matie, ričm ríruba a tlačí hdntu Δl. Jej tlačená hrúbka bude l. Skrutka a redĺži hdntu Δl, ričm a redĺži na dĺžku 0
l l. efrmáiu matie a hlavy krutky zanedbajme. efrmáia krutky a rírub muia ležať v medziah ružnti, aby a nezrušila ružná zverná ila v krutke, ktrá je záruku tenti. Pretže latí Hkv zákn, môžeme vyjadriť ilvé mery v redätm ji rehľadne v diagrame, v ktrm na hrizntálnu nanášame redĺženia aleb tlačenia a na vertikálnu rílušné ily. Predĺženie krutky je úmerné ile a dá a vyjadriť vzťahm: l dbne tlačenie rírub l Knštanty úmernti (elatiké knštanty), značia redĺženie účinkm ily N. Ih rzmer je m.n -. Ziťujú a kum, aleb výčtm. Predĺženie krutky a tlačenie ríruby udávajú riamky,, ktré ú klnené d uhlm,. tg tg Silvé mery v ji ri ôbení revádzkvej ily ú znázrnené na br.8, kde je: - elkvá ila v krutke - teniaa ila - revádzkvá ila - ila redätia - ríratk ily v krutke - úbytk ily v rírube
V dôledku zaťaženia revádzkvu ilu a zväčší ila v krutke na hdntu a zmenší a ila v jvanýh čatiah (rírubáh) na hdntu. Sily, a P muia byť v rvnváhe. Zmena ilvýh merv má za náledk aj zmenu defrmáií. Za redkladu, že teniaa ila > 0 budú zmeny defrmáií krutky a jvanýh čatí rvnaké l l. Pôvdná defrmáia krutky l a teda zväčší hdntu l a rvnakú hdntu l a zmenší defrmáia jvanýh čatí (rírub)..3.. SKRUTKY NAMÁHANÉ PULZUJÚCOU A STRIEAVOU SILOU efrmačný diagram krutky redätím je na br.9. Pri utiahnutí krutky na ilu a krutka redĺži l a jvané čati (ríruby) a tlačia hdntu l (br.9). Ptu výčtu krutiek redätím:. Vyčítame ilu riadajúu na jednu krutku z danej aleb z vyčítanej elkvej revádzkvej ily,elk. Pri výčte redkladáme, že rzlženie elkvej revádzkvej ily,elk. na jedntlivé krutky je rvnmerné,elk n čet krutiek n. Vyčítame teniau ilu. Pri jení ríruby vekm ri 50 % bezečnti (k=,5), čítame teniau ilu z vzťahu (br.0).
3 k S max m ričm čať lhy medzikružia riadajúa na jednu krutku a rvná v l m n 4 S 3. Vyčítame elkvú ilu v jednej krutke 4. Určíme rídavné ily,, ričm z br.8 latí: l l úravu dtaneme: Elatiká knštanta krutky a veľmi jednduh určí z vzťahu re merné redĺženie S E l l S E E l l S E l kde: l - hrúbka jvanýh čatí a výška matie (br.) E - mdul ružnti materiálu krutky S - tredný rierez závit ( 4 S ) - tredný riemer závitu Tt jednduhé určenie elatikej knštanty a tretáva určitými rblémami, ak driek krutky má remenlivý rierez.
uhlm Elatiká knštanta ríruby a číta z redkladu, že tlaky a rzlžia v rírube d 45 ak je znázrnené na br.. Ptm môžeme íať E S mi kde lhu medzikružia čítame z rvnie (zrezané kužele nahradíme náhradnými valami). S mi 4 d 5. Vyčítame trebné redätie z vzťahu: Muíme i uvedmiť, že redätie a za určitú dbu zmenší v dôledku tečenia materiálu ri zaťažení a najmä vlyvm zvýšenia revádzkvej telty. Pret muíme krutky redätím určitej dbe, aleb ri zvýšenej revádzkvej telte dťahvať na vyčítanú hdntu. 6. Výčet dťahvaieh mmentu M Aby me vyvdili v krutke redätie, muíme matiu dtiahnuť elkvým mmentm M (zri čať..5. - mment trebný na rztčenie závitu). Mment M čítame z vzťahu: M M k M t tg f r 7. Skrutku dimenzujeme z dmienky: 4 d 3 S d3 4
KONŠTRUKČNÁ REALIZÁCIA SPOJA Snažíme a minimalizáiu ríratku ilu, čh môžeme diahnuť zmenšením uhla [zväčšením hdnty ( tg )], aleb zväčšením uhla [zmenšením hdnty ( tg )] br.3. Hdntu l zväčšíme a) zväčšením dĺžky l br.6 E S b) zmenšením rierezu S br.4,5 5
Predätie môžeme vyvdiť:. Pmu mmentvýh kľúčv. Predätie je úmerné mmentu, ktrým tt redätie vytvárame. Mmentvé kľúče (br.8) ú: a) tyčvé b) ákvé ) treie. Pmu hrevu krutky, aleb zmrazenia ríruby. Skrutku hrejeme, aleb rírubu zmrazíme na atričnú teltu a krutku vľne zakrutkujeme d matie. P vyhladení krutky, aleb telení ríruby zíkame v krutke trebné redätie. Je mžná i kmbináia hrevu a hladzvania. Ptrebnú teltu hrevu krutky, aleb hladzvania ríruby čítame z vzťahu: t t l t t l t l l 0 0 kde: l - ôvdná dĺžka krutky - kefiient dĺžkvej rzťažnti t - telta hrevu t - telta hladenia t - telta klia (ôvdná telta) 6
.3.. ÚPRAVA MATÍC PRE YNAMICKÉ NAMÁHANIE Na základe riamyh a neriamyh kúšk a ukázal, že u matí nemôžeme redkladať rvnmerné rzlženie ily na jedntlivé závity. Skúšky ukázali, že rvý závit renáša veľkú čať všetkéh zaťaženia. Aby a ila rzlžila aj na tatné závity, zhtvíme u matí tiet úravy: zvýšenie ružnti redĺžením kna matie (br.8a), záih (br.8b). Na br.8 je zbrazené rzlženie zaťaženia na neuravenej matii, a na uravenej matii br.8d. Matie dynamiky namáhanýh jv je nutné itiť rti uvľneniu. 7
.4. MATERIÁL SKRUTIEK A OVOLENÉ NAPÄTIA Materiál krutiek, jeh mehaniké vlatnti, ôb výrby a kvalita vrhu je daná účelm užitia krutky. Skrutky re letetv a vyznačujú výbrnými mehanikými vlatnťami a tým aj húltivťu na knentráiu naätí. Pret krutky určené re užitie na letekej tehnike a dlišujú aj knštrukčným reravaním tvaru krutiek a kvalitu ravania vrhu. V tabuľke je vyznačená značka mehanikýh vlatntí a minimálna medza klzu, minimálna medza evnti a minimálna ťažnť. Tabuľka Značka meh. vlatntí.dlnkvá čília Min. evnť v ťahu R m [MPa] Min. medza klzu R e [MPa] 4 A 340 00 0 Minimálna ťažnť A[%] Pznámka 4, 4 P 340 0 5 4 S 400 30 4 5 500 80 5 S 500 400 0 8 E 4 800 650 5 re letetv 8 G 5 800 640 0 G 6 00 900 0 Pre letetv 0 K 7 000 900 8 vlené naätie ťahvé: R e kde k je miera bezečnti k,5 4 k vlené naätie na tlačenie: tl, vlené naätie šmykvé: 0,5 0 7, 8
vlený merný tlak v závith re jvaie a re hybvé krutky vyhľadáme v literatúre. Orientačné hdnty ú naledvné: dv dv 5 60 MPa re jvaie krutky, kde vyššie hdnty latia 5 5 MPa re evnejšie ele re hybvé krutky V tabuľke ú vyznačené značky mehanikýh vlatntí, rzmery krutiek (závitv), rzmery kľúčv a dťahvaie mmenty. Tabuľka Závit krutky M6 M8 M0 M M4 M6 M8 M0 M M4 M7 Vnkajší šeťhran 0 4 7 9 4 7 30 3 36 4 Vnútrný šeťhran 5 6 8 0 4 4 7 7 9 Mehaniké vlatnti MPa OŤAHOVACIE HONOTY v Nm 5 80 37 60 80 0 60 00 80 370 5S 400 6 3 54 80 5 75 30 90 400 8G 640 0 3 45 76 0 68 50 30 400 0K 900 4 33 63 07 68 30 350 450 K 080 7 39 75 8 00 80 40 9