Kompleksowa analiza i metoda obliczania wytrzymałości śruby na rozciąganie

1. Definicja klasy wydajnościŚruby i kołki

Śruby i kołkisą podzielone na dziesięć klas wydajności mechanicznej: 3,6, 4,6, 4,8, 5,6, 5,8, 6,8, 8,8, 9,8, 10,9 i 12,9. Ocena składa się z dwóch grup cyfr oddzielonych przecinkiem. Cyfra przed przecinkiem oznacza jedną setną ostatecznej nominalnej wytrzymałości materiału na rozciąganie; cyfra po przecinku oznacza dziesięciokrotność stosunku granicy plastyczności do ostatecznej wytrzymałości materiału na rozciąganie (stosunek plastyczności).

Nakrętki mają siedem klas wydajności, od klasy 4 do klasy 12. Numer klasy reprezentuje w przybliżeniu jedną setną minimalnego gwarantowanego naprężenia, jakie może wytrzymać nakrętka.

2. Klasyfikacja stopni tolerancji gwintów

2.1 Ujednolicone wątki imperialne

Wszystkie ujednolicone gwinty imperialne przyjmują dopasowanie luzu. Gwinty zewnętrzne posiadają trzy stopnie tolerancji: 1A, 2A i 3A; gwinty wewnętrzne posiadają trzy stopnie tolerancji: 1B, 2B i 3B. Wyższa liczba gatunku wskazuje na większą precyzję dopasowania, mniejszy luz i mocniejsze połączenie gwintu.

Klasy 1A i 1B: Klasy z luźną tolerancją, odpowiednie do ogólnego swobodnego pasowania gwintów wewnętrznych i zewnętrznych z dużą tolerancją montażu.

Klasy 2A i 2B: Uniwersalne standardowe stopnie tolerancji dla imperialnych mechanicznych elementów złącznych, mające zastosowanie w większości konwencjonalnych warunków montażu.

Klasy 3A i 3B: Gatunki o najwyższej precyzji dopasowania z najwęższym połączeniem gwintu, stosowane w konstrukcjach konstrukcyjnych o wysokiej precyzji, krytycznych dla bezpieczeństwa i nośnych.

2.2 Gwinty metryczne

Typowe stopnie tolerancji dla metrycznych gwintów zewnętrznych to 4h, 6h i 6g; popularne gatunki metrycznych gwintów wewnętrznych to 5H, 6H i 7H. Preferowane w branży kombinacje pasowań gwintów to H/g, H/h i G/h. W przypadku precyzyjnych elementów złącznych, takich jak śruby i nakrętki, norma krajowa zaleca dopasowanie 6H/6g, aby zrównoważyć dokładność montażu i wygodę demontażu.

3. Specyfikacje klas wytrzymałości dla stali węglowej iŚruby ze stali nierdzewnej

3.1 Interpretacja gatunku śrub ze stali węglowej

Znak klasy wytrzymałościśruby ze stali węglowejzawiera dwa zestawy cyfr. Pierwsza reprezentuje nominalną wytrzymałość na rozciąganie, a druga oznacza stosunek plastyczności. Biorąc za przykład śrubę klasy 4.8: cyfra „4” oznacza nominalną wytrzymałość na rozciąganie 400 N/mm², a cyfra „8” oznacza współczynnik plastyczności 0,8, przy nominalnej granicy plastyczności 320 N/mm².

Śruby konstrukcyjne obejmują dziesięć klas wydajności od 3,6 do 12,9. Śruby klasy 8.8 i wyższej są wykonane ze stali średniowęglowej lub niskostopowej i wzmacniane poprzez hartowanie i odpuszczanie, określane jako śruby o wysokiej wytrzymałości. Śruby poniżej klasy 8.8 bez ulepszonej obróbki cieplnej definiuje się jako zwykłe śruby.

Śruba klasy 4.6: nominalna wytrzymałość na rozciąganie 400 MPa, współczynnik plastyczności 0,6, nominalna granica plastyczności 240 MPa.

Śruba o wysokiej wytrzymałości klasy 10.9: po obróbce cieplnej nominalna wytrzymałość na rozciąganie osiąga 1000 MPa przy współczynniku plastyczności 0,9 i nominalnej granicy plastyczności 900 MPa.

3.2 Interpretacja klasy śrub ze stali nierdzewnej

Stopień wytrzymałości elementów złącznych ze stali nierdzewnej składa się z dwóch części oddzielonych łącznikiem. Przedrostek przed łącznikiem wskazuje kod materiału, a przyrostek po łączniku wskazuje klasę wytrzymałości. Na przykład A2-70 oznacza austenityczną stal nierdzewną A2 o nominalnej wytrzymałości na rozciąganie 700 MPa.

4. Metoda obliczania wytrzymałości śruby na rozciąganie

Nośność na rozciąganie i wytrzymałość na rozciąganie śrub są obliczane na podstawie efektywnego pola przekroju poprzecznego naprężenia gwintów, a nie nominalnej średnicy zewnętrznej, zgodnie z międzynarodowymi normami GB/T 3098.1 i ISO 898-1.

Podstawowy wzór obliczeniowy:F=Rm × As

Opis parametru: F odnosi się do maksymalnego obciążenia rozciągającegośruba; Rm odnosi się do standardowej wytrzymałości na rozciąganie materiału śruby; Odnosi się do efektywnego pola przekroju poprzecznego naprężenia gwintu (stała wartość standardowa, inna niż zwykła powierzchnia kołowa).

Aby sprawdzić wytrzymałość na rozciąganie w znanych warunkach obciążenia:Rm=F / As. Wynik obliczeń powinien być większy lub równy standardowej wytrzymałości na rozciąganie odpowiedniego gatunku, który ma zostać zakwalifikowany.

W przypadku prostych scenariuszy szacunkowych można tymczasowo zastosować nominalne pole przekroju poprzecznego: A=πd²/4 (d oznacza nominalną średnicę śruby). Aby zapewnić dokładne dane, należy przyjąć standardową efektywną powierzchnię naprężenia gwintu w celu precyzyjnego testowania i projektowania technicznego.