Komplexná analýza a metóda výpočtu pevnosti v ťahu skrutiek

1. Definícia výkonnostného stupňaSkrutky a čapy

Skrutky a čapysú rozdelené do desiatich stupňov mechanického výkonu: 3.6, 4.6, 4.8, 5.6, 5.8, 6.8, 8.8, 9.8, 10.9 a 12.9. Známka pozostáva z dvoch skupín číslic oddelených desatinnou čiarkou. Číslica pred desatinnou čiarkou predstavuje jednu stotinu konečnej menovitej pevnosti v ťahu materiálu; číslica za desatinnou čiarkou predstavuje desaťnásobok pomeru medze klzu ku konečnej pevnosti v ťahu materiálu (menej klzu).

Orechy majú sedem výkonnostných stupňov v rozsahu od stupňa 4 do stupňa 12. Číslo stupňa predstavuje približne stotinu minimálneho zaručeného namáhania, ktoré orech vydrží.

2. Klasifikácia stupňov tolerancie závitu

2.1 Unified Imperial Threads

Všetky jednotné imperiálne závity majú vôľu. Vonkajšie závity majú tri stupne tolerancie: 1A, 2A a 3A; vnútorné závity majú tri stupne tolerancie: 1B, 2B a 3B. Vyššie číslo znamená vyššiu presnosť lícovania, menšiu vôľu a pevnejšie zapojenie závitu.

Triedy 1A a 1B: Voľné tolerančné triedy, vhodné pre všeobecné voľné namontovanie vnútorných a vonkajších závitov s vysokou montážnou toleranciou.

Stupne 2A a 2B: Univerzálne štandardné stupne tolerancie pre britské mechanické spojovacie prvky, použiteľné pre väčšinu bežných montážnych podmienok.

Triedy 3A a 3B: Triedy s najpresnejšou montážou s najtesnejším záberom závitu, aplikované na vysoko presné, pre bezpečnosť kritické a nosné konštrukčné návrhy.

2.2 Metrické závity

Bežné stupne tolerancie pre metrické vonkajšie závity sú 4h, 6h a 6g; bežné triedy pre metrické vnútorné závity sú 5H, 6H a 7H. Preferované kombinácie závitového uloženia v priemysle sú H/g, H/h a G/h. Pre presné spojovacie prvky, ako sú skrutky a matice, národná norma odporúča uchytenie 6H/6g na vyváženie presnosti montáže a pohodlia pri demontáži.

3. Špecifikácie triedy pevnosti pre uhlíkovú oceľ aSkrutky z nehrdzavejúcej ocele

3.1 Interpretácia triedy skrutiek z uhlíkovej ocele

Značka stupňa pevnostiskrutky z uhlíkovej oceleobsahuje dve sady číslic. Prvá predstavuje nominálnu pevnosť v ťahu a druhá predstavuje pomer klzu. Vezmime si ako príklad skrutku triedy 4.8: číslica „4“ označuje nominálnu pevnosť v ťahu 400 N/mm² a číslica „8“ označuje pomer klzu 0,8 s nominálnou medzou klzu 320 N/mm².

Konštrukčné skrutky pokrývajú desať výkonnostných stupňov od 3,6 do 12,9. Skrutky triedy 8.8 a vyššie sú vyrobené zo stredne uhlíkovej ocele alebo nízkolegovanej ocele a spevnené tepelným spracovaním kalením a popúšťaním, ktoré je definované ako skrutky s vysokou pevnosťou. Skrutky nižšej ako 8.8 bez zvýšeného tepelného spracovania sú definované ako obyčajné skrutky.

Skrutka triedy 4.6: menovitá pevnosť v ťahu 400 MPa, medza klzu 0,6, menovitá medza klzu 240 MPa.

Vysokopevnostná skrutka triedy 10.9: po tepelnom spracovaní dosahuje menovitá pevnosť v ťahu 1000 MPa s medzou klzu 0,9 a menovitou medzou klzu 900 MPa.

3.2 Interpretácia triedy skrutiek z nehrdzavejúcej ocele

Stupeň pevnosti spojovacích prvkov z nehrdzavejúcej ocele pozostáva z dvoch častí oddelených pomlčkou. Predpona pred pomlčkou označuje kód materiálu a prípona za pomlčkou označuje stupeň pevnosti. Napríklad A2-70 predstavuje austenitickú nehrdzavejúcu oceľ A2 s menovitou pevnosťou v ťahu 700 MPa.

4. Metóda výpočtu pevnosti v ťahu skrutky

Únosnosť v ťahu a pevnosť v ťahu skrutiek sú vypočítané na základe efektívnej plochy prierezu závitov, nie menovitého vonkajšieho priemeru, v súlade s medzinárodnými normami GB/T 3098.1 a ISO 898-1.

Základný vzorec výpočtu:F=Rm × As

Popis parametra: F sa vzťahuje na medzné zaťaženie v ťahuskrutka; Rm sa vzťahuje na štandardnú pevnosť v ťahu materiálu skrutky; Ako sa vzťahuje na plochu účinného napätia prierezu závitu (pevná štandardná hodnota, odlišná od bežnej kruhovej plochy).

Na overenie pevnosti v ťahu pri známych podmienkach zaťaženia:Rm=F / As. Výsledok výpočtu musí byť väčší alebo rovný štandardnej pevnosti v ťahu zodpovedajúcej triedy, ktorá sa má kvalifikovať.

Pre jednoduché scenáre odhadu možno dočasne použiť nominálnu plochu prierezu: A=πd²/4 (d znamená nominálny priemer skrutky). Na presné testovanie a konštrukčný návrh sa musí prijať štandardná efektívna oblasť napätia závitu, aby sa zabezpečili presné údaje.