Komplexní analýza a metoda výpočtu pevnosti šroubu v tahu

1. Definice výkonnostního stupněŠrouby a svorníky

Šrouby a svorníkyjsou klasifikovány do deseti stupňů mechanického výkonu: 3.6, 4.6, 4.8, 5.6, 5.8, 6.8, 8.8, 9.8, 10.9 a 12.9. Známka se skládá ze dvou skupin číslic oddělených desetinnou čárkou. Číslice před desetinnou čárkou představuje jednu setinu konečné jmenovité pevnosti v tahu materiálu; číslice za desetinnou čárkou představuje desetinásobek poměru meze kluzu k meze pevnosti v tahu materiálu (poměr kluzu).

Ořechy mají sedm výkonnostních stupňů od stupně 4 do stupně 12. Číslo stupně představuje přibližně jednu setinu minimálního zaručeného namáhání, kterému matice odolá.

2. Klasifikace stupňů tolerance závitu

2.1 Unified Imperial Threads

Všechny jednotné imperiální závity mají vůli. Vnější závity mají tři stupně tolerance: 1A, 2A a 3A; vnitřní závity mají tři stupně tolerance: 1B, 2B a 3B. Vyšší číslo znamená vyšší přesnost lícování, menší vůli a těsnější záběr závitu.

Třídy 1A a 1B: Třídy s volnou tolerancí, vhodné pro obecnou volnou montáž vnitřních a vnějších závitů s vysokou montážní tolerancí.

Třídy 2A a 2B: Univerzální standardní toleranční třídy pro britské mechanické spojovací prvky, použitelné pro většinu běžných montážních podmínek.

Třídy 3A a 3B: Nejpřesnější třídy kování s nejtěsnějším záběrem závitu, používané u vysoce přesných, z hlediska bezpečnosti kritických a nosných konstrukcí.

2.2 Metrické závity

Běžné stupně tolerance pro metrické vnější závity jsou 4h, 6h a 6g; běžné třídy pro metrické vnitřní závity jsou 5H, 6H a 7H. Preferované kombinace závitového uložení v průmyslu jsou H/g, H/h a G/h. Pro přesné spojovací prvky, jako jsou šrouby a matice, národní norma doporučuje uchycení 6H/6g pro vyvážení přesnosti montáže a pohodlí při demontáži.

3. Specifikace třídy pevnosti pro uhlíkovou ocel aŠrouby z nerezové oceli

3.1 Interpretace jakosti šroubu z uhlíkové oceli

Značka stupně pevnostišrouby z uhlíkové oceliobsahuje dvě sady číslic. První představuje jmenovitou pevnost v tahu a druhý představuje poměr kluzu. Vezměme si jako příklad šroub třídy 4.8: číslice "4" označuje jmenovitou pevnost v tahu 400 N/mm² a číslice "8" označuje poměr kluzu 0,8 s nominální mezí kluzu 320 N/mm².

Konstrukční šrouby pokrývají deset výkonnostních stupňů od 3,6 do 12,9. Šrouby třídy 8.8 a vyšší jsou vyrobeny ze středně uhlíkové oceli nebo nízkolegované oceli a zpevněny tepelným zpracováním kalením a popouštěním, které je definováno jako vysokopevnostní šrouby. Šrouby nižší než 8.8 bez zvýšeného tepelného zpracování jsou definovány jako běžné šrouby.

Šroub třídy 4.6: jmenovitá pevnost v tahu 400 MPa, mez kluzu 0,6, jmenovitá mez kluzu 240 MPa.

Vysokopevnostní šroub třídy 10.9: po tepelném zpracování dosahuje jmenovitá pevnost v tahu 1000 MPa s poměrem kluzu 0,9 a jmenovitou mezí kluzu 900 MPa.

3.2 Interpretace jakosti šroubu z nerezové oceli

Třída pevnosti spojovacích prvků z nerezové oceli se skládá ze dvou částí oddělených pomlčkou. Předpona před pomlčkou označuje kód materiálu a přípona za pomlčkou označuje stupeň pevnosti. Například A2-70 představuje austenitickou nerezovou ocel A2 s nominální pevností v tahu 700 MPa.

4. Metoda výpočtu pevnosti šroubu v tahu

Únosnost v tahu a pevnost v tahu šroubů jsou vypočítány na základě efektivní plochy průřezu závitů spíše než jmenovitého vnějšího průměru, v souladu s mezinárodními normami GB/T 3098.1 a ISO 898-1.

Základní vzorec pro výpočet:F=Rm × As

Popis parametru: F označuje mezní zatížení v tahušroub; Rm označuje standardní pevnost v tahu materiálu šroubu; As odkazuje na plochu efektivního napětí průřezu závitu (pevná standardní hodnota, odlišná od běžné kruhové plochy).

Pro ověření pevnosti v tahu za známých podmínek zatížení:Rm=F / As. Výsledek výpočtu musí být větší nebo roven standardní pevnosti v tahu odpovídající třídy, která má být kvalifikována.

Pro jednoduché scénáře odhadu lze dočasně použít jmenovitou plochu průřezu: A=πd²/4 (d znamená jmenovitý průměr šroubu). Pro přesné testování a konstrukční návrh, aby byla zajištěna přesná data, musí být přijata standardní efektivní oblast napětí závitu.