Skruv (detalj)

Skruv (från tyska Gewinde - skärning, gängning, genom polsk gwint ) - ett fäste för att ansluta eller fixera delar. Den har formen av en stång med en utvändig gänga i ena änden och ett konstruktionselement för överföring av vridmoment i den andra [1] ; detta konstruktiva element kan vara:

slitsat huvud
räfflade huvud (på sidan)
eller, i frånvaro av ett huvud, en slits i änden av stången. [ett]

Dessutom kan skruvar fungera som en rotationsaxel för roterande delar, fungera som en styrning för rätlinjig eller roterande rörelse, och kan även användas för andra ändamål [2] .

Utseendehistorik

Skruvmekanismen var känd i antikens Grekland (som Archimedes skruv ). Skruven beskrevs senare av den grekiske matematikern Archytas från Tarentum . På 1:a århundradet f.Kr e. skruvhjul av trä användes redan i stor utsträckning i Medelhavsländerna som en del av olje- och vinpressar. I Europa på 1400-talet var metallskruvar som fästelement mycket sällsynta, om någonsin känt [3] . Manuella skruvdragare (i original - franska tournevis [4] ) dök upp senast 1580 , även om de fick stor spridning först i början av 1800-talet [5] . Ursprungligen var skruvar en av de många typerna av fästelement inom konstruktion, och användes i snickeri och smedshantverk.

Den utbredda användningen av metallskruvar började efter uppkomsten 1760-1770 av maskiner för massproduktion i rad [6] . Utvecklingen av dessa maskiner gick till en början på två sätt: industriell tillverkning av skruvar för trä på en ensidig maskin, och småskalig stämpling av de nödvändiga skruvarna av hantverkare på en halvmanuell maskin med utbytbar utrustning.

Skillnaden mellan en skruv och andra fästelement

Skruven skiljer sig från skruven genom att den inte har en konisk förträngning i änden och inte skapar en gänga i materialet vid inskruvning. .

Klassificering

Beroende på syftet finns det:

fästskruvar (för löstagbar anslutning av delar);
ställskruvar (för ömsesidig fixering av delar).

Monteringsskruvar

Den vanligaste typen av skruv inom teknik är maskinskruven. En sådan skruv är huvuddelen av en löstagbar skruvkoppling och är en stång med en gänga i ena änden och ett huvud i den andra.

Skruvens huvud används för att pressa de delar som ska sammanfogas och för att greppa skruven med en skruvmejsel , skiftnyckel , insexnyckel (sexkant) eller annat verktyg. Monteringsskruvar med runda, sexkantiga, fyrkantiga och andra huvuden har blivit utbredda. En typ av skruvhuvud - ett lås - används för att göra det svårt för utomstående att skruva loss skruven. Till exempel en skruv med ett eller två hål på huvudet (istället för ett spår ), skruvar för en Y-formad skruvmejsel och så vidare. I Sovjetunionen använde järnvägar (fastsättning av spåranordningar) ofta 5-sidiga bultar . För bilentusiaster säljs "hemligheter" för att fästa bilhjul - de kräver alla som regel sin egen unika icke-standardnyckel.

I Ryssland kännetecknar de mekaniska egenskaperna hos bultar, fästskruvar och dubbar av kololegerade och legerade stål enligt GOST 1759.4-87 [7] ( ISO 898/1-78) under normala förhållanden 11 hållfasthetsklasser: 3,6; 4,6; 4,8; 5,6; 5,8; 6,6; 6,8; 8,8; 9,8; 10,9; 12.9. Det första talet, multiplicerat med 100, bestämmer den nominella draghållfastheten i N / mm², det andra talet (separerat med en punkt från det första), multiplicerat med 10, är förhållandet mellan sträckgränsen och draghållfastheten i procent. Produkten av talen multiplicerat med 10 ger den nominella sträckgränsen i N/mm². De vanligaste skruvarna och bultarna är grad 8,8 (normal hållfasthet).

Anslutningen av delar med en skruv och en mutter kallas bultad, och de skruvar som är avsedda för dem respektive kallas bultar . . Bultar har vanligtvis ett sexkantigt nyckelfärdigt huvud.

Vid sammankoppling av delar som har en icke-plan yta görs tidvatten vid skruvarnas platser eller lokal bearbetning av ytan görs så att stöddynorna för skruvhuvudet och muttern är plana. Annars kan anslutningen vara sned, vilket kommer att leda till ytterligare spänningar och kan orsaka förstörelse av skruven. I delar av mjuka material finns starka bussningar för skruvförband. I tunna delar är det önskvärt att göra en lokal förtjockning för gängning. Vid anslutning av material med olika elektrisk potential kan bussningar av isoleringsmaterial eller icke-metalliska skruvar användas [8] .

Ställskruvar

Ställskruvar används vid behov för att fixera delarnas relativa position i förhållande till varandra. För att göra detta har de olika utsprång eller urtag i ändarna för bättre fixering av delar, och även, om nödvändigt eller möjligt, görs speciella hål för ändarna på ställskruvarna.

Exempel på ställskruvsändar:

i enlighet med GOST 12414-94 Ändarna av bultar, skruvar och dubbar. Mått. (ISO 4753:1999):
- avsmalnande ände;
- platt ände;
- cylindrisk ände;
- borrad ände;
- avtrappad ände;
- avtrappad ände med en sfär;
- avtrappad ände med en kon;
enligt andra standarder:
- korrugerad ände;
- kulände;
- symmetriska ställskruvar med slitsar på båda sidor (används för automatisk montering).

namn	förordningar	Applikationsområde
Skruvtyper [9]
Skruv med pannhuvud		För alla typer av löstagbara anslutningar. Kan användas med puck. Huvudet kan vara infällt eller icke-infällt
Skruv med pannhuvud		Det används oftare för att fästa alla delar gjorda av icke-järnlegeringar och metaller. Om brickor inte används, förhindrar ett tillräckligt stort område av botten av huvudet skador på delen.
Försänkt skruv ( Eng. Försänkt eller platt skruv )		Den används när det är nödvändigt att dölja skruvhuvudet, till exempel för att fästa lock, för att fästa yttre delar. Rekommenderas inte för användning med pluggstift
Skruv med försänkt huvud ( Engelsk skruv med oval eller upphöjt huvud )
Skruv med pannhuvud ( eng. skruv med rund huvud )		Kan användas i de fall där tjockleken på delarna som ska sammanfogas är för liten för användning av försänkta skruvar
Insexskruv med invändigt sexkantshål		För fall där en betydande åtdragningskraft krävs vid skruvning
Specialskruv med cylindriskt huvud och platt		För fixering av instrumentskydd och andra produkter
Ställskruv med försänkt huvud
Skruv special		Designad för att fixera eller justera delars position manuellt
Tumskruv
Skruva med sfäriskt eller cylindriskt huvud		Förutom att användas för att fästa delar kan den även användas som en axel för roterande delar.
Skruv med pannhuvud		Den används främst för att fixera cylindriska delar och fixerar även deras position i förhållande till varandra.
Skruva med stort sfäriskt huvud ( Eng. Knapp- eller kupolskruv )
Ställskruv med cylindriskt huvud ( Eng. Osthuvudskruv )		Dessa skruvar kan användas som pluggar. I allmänhet används de för att fixa delar.
Räfflad skruv med platt huvud
Hög räfflad skruv		Servera för att förhindra att delar vrids. Skruvas ner och justeras för hand
Tumskruv		Används i de fall då frekvent skruvning och lossning för hand krävs.
Ställskruvar engelsk Ställskruv (stångskruv)		För att montera och hålla delar
Sätt skruvar med ett fyrkantigt huvud och en stegad ände med en sfär ( Engelska Square-head step-point med sfäriska ställskruvar )	GOST 1486-84
Ställskruv med konisk ände
Ställskruv med platt ände
Fyrkantig huvudskruv med cylindrisk ände
Ställskruv med sexkantshylsa
Skruv med cylindriska och stegade ändar
Borrad skruv

Skruvelement

Huvudelementen i skruven är [1] :

Cylindrisk stång - en del av skruven som går direkt in i hålet eller skruvas in i materialet. Stången är helt eller delvis gängad. Den gängade delens längd och gängans djup bestäms beroende på materialet som skruven är gjord av och materialet i delarna som ska sammanfogas, samt på gängans diameter [8] .
Huvudet är den del av skruven som används för att överföra vridmoment till den. Den har plattor för en skiftnyckel eller spår för en skruvmejsel. Formen på huvudet och spåret kan vara mycket olika.

Huvudformer

Beroende på syftet särskiljs följande huvudformer av huvuden:

platt;
konvex;
Rund - vanligtvis för dekorativa ändamål; [tio]
Svamp - lågt sfäriskt huvud;
Försänkt: ett koniskt huvud med en plan yttre yta, utformad för att försänkas i materialet "spolad", används ofta för skruvar ;
Halvdold: den nedre delen är som en dold, men toppen är inte platt, utan rundad [10] .

Typer av slots

Rak (platt) slits (SL)	Phillips huvud [11] (PH)	Cross-kortplats Posidriv [12] /SupaDriv (PZ)	fyrkantigt huvud
Robertson slot	Hexhuvud (HEX)	Sexkantsspår (allen)	Skyddad sexkant (stift-i-hex)
Torx -fack (T, TX)	Protected Torx (TR)	Trevingsslits _	Slot Torq-set
Gaffelhylsa (Snake-eye)	Trippel fyrkantig fack (12-uddig stjärna)	Spline- fack (12-uddig stjärna)	Spår dubbel sexkant (12-sidig)
Polydrive kortplats	Antivandal spår Enkelriktad	Bristol slot	Pentalobe-kortplats (används av Apple och Meizu )

Skydd av skruvförband från självskruvning

Trots att fästgängorna är gjorda på ett sådant sätt att spiralvinkeln är mindre än friktionsvinkeln, tenderar skruvförband fortfarande att skruvas av sig själv. Anledningen till detta är arbetet med sådana anslutningar under verkan av dynamiska belastningar. Vibrationer, skakningar, stötar leder till att friktionen längs gängan mellan skruven och motparten minskar kraftigt. Självskruvning är ett viktigt problem som kan leda till allvarliga konsekvenser. En mängd olika metoder har utvecklats för att förhindra självskruvning. De kan delas in i följande grupper [13] :

Skydd genom att skapa ökad friktion vid den sittande skruven. De uppnår ökad friktion antingen längs gängan eller mellan skruvhuvudet och delen. Dessa mål uppnås genom att skapa ytterligare tryck på skruven. Sådana metoder inkluderar användningen av låsmuttrar (när en annan, ofta av lägre höjd, placeras ovanpå huvudmuttern), användningen av delade muttrar (muttern består av två delar med separata gängor, enskilda delar kan ibland vara extra dras åt med en skruv), användning av muttrar med en elastisk tätning (en ring av elastiskt material läggs i muttrarna, som efter installationen trycker på skruven), användning av gummibrickor (friktionen under skruvhuvudet ökar ), användningen av att pressa de anslutna delarna med fjädrar (en fjäder kan installeras i botten av hålet där skruven sitter, som komprimeras när du skruvar skruv och sedan trycker på den, vilket ökar friktionen längs gängan). Det bör noteras att användningen av låsmuttrar inte är det mest effektiva sättet, både vad gäller prestanda och på grund av att detta leder till ett slöseri med material - inte bara ett extra antal muttrar och längre skruvar krävs, utan ofta en ökning av strukturens dimensioner.

Användning av fjäderbrickor installerade under skruvhuvudena. Pressad under skruvning tenderar en sådan bricka att återgå till sin tidigare volym, vilket skapar ytterligare tryck på gängan i längdriktningen. Som sådana används brickor, delade brickor, formade brickor med elastiska länkar, speciella brickor med elastisk profil. När du använder fjäderbrickor bör man komma ihåg att deras tjocklek inte får vara för stor. Annars finns det risk för excentricitet i riktning mot hållarkraften i skruven, vilket kan göra att huvudet lossnar. Till denna grupp hör även självlåsande muttrar, som har vassa kanter på underytan. Krockar in i delens material ger sådana muttrar en starkare fixering. Detta gäller dock endast för små laster.
Användning av parade brickor av typen "NordLock".

Användning av saxstift , stift , skruvar och bladfjädrar.

Applicering av deformerbara delar. Sådana delar, brickor och muttrar har böjda delar, med vilka du kan skapa ett stopp som förhindrar självskruvning.

Ändra formen på huvudet eller änden av skruven, samt ändra formen på delarna som ska sammanfogas. I detta fall kan skruvens ändar nitas, stansas eller böjas vid specialskruvar. Nackdelen med denna typ av skydd är den dåliga demonteringen (demonteringen) av anslutningen, och oftast omöjligheten att återanvända skruvarna.

Användningen av trådlås. Flera skruvar på plats kan fästas tillsammans med en tråd som går genom hålen i deras huvuden. Tätt vriden kommer tråden att förhindra självskruvning.

Applicering av lacker eller färger. I det här fallet appliceras droppar av lack eller färg på huvudet på skruven eller muttern, som fäster skruven på delen. En färgfyllning av det försänkta skruvhuvudet kan också appliceras.
Applicering av anaeroba gängskåp.

Beräkning av skruvförband

Mängden vridmoment som krävs för att rotera muttern på skruven framgår av ekvationen [14]

M=P\cdot \operatörsnamn {tg} (\alpha \pm \varrho '){\frac {d_{\text{cf))}{2)),

var

P

- axiell belastning som verkar på muttern;

d_{\text{cf))

är skruvens genomsnittliga diameter;

\alfa

- vinkeln på tråden;

\varrho '={\frac {\mu }{\cos \beta }}

är friktionsvinkeln;

\mu

är friktionskoefficienten mellan skruvens och mutterns material;

\beta

- halva vinkeln på gängprofilen (för metrisk gänga , för tum ).

{\displaystyle \beta =30^{\circ ))

\beta =27^{\circ }30'

Vid åtdragning av en skruv eller mutter måste även friktionen mellan dem och delens yta beaktas.

Beräkningen av hållfastheten hos skruvförband utförs enligt följande [14] :

1. Fallet när en kraft applicerad längs skruvens axel verkar på de delar som är förbundna med skruven. I det här fallet arbetar skruven i spänning, och hållfasthetsekvationen har formen

d_{1}={\sqrt {\frac {4P}{\pi [\sigma ]_{p)))),

var

d_{1}

- trådens inre diameter;

{\displaystyle [\sigma ]_{p))

är den tillåtna dragspänningen för skruvmaterialet.

Enligt den hittade väljs motsvarande skruv, och sedan muttern. $d_{1}$

2. I fallet när det är nödvändigt att dra åt bulten under inverkan av en axiell belastning, uppstår ytterligare spänningar från spänning och torsion i sektionerna av stången. De beaktas i det allmänna fallet med hjälp av en säkerhetsfaktor. Den inre diametern på bulten i detta fall hittas av formeln

d_{1}={\sqrt {\frac {\beta \cdot 4P}{\pi [\sigma ]_{p)))),

var är koefficienten som tar hänsyn till stavens vridning. $\beta =(1{,}2\div 1{,}3)$

3. Om det, förutom styrkan på anslutningen, krävs för att säkerställa dess densitet, kommer storleken på kraften som verkar på bulten att bero inte bara på den applicerade kraften utan också på elasticiteten hos de element som ska anslutas , och mängden av den erforderliga förspänningen, som bestämmer tätheten för anslutningen, bör också beaktas.

Två fall kan övervägas:

a) Om bulten förbinder stela delar, då är designkraften . $P_{p}=2{,}6P$

b) Om delarna som ska kopplas är elastiska, då den beräknade kraften . $P_{p}=2{,}3P$

Den skurna delens innerdiameter i båda fallen bestäms av formeln

d_{1}={\sqrt {\frac {\beta \cdot 4P_{p}}{\pi [\sigma ]_{p}}}}.

4. Anslutning av delar under inverkan av tvärgående belastningar. Två fall är möjliga:

a) Skruven (bulten) sätts in i anslutningen utan mellanrum (ett gap mellan hålets väggar och stången). I det här fallet beräknas det för skjuvning och kollaps med hjälp av följande formler:

\tau _{\text{cf))={\frac {4P}{\pi d^{2))}\leqslant [\tau ]_{\text{cf)),

\sigma _{\text{cm}}={\frac {P}{ld}}\leqslant [\sigma ]_{\text{cm}}),

var är de tillåtna spänningarna för skjuvning och krossning av skruvmaterialet. $[\tau ]_{\text{cp)),[\sigma ]_{\text{cm))$

b) Bulten placeras i anslutning till springan. I det här fallet måste åtdragningen vara mycket starkare, annars blir det en förskjutning och bulten blir sned. Det är nödvändigt att skapa tillräckliga friktionskrafter mellan de delar som ska dras åt med hjälp av åtdragning. Beräkningen utförs för drag- och torsionsdeformation:

d_{1}={\sqrt {\frac {4\beta N}{\pi [\sigma ]_{p)))))

var är dragkraften ( är den applicerade kraften, är friktionskoefficienten mellan delarna). $N={\frac {P}{\mu }}$ $P$ $\mu$

I många fall är gängorna i skruvarna tilldelade konstruktivt. I detta fall kontrolleras den för böjning enligt följande formler [15] :

\sigma _{i}={\frac {M_{i}}{W}}={\frac {P{\frac {t_{2}}{2}}\cdot 6}{2\pi d_{1}b^{2}}}\leqslant [\sigma ]_{i},

var

t_{2}

- gängprofilens höjd;

b

- tjockleken på tråden;

z

- antal varv [ rensa ] .

Se även

Anteckningar

↑ 1 2 3 GOST 27017-86. Fästprodukter. Termer och definitioner
↑ Handbook of the designer of precision instrumentation, 1964 , sid. 279.
↑ Am_Wood_Screws . Hämtad 30 april 2010. Arkiverad från originalet 31 maj 2012. (obestämd)
↑ Rybczynski, 2000 , sid. 32–36, 44.
↑ Rybczynski, 2000 , sid. 34, 66, 90.
↑ Rybczynski, 2000 , sid. 75–99.
↑ GOST 1759.4-87 . Hämtad 3 mars 2007. Arkiverad från originalet 29 september 2007. (obestämd)
↑ 1 2 Handbook of the designer of precision instrumentation, 1964 , sid. 311.
↑ Handbook of the designer of precision instrumentation, 1964 , sid. 282.
↑ 12 George Mitchell . Snickeri och snickeri 205. Cengage Learning (1995). (obestämd)
↑ Phillips på Phillips Screw Companys webbplats Arkiverad 6 april 2017 på Wayback Machine
↑ Phillips Screw Company: Innovation i fästelementsteknologi . https://www.phillips-screw.com.+ Hämtad 14 juni 2016. Arkiverad från originalet 15 februari 2015. (obestämd)
↑ Handbook of the designer of precision instrumentation, 1964 , sid. 316.
↑ 1 2 Handbook of the designer of precision instrumentation, 1964 , sid. 321.
↑ Handbook of the designer of precision instrumentation, 1964 , sid. 322.

Litteratur

GOST 27017-86 Fästelementprodukter . Termer och definitioner.
Handbook of precision instrumentation designer / Ed. F. L. Litvina. - M. - L .: Mashinostroenie, 1964. - 944 sid.
Rybczynski, Witold. . One Good Turn: A Natural History of the Screwdriver and the Screw . — New York: Scribner, 2000. — 176 sid. - ISBN 978-0-684-86729-8 .

Länkar

V. Lermantov. Skruv // Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Efron : i 86 volymer (82 volymer och 4 ytterligare). - St Petersburg. 1890-1907.
Skruv / N. Ya. Niberg // Stora sovjetiska encyklopedin : [i 30 volymer] / kap. ed. A. M. Prokhorov . - 3:e uppl. - M . : Soviet Encyclopedia, 1969-1978.

Ordböcker och uppslagsverk	Stor katalanska Brockhaus och Efron Litet Brockhaus och Efron V. Dahl Britannica (online) Britannica (online)
I bibliografiska kataloger	GND : 4128855-5 NDL : 00568148 NKC : ph127879

Element av gängade anslutningar
Skruva Bult Självgängande skruv Skruva Bricka skruva Låsmutter