Śruby trapezowe - informacje techniczne

Kategoria: Śruby trapezowe

Wybór śruby trapezowej a środowisko pracy

W środowiskach pracy pozbawionych wyjątkowych czynników utleniających bądź powodujących korozję, jest możliwe użycie śrub z C45. Jeżeli warunki te nie są spełnione, zaleca się stosowanie śrub z Inox A2 lub Inox A4, stali nierdzewnych szczególnie przystosowanych do użycia w następujących przypadkach:

  • Wilgotność względna większa niż 70÷80%
  • Zanurzenie w wodzie, także w wodzie morskiej.
  • Obecność szczególnych czynników korozyjnych np. chlorków. W przypadku obecności czynników szczególnie korozyjnych prosimy o kontakt.
  • Jeżeli, z powodu szczególnych wymagań konstrukcyjnych, nie powinno zachodzić utlenianie komponentów, np. w przemyśle spożywczym. Zaleca się również zestawienie śruby z nakrętką typu HDA.
  • Jeżeli śruby są umiejscowione w sposób uniemożliwiający smarowanie. Dla montażów "bez konserwacji" zaleca się zestawienie śruby z samosmarującą nakrętką z tworzywa sztucznego.
  • Jeżeli temperatura pracy jest dość wysoka, ponieważ Inox A2 i Inox A4 posiadają wysoką "temperaturę żużla" , ze względu na ich charakterystyczną strukturę austenityczną materiału, nawet w temperaturze pokojowej.

 

Dokładność pozycjonowania

Dla śrub pozycjonujących wymagana jest kontrola błędu skoku gwintu śruby. Oferowane śruby trapezowe to śruby z klasą dokładności 50 (50 μm/300 mm), 100 (100 μm/300 mm) i śruby z klasą dokładności 200 (200 μm/300 mm), wykonane z materiału C45 lub Inox A2.

Do standardowych zastosowań transportowych można używać śrub o klasie dokładności 200.

 

Samohamowność

Całkowita samohamowność występuje w przypadku śrub trapezowych przy kącie wzniosu gwintu < 2°30'. We wszystkich innych przypadkach jest możliwe, że na spoczywającą śrubę, obciążoną za pośrednictwem nakrętki (zwłaszcza w obecności wibracji), zadziała moment skręcający. Mimo tego, śruby o kącie wzniosu do 5 lub 6 stopni wykazują wystarczająco dobrą samohamowność.

 

Kryterium wymiarowania

Efektywne wymiarowanie pary śruba trapezowa/nakrętka trapezowa jest przeprowadzane według trzech punktów:

  1. Wymiarowanie względem zużycia
  2. Wymiarowanie względem krytycznego obciążenia zginającego
  3. Wymiarowanie względem prędkości krytycznej

Aby para śruba/nakrętka funkcjonowała optymalnie w danych warunkach, musi być zwymiarowana względem wszystkich trzech powyższych punktów.

 

Wymiarowanie względem zużycia

Para śruba/nakrętka jest systemem wykorzystywanym od długiego czasu, w wielu sytuacjach, gdy potrzebne jest przeniesienie ruchu obrotowego na ruch liniowy. Moc całkowita przyłożona do śruby (Pt) jest zwracana na nakrętkę jako moc użyteczna (Pu). Stosunek Pu/Pt = η jest zdefiniowany jako sprawność układu, która silnie zależy od współczynnika tarcia pomiędzy powierzchniami kontaktu śruby i nakrętki, a także od kąta wzniosu gwintu. Z powodu istniejącego tarcia statycznego, część mocy ulega przemianie w ciepło za każdym razem, gdy przeprowadzany jest ruch. Badając wspomniane tarcie statyczne, można otrzymać parametry wymagane do wycenienia dobrego funkcjonowania zestawu.

Omawiane kryterium ma za zadanie ograniczyć ciśnienie powierzchni kontaktu z bokiem gwintu w taki sposób, by umożliwić  łagodny poślizg pomiędzy dwiema powierzchniami i uniknąć erozji materiału nakrętki. Produkt p●Vst jest także ograniczony (p= ciśnienie powierzchni kontaktu, Vst= prędkość poślizgu przy uśrednionej średnicy gwintu), aby zmniejszyć moc, która zostaje zamieniona w ciepło. Pomaga to w utrzymaniu temperatury powierzchni kontaktu. To ograniczenie pozwala uniknąć uszkodzenia smaru w przypadku użycia nakrętek z brązu, podczas gdy używając samosmarujących nakrętek z tworzywa sztucznego bez stosowania dodatkowego smaru lub oleju, powinno się kontrolować temperaturę, ponieważ przy wysokich temperaturach obniżają się parametry produktów o kryteriach p●Vst.

Obliczanie tarcia powierzchni kontaktu "p"

Tarcie powierzchni kontaktu “p” oblicza się zgodnie z następującym wzorem:

 

Śruby trapezowe - informacje techniczne

 

Obliczanie prędkości poślizgu "Vst"

Prędkość poślizgu można obliczyć za pomocą jednego z dwóch następujących wzorów:

 

Śruby trapezowe - informacje techniczne

 

Wymiarowanie nakrętek z brązu

W przypadku nakrętek z brązu, badania nad produktem p●Vst pozwalają na stworzenie poniższego wykresu, gdzie są wyróżnione trzy strefy, z których każda jest scharakteryzowana przez pewne warunki pracy, które z punktu widzenia gładkości powierzchni kontaktu, pozwalają dokonać oceny na bazie rezultatów wcześniej przeprowadzonych eksperymentów. Jest jednak zawsze wymagane stosowanie dobrego smarowania, możliwie olejem. Z małym smarowaniem lub bez niego warunki mogą się znacznie różnić.

 

Warunki gładkości dla brązu

Śruby trapezowe - informacje techniczne

 

Strefa A jest ograniczona limitem p●Vst = 21 [N/mm2 ● m/min] 

W tej strefie działanie przebiega w najlepszych warunkach. Ciągłość pracy jest możliwa, o ile ilość ciepła wyprodukowanego w tych limitach p●Vst jest stosunkowo niska. W rezultacie czas życia nakrętki jest wydłużony.
 
Strefa B jest ograniczona limitem p●Vst = 80 [N/mm2 ● m/min] 

W tej strefie działanie przebiega w cięższych warunkach. Warunki poślizgu wymagają ciągłego smarowania, w celu powstrzymania korozji brązu i otrzymania długiego czasu życia nakrętki. Praca ciągła jest możliwa tylko w ograniczonych okresach czasu, ponieważ ilość wytworzonego ciepła może prowadzić do przegrzewania nakrętki. Zależy także od ilości zastosowanego oleju, który oprócz smarowania, pomaga zredukować ciepło.
 
Strefa C jest ograniczona limitem p●Vst = 250 [N/mm2 ● m/min] 

W tej strefie działanie przebiega w najcięższych warunkach. Przy danych wartościach p●Vst praca ciągła jest niemożliwa. Nawet w obecności dobrego smarowania ma miejsce przegrzewanie się i bardzo szybkie zużycie nakrętki, ponieważ tarcie pomiędzy powierzchniami kontaktu powoduje szybką erozję nakrętki.

 

We wszystkich trzech opisanych warunkach pracy, zużycie nakrętki z brązu jest w dużym stopniu uzależnione od warunków smarowania podczas jej użytkowania, jest więc niemożliwe podanie na etapie projektowania dopuszczalnych, referencyjnych wartości liczbowych, które odnoszą się do okresu przydatności nakrętki. Zwraca się szczególną uwagę na użytkowanie w miejscach, w których temperatura środowiska pracy może przekroczyć 140÷150°C, ponieważ dane temperatury mogą negatywnie wpłynąć na smar, powodując pogorszenie jego funkcjonowania i skrócenie czasu życia. W danych przypadkach zaleca się używanie smarów przystosowanych do użytkowania w podwyższonych temperaturach.

 

Współczynnik bezpieczeństwa dla sił bezwładności "f i"

Podczas etapu wymiarowania należy również kontrolować, by siły bezwładności występujące podczas etapu przyspieszenia i opóźnienia były zawarte w taki sposób, by wartość produktu pozostawała w granicy kontrolowanych limitów. W przypadkach, gdy dane obliczenia okazują się problematyczne, np. w obecności ruchu niejednostajnego lub licznych zmian, należy uwzględnić współczynniki bezpieczeństwa zamieszczone w poniższej tabeli.

 

Śruby trapezowe - informacje techniczne

 

Współczynnik "f i" służy do korekty wartości produktu "(p●Vst)max" uzyskanej wyżej, biorąc pod uwagę największą prędkość przemieszczenia dopuszczoną przez wartości ciśnienia powierzchni kontaktu, w omawianym przypadku; zaleca się zastosowanie limitu właściwego dla obowiązującej opisanej strefy (A,B lub C). By określić dopuszczalną wartość produktu odpowiadającą danemu przypadkowi stosuje się poniższy wzór.

Śruby trapezowe - informacje techniczne

 

 

Przykład obliczeń z nakrętką z brązu

Wymiarowanie względem zużycia stale pracującej nakrętki z brązu, nie przekraczającej granicznej wartości maksymalnej p●Vst = 21 (Strefa A), przy zastosowaniu dobrego smarowania.

Stałe obciążenie osiowe, nie podlegające znacznym zmianom, z siłami bezwładności ograniczonymi przez kontrolowane  rampy przyśpieszenia/opóźnienia.

Śruby trapezowe - informacje techniczne

Ocena produktu p●Vst z wykorzystaniem nakrętki typu FTN 30 AR (nakrętka kołnierzowa z brązu aluminiowego z gwintem Tr 30x6 pojedynczym prawym).

Oblicza się ciśnienie powierzchni kontaktu, używając wzoru:

Śruby trapezowe - informacje techniczne

Prędkość przemieszczenia oblicza się

Śruby trapezowe - informacje techniczne

Maksymalna wartość dopuszczalna p●Vst, dla której możliwe jest ciągłe funkcjonowanie, skorygowana współczynnikiem bezpieczeństwa fi obliczonym według Tabeli 1, w tym przypadku = 0,77, jak wynika

Śruby trapezowe - informacje techniczne

Ponieważ maksymalna wartość dopuszczalna produktu p●Vst jest mniejsza niż wartość, którą uzyskamy przy użyciu nakrętki typu FTN 30 AR, weryfikujemy używając nakrętki typu HDL 30 AR (nakrętka kołnierzowa z brązu, o długości 3xTr, z prawym gwintem Tr 30x6).

Ciśnienie powierzchni kontaktu wynika z

Śruby trapezowe - informacje techniczne

Prędkość przemieszczenia pozostaje taka sama względem poprzednich obliczeń.

Śruby trapezowe - informacje techniczne

Teraz wartość uzyskana jest mniejsza, niż dopuszczalna, więc zostaje wybrana nakrętka typu HDL 30 AR.

 

Wymiarowanie nakrętek z tworzywa sztucznego

W zastosowaniach, w których ważny jest niski poziom hałasu lub nie jest dozwolone smarowanie (smarem lub olejem), zalecane są samosmarujące nakrętki z tworzywa sztucznego konstrukcyjnego. Użycie tworzyw sztucznych ściśle wiąże się z warunkami pracy, więc nie zaleca się wybierania na podstawie intuicji, lecz wymagane jest, by skonsultować problem. Jest tak, ponieważ tworzywa sztuczne mają wyśmienite właściwości samosmarujące ale jednocześnie posiadają ograniczenia związane z temperaturą pracy, problemem higroskopijności, a także innymi właściwościami mechanicznymi, które mogą być niezgodne z przeznaczeniem wybranego elementu. Wstępne badanie użycia docelowego, w tych przypadkach, jest więc obowiązkowe w celu uzyskania pozytywnych i satysfakcjonujących rezultatów.

W przypadku nakrętek z tworzywa sztucznego, badania nad produktem p●Vst pozwoliły wyznaczyć krzywą wartości p●Vst, w granicy których następuje łagodny, stały w czasie poślizg powierzchni kontaktu, przy ograniczonym zużyciu nakrętki. Nie jest możliwa praca poza tymi wartościami, ponieważ erozja powierzchni kontaktu nakrętki ze śrubą powodowałaby znacznie przyspieszone zużycie nakrętki.

 

Nakrętki cylindryczne typu MPH

Poniższy wykres przedstawia ograniczenia produktu p●Vst odnoszące się do nakrętek typu MPH. Ponieważ ten typ tworzywa sztucznego jest wytrzymały na zużycie ale nie jest samosmarujący, uznano za konieczne wyznaczenie krzywej dla materiału nie smarowanego, a także materiału smarowanego z przerwami.

Warunki próby:

  • praca ciągła
  • temperatura 23°C
  • wilgotność względna około 50%

 

Warunki poślizgu nakrętek typu MPH

Śruby trapezowe - informacje techniczne

 

 

Samosmarujące nakrętki kołnierzowe z tworzywa sztucznego o długości 3xTr FCS

Poniższy wykres przedstawia ograniczenia produktu p●Vst odnoszące się do nakrętek typu FCS. Tworzywo sztuczne wykorzystane w nakrętkach typu FCS posiada wysoką wytrzymałość na zużycie i jest całkowicie samosmarujące.

Warunki próby:

  • praca ciągła
  • temperatura 23°C
  • wilgotność względna około 50%
  • bez smarowania

 

Śruby trapezowe - informacje techniczne

 

 Czynniki, obliczenia i współczynniki dla nakrętek trapezowych z tworzywa sztucznego

Współczynnik bezpieczeństwa dla sił bezwładności "f i"

Podczas etapu wymiarowania, wymagane jest sprawdzenie, czy wartości sił bezwładności obecnych podczas faz przyspieszenia i opóźnienia są na tyle małe, by wartości p●Vst mieściły się w kontrolowanych limitach. W przypadkach, gdy dane obliczenia okazują się problematyczne, np. w obecności ruchu niejednostajnego lub licznych zmian, należy uwzględnić współczynniki bezpieczeństwa
zamieszczone w poniższej tabeli:

Śruby trapezowe - informacje techniczne

 

Czynnik korygujący dla temperatury środowiska pracy

Stosując nakrętki z tworzywa sztucznego typu MPH lub FCS, wartość dopuszczalna p●Vst musi być skorygowana także w funkcji temperatury środowiska pracy. Tworzywo sztuczne w wysokiej temperaturze staje się bardziej miękkie i wytrzymuje mniejsze obciążenia. W temperaturach niższych staje się twardsze i wytrzymuje większe obciążenia. Czynnik korygujący  “f”
przedstawiono na poniższym wykresie:

Śruby trapezowe - informacje techniczne

 

Czynnik korygujący zależny od nieciągłego użycia

Nakrętki z tworzywa sztucznego, które pracują w cyklach nieciągłych przez stosunkowo krótkie odcinki czasu, nie osiągają wartości granicznych dopuszczalnej temperatury powierzchni kontaktu ze śrubą. Temperatura ta zmniejsza walory produktów p●Vst, zgodnie z powyższymi wykresami warunków poślizgu, które odnoszą się do nakrętek typu MPH i FCS w ciągłym użyciu. Dopuszczalna wartość p●Vst, dla nakrętki pracującej w cyklu nieciągłym jest większa niż w przypadku cykli ciągłych. Wartość czynnika "fc" odczytuje się z poniższego wykresu.

Śruby trapezowe - informacje techniczne

Krzywe “x” przedstawiają stosunek czasu pracy do czasu zatrzymania nakrętki.

  • 1 x oznacza czas zatrzymania identyczny z czasem pracy.
  • 2 x oznacza czas zatrzymania dwa razy dłuższy niż czas pracy.
  • 3 x oznacza czas zatrzymania trzy razy dłuższy niż czas pracy.
  • 4 x oznacza czas zatrzymania cztery razy dłuższy niż czas pracy.

Znaleźć na osi odciętych wartość czasu pracy, wznieść się pionowo, aż do przecięcia odpowiedniej krzywej, która opisuje stosunek między czasem zatrzymania i czasem pracy, następnie przemieścić się poziomo i przeczytać wartość “fc”.

Wartości trzech współczynników  "fi", "ft", "fc"  służą do korekty maksymalnej wartości produktu "(p●Vst)" odczytanej z wykresu warunków poślizgu (dla nakrętek typu MPH) lub wykresu warunków poślizgu (dla nakrętek typu FCS), uwzględniając maksymalną prędkość przemieszczenia dopuszczoną w “warunkach próby”, względem wartości ciśnienia powierzchni kontaktu, w danym przypadku.

Aby znaleźć dopuszczalny p●Vst w odniesieniu do rozważanego przypadku, korzysta się z

Śruby trapezowe - informacje techniczne

 

Przykład obliczeń z samosmarującą nakrętką z tworzywa sztucznego

Wymiarowanie względem zużycia samosmarującej nakrętki kołnierzowej typu FCS o długości 3xTr, działającej według poniższych założeń:

  • Statyczne obciążenie osiowe z siłą bezwładności ograniczoną krzywymi kontrolowanego przyspieszenia i opóźnienia F=1750 N
  • Prędkość przemieszczenia = 10 m / min
  • Czas pracy = 20 sek. z czasem zatrzymania = 60 sek.
  • Temperatura środowiska pracy = 50°C
  • Całkowity brak smarowania 

Nakrętki typu FCS są doskonale samosmarujące, więc są dostosowane do funkcjonowania w danych warunkach. Wybiera się nakrętkę z pomiędzy dostępnych, która może być kompatybilna z wymiarami realizowanego systemu przemieszczenia, a następnie weryfikuje, czy wartość obliczanego produktu p●Vst jest mniejsza od wartości dopuszczalnej, odczytanej z wykresu warunków poślizgu dla nakrętki FCS i skorygowanej przez współczynniki "fi", "ft" ed "fc" odczytane z tabeli współczynników bezpieczeństwa i wykresów czynników korygujących.

Wybieramy nakrętkę typu FCS40AR (samosmarująca nakrętka kołnierzowa z tworzywa sztucznego 3xTr z gwintem Tr 40x7 dx)

Oblicza się ciśnienie powierzchni kontaktu za pomocą

Śruby trapezowe - informacje techniczne

Śruby trapezowe - informacje techniczne

Prędkość przemieszczenia otrzymuje się z:

Śruby trapezowe - informacje techniczne

Wartość produktu p●Vst wynosi:

Śruby trapezowe - informacje techniczne

Z wykresu warunków poślizgu odczytujemy, że dla stanu stałego funkcjonowania w 23°C z p = 0,125 [N/mm2] dopuszczalna wartość Vst wynosi Vst  ≅ 140 [m/min]

Śruby trapezowe - informacje techniczne

- Z tabeli współczynników bezpieczeństwa odczytujemy wartość współczynnika "fi". W naszym przypadku "fi" może być przyjęte: "fi" = 0,75

- Wartość współczynnika "ft" z wykresu czynnika korygującego.W naszym przypadku, ze środowiskiem pracy 50°C, możemy przyjąć "ft" = 0,8

- Wartość współczynnika "fc" z wykresu czynnika korygującego. W naszym przypadku, z czasem pracy=20 sec. i czasem zatrzymania=60 sec., więc

Śruby trapezowe - informacje techniczne

Maksymalną dopuszczalną wartość produktu p ●Vst w badanym przypadku, oblicza się z:

Śruby trapezowe - informacje techniczne

Ponieważ obliczona wartość  p●Vst w badanym przypadku jest mniejsza niż wartość dopuszczalna, nakrętka typu FCS40AR może być wykorzystana do tego ruchu.

 

Czas życia nakrętki trapezowej z tworzywa sztucznego

Używając doświadczalnych wartości jest możliwe wyznaczenie czasu życia nakrętki z tworzywa sztucznego. Parametry warunkujące czas życia nakrętki z tworzywa sztucznego są następujące:
- Wartość ciśnienia powierzchni kontaktu p [N/mm2] 
- Wartość prędkości przemieszczenia Vst [m/min]
- Stała k odporności na zużycie zależna od badanego tworzywa sztucznego, wyznaczona eksperymentalnie

Śruby trapezowe - informacje techniczne

- Czynnik korygujący fc zależny od nieciągłości użycia.

 

Wszystkie poniższe dane stosuje się do połączeń nakrętek z tworzywa sztucznego z precyzyjnymi śrubami kulowymi z naszej oferty, w których gwarantowany jest stopień chropowatości powierzchni mniejszy niż l µm Ra.

Nie jest możliwe łączenie nakrętek z tworzywa sztucznego ze śrubami wykonanymi na obrabiarce.

Poniższe obliczenia i rozważania odnoszą się do śrub pracujących w środowisku o temperaturze około 20/25°C z wilgotnością względną wynoszącą około 30%-70%. 

W przypadku  środowisk o innych temperaturach lub wilgotności, prosimy o kontakt. 

Do obliczenia czasu życia wykorzystuje się następującą formułę:

Śruby trapezowe - informacje techniczne

Wartość stałej k dla nakrętek z tworzywa sztucznego:

Śruby trapezowe - informacje techniczne

 

Przykład obliczeń czasu życia nakrętki z tworzywa sztucznego

Wymiarowanie względem zużycia i obliczenie czasu życia nakrętki typu FCS pracującej w następujących warunkach:

- Ciągłe obciążenie osiowe z siłą bezwładności ograniczoną krzywymi kontrolowanego przyspieszenia i opóźnienia F = 450 N

- Prędkość przemieszczenia = 10 m/min

- Czas pracy = 12 sek. z czasem zatrzymania = 12 sek.

- Przebywany odcinek w czasie 12 sek. przy prędkości 10 m/min ≅ 2000 mm

- Temperatura środowiska pracy  ≅ 22°C

- Średnia wilgotność względna środowiska pracy  ≅ 40% : 60%

- Całkowity brak smarowania

- Minimalny wymagany czas  życia: połączenie  śruba/nakrętka musi funkcjonować przez 200.000 cykli (więc około 1.330 godzin w warunkach opisanych powyżej), podnosząc wartość luzu osiowego o 0,1 mm względem wartości początkowej.

Śruby trapezowe - informacje techniczne

 

Nakrętki typu FCS są doskonale samosmarujące, więc są dostosowane do funkcjonowania w danych warunkach.

Zważywszy na prawidłową prędkość wymaganego ruchu postępowego (10 m/min), próbuje się zweryfikować zużycie nakrętki typu FCS 28 BR, która posiada gwint o skoku 10 (otrzymana ze skoku 5 w śrubie dwukrotnej).

Pierwsza część weryfikacji produktu  p●Vst jest analogiczna do przykładu z nakrętką z brązu.

Oblicza się nacisk powierzchni, korzystając ze wzoru

Śruby trapezowe - informacje techniczne

Prędkość przemieszczenia otrzymuje się za pomocą wzoru

Śruby trapezowe - informacje techniczne

Wartość produktu p●Vst wynosi:

Śruby trapezowe - informacje techniczne

Teraz obliczamy wartość produktu p●Vst dopuszczalną w danych warunkach pracy.

Z wykresu warunków poślizgu odczytujemy, że dla stanu stałego funkcjonowania w 23°C z p = 0,125 [N/mm2], dopuszczalna wartość
Vst wynosi Vst  ≅ 180 [m/min]

Śruby trapezowe - informacje techniczne

- z tabeli współczynników bezpieczeństwa odczytujemy "fi" = 0,75

- z wykresu czynnika korygującego odczytujemy "ft" = 1

- z wykresu czynnika korygującego odczytujemy "fc" = 3

- dopuszczalną wartość maksymalną produktu  p●Vst, która znalazła zastosowanie w niniejszym przypadku, oblicza się za pomocą wzoru:

Śruby trapezowe - informacje techniczne

Uwzględniając fakt,  że obliczona wartość p●Vst w odniesieniu do niniejszego przypadku okazuje się mniejsza od wartości dopuszczalnej, nakrętka typu FCS 28 BR może być wykorzystywana w tym ruchu.

Weryfikacja zużycia: 

Oblicza się czas stałego funkcjonowania, który powoduje zużycie (więc także wzrost luzu osiowego) o 0,2 mm z użyciem wzoru:

Śruby trapezowe - informacje techniczne

Więc 800 godzin pracy, przy prędkości 10 m/min, odpowiada ilości przebytych metrów:

Śruby trapezowe - informacje techniczne

Więc długość życia w danych warunkach wynosi 1.600 godzin.

 

Krytyczne obciążenie osiowe (wyboczenie)

W przypadku śrub obciążonych na ściskanie, należy uwzględnić ograniczenia wynikające z wyboczenia, ponieważ zbyt duże obciążenie ściskające może spowodować wygięcie śruby. Obciążenie osiowe zależy od średnicy rdzenia (d3) śruby, zakończeń (łożysk) oraz długości swobodnej “le”.

Zgodnie z wartościami odczytanymi na poniższym wykresie, przyjąć współczynnik bezpieczeństwa  ≥ 2.

 

Wyboczenie

Śruby trapezowe - informacje techniczne

Przykład: znaleźć dopuszczalne obciążenie osiowe śruby typu Tr 30x6 o długości 3000 mm w warunkach zaczepienia jak na rys. 4. 
Z wykresu wyboczenia odczytujemy Fmax=11 kN, ze współczynnikiem bezpieczeństwa = 2, a następnie przyjmujemy

Famm = 11/2 = 5,5 kN. 

 

Obroty krytyczne

Ilość obrotów krytycznych wskazuje częstotliwość obrotów, przy której pojawiają się wibracje śruby. Ta prędkość rotacji nigdy nie powinna być osiągnięta, ponieważ wibracje powodują poważne nieregularności w funkcjonowaniu. Ilość obrotów krytycznych zależy od średnicy śruby, zakończeń (łożysk), długości swobodnej “lg” oraz precyzji montażu.

Z wartości odczytanych z poniższego wykresu obrotów krytycznych należy przyjąć współczynnik bezpieczeństwa odnoszący się do precyzji montażu, zgodnie z następującą tabelą:

Współczynnik precyzji montażu

Śruby trapezowe - informacje techniczne

 

 Obroty krytyczne

 Śruby trapezowe - informacje techniczne

 

Przykład: znaleźć krytyczną ilość obrotów na minutę śruby typu Tr 40x7 o długości 3000 mm w warunkach zaczepienia, jak na rys. 3 i o średniej precyzji montażu. Z wykresu odczytujemy obroty krytyczne  ≅  1000 obr/min.

Z tabeli odczytujemy współczynnik bezpieczeństwa = 2,2.
Możemy osiągnąć maksymalną ilość obrotów na minutę: obr. max = 1000/2,2 = 454 obr/min.

 

Sprawność

Pod pojęciem sprawności rozumie się zdolność systemu śruby/nakrętki do zamiany ruchu obrotowego na ruch prostoliniowy. Dany parametr pozwala ocenić jaka ilość energii rotacji zostaje zamieniona w energię potrzebną do przesunięcia liniowego, a więc jaka ilość energii zostaje utracona na ciepło.

Można wykonać obliczenia posługując się poniższym wzorem:

Śruby trapezowe - informacje techniczne

Sprawność

Śruby trapezowe - informacje techniczne

Wykres powyższy pokazuje, że wartość sprawności jest tym większa im większy jest kąt wzniosu gwintu, dlatego też w celu utraty jak najmniejszej ilości energii na ciepło zaleca się użytkowanie śrub o jak największym kącie wzniosu gwintu, w odniesieniu do rodzaju użytkowania (uwaga na samohamowność systemu).

Sprawność jest odwrotnie proporcjonalna do współczynnika tarcia dynamicznego, co oznacza,  że wykorzystując materiały o niższym współczynniku tarcia, otrzymuje się mniejsze zużycie energii. Mając na uwadze niniejsze rozważania, nasza oferta obejmuje precyzyjne trapezowe śruby kulowe, z jak najmniejszą chropowatością bocznej powierzchni zwoju, zawsze mniejszą niż 1 µm Ra (zazwyczaj w granicach 0,2 ÷0,7 µm). Ponadto oferujemy nakrętki z samosmarującego tworzywa sztucznego, wysoce wytrzymałe na zużycie, co gwarantuje bardzo niskie współczynniki tarcia, bez potrzeby smarowania. Współczynnik tarcia dynamicznego f  ≅  0,1, pierwszego oddzielenia  ≅  0,15.

 

Moment obrotowy

Moment obrotowy wymagany do wprawienia w ruch systemu śrub/nakrętek obliczany jest za pomocą poniższego wzoru:

Śruby trapezowe - informacje techniczne

Przykładowe obliczenia:

Należy określić moment obrotowy potrzebny do wprawienia w ruch śrubę typu Tr 30x6 zestawioną z nakrętką typu HCL Tr 30x6 P1 dx.

Śruby trapezowe - informacje techniczne

Ta wartość momentu obrotowego nie uwzględnia wydajności innych części będących w ruchu razem ze śrubą, takich jak łożyska, paski napędowe bądź inne przekładnie. Na etapie projektowania uwzględnia się naddatek wynoszący 20/30% w stosunku do wartości teoretycznej. W przypadku użycia silników elektrycznych o niskim momencie obrotowym w momencie startu uwzględnia się naddatek wynoszący 50%, by uzyskać wartość znamionową momentu.

Śruby trapezowe - informacje techniczne

 

Moc

Moc potrzebna do wprawienia w ruch systemu śrub/nakrętek trapezowych, obliczana jest za pomocą poniższego wzoru:

Śruby trapezowe - informacje techniczne

Przykładowe obliczenia:

Należy obliczyć moc wymaganą do wprawienia w ruch  śrubę typu Tr 30x6, z poprzedniego przykładu, do 600 obrotów/min.

Śruby trapezowe - informacje techniczne

Ta wartość określa minimalną wymaganą moc.

 

Śruby trapezowe metryczne wg norm ISO - DIN 103

Śruby trapezowe produkowane są według normy DIN 103, która zharmonizowana jest z normą ISO. Dla gwintu bez określonej tolerancji, ważne są średnie klasy tolerancji czyli tolerancja e7 dla gwintu śruby, tolerancji h7 dla gwintu nakrętki.

Profil metrycznego ISO-trapezowego gwintu DIN 103

Wykonanie: Gwint walcowany

Walcowanie jest bardzo dobrą technologią używaną do wykonania śrub trapezowych. Gwint wykonany tą metodą ma bardzo dużo zalet. Przede wszystkim nie dochodzi do uszkodzenia pracujących włókien śruby, co za tym idzie mają większą żywotność przy wyższych obciążeniach. Gwint walcowany jest uszlachetniony, ma gładką powierzchnie, która posiada lepsze właściwości ślizgowe, oraz anty korozyjne.
Tolerancja: Średni wymiar gwintu jest stały, oraz zależny od półproduktu. Dokładność wykonania gwintu jest zależna od materiału i użytych do wykonania gwintu narzędzi. Standardowe śruby są wykonywane w odchyłce ±0.15 mm na 300 mm. Profil wymiaru rdzenia walcowanego gwintu może być zmieniony o nieznaczne zaokrąglenie. W takim przypadku wymiar rdzenia może być o 0.15 *P mniejszy niż podstawowy wymiar d3. Obwodowe odchylenie dla: Tr. 10-24 max. 0.8 mm/m, Tr. 28-70 mm max. 1.2 mm/m.

Wykonanie: Gwint nacinany

W tej technologii wykonane są śruby ze stali nierdzewnej. Wymiary odchyłek mieszczą się w średniej tolerancji. Dokładność wykonania mieści się w przedziale ± 0.3mm na 300mm długości. Obwodowe odchylenie dla Tr. 28-70 mm max. 1.0 mm/m.

Tabela sił przenoszonych przez śruby trapezowe

Gwint Siła pociągowa w N Max. siła nacisku w N przy długości (m) i 6-krotnym współczynniku bezpieczeństwa
0.15 0.20 0.30 0.50 0.75 1.00 1.25 1.50 1.75 2.00 2.25 2.50 3.00 4.00 5.00
Tr. 10 x 3 3257 1342 740 326 118 53 30 - - - - - - - - -
Tr. 12 x 3 5626 3879 2181 970 349 155 88 55 39 - - - - - - -
Tr. 14 x 4 7008 6040 3405 1510 545 243 136 87 60 44 34 27 - - - -
Tr. 16 x 4 10265 - 7304 3247 1165 444 291 188 129 95 73 57 46 33 18 -
Tr. 20 x 4 18654 - - 10709 3859 1715 964 617 428 315 241 191 154 107 60 39
Tr. 24 x 5 26550 - - 21734 7837 3484 1954 1254 871 640 490 387 313 217 122 78
Tr. 28 x 5 39283 - - - 17095 7600 4274 2734 1900 1394 1068 845 683 476 267 171
Tr. 30 x 6 42836 - - - 20352 9061 5103 3257 2260 1658 1273 1007 814 566 318 203
Tr. 32 x 6 50436 - - - 28228 12545 7057 4520 3139 2300 1757 1392 1128 784 441 282
Tr. 36 x 6 67412 - - - 50534 22504 12634 8093 5616 4126 3158 2497 2023 1404 790 505
Tr. 40 x 7 81921 - - - 74617 33163 18654 11943 8291 6090 4659 3721 2981 2073 1165 746
Tr. 44 x 7 103240 - - - - 52607 29610 18950 13147 9673 7403 5853 4738 3287 1846 1184
Tr. 48 x 8 123474 - - - - 72545 38987 25761 18358 13522 10067 8390 6613 4540 2418 1727
Tr. 50 x 8 133541 - - - - 88238 49547 31762 22010 16187 12387 9801 7936 5507 3099 1984
Tr. 52 x 8 143609 - - - - 103931 59664 37654 25761 19000 14657 11351 9278 6514 3701 2270
Tr. 60 x 9 197696 - - - - 193156 108570 69584 48264 35483 27143 21497 17381 12061 6791 4343
Tr. 70 x 10 274485 - - - - - 209244 133936 92975 68300 52311 41257 33459 23214 13078

8370

Śruby oraz nakrętki trapezowe produkowane są wg normy DIN. Bezluzowość uzyskujemy poprzez zastosowanie dzielonej nakrętki lub dwóch przeciwsobnych nakrętek.

Polish Belarusian Czech English German Russian Slovak Ukrainian

CNC LAND akcesoria cnc