Csavarkötés egy külső („orsó”) és egy belső („anya”) csavarmenet kapcsolódását jelenti. A következő képek a motor forgattyúsházában a főcsapágycsavarokat és a hajtókarcsavarokat mutatják.
1. Kötőcsavarok anyagai és szilárdsági tulajdonságai Tevékenység: Gyűjtse ki és tanulja meg a kötőcsavarok szilárdsági tulajdonságainak jelölési módját! Kötőcsavarokat készítenek műanyagokból, vagy ötvözött acélanyagokból. Az acél kötőcsavarok speciális jelölése a szilárdságra utal a következőképpen. A jel két szám, közöttük egy ponttal. Az első szám a csavaranyag MPa-ban (N/mm2 -ben) megadott R m szakítószilárdságának a 100-adrésze, a második szám pedig a terhelhetőség és a szakítószilárdság arányának 10-szerese. Az előforduló kategóriák: 5.6 6.8 8.8 10.9 12.9 Az 5.6 jelű csavar szakítószilárdsága 500 MPa, terhelhetősége 300 MPa, a 12.9 jelű csavar szakítószilárdsága 1200 MPa, terhelhetősége pedig 1080 MPa. Ez azt jelenti, hogy ugyanolyan geometriai kialakítású csavar 12.9 jellel több, mint háromszor annyira terhelhető, mint az 5.6-os. Emiatt fokozottan ügyelni kell arra, hogy a csavar ne csak a geometriai, hanem a szilárdsági és egyéb (pl. korrózióállóság) követelményeknek is feleljen meg. Tevékenység: Határozza meg a 6.8, 8.8 jelű csavaranyagok szakítószilárdságát és terhelhetőségét!
2. Csavarmenetek Tevékenység: Gyűjtse ki és tanulja meg a csavarmenetek jellemző paramétereit! Jegyezze meg a kötőcsavarokat jellemző paramétereket! A csavarmenetek összetett geometriájú felületek, amelyeket a következő paraméterek határoznak meg:
menetprofil (méter, whitworth, lemezcsavar.....) menetemelkedés forgatási irány bekezdések száma
Kötőcsavarok kevés kivételtől eltekintve egybekezdésűek, jobbmenetűek és métermenetesek. A menetemelkedésnél a legnagyobb szabványosat nevezik normál menetemelkedésűnek, az összes többit – aminek ennél kisebb a menetemelkedése – pedig finommenetűnek. A menetemelkedés az egy csavarfordulat alatti tengelyirányú elmozdulást fejezi ki. A nagy menetemelkedés nagyobb menetkeresztmetszetet tesz lehetővé, de mind a kapcsolódó menetek, mind a csavar meghúzása durvább, mind a finommenetes csavarkötéseknél. Jobb menetű a csavar, ha felülről nézve jobbra, az óra mutató járásának megfelelően csavarva szorít (és nem lazít) a csavar. Balmenetet ritkán, csak indokolt esetben használnak.
1. ábra: Egyik oldalán jobb- másik oldalán balmenetes állítócsavar Tevékenység: Gyűjtse ki és tanulja meg a balmenetes csavarok alkalmazásának céljait! Jegyezze meg a whitworth menet jellemző paramétereit, jellemző alkalmazási területeit! Például menetes kötélfeszítő egyik oldala jobb, a másik bal menetes, ezáltal megkétszereződik a fordulatonkénti elmozdulás. Személygépkocsik kormányszerkezetében a nyomtávrúdnál alkalmaznak balmenetet a kerékösszetartás állítására. Másik ok lehet, ha a forgásirány a csavar meglazulásához vezetne, például kerékpárok egyik pedáljának jobb, a másiknak balmenetes a rögzítése a hajtókarhoz. Balmenetet alkalmaznak, ha meg akarják akadályozni a kötőelemek felcserélését. Erre példa a propán bután háztartási gázpalackok balos csatlakozómenete. A whitworth menet (elnevezés Sir Joseph Whitworth 1841 után) abban különbözik a métermenettől, hogy a méreteit collban, a menetemelkedését pedig az 1 coll hosszra eső menetek számával adják meg, profilszöge pedig 55.
2. ábra Métermenetes (bal) és whitworth menetes (jobb) hidraulika csőcsatlakozók Ritkán alkalmaznak személygépkocsiban whitworth menetű csavarkötést, például előfordul biztonsági övek rögzítőcsavarjainál, feltehetően azért, hogy ne lehessen könnyen más csavarral helyettesíteni. Hidraulika rendszerek csőcsatlakozásai is whitworth menetesek. Ennek éppúgy tradicionális indokai vannak, mint ahogy az optikai alkalmazásoknál is, vagy ahogyan bizonyos méreteket attól függetlenül collban használunk (képernyő, kerékabroncs ...), hogy a hosszméretek alapmértékegysége egyébként a méter, vagy a gépészetben a milliméter. Tevékenység: Rajzolja le a métermenet profilját, jelölje a jellemző paramétereit! A métermenet alakját az 3. ábra mutatja.
anya
d
d2
orsó
d3
D2 D1
D
H
p
3. ábra: Métermenet alakja és paraméterei (DIN 13-1) A métermenet meghatározó paraméterei: megnevezés külső (névleges) átmérő profilszög menetemelkedés középátmérő magátmérő profilmagasság tőlekerekítési sugár
jelölés (orsó/ANYA) d/D p d2/D2 d3/D1 H R
példa:M8(x1) 8 60 1,25 7,188 6,466/6,647 0,767/0,677 0,18
mértékegység mm mm mm mm mm mm
Tevékenység: Jegyezze meg a menetemelkedés két fő típusát! A meneteket a menetemelkedés alapján „normál” vagy „finom” menetűnek nevezzük. A normál menet az adott névleges átmérőhöz tartozó legnagyobb szabványos menetemelkedésű menetet jelöli, az összes többi – ennél kisebb menetemelkedésű – menetet finommenetnek nevezzük. Tevékenység: Tanulmányozza a normál és a finom métermenet átmérő méreteit (tűréseit) bemutató táblázatot! A leírtak alapján határozza meg különböző átmérőkhöz a külső és belső menet középátmérőjét (tartomány) valamint a legkisebb és a legnagyobb játékot! A következő táblázat a DIN 13-20 alapján M10-20 normál menetemelkedésű métermenetek leggyakrabban használt tűrésosztályainál belső és külső menetek külső, közép és magátmérőinek mérettartományát mutatja. Ebből a táblázatból megállapítható, ha egy M10es 6H-s tűrésű belső menet kapcsolódik egy 6g-s tűrésű külső menettel, akkor a belső menet középátmérője a következő tartományba fog esni: 9,026-9,206 mm, a külső menet pedig: 8,862-8,994 mm. Ez azt jelenti, hogy a középátmérők lazán fognak illeszkedni, a legkisebb játék 9,026 – 8,994 = 0,032 mm a legnagyobb játék pedig 9,206 – 8,862 = 0,344 mm. belső menet
névleges átmérő d=D 10
11
12
14
16
menetemel- tűrés kedés -oszP tály 1,5
1,5
1,75
2
2
középátmérő D2
külső átmérő D min
min
5H
10
9,026
6H
10
9,026
7H
10
6G 7G
külső menet
magátmérő D1 min
max
tűrésosztály
9,16
8,3 6
8 612
4h
9,206
8,37
8,676
6g
9,026
9,25
8,376
8,751
8g
10,032
9,058
9,238
8,408
8,708
10,032
9,058
9,282
8,408
8,783
max
külső átmérő d max
középátmérő d2
min
max
min
10
9,85
9,026
9,968
9,732
8,994
9,968
9,593
6e
9,933
8e 6f
magátmérő d1 max
min
8,941
8,16
8,017
8,862
8,128
7,938
8,994
8,782
8,128
7,858
9,697
8,959
8,827
8,093
7,903
9,933
9,558
8,959
8,747
8,093
7,823
9,955
9,719
8,981
8,849
8,115
7,925
5H
11
10,026
10,166
9,376
9,612
4h
11
10,85
10,026
9,941
9,16
9,017
6H
11
10,026
10,206
9,376
9,676
6g
10,968
10,732
9,994
9,862
9,128
8,938
7H
11
10,026
10,25
9,376
9,751
8g
10,968
10,593
9,994
9,782
9,128
8,858
6G
11,032
10,058
10,238
9,408
9,708
6e
10,933
10,697
9,959
9,827
9,093
8,903
7G
11,032
10,058
10,282
9,408
9,783
8e
10,933
10,558
9,959
9,747
9,093
8,823
6f
10,955
10,719
9,981
9,849
9,115
8,925
5H
12
10,863
11,023
10,106
10,371
4h
12
11,83
10,863
10,768
9,853
9,691
6H
12
10,863
11,063
10,106
10,441
6g
11,966
11,701
10,829
10,679
9,819
9,602
7H
12
10,863
11,113
10,106
10,531
8g
11,966
11,541
10,829
10,593
9,819
9,516
6G
12,034
10,897
11,097
10,14
10,475
6e
11,929
11,664
10,792
10,642
9,782
9,565
7G
12,034
10,897
11,147
10,14
10,565
8e
11,929
11,504
10,792
10,556
9,782
9,479
6f
11,952
11,687
10,815
10,665
9,805
9,588
5H
14
12,701
12,871
11,835
12,135
4h
14
13,82
12,701
12,601
11,546
11,369
6H
14
12,701
12,913
11,835
12,21
6g
13,962
13,682
12,663
12,503
11,508
11,271
7H
14
12,701
12,966
11,835
12,31
8g
13,962
13,512
12,663
12,413
11,508
11,181
6G
14,038
12,739
12,951
11,873
12,248
6e
13,929
13,649
12,63
12,47
11,475
11,238
7G
14,038
12,739
13,004
11,873
12,348
8e
13,929
13,429
12,63
12,38
11,475
11,148
6f
13,948
13,668
12,649
12,489
11,494
11,257
5H
16
14,701
14,871
13,835
14,135
4h
16
15,82
14,701
14,601
13,546
13,369
6H
16
14,701
14,913
13,835
14,21
6g
15,962
15,682
14,663
14,503
13,508
13,271
18
20
2,5
2,5
7H
16
14,701
14,966
13,835
14,31
8g
15,962
15,512
14,663
14,413
13,508
13,181
6G
16,038
14,739
14,951
13,873
14,248
6e
15,929
15,649
14,63
14,47
13,475
13,238
7G
16,038
14,739
15,004
13,873
14,348
8e
15,929
15,429
14,63
14,38
13,475
13,148
6f
15,948
15,668
14,649
14,489
13,494
13,257
5H
18
16,376
16,556
15,294
15,649
4h
18
17,788
16,376
16,27
14,933
14,731
6H
18
16,376
16,6
15,294
15,744
6g
17,958
17,623
16,334
16,164
14,891
14,625
7H
18
16,376
16,656
15,294
15,854
8g
17,958
17,428
16,334
16,069
14,891
14,53
6G
18,042
16,418
16,642
15,336
15,786
15,8
17,92
17,585
16,296
16,126
14,853
14,587
7G
18,042
16,418
16,698
15,338
15,896
8e
17,92
17,39
16,296
16,031
14,853
14,492
6f
17,942
17,607
16,318
16,148
14,875
14,609
5H
20
18,376
18,556
17,294
17,649
4h
20
19,788
18,376
18,27
16,933
16,731
6H
20
18,376
18,6
17,294
17,744
6g
19,958
19,623
18,334
18,164
16,891
16,625
7H
20
18,376
18,656
17,294
17,854
8g
19,958
19,428
18,334
18,069
16,891
16,53
6G
20,042
18,418
18,642
17,336
17,786
6e
19,92
19,585
18,296
18,126
16,853
16,587
7G
20,042
18,418
18,698
17,338
17,896
8e
19,92
19,39
18,296
18,031
16,853
16,492
6f
19,942
19,607
18,318
18,148
16,875
16,609
1. táblázat Normál métermenetek átmérőméretei a DIN 13-20 alapján. A következő táblázat egy részletet mutat a DIN 13-21 alapján a finommenetes métermenetek leggyakrabban használt tűrésosztályainak átmérőméreteire. belső menet
névleges átmérő d=D
külső menet
max
tűr sosztály
max
min
max
min
max
min
9,274
4h
9,5
9,458
9,338
9,298
9,193
9,143
6g
9,482
9,415
9,32
9,257
9,175
9,102
4h
9,5
9,447
9,273
9,228
9,071
9,013
6g
9,481
9,396
9,254
9,183
9,052
8,968
4h
9,5
9,433
9,175
9,122
8,887
8,815
9,099
6g
9,48
9,374
9,155
9,07
8,867
8,763
8,688
8,838
4h
9,5
9,41
9,013
8,95
8,58
8,488
9,145
8,688
8,878
6g
9,476
9,338
8,991
8,891
8,558
8,429
9,013
9,183
8,688
8,924
9,5
8,85
8,968
8,417
8,607
4h
9,5
9,388
8,85
8,779
8,273
8,163
9,5
8,85
9
8,417
8,653
6g
9,474
9,294
8,824
8,712
8,247
8,096
7H
9,5
8,85
9,04
8,417
8,717
8g
9,474
9,194
8,824
8,644
8,247
8,028
4H
10
9,87
9,918
9,783
9,821
4h
10
9,964
9,87
9,834
9,755
9,712
6g
9,983
9,927
9,853
9,797
9,738
9,675
4H
10
9,838
9,891
9,729
9,774
4h
10
9,958
9,838
9,798
9,693
9,643
6g
9,982
9,915
9,82
9,757
9,675
9,602
4h
10
9,947
9,773
9,728
9,571
9,513
6g
9,981
9,896
9,754
9,683
9,552
9,468
menetemel- tűrés kedés -oszP tály
középátmérő D2
magátmérő D1
külső átmérő D min
m n
max
min
4H
9,5
9,338
9,391
9,229
4H
9 5
9 273
9,333
9,121
9,184
0,5
5H
9,5
9,175
9,265
8,959
9,071
0,5
6H
9,5
9,175
9,287
8,959
0,75
5H
9,5
9,013
9,119
0,75
6H
9,5
9,013
0,75
7H
9,5
1
5H
1
6H
1 0,2
0,25 0,25 0,35 0,35 9,5
0,2 0,25 0,25 0,35
4H
10
9,773
9,833
9,621
9,684
0,35
10
külső átmérő d
középátmérő d2
magátmérő d1
0,5
5H
10
9,675
9,765
9,459
9,571
4h
10
9,933
9,675
9,622
9,387
9,315
0,5
6H
10
9,675
9,787
9,459
9,599
6g
9,98
9,874
9,655
9,57
9,367
9,263
0,75
5H
10
9,513
9,619
9,188
9,338
4h
10
9,91
9,513
9,45
9,08
8,988
0,75
6H
10
9,513
9,645
9,188
9,378
6g
9,978
9,838
9,491
9,391
9,058
8,929
0,75
7H
10
9,513
9,683
9,188
9,424
1
5H
10
9,35
9,468
8,917
9,107
4h
10
9,888
9,35
9,279
8,773
8,663
1
6H
10
9,35
9,5
8,917
9,153
6g
9,974
9,794
9,324
9,212
8,747
8,596
1
7H
10
9,35
9,54
8,917
9,217
8g
9,974
9,694
9,324
9,144
8,747
8,528
1,25
5H
10
9,188
9,313
8,647
8,859
4h
10
9,868
9,188
9,113
8,466
8,343
1,25
6H
10
9,188
9,348
8,647
8,912
6g
9,972
9,76
9,16
9,042
8,438
1,25
7H
10
9,188
9,388
8,647
8,982
8g
9,972
9,637
9,16
8,97
8,438
8,2
0,35
4H
10,5
10,273
10,333
10,121
10,184
4h
10,5
10,447
10,273
10,228
10,071
10,013
6g
10,481
10,396
10,254
10,183
10,052
9,968
0,5
5H
10,5
10,175
10,265
9,959
10,071
4h
10,5
10,433
10,175
10,122
9,887
9,815
0,5
6H
10,5
10,175
10,287
9,959
10,099
6g
10,48
10,374
10,155
10,07
9,867
9,763
0,75
5H
10,5
10,013
10,119
9,688
9,838
4h
10,5
10,41
10,013
9,95
9,58
9,488
0,75
6H
10,5
10,013
10,145
9,688
9,878
6g
10,478
10,338
9,991
9,891
9,558
9,429
7H
10,5
10,013
10,183
9,688
9,924
0,35 10,5
0,75
8,272
2. táblázat Finom métermenetek átmérőméretei a DIN 13-21 alapján. Tevékenység: Tanulmányozza a levezetést! Más adatok alapján a táblázat segítségével határozzon meg magátmérő minimumokat! Ha különböző menetemelkedésű például M10-es métermeneteket hasonlítunk össze, akkor megállapíthatjuk, hogy minél kisebb a menetemelkedés, annál nagyobb a külső menet magátmérője (a csavar teherviselő keresztmetszete): 6g tűrésű külső menetekre 1,5 mm-es menetemelkedésnél a magátmérő minimuma 7,938 mm, 1,25 mm-es menetemelkedésnél 8,272 mm, 1 mm-es menetemelkedésnél 8,596 mm. Az illeszkedés játéka is kisebb lesz, pl 6H/6g-s menetek kapcsolódásakor 1,25 mm-es menetemelkedésnél a legkisebb játék: 9,188 – 9,16 = 0,022 mm, a játék maximuma 9,348 - 9,042 = 0,306 mm. Tehát a finomabb – kisebb emelkedésű - menetekkel pontosabb – kisebb játékú, kisebb bizonytalanságú – menetkapcsolódás valósul meg, mint a nagyobb menetemelkedésűekkel. Tevékenység: Jegyezze meg a lemezcsavarok jellemzőit! A lemezcsavaroknak az a jellegzetességük, hogy olyan a menetprofiljuk és olyan anyagból készülnek, hogy nem kell hozzájuk belső menetet készíteni, hanem csak elég előfúrni a belső menetnek egy furatot és a lemezcsavar képes maga elkészíteni a belső menetet.
d1 d2
p
60°
c
4. ábra: Lemezcsavar menetének alakja és paraméterei (EN ISO 1478)
megnevezés külső (névleges) átmérő profilszög menetemelkedés középátmérő élszalag (maximum)
jelölés (orsó/ANYA) d/D p d2/D2 c
példa: ST8 8 60 2,1 6,2 0,15
mértékegység mm mm mm mm
3. A csavarkötések erőviszonyai Tevékenység: Tanulmányozza, majd rajzolja le a csavarmeneten ébredő erőket bemutató ábrát! Jegyezze meg a különféle erők neveit! D
orsó
D2 D1
Ffelületre merőleges Fs Fl p
Fmn Fm F Fn
d2
d
anya
d3
Fml
d2
5. ábra Laza illesztésű orsó és anya illeszkedése és a csavarmeneten ébredő erők meghúzáskor Tevékenység: Tanulmányozza, majd rajzolja le a laza illesztésű csavarkötést bemutató ábrát! Tanulja meg a középátmérők méretkülönbségének a hatásait! A 5. ábra bal oldalán látható, hogy a szabványos laza illesztésű kötőcsavarok esetében az orsó és az anyamenetek hogyan illeszkednek. A névlegeshez képest az orsómenet középátmérője kisebb, az anyameneté pedig nagyobb. Ez a méretkülönbség a középátmérőben teszi lehetővé a megszorításig a csavar „laza” behajthatóságát. A középátmérőben levő méretkülönbség csökkenti a menetek terhelhetőségét, mivel kisebb felületen fekszenek fel egymáson az anya és az orsómenet és tengelyirányú terhelőerő a meneten a névleges középátmérőhöz képest kifelé tolódik el. Ez az erőeltolódás megnöveli a menettőben ébredő hajlítónyomatékot. A középátmérő méretkülönbségével lehet a profilszög és a menetemelkedés hibáját úgy kiegyenlíteni, hogy a menetek így se szoruljanak. Annál kisebb lehet a középátmérő méretkülönbsége, minél nagyobb az orsó és az anyamenet geometriai pontossága. A csavarmenet egy henger palástfelületére tekert lejtő. Az 5. ábra jobb oldala mutatja a menetet „kiterítve” és a meghúzás erőegyensúlyát, lapos menet esetén. A csavarkötésben tengelyirányban (hosszirányban) ébredő szorítóerőnek (F) lesz egy lejtőirányú (F l) és egy merőleges (normális) irányú (Fn) összetevője. A meghúzási erőnek (F m) ugyanígy lesz egy lejtőirányú (Fml) és egy felületre merőleges (F mn) összetevője. A meghúzást akadályozza a
felületen ébredő súrlódási erő (Fs), ami a felületre merőleges nyomóerők összegének és a súrlódási tényezőnek a szorzata. Egyenletes meghúzás esetén a meghúzási erő lejtőirányú komponensének egyenlőnek kell lennie a csavarerő lejtőirányú komponensének és a súrlódási erők összegével. A csavarerő és a meghúzóerő felületre merőleges és a felülettel párhuzamos összetevőinek erővektorainak háromszögei hasonlók a menetemelkedés geometriájából adódó háromszöggel (olyan derékszögű háromszög, aminek hosszabb befogója a menet középátmérőre vonatkoztatott kerülete, másik befogója pedig a menetemelkedés). Tevékenység: Tanulmányozza a levezetést, jegyezze meg a csavar meghúzásához és a lazításához szükséges erőt meghatározó összefüggést! A menetemelkedés szöge: , amire tg
F
p d
2
F
l n
F F
mn
(1)
ml
A meghúzás erőegyensúlyának egyenlete: Fml = Fl + Fs = Fl + μ (Fn + Fmn)
(2)
μ: a menetfelületek súrlódási tényezője. A (2) egyenlet a csavarerővel (F), a meghúzási erővel (F m) és a menetemelkedés szögével () kifejezve: (3) F cos F sin F sin F cos m m A csavar meghúzásához szükséges erő (1) felhasználásával: p
F
m
F
tg sin cos F F cos sin 1 tg
d
2
1
(4)
p d
2
Mivel a kötőcsavarok menetei nem laposak, hanem a profilszögnek megfelelő hajlásszöggel lejtenek (a 3. ábra bal oldala szerint métermenetnél 60-os szögben), ezért a tengelyirányú erőket ennek megfelelően is fel kell bontani a tengelyre merőleges és a menetfelületre merőleges összetevőkre és a súrlódási erőnél ezt is figyelembe kell venni. A tengelyirányú erő menetfelületre merőleges (normális) összetevője:
(5) F normális tengelyirá nyú 2 Ezt úgy a legegyszerűbb figyelembe venni, hogy a súrlódási tényezőt (a felület ferdesége a súrlódási erőt befolyásolja) elosztjuk a profilszög felének koszinuszával:
F
cos
p d F
m
F 1
cos
2
cos
2 p
d 2 2
(6)
A csavar lazításához szükséges erő
Fml
Fm
Fs
Fl Fmn F Fn
p
d2 6. ábra: A csavarlazítás erőviszonyai A meghúzás mintájára a csavarlazítás erőszükséglete:
p cos d 2 2 F F p m 1 cos d 2 2
(7)
4. A csavarkötés rugalmas modellje Tevékenység: Tanulmányozza a 7. ábrát, majd rajzolja le a csavarkötést laza és meghúzott állapotban! Jegyezze meg a csavar és az összeszorított rész viselkedésének jellemzőit! A csavarkötés akkor megfelelő, ha az összeszorított részek közt a szükséges szorítóerőt biztosítja. Mind a csavar, mind az összeszorított részek rugalmasak. A rugalmasságukat (vagy ami ennek ellentett megfelelője, a merevségüket) a rugalmassági modulusuk fejezi ki. A 7. ábra mutatja, ahogy az erőmentes állapothoz képest a csavar meghúzásakor a csavar megnyúlik, az összeszorított részek pedig összenyomódnak.
összenyomódás
F
F
nyúlás
7. ábra A laza állapothoz (bal oldal) képest a meghúzott csavarnál (jobb oldal) az alakváltozások (a megnyúlás és az összenyomódás felnagyítva a valósághoz képest) Tevékenység: Tanulmányozza a 8. ábrát, majd rajzolja le a diagramot! Nevezze meg, értelmezze a diagram részeit, jelöléseit! A csavarban és az összeszorított részekben ébredő erőket és rugalmas alakváltozásokat a csavarkötés ú.n. háromszögdiagramja mutatja. A csavarkötés háromszögdiagramja a 8. ábrán látható.
b erő
i
a
j h k
l e
csavar nyúlása d
c f
összeszorított részek összenyomódása g
8. ábra: Csavarkötés erő megnyúlás/összenyomódás diagramja A háromszögdiagram bal oldalán a csavar nyúlásgörbéjének lineáris szakasza helyezkedik el „a”-val jelölve. A vízszintes tengelyen a csavar nyúlása, a függőleges tengelyen a csavar megnyújtásához szükséges erő van. A háromszög diagram jobb oldalán az összeszorított részek összenyomódás-erő diagramja van, „b”-vel jelölve.
A csavarkötés háromszögdiagramját legfeljebb akkora csavarerőre lehet meghatározni, aminek hatására a csavarban még csak rugalmas deformáció ébred (még nincs képlékeny deformáció). Ezt az erőt jelzi az ábrán az „e”. Meg kell határozni a csavar megnyúlását ennek az „e” erőnek a hatására, ezt jelöltük az ábrán „c”-vel. Célszerű hosszegységet választva az erőnek és a megnyúlásnak tudjuk ábrázolni a „c” és „e” befogójú derékszögű háromszöget. Ha meghatározzuk (számítással, vagy méréssel), hogy az „e” erő hatására az összeszorított részek mennyit nyomódnak össze „d”, akkor a derékszögű háromszög „e” oldalához hozzárajzolhatjuk az „e” és „d” befogójú derékszögű háromszöget. Tevékenység: Tanulja meg a csavarkötés három jellegzetes üzemállapotának a nevét! Jegyezze meg a 3 üzemállapot jellegzetességeit! A diagramon a csavarkötés 3 jellegzetes üzemállapotának erő és nyúlás/összenyomódás viszonyai szemléltethetők. Meghúzott állapot: A csavart „e” erőre meghúzva (szaknyelven kifejezve: „előfeszítve”) az összeszorított részekben ugyanekkora összeszorító erő ébred. Ennek hatására a csavar „c” hosszúságot megnyúlik, az összeszorított részek „d” hosszúságot összenyomódnak. Terhelés: Ha a meghúzott csavarkötésben „h” üzemi terhelőerő ébred, akkor ennek az erőnek „j” része a csavart tovább nyújtja „f” nagyságúra, illetve a terhelőerő „k” része az összeszorított részeket tehermentesíti, ezáltal ezek összenyomódása „g” lesz. Terhelés határállapota: A terhelőerő növekedésével elérjük azt az „l” értéket, aminek hatására az összeszorított részek a tehermentesülés határállapotába kerülnek. Az összeszorított részek tehermentesülése azt jelenti, hogy nem hat rájuk szorítóerő, ezáltal a csavarkötés alapfunkciója megszűnik! A csavar megnyúlása „f” + „g” lesz. Tevékenység: Tanulmányozza a 9. ábrát, majd rajzolja le a diagramot! Hasonlítsa össze a két eltérő kötési mód jellemzőit! Tanulja meg a kialakítási módok előnyeit, hátrányait! A 9. ábra segítségével lehet azt bemutatni, hogy a csavar és az összeszorított részek rugalmassága illetve merevsége hogyan befolyásolja a csavarkötés erőviszonyait. Az előző háromszögdiagramba berajzoltunk egy olyan csavarkötés nyúlás/összenyomódás egyeneseit, amelynél a csavar merevebb, tehát az „a 1” görbe meredekebb, az összeszorított részek pedig lágyabbak, tehát a „b1” egyenes laposabb. Ennek a kialakításnak egyetlen előnye, hogy ugyanannak az „l” terhelhetőségnek az eléréséhez kisebb mértékben („e 1”) kell előfeszíteni. A hátránya viszont az lesz, hogy ugyanolyan „h” terhelés nagyobb mértékben a csavart terheli („i1” > „i”) és kisebb mértékben tehermentesíti az összeszorított részeket („k 1” < „k”). A terhelésfelvétel szempontjából az a csavarkötés a kedvezőbb, amelynél a csavar lehetőség szerint lágy (lágy anyag, nagy hossz, kis keresztmetszet), az összeszorított részek pedig amennyire lehet merevek (merev anyag, nagy keresztmetszet, kis hossz). Ebben az esetben az üzemi terhelés kisebb mértékben terheli tovább a csavart. Ezért nem szabad lágy alátétet nagy terhelésű csavarkötésbe tenni (a lágy alátét következtében az üzeni terhelés nagyobb része
adódik át a csavarnak, ahelyett, hogy az összeszorított részek tehermentesülése venné át az üzemi terhelés nagyobbik részét)! a1 b1
b
erő
i
a
j h
i1 h
k1
k
l
l e
e1 csavar nyúlása
d
c f
összeszorított részek összenyomódása g
9. ábra Különböző merevségű csavarokkal megvalósított csavarkötések teherviselése (bal oldali – piros szín - merevebb csavar, lágyabb összeszorított részek, jobb oldali lágyabb csavar, merevebb összeszorított részek)
