←
BoltLab šroubové spoje
Otevřít interaktivní verzi →

Tohle je statická kopie kapitoly pro vyhledávače. Interaktivní verze má animované obrázky, kontrolní otázky a tlačítka, která příklad načtou do kalkulačky.

6. Únava předepjatého šroubu

Šroub je z hlediska únavy hrozný tvar: v prvním nosném závitu je vrubový součinitel běžně 4 až 10. Únosnost při míjivém zatížení je proto pod 10 % únosnosti statické.

Dobrá zpráva je, že předepjatý spoj šroubu skoro žádnou amplitudu nepustí:

σa = Φ · (FAmax − FAmin)2 · Ad3VDI 2230 R9

Střední napětí do posudku vůbec nevstupuje — VDI dává mez únavy jako funkci jen průměru:

σASV = 0,85 · ( 150d + 45 )  [MPa]VDI 2230-1, závit válcovaný před kalením
σASG = ( 2 − FSmF0,2 ) · σASVzávit válcovaný až po zušlechtění
Všimni si, že σASV nezávisí na třídě pevnosti. Vyměnit 8.8 za 12.9 zvedne statickou únosnost, ale na únavovou mez to nemá skoro žádný vliv — o té rozhoduje vrub v závitu, ne pevnost materiálu. Pomůže jedině válcování závitu po zušlechtění (a to je i vidět v druhém vzorci).
plný dříkzeslabený dřík osově odvrtanýdelší (rozpěrná trubka) poddajnost δ_S roste → Φ klesá → amplituda σ_a klesá
Čtyři konstrukční způsoby, jak šroub zpoddajnit. Všechny dělají totéž: prodlouží pružnou délku nebo zmenší průřez, čímž klesne Φ. Provozní síla se pak víc odečítá z přírub a míň přičítá ke šroubu — a právě amplituda ve šroubu rozhoduje o únavě.

Recept: měkký šroub, tuhé příruby

Amplituda je úměrná Φ. Chceš-li ji snížit, musíš snížit Φ, tedy zvýšit δS nebo snížit δP:

  • zeslabit hladký dřík na dS ≈ 0,9·d₃,
  • šroub osově odvrtat,
  • prodloužit šroub rozpěrnou trubkou nebo vysokou podložkou,
  • použít víc slabších šroubů místo jednoho tlustého,
  • naopak příruby udělat tlusté a tuhé.

Tři učebnice, tři výsledky

Anglosaská literatura řeší totéž přes Goodmanův diagram, ale nedohodne se, kam dát vrubový součinitel:

PřístupKam jde KfSe [MPa]nf pro tentýž spoj
Shigleydělí mez únavy1291,51
Juvinallnásobí napětí v kořeni3731,79
Spottsnásobí jen amplitudu3871,13 → po opravě 1,51

Jde o tentýž šroub M10×1,5 třídy 8.8 se stejným zatížením. Kalkulačka počítá VDI i Shigleyho Goodmana vedle sebe právě proto, abys ten rozdíl viděl a nebral žádné z čísel jako svaté.

Vyzkoušej

Ojniční šroub M10-12.9 se zeslabeným dříkem, míjivý tah 4 → 22 kN, provozní teplota 110 °C.

Vzorce v této kapitole

σ_a — amplituda napětí ve šroubu
σ_a = Φ·(F_A,max − F_A,min)/(2·A_s) [Pa] VDI 2230-1
σ_ASV — mez únavy válcovaného závitu
σ_ASV = 0,85·(150/d + 45) [MPa] [MPa] VDI 2230-1, kap. 5.5.3