179329. lajstromszámú szabadalom • Csavarkötés magas hőmérsékleten történő alkalmazására
5 179329 6 nek a Hmin. minimális sugárirányú hézagnak a nagyságát az alábbi képletből számíthatjuk: Hmin.= B • C • AT, ahol B — az anyamenet vagy a külső menet közepes sugara (a közepes sugarak különbsége olyan csekély, hogy ez elhanyagolható, ezért mindegy, hogy melyik darab közepes sugarát vesszük), C - a csavarkötés részeinek tengelyirányú hőtágulási együtthatói közötti különbség és AT — az üzemi hőmérséklet és a szobahőmérséklet közötti különbség. A szakember számára nyilvánvaló, hogy a kúposság az adott menet teljes hosszában van kialakítva, például kúpos menetmetsző vagy menetvágó szerszám alkalmazásával vagy a megfelelő módon történő esztergálással. Természetesen a menetek készíthetők öntéssel vagy köszörüléssel is. A találmány szerinti csavarkötésben célszerű csak az egyik részen kúpos menetet kialakítani. Természetesen tisztában vagyunk azzal, hogy kúpos menetet tartalmazó csavarkötések ismertek, például csővezetékek, fúróegységek vagy viszonylag gyenge anyagok összekapcsolásánál, ezekben az esetekben azonban mind az anyamenet, mind a külső menet mindenképpen kúpos és a kúposság mértéke mindig szükségszerűen azonos. Ennek megfelelően a csavarmenetek közötti hézag sugárirányú mérete állandó, míg a találmány szerinti megoldás lényege éppen az, hogy ez a sugárirányú hézag folyamatosan növekszik. Az ismertetett jellegű szerkezetek általában 500 °C fölötti hőmérsékleten üzemelnek. A találmány szerinti csavarkötés kialakításakor csupán az lényeges, hogy ismerjük az üzemelési hőmérsékletet és meg tudjuk határozni az ezen a hőmérsékleten fellépő hőtágulás mértékét, amiből a szükséges hézagméretet és a kúposság mértékét meg lehet határozni. A jelen leírás során szobahőmérsékleten azt a hőmérsékletet értjük, amelyen a csavarmeneteket elkészítjük és ahol méreteiket meghatározzuk. Nyilvánvaló, hogy ha a külső menet hőtágulási együtthatója a kisebb, tehát ez készül grafitból, az üzemi hőmérsékletre történő felmelegítés során a hézag sugárirányú mérete növekszik. Ezt a növekedést némileg befolyásolja a tengelyirányú hőtágulás mértéke. A sugárirányú és tengelyirányú hőtágulás mértéke közötti különbség hatása annál nagyobb, minél nagyobb a távolság az adott pont és az egymáson felütköző felületek között. Ez a 6. ábrán látható 29 felfekvő felület. A hosszirányú hőtágulás kompenzáló hatása következtében egy bizonyos ponton a sugárirányú hőtágulások különbségéből adódó hézagnövekedés értéke 0 lesz és ebben a pontban a hézag nem nő és nem csökken. Ez az úgynevezett semleges pont. Ebben a pontban a nagyobb hőtágulási együtthatóval rendelkező rész, jelen esetben a fém anyamenet kifelé és felfelé mozog az alatta lévő külső menethez képest, mégpedig oly módon, hogy az eredő elmozdulás párhuzamos a menetek lapjaival. Ennek megfelelően a semleges pont alatt a menetek lazulnak és fölötte szorulnak. A felfekvő felület és a semleges pont közötti X távolság értéke: 2A * tgö Ha a fent ismertetett csavarkötésben a hézag értékét a H = A • AT • tg0 egyenlet alapján számoljuk ki és a megfelelő irányban növekedőén alakítjuk ki, a kisebb hőtágulással rendelkező külső menet az üzemi hőmérsékletre történő hevítés során kilazul és a megfelelő hőmérséklet elérésekor utána kell feszíteni. Az utánfeszítés elkerülhető, ha a csavarkötést úgy alakítjuk ki, hogy legalább az egyik részen a felfekvési felület és a semleges pont között nincsenek menetek. Ha az ilyen kötést könnyű előfeszítéssel összecsavaijuk, a két rész csak az alsó meneten érintkezik. Ahogy a csavarkötést melegítjük, a terhelés ezen a meneten nem változik, a további menetek között azonban egyre jobban csökken a sugárirányú hézag. Megfelelő méretezés esetén az üzemi hőmérsékleten valamennyi működő menet feszültsége megegyezik az első menet kiindulási feszültségével. Ha az üzemi hőmérsékleten erős kapcsolat szükséges, a csavarkötést szobahőmérsékleten megfelelő nyomatékkai előfeszítjük és ekkor az üzemi hőmérsékleten valamennyi meneten ezzel azonos feszültség fog jelentkezni. Természetesen a semleges pont akkor is kialakul, ha a külső menet készül a nagyobb hőtágulású anyagból. Ebben az esetben, ha a csavarmenet éppen a semleges pontnál végződik, a kötés a melegítés során se nem lazul, se nem feszül. Ha a menetek a semleges pont alatt érintkeznek, a melegítés során a kötés lazulni fog, mig ha az érintkezés a semleges pont fölött történik, a kötés a hevítés során szorulni fog. Az 1. ábrán olyan csavarkötés látható, ahol a 4 külső menet nagyobb hőtágulású anyagból készül, mint az 5 anyamenet. A 4 külső menettel ellátott rész 6 terhelési iránya fölfelé mutat, míg az 5 anyamenetet tartalmazó rész 7 terhelési iránya ezzel ellenkező. Látható, hogy az 1 geometriai tengely magában foglalja mindkét rész geometriai tengelyét, beleértve a hengeres felületeket, amelyekből a meneteket kimunkálták. A 4 külső menet és az 5 anyamenet 2, illetve 3 lapjai alkotják a teherhordó felületeket. A 4 külső menetnek és az 5 anyamenetnek a 8, illetve 9 középátmérő vonalai nem esnek egybe. A 8, illetve 9 középátmérő vonalak a 11, illetve 12 közepes sugarak végpontjaiból alakulnak ki. Az ábrán az 5 anyamenet 13 menetemelkedése van bejelölve, természetesen a 4 külső menet menetemelkedése is azonos módon mérhető. Megjegyezzük, hogy mind az 1. ábrán, mind a többi ábrán bemutatott megoldás szobahőmérsékleten mért értékeket ábrázol. A 2. ábra az 1. ábrán bemutatott csavarkötés meneteinek kapcsolódását mutatja. Ezen látható, hogy a 14 sugárirányú hézag egy adott magasságban a 8 és 9 középátmérő vonalak közötti távolságot jelenti az 1 geometriai tengelyre merőleges síkban. A 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
