202310. lajstromszámú szabadalom • Csavarszerkezet adott terhelésviszonyok mellett előre meghatározott menetes kapcsolaton belüli axiális terheléseloszlás megvalósítására
7 HU 202310 B 8 [D3 = Dao + 2L LF-(--------X)-VA 1 ß ) -ctg— -I 9 + Vo) ahol Dm = Da (X = 0) X* + F—(Va i 2 (VIII) az anyamenet külső átmérője a menetes kapcsolat kezdetén (=0 helyen), és dFo F = ---- = Fo(X = 1) - Fo-(x dx = O) az előirt egyenletes terheléseloszlás követelményéből adódó konstans. Az anyamenet menetemelkedését egy adott átmérőn, például a d2 középátmérőn vizsgálva megállapítható, hogy - jóllehet az anyamenet Pn névleges menetemelkedése konstans - az adott d2 kózépátmérőn az anyaraenet Pv menetemelkedése az nu menetmélység függvényében változik. Ellenirányú terhelésű menetes kapcsolat szemléltetésére az ábrán ellentétes irányú nyilakkal jelöltük az A anyára és az 0 orsóra ható F terhelóerőket. Ez esetben aF = O, és az 1. ábra szerinti kiviteli alaknál maradva a (VIII) összefüggés tovább egyszerűsíthető. Az anyamenet külsó átmérőjét tehát az alábbi összefüggés szerint változóan kell kialakítani. li Da = Dao + F-L-X2-(V* + Vo)-ctg------10 15 20 25 30 S’ az élesmenet látszólagos súrlódási felkúpszöge, ds a súrlódó homlokfelület középátméróje, p súrlódási tényező (a menetek között, valamint az anya és az orsó súrlódó homlokfelületei között egyaránt p = = 0,8), ahonnan 97,8 kN<F<131,l kN. A menetekre ható fajlagos terhelés átlagértéke: F p = ---------------------------- = l22,5-10-«-F, d2 - D2 •n Pn 2 35 dFo L dFo A 2. ábrán a találmány szerinti csavar- $ =----p = — szerkezet egy példakénti kivételi alakjára dx F d vonatkozó számításaink eredményei alapján *=L ahol L a kapcsolódó menethossz, Pn a névleges menetemelkedés, d az orsómenet külsó átmérője, D az anyamenet belső átmérője, ahonnan: 11,96 N/mm2<p<13,851 N/mm2. Az ellenirányú kötésben fellépő igen nagy terheléstorlódás figyelembevétele céljából a p átlagterhelés segítségével meghatározzuk a menetes kapcsolatra eső csúcsterhelést, pontosabban a fajlagos felületi terhelés p maximumát, amely hagyományos csavarszerkezet esetén a kötések szakirodalomból ismert differenciálegyenletéből - állandó keresztmetszetet és menetemelkedést feltételezve zárt alakban számítható: 1 —p -F X*l felrajzoltuk a fajlagos felületi terhelés pu maximumának változását a csavarszerkezetre ható F terhelóeró függvényében. Összehasonlításul a diagramon feltüntettük egy hagyományos csavarszerkezetre végzett számítások alapján adódó megfelelő pr (F) függvény menetét. A fenti diagram alátámasztására tekintsük az alábbi, például olajbányászatban alkalmazható, 2 7/8', névleges átmérőjű, úgynevezett könnyenoldó csavarszerkezetre vonatkozó számítási példát: A csavarszerkezetre ható külsó terhelés a görgősfúró felcsavarásához előirt nyomatúkból számítható. Az előírt nyomaték: 830 Nm<M<960 Nm. Ebből a külső terhelés, vagyis a meneteket terhelő axiális irányú F terhelóeró: M F = --------------------------------- = 117,8-M, ahol dz-tg(oC + V) + p-ds 2 2 d2 a menet középátméróje, oC a menetemelkedési szög, 40 = •choCX shc£ c£-p, X=1 45 50 55 60 65 ahonnan: 146,8 N/mm2<p<169,8 N/mm2. A fajlagos felületi terhelés p maximumának hagyományos csavarszerkezetre számított fenti értéke már a feltételezett viszonylag kedvező M nyomaték és p súrlódási tényező esetén is igen nagy terhelést jelent, amit a csavarszerkezet üzembiztos oldhatósága érdekében feltétlenül csökkenteni kell. A fenti hagyományos csavarszerkezetre számítógépi úton meghatározott eredményeket az 1. sz. mellékletben feltüntetett táblázat tartalmazza, ahol (az 1-4. sz. mellékletekben egységesen): L a menetes kapcsolat kezdetétől mért axiális irányú távolság (mm) (3,75 mm-es, illetve 5 mm-eB szakaszonként növekszik), F a menetekre ható axiális irányú terhelőé ró (N), DF/AF fajlagos terhelésátadás-intenzitás, DEF/AF az elemi szakaszra jutó fajlagos terhelésváltozás, 6
