202310. lajstromszámú szabadalom • Csavarszerkezet adott terhelésviszonyok mellett előre meghatározott menetes kapcsolaton belüli axiális terheléseloszlás megvalósítására

3

HU 202310 B

4

d2Fo 1 1 df

Fo'(Vo+Va) - -^—-(Zo+Za+Zm) - -jj-gj- -- aF-Va =0 (I)

differenciálegyenlet, ahol:

X = x/L, független változó, a menetes kap- 5 csolat tetszőleges x pontjának a menetes kapcsolat kezdetétől mért axiális irányú fajlagos távolsága;

Fo= Fo(x), az orsóban ébredő erő, az előirt

terheléseloszlásból adódó, a CKXáL tart- 10 mányban egyértékű folytonos függvény IN];

aF a csavarszerkezetre ható tervezett terhelóerók eredője, az adott terhelésviszonyokból adódó konstans [N]; 15

4

Vo =

(d23-d2b)-nEo

az orsóban ébredő axiális irányú feszültséggel arányos alakváltozási tényező;

Va =

(D2k-D2a)-nEA

Zo =

2(d23-d2b)-nGo- d2b-ln(d3/db)

Za

=

“I L -d23)J ,

2(D2k-D23)-nGA

az anyában ébredő axiális irányú feszültséggel arányos alakváltozási ténye_ zó;

1

— (d23-d2b) - _2

az orsóban ébredő nyirófeszültséggel arányos alakváltozási

tényező;

D2u"ln(Dx/D3) - —{D2»^—

az anyában ébredő nyirófeszültséggel arányos alakváltozási

■E

Zm

2 Ü3-d3

p.|

(Wds\2 1,2

n Ü3+d3

E

l P„ / G

1 1

kötőelemekben (menetekben) ébredő nyirófeszültséggel arányos alakváltozási tényező;

1 1 1

E 2 Eo Ea G 2 Go Ga továbbá:

d3 az orsómenet magátmérője db az orsó furatának átmérője (tömör orsó esetén db = O);

Ds az anyamenet külső átmérője;

Dk az anya külső átmérője (nem hengeres anya esetén a helyettesitő vagy egyenértékű külső átmérő);

Pn névleges menetemelkedés (több bekezdésű menet esetén a menetemelkedés és a bekezdések számának hányadosa), [mm]; Eo az orsó anyagának rugalmassági modulusa;

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

Ea az anya anyagának rugalmassági modulusa;

Go az orsó anyagának nyíró rugalmassági

modulusa;

gA az anya anyagának nyíró rugalmassági

modulusa.

Az (I) differenciálegyenlet, amely a menetes kapcsolat hossza mentén az Fo(X) függvény által meghatározott axiális terheléseloszlás mellett az orsó eröváltozását írja le általános terhelésű menetes kapcsolat esetén, a szakirodalomból ismert összefüggésekből (például Schlottmann: Maschinenelemente, 218-231. oldal. VEB Verlagtechnik, 1973) egyszerű behelyettesítésekkel levezethető.

A találmány szerinti megoldás alapja az a felismerés, hogy menetes kapcsolatokban az orsó- és anyamenetek közötti f menethézag menetes kapcsolat hossza mentén történő változásával a menetes kapcsolat mentén a terheléseloszlás változik. Ez az összefüggés az (I) differenciálegyenlet alapján egyértelmű. Adott terhelésviszonyok esetére tehát a kívánt terheléseloszlás az axiális menethézag menetes kapcsolat hossza mentén változó kialakítással megvalósítható.

A terheléskiegyenlités, illetve a kívánt terheléseloszlás (például a menetes kapcsolat kezdetén és végén az egyenleteshez képest csökkenő terheléseloszlás) a találmány szerint kialakított csavarszerkezetben azáltal jön létre, hogy összecsavaráskor a menetes kapcsolat hossza mentén változó menethézaggal kapcsolódó menetek felületei a terhelés növelésével a menethézag változása által meghatározott módon fokozatosan kerülnek érintkezésbe.

A találmány szerint változó axiális menethézag technológiailag alapvetően két módon valósítható meg:- konstans középátméröjű, tetszőleges profilú, adott átmérőn változó menetemelkedésű anyamenettel és/vagy orsómenettel;- a menetes kapcsolat hossza mentén változó menetmélységű, előnyösen kis profilszögű .éles" anyamenettel és/vagy orsómenettel, ahol konstans névleges menetemelkedés - a menetprofil szimmetriavonalénak konstans emelkedése - esetén az axiális menethézag a menetmélység változásától függően változik.

Ez utóbbi kialakítási forma az ismert és elterjedt technológiák figyelembevételével lényegesen egyszerűbb kialakítást tesz lehetővé. A változó menetraélység alkalmazásának további előnyös hatása, hogy a menetprofil mélységének növelésével a menetes kapcsolat merevsége - a feszültséggel arányos alakváltozási tényezők (V, Z) értéke - is csökkenthető.

A menetes kapcsolat hossza mentén változó menetmélységű, konstans névleges menetemelkedésű kis profilszögű menettel - például anyamenettel - történő változó menethézag-kialakítás esetén a menetprofil fe4