Dobór śrub powinien być pomocą dla konstruktora przy założeniach wymiarowych połączeń śrubowych z uwzględnieniem najważniejszych wytycznych. Oprócz tego zawiera indywidualne wskazówki w zakresie momentu obrotowego uwzględniając stan powierzchni i rodzaj stosowanych środków smarnych. W przejrzystej formie podane są momenty obrotowe i siły dociągające dla gwintów metrycznych znormalizowanych i drobnozwojnych, dla śrub z trzpieniem i śrub sprężynujących, dla których podstawą są zróżnicowane współczynniki tarcia μges. Tabela zawiera dane dla klas wytrzymałości: 8.8, 10.9, 12.9, jak, również podane są wskazówki dotyczące obliczania parametrów dla innych klas wytrzymałości.
Szacunkowe obliczanie parametrów połączeń śrubowych
Jaką średnicę gwintu musi posiadać np. wkręt ustalający, jeżeli musi on przenieść osiową rozporową siłę roboczą o wartości FA = 40 000 N?
Obliczając szacunkowo otrzymuje się (wg tabeli 1) następujące wymiary:
8.8 : M 20 10.9 : M 16 12.9 : M 16
Przy uwzględnieniu wszystkich skrajnych warunków jak wielkość i chropowatość szczelin dylatacyjnych, długości zacisku, siły wstępnej i warunków dokręcenia, wynikają zgodnie z przeprowadzoną metodą obliczeń następujące wielkości :
8.8 : M 18 10.9 : M 14 12.9 : M 12 T
o odpowiada obliczonej szacunkowo bezpiecznej wartości wg tabeli 1.
Wybór właściwego współczynnika tarcia
Warunkiem dokładnego określenia siły napinającej i momentu dokręcającego jest poznanie współczynnika tarcia. Wydaje się oczywiste, że dla tak dużej ilości rodzajów powierzchni i stosowanych środków smarnych, określenie wartości bezpiecznych dla współczynnika tarcia i jego tolerancji, jest prawie niemożliwe. Do tego dochodzą jeszcze rozbieżności przy różnych metodach dokręcania, które również mają w mniejszym lub większym stopniu wpływ na współczynnik bezpieczeństwa.
Z tego powodu mogą być podane jedynie zalecenia, co do wyboru współczynnika tarcia. Tabela 2 zawiera wskazówki dla różnych rodzajów powierzchni i stosowanych środków smarnych, przy czym tłustym drukiem podane są najmniejsze wartości nominalne dla wymiaru i wyboru momentu obrotowego. Śruby zabezpieczające z zębatą blokadą lub z powierzchnią ryflowaną pod łbem, mają wskutek tego wyższy współczynnik tarcia μges. Moment obrotowy przy dokręcaniu i wartości sił napinających przy zastosowaniu śrub zabezpieczających opisujemy w naszym informatorze technicznym.
TABELA 1
| Siła robocza dla śrub |
| Statyczna w kierunku osi |
Statyczna dynamiczna w kierunku osi |
Statyczna i/lub dynamiczna prostopadłado kierunku osi |
Siła napinająca1) |
Średnica nominalna1) (mm) |
| FA (N) |
FA (N) |
FQ (N) |
FV (N) |
8.8 |
10.9 |
12.9 |
| 1600 |
1000 |
320 |
2500 |
4 |
- |
- |
| 2500 |
1600 |
500 |
4000 |
5 |
4 |
4 |
| 4000 |
2500 |
800 |
6300 |
6 |
5 |
5 |
| 6300 |
40000 |
1250 |
10 000 |
72) |
6 |
5 |
| 10 000 |
6300 |
2000 |
16 000 |
8 |
72) |
72) |
| 16 000 |
10 000 |
3150 |
25 000 |
10 |
92) |
8 |
| 25 000 |
16 000 |
5000 |
40 000 |
14 |
12 |
10 |
| 40 000 |
25 000 |
8000 |
63 000 |
16 |
14 |
12 |
| 63 000 |
40000 |
12 500 |
100 000 |
20 |
16 |
16 |
| 100 000 |
63 000 |
20 000 |
160 000 |
24 |
20 |
20 |
| 160 000 |
100 000 |
31 500 |
250 000 |
30 |
27 |
24 |
| 250 000 |
160 000 |
50 000 |
400 000 |
- |
30 |
30 |
1) Podane nominalne średnice i siły napinające dotyczą wkrętów ustalających; przy śrubach sprężynujących należy wybrać z powodu mniejszego pola przekroju w przewężeniu ten wymiar, który odpowiada następnemu wyższemu stopniowi obciążenia.
2) Rozmiary M 7 i M 9 stosować tylko w szczególnych przypadkach.
Klejowe zabezpieczenie gwintu w większości przypadków ma wpływ na współczynnik tarcia μges. Przy zwykłych zabezpieczeniach FK współczynnik tarcia mocno wzrasta. Przy śrubach INBUSPLUS® i VERBUS-PLUS® (z mikroklapsowymi środkami klejącymi pokrywającymi śruby) współczynnik tarcia μges nie zmienia się względem zwyczajowo konserwowanych śrub. Jedynie przy ponownym użyciu śrub zabezpieczających zalecamy w naszym inrformatorze technicznym trochę wyższe momenty obrotowe dokręcające.
TABELA 2
| Stan powierzchni μges przy zróżnicowanych substancjach smarnych |
| Śruby |
Nakrętki |
Niesmarowane |
Olejone |
Smar-MoS2 |
| Bez dodatkowej obróbki |
Bez dodatkowej obróbki |
0,14 - 0,18 |
0,14 - 0,17 |
- |
| Mn- fosfatyzowane |
- |
0,14 - 0,18 |
0,14 - 0,15 |
0,10 - 0,12 |
| Zn- fosfatyzowane |
- |
0,14 - 0,21 |
0,14 - 0,17 |
0,10 - 0,11 |
| oc. galwaniczny - 8 μm |
- |
0,12 - 0,18 |
0,12 - 0,17 |
0,10 - 0,12 |
| gal. kadmowany - 7 μm |
- |
0,08 - 0,12 |
0,08 - 0,11 |
- |
| oc. galwaniczny - 8 μm |
oc. galwaniczny - 5 μm |
0,12 - 0,17 |
0,14 - 0,19 |
- |
| gal. kadmowany - 7 μm |
gal. kadmowany - 6 μm |
0,08 - 0,12 |
0,10 - 0,15 |
- |
Śruby bez powłoki galwanicznej należy dodatkowo poddać operacji smarowania celem uzyskania niższej wartości średniej współczynnika tarcia i ograniczenia jego tolerancji względem suchej powierzeni. Jeszcze wyraźniej zostaje zmniejszona wartość współczynnika tarcia i jego tolerancji przy zastosowaniu pasty MoS2. Ocynkowane śruby i nakrętki w kompletach (względnie kadmowane śruby i nakrętki) przyczyniają się do wyższego współczynnika tarcia i zakresu rozrzutu. W niekorzystnych przypadkach takie połączenia mogą się zatrzeć w niekontrolowany sposób.
