Śruby są najczęściej używanymi elementami złącznymi i powodują najwięcej awarii. Czy wiesz, gdzie najczęściej występują awarie w przypadku śrub?
Jak pokazano na poniższym rysunku, w rzeczywistości istnieją trzy główne lokalizacje: ① Podstawa pierwszego gwintu, w miejscu dopasowania śruby i nakrętki, ze współczynnikiem awaryjności wynoszącym 65%, ② Strefa przejściowa pomiędzy gwintem a polerowanym prętem, ze współczynnikiem awaryjności wynoszącym 20% oraz ③ Przejście pomiędzy łbem śruby a prętem gwintowanym, ze współczynnikiem awaryjności wynoszącym 15%. Te trzy lokalizacje są również najwyższymi punktami rozkładu naprężeń śrubowych.
Wśród nich uszkodzenie pierwszego położenia, czyli podstawy pierwszego gwintu, w którym śruba i nakrętka pasują, jest zwykle spowodowane nierównomiernym rozkładem obciążenia gwintu, a największe obciążenie przejmuje pierwszy okrąg gwintu (kolejne okręgi maleją), co pokazano na poniższym rysunku. Współczynnik koncentracji naprężeń może tutaj sięgać 2-8 i łatwo jest zainicjować pęknięcia i rozszerzenie, szczególnie przy zmiennym obciążeniu, bardziej prawdopodobne jest wystąpienie pęknięcia zmęczeniowego.
Drugie stanowisko, uszkodzenie strefy przejściowej pomiędzy gwintem a polerowanym prętem, spowodowane jest głównie koncentracją naprężeń spowodowaną mutacją geometryczną. Jeśli strefa przejściowa ma słabą chropowatość, wady technologiczne lub wady materiałowe, wytrzymałość zmęczeniowa ulegnie dalszemu zmniejszeniu.
Trzecia pozycja, przejście pomiędzy łbem śruby a śrubą, jest zwykle spowodowana koncentracją naprężeń wynikającą z małego promienia zaokrąglenia łba i śruby (zwykle wymagającą R większego lub równego 0,15d, d jest średnicą śruby) lub wadami technologicznymi (takimi jak przerwanie linii przepływu zimnego wyrobiska). Ponadto miejsce to podlega łącznym naprężeniom zginania i rozciągania, a także jest bardziej podatne na złamania.(来源:iMechanics机械)
