Skruvar: skruvens mekanik

Transkript

1 Skruvar: skruvens ekanik En liten flicka åstadko en gång följande definition av vad hon ansåg vara en skruv och en utter: En skruv är ett slags pinne av hård etall, so t ex järn, ed en kantig klup i ena änden, och en lång repa lindad okring den andra. En utter är likadan, bara tvärto, för den är ett hål i en kantig klup, so är avsågad så den blir kort, och ed rynkor inne i hålet. er korrekt definition En skruv är en utvändigt gängad cylindrisk eller konisk kropp, avsedd för förbindning eller fästning eller för överföring av kraft eller rörelse i sin längdriktning. Skillnad skruv bult Skruv: har gänga Bult: saknar gänga ästeleent ör att skruva ihop föreål ästskruv Skruvekanis Dokraft Kraftskruv Pressverktyg Kraftskruv Industrirobot Rörelseskruv Verktygsaskiner Rörelseskruv ikroeter ätskruv Justering, inställning Ställskruv

2 4 Vanliga Speciella Sexkant. Spår. Phillips 4. Pozidrive 5. Torx 6. Insex 7. yrkant (Robertson) 8. Tri Wing 9. Torq Set 0. Spanner. One way 5 Plattgänga Trapetsgänga Spetsgänga Rundgänga 6

3 7 8 Skruvens ekanik Ovandling av oent till kraft Ovandling av kraft till oent Ovandling av kraft/oent till rörelse Skruvförband Diensionering av fästskruvar sat förbandet i övrigt. länsförband riktionsförband 9

4 α p = stigning α = stigningsvinkel p tan α p/πd d i d d y α πd p 0 oent vid vridning av skruv: tot g u riktion ellan utter och underlag u riktion ellan utter och skruvgänga g. oent ovandlas till axialkraft d tan D ax u tan d. Axialkraft ovandlas till oent. (Lossdragning av skruv) d tan D ax u tan d 4

5 () : N sin N cos 0 N (sin cos) () : ax N cos N sin 0 N ax (cos sin ) g r rilagt uttereleent (sin cos) () i () (cos sin) (sin cos) örläng ed : cos ax cos (cos sin) cos α tan tan µn N r ax d tan tan g d h N = nyckelvidd D = utterns edeldiaeter ot underlaget d h = frigående hålets diaeter µ u = friktionstal ellan utter och underlag N u N u dh N D Nu D D u r u Nu u ax N r u örläng ed d ax d D u u d µ u N u D 4 d tan ax d D g u ax u tan d d tan D ax u tan d 5 5

6 uttern vill röra sig vänstervarv riktionskraften byter riktning g är det oent vi åste hålla eot ed för att ha jävikt g r α () : N sin N cos 0 N (sin cos) () : ax N cos N sin 0 N ax (cos sin ) tan tan d tan g r ax tan ax d D u u d g u µn N d tan D ax u tan d 6 Vi har i skruven en p.g.a. självhäning rör sig ej uttern Vi får tillföra oent g u 7 Innebär att en axiell kraft inte kan få uttern att rotera 0 (d.v.s. vi får ej ut oent) Stigningsvinkel då detta inträffar kallas: α gräns d tan g D ax u g tan d D g u 0 tan g D d u g tan d tan D g u d D Noralt är µ g u u och µ g 0,0 0,5 d.v.s. kan försuas d tan gräns g D u d O µ = 0, och D /d =,45 blir vinkeln α gräns ca: 4 askinskruv har α = 5 8 6

7 En trapetsgängad skruv ed d = 6, d = 8, d = 0, β = 0, P = 4, μ = 0, används so rörelseskruv för att lyfta en assa o 00 kg. Den roterar ed n =0 rp. a) Vilken effekt krävs för detta? b) Vilken verkningsgrad får vi? Hur kan vi förbättra verkningsgraden? 9 W W avgivet tillfört η Betrakta ett varv,0, Wavgivet s ax p ax d tan W tillfört oent axiakraft: 0,8 0,6 0,4,,, d tan tan tan g g tan D u d 0, α Verkningsgrad för skruvekanis vid ovandling oent till axialkraft D/d =,45 0 gänga p=,75 gängor p=,5 gänga p=,5 7

8 Verkningsgrad > 90% Litet glapp nkk Hög verkningsgrad Tål stora krafter Litet glapp Plattgänga N ' N cos ax ax f g cos N Spetsgänga N' cos / N cos cos / ax f g cos cos / β g ax ' f ' cos / cos N β/ g ' cos / Betyder förhöjd friktion för spetsgängad skruv större självhäning Vi kan försua detta i våra beräkningar (β = 60,5. elet i förhållande till andra felkällor är litet) 4 8

9 Prof.. Nosque har fått punktering på sin nya bil och åste byta hjul. Ur skuffen rotar han fra sin gala dokraft, principskiss i figur nedan. Den har legat några år där och börjat rosta i gängan så friktionskoefficienten är så hög so 0,7. Skruven har plattgänga och utförandet av gängan fragår av figur nedan a) Beräkna hur stort oent han åste åstadkoa för att hissa upp bilen vid det dokraftläge so figuren visar. Kraften so bilen belastar dokraften ed uppskattar professorn till,6 kn. riktionen i alla lagringar även skruvens axiallagringar försuas! b) Visa ed beräkningar o dokraften är självhäad eller ej 5 I en skruvpress so används för att bocka plåt, skapas presskraften av ett pressok so anövreras av två 48 skruvar ed grov stigning (se figur nedan). När skruvarna vrids åt saa håll åstadkoes en presskraft ellan pressoket och underdelen. ör att få ett stort vridoent i skruvarna är två kuggväxlar placerade ellan elotor och skruvar. a) Beräkna presskraften o otorns vridoent är 8 N under bockningen. Kuggväxlarna har vardera verkningsgraden 98% och friktion i gängor och ot underlag är 0,5. örhållandet ellan skruvarnas axiallager och skruvarnas edeldiaeter är D/d =,5. b) ed vilken hastighet rör sig oket o otorn går ed vinkelhastigheten 00 rad/sek under bockningen SK8 Skruvpress.avi 6 9