Obliczenia wytrzymałościowe mechanizmów śrubowych

Mechanizmy śrubowe, są połączeniami ruchowymi i mogą być obciążone jedynie siłami skierowanymi osiowo do śruby lub momentem skręcającym. Inne obciążenia mogą powodować zginanie lub wyboczenie śrub i muszą być przenoszone przez inne elementy konstrukcyjne urządzenia jak rolki, prowadnice itp.

Przed przystąpieniem do obliczeń należy dobrać materiał z jakiego będzie wykonana śruba.

Warunek wytrzymałościowy śruby rozciąganej lub ściskanej ma postać:

rozciąganie  lub ściskanie

gdzie:

F – siła osiowa w [N];
S – pole przekroju [m²];
k_r – naprężenia dopuszczalne na rozciąganie [Pa];
k_c – naprężenia dopuszczalne na ściskanie [Pa];

Podczas obliczeń przyjmuje się, że obciążenie będzie przenoszone przez walec wewnątrz śruby, na którym „nawinięte” są zwoje gwintu. Zakłada się, więc, że zwoje nie przenoszą obciążenia. Dla przekroju okrągłego śruby otrzymujemy warunki wytrzymałościowe do obliczenia rdzenia śruby:

 lub dla ściskania

Wynik uzyskujemy w metrach [m].

Na podstawie znajomości d_r możliwe jest teraz dobranie gwintu trapezowego symetrycznego lub niesymetrycznego. Dobór polega na wybraniu z tabel gwintu, dla którego d_r≥d₃ odpowiadającego najmniejszej średnicy gwintu. Jaki gwint dobrać czytaj tutaj>

W przypadku śrub ściskanych niezbędne jest sprawdzenie wymiaru gwintu ze względu na możliwość wyboczenia śruby.

W przypadku śrub z gwintem grubozwojnym i/lub mechanizmów śrubowych smarowanych (niski współczynnik tarcia) niezbędne jest sprawdzenie samohamowności gwintu, jeśli taka jest wymagana. Czasem konieczne jest również sprawdzenie wymiaru gwintu śruby ze względu na naprężenia złożone (ściskanie lub rozciąganie wraz ze skręcaniem). Po tym etapie następuje obliczenie wytrzymałościowe nakrętki.