Śruba luźna– charakterystyka i warunki projektowe

Śruba luźna – to śruba wymagająca napięcia za pomocą nakrętki tak, aby ściskała elementy łączone. Śruba nie przenosi obciążeń bezpośrednio, a jedynie powoduje siłę ściskającą (normalną) na powierzchniach łączonych generując siłę tarcia, która zapewnia styczność powierzchni i pozwala przenosić obciążenia. W takim przypadku kryterium wytrzymałościowym połączenia - nie mylić z kryterium wytrzymałościowym śruby, nie jest wytrzymałość śruby sama w sobie a jedynie moment, w którym siły obciążeń przekraczają siły tarcia. Zniszczenie połączenia następuje więc w momencie skasowania luzu.

Warunki projektowe: projektując śrubę luźną, należy uwzględnić szereg czynników, takich jak rodzaj obciążenia ( czy jest ono statyczne, czy dynamiczne), warunki środowiskowe, rodzaj materiałów używanych w połączeniu, oraz wymagania specyficzne dla danej aplikacji.

Wymiary i tolerancje śrub luźnych są ściśle określone i muszą spełniać normy przemysłowe. Tolerancje położenia wzajemnego otworów dla śrub luźnych nie muszą być tak dokładne jak w przypadku śruby pasowanej, gdyż śruba luźna nie przenosi bezpośrednio obciążeń. Zaciska ze sobą dwie blachy wywierając siłę tarcia między nimi.

Należy pamiętać, że rozmiar otworów pod śruby nie może być zbyt duży – z uwagi na odpowiednie wywarcie siły, oraz nie może być zbyt małe – gdyż śruba może nie wejść.

Poniżej przedstawione zostały obliczenia podstawowe na wytrzymałość śrub.

Naprężenie rozrywające śrubę:

Naprężenie rozrywające w śrubie$${\sigma }_r=\frac{4P_{\max }}{\pi d_r^2}\Rightarrow P_{\max }=P_w$$Naprężenie rozrywające ${\sigma }_r$ w śrubie oblicza się na podstawie maksymalnej siły $P_{\max }$ działającej na śrubę i średnicy rdzenia śruby dr siła ta jest utożsamiana z napięciem wstępnym $P_w$ , które powstaje podczas dokręcania śruby

gdzie:

dr – średnica rdzenia śruby

Pw – Siła napięcia wstępnego śruby.

Przy czym naprężenia rozrywające ${\sigma }_r$ muszą być mniejsze niż dopuszczalne naprężenia $k_r$, gdzie $x$ to współczynnik bezpieczeństwa a $Re$ to granica plastyczności:

${\sigma }_r\le k_r=\frac{Re}{\chi }$

Wymiary otworu pod śrubę luźną : [Tabela znormalizowanych otworów metrycznych]

Średnicę otworu d₀ można przyjąć:

Gdy:

dM < 24 mm → d0 = dM + 1mm

gdy dM ≥ 24 mm → dM + 3mm

Przy czym dM – średnica nominalna gwintu [Tabela znormalizowanych gwintów metrycznych]

Do – maksymalna średnica działowa śruby lub nakrętki – maksymalna średnica stykająca powierzchnię śruby z powierzchnią blachy

do – średnica otworu pod śrubę