Śruba pasowana– charakterystyka i warunki projektowe

Śruba pasowana – to rodzaj śruby, w której obciążenia przenoszone są bezpośrednio przez jej materiał - nie przez siłę tarcia na powierzchni blach tak jak w śrubie pasowanej. Śruba pasowana inaczej nazywana także śrubą nośną stanowi kluczowy element w wielu konstrukcjach i urządzeniach. Zazwyczaj śruby pasowane są dobierane do ściśle określonych zastosowań, gdzie wymagana jest precyzja (śruba luźna ma większe pole tolerancji złożenia) i niezawodność (siła tarcia jest mniej przewidywalna niż dane materiałowe śruby).

Charakterystyka śruby pasowanej: Śruba pasowana (ang. Shoulder screw) zbudowana jest standardowo z łba, rdzenia, zwanego także trzpieniem (to on przenosi obciążenia) i części gwintowanej. Rdzeń śruby/trzpień jest odpowiednio tolerowany i spasowany z otworem w celu zapewnienia jak najlepszej współpracy elementów łączonych.

Śruby pasowane zazwyczaj stosowane są więc w połączeniach wymagających wysokiej precyzji i dużych obciążeń na ścinanie, a otwory często wykonywane są bezpośrednio przed montażem na już spasowanych elementach. Śrubę wtedy się wkłada i skręca na wymagany moment - w takim przypadku, napięcie wstępne ma zapewnić jedynie statyczność połączenia, bez potrzeby zapewniania przeniesienia obciążeń. W przypadku śrub pasowanych dla elementów bardzo odpowiedzialnych należy pamiętać przy dokręcaniu o tarciu między rdzeniem a otworem, które może wystąpić i zaburzać realne napięcie śruby względem momentu aplikowanego kluczem dynamometrycznym.

Warunki projektowe śruby pasowanej: projektując połączenie z śrubą pasowaną, należy uwzględnić rodzaj obciążenia (czy są statyczne, czy dynamiczne), warunki środowiskowe, rodzaj materiałów używanych w połączeniu, oraz wymagania specyficzne dla danej aplikacji.

Oblicznia dla śruby pasowanej:

Naciski na boku śruby nośnej :

Naprężenie na boku śruby pasowanej, naciski powierzchniowe śruby pasowanej$$p=\frac{Q}{A}\Rightarrow A=d_{\min }\cdot (h)$$Naprężenie $p$ na boku śruby pasowanej jest równe stosunkowi obciążenia $Q$ do pola obciążonej powierzchni przekroju poprzecznego śruby.

Gdzie :
$p$ – naprężenia
$Q$ – naciski
$A$ – pole powierzchni przekroju poprzecznego śruby. A to najmniejsze ścinane pole, oblicza się jako $d_{min}$ pomnożone przez długość osadzenia śruby $h$ .

Naprężenia styczne ścinające śruby pasowanej$${\tau }_t=\frac{4Q}{\pi d^2}\le k_t=\frac{Re}{x}$$Wzór przedstawia naprężenia styczne (ścinające) na boku śruby dla średnicy $d$ rdzenia śruby, przy zadanym obciążeniu poprzecznym (ścinającym).
Gdzie:
$d$ – średnica części pasowanej śruby,
$Q$ – siła ścinająca,
${\tau }_t$ – naprężenie styczne ścinające,
$k_t$ – dopuszczalne naprężenie styczne,
$Re$ – granica plastyczności materiału,
$x$ – współczynnik bezpieczeństwa.