Skrūves vītne — definīcija, tipi un mehāniskā priekšrocība

Skrūves vītne — skaidra definīcija, vītņu tipi un mehāniskā priekšrocība; praktiski piemēri, aprēķini un pielietojums inženierijā.

Skrūves vītne, kas bieži saīsināta līdz vītnei, ir spirālveida struktūra. Tā ir spirāles formā ap cilindru vai konusu aptīta rievslīpne, no kurām pirmo sauc par taisnu vītni, bet otro — par konusveida vītni. Vītne var būt vienas vai vairākām „zaļām” jeb sākumiem (single- vai multi-start), atšķiroties pēc tā, cik daudz spirāles pavedienu vienlaikus virzās gar ass asi. Vītņu pamata parametri ir solis (pitch) — attālums starp diviem blakus esošiem pavedieniem, un virziens/virzījums (lead) — lineārais attālums, ko skrūve vai uzgrieznis nobīdās vienā apgriezienā (multi-start vītnēm virzījums = solis × sākumu skaits).

Uzgriežņa pievelšana pie skrūves ir līdzīga ķīļa iedzīšanai spraugā, līdz tas pielīp berzes un plastiskās deformācijas dēļ (abu objektu virsmas nedaudz saspiežas). Šī berze ir gan noderīga, jo ļauj savienojumam noturēties bez pastāvīgas spēka pielietošanas, gan problemātiska — tā samazina vītnes efektivitāti un var izraisīt nodilumu vai iestrēgšanu, ja nav pietiekamas eļļošanas vai piemērota materiāla izvēles.

Skrūves vītne ir viens no sešiem vienkāršajiem mehānismiem, kas dod mehānisku priekšrocību. Mehāniskā priekšrocība ir atkarīga no tās virziena — lineārā attāluma, ko skrūve veic vienā pagriezienā (lead) — un no spēka pielietošanas rādiusa.

Vītņu tipi un raksturojums

• Pēc formas: taisnās (cilindriskās) un konusveida vītnes.
• Pēc sākumu skaita: vienas (single-start) — biežāk, un vairāku sākumu (multi-start) — ļauj lielāku virzījumu uz vienu apgriezienu.
• Pēc virziena: labējās (right-hand) vītnes ir visizplatītākās; kreisās (left-hand) lieto speciālā pielietojumā (piem., lai novērstu atskrūvēšanos rotējošās konstrukcijās).
• Pēc solīšanas: rupjās un smalkās vītnes — atšķiras pēc soļa lieluma, ietekmē slodzi un precizitāti.

Mehāniskā priekšrocība un formula

Skrūve ir kā ietināts slīpās plaknes piemērs: apgrieziens pārvērš rotācijas kustību par lineāru. Ideālā (bez berzes) mehāniskā priekšrocība (MA) tiek aprakstīta ar formulu:

MA ≈ (2π · r) / L

kur r ir spēka pielietošanas rādiuss (piem., skrūvgrieža vai roktura rādiuss) un L ir virziens/lead — lineārā pārvietošana vienā apgriezienā. Piemērs: ja r = 0,05 m (5 cm) un L = 0,001 m (1 mm), tad MA ≈ (2π·0,05)/0,001 ≈ 314.

Reālajā darbībā berze samazina MA un efektivitāti. Ja berze ir pietiekami liela, skrūve var būt pašbloķējoša (self-locking) — tā neradīs atgriezenisku kustību zem ārējā spiediena bez momenta pielietošanas. Pašbloķēšanās nosacījums var tikt formulēts, salīdzinot heliksa leņķi ar berzes koeficientu: ja heliksa leņķis ir mazāks par attiecīgo berzes robežu, vītne neatskrūvēsies pati no sevis.

Praktiskie aspekti un uzturēšana

• Eļļošana un pareizo materiālu izvēle samazina berzi un nodilumu, palielinot efektivitāti un kalpošanas laiku.
• Dažādiem pielietojumiem izvēlas atšķirīgus soļus un izgatavošanas standartus (piem., metriskais un collu standarts).
• Piegādes un montāžas laikā jāseko vītņu tīrībai — netīrumi un metāla putekļi ātri paātrina nodilumu.
• Lai novērstu nevēlamu atskrūvēšanos, izmanto bloķaparātus, fiksējošas zāles, spriegošanas ierīces vai speciālas vītņu kompozītmateriālu risinājumus.

Pielietojums

Skrūves vītnes ir plaši izplatītas mehānismu pārvietošanā un saspiešanā: izmanto saspraudēs un savienojumos, skavās, pacēlājos un hidrauliskajos un mehāniskajos vītnes piedziņās (lead screws) ražošanas iekārtās, autobraucējos un katrā sadzīves elektroierīcē. Pareiza vītnes izvēle (solis, materiāls, eļļošana) nodrošina drošu, precīzu un ilgmūžīgu darbību.

Jautājumi un atbildes

J: Kas ir skrūvju vītne?

J: Kādi ir divi skrūvju vītņu veidi?

J: Kā notiek uzgriežņa pievelšana pie skrūves?

J: No kā ir atkarīga skrūves vītnes mehāniskā priekšrocība?

J: Cik vienkāršas mašīnas dod mehānisku priekšrocību?

J: Kas ir taisna vītne?

J: Kas ir konusveida vītne?

Meklēt pēc burta