Feszítő erő és nagy húzóerő a csavarokon

Miért magasabb a csavarban lévő húzóerő, mint amit a kézi számítás alapján várnánk? Miért lépnek fel húzóerők a csavarokban egy hevederlemez kapcsolatban? Miért különböznek néha a csavarokban lévő húzóerők az egyes csavarminőségek esetén?

A közös válasz az IDEA StatiCa alkalmazásokban használt CBFEM modell. A lemezek és egyéb részek alakváltozása a végeselem-módszer elemzésének részeként kerül kiszámításra, így a feszítő erők is hatásba lépnek. A feszítő erők olyan extra terhelések, amelyek szintén a csavarokra hatnak. A feszítő erőkről bővebben olvashat egy dedikált blogbejegyzésben.

A feszítő erők következtében a csavarokban keletkező húzóerők nagymértékben változhatnak a kapcsolat kialakításától, a kapcsolati elemek szilárdságától és az alkalmazott teherhatásoktól függően.

Húzóerők a hevederlemez kapcsolat csavaraiban

A legtöbb esetben a hevederlemezek egyetlen lemezt használnak a szerkezeti elem csatlakoztatásához. Ennek következménye, hogy kis excentricitást viszünk be a kapcsolatba. Ez az excentricitás további feszítő erőket okoz a lemezeken, amelyek húzást indukálnak a csavarokban.

Ha kétoldalas hevederlemez kerül alkalmazásra, és a kapcsolat szimmetrikus, a csavarokban csak a hevederlemezek alakváltozása miatt lépnek fel húzóerők, mivel az alakváltozásokkal további excentricitás keletkezik.

Nagyobb húzóerők egy homloklemez kapcsolat csavaraiban

Minél vékonyabb a homloklemez, annál nagyobb az alakváltozása az adott teherhatások alatt. Ez növeli a feszítő hatást, és további húzóerők lépnek fel a csavarokban. Ha a homloklemez vastag és ezáltal kellően merev, a feszítő erők megszűnnek. Tekintse meg ezt a hatást egy egyszerű példán bemutatva:

a) Homloklemez – vastagság 10 mm, alkalmazott húzóerő 200 kN

Eredő húzóerő 4 csavarban: 61,5 x 4 = 246 kN

b) Homloklemez – vastagság 40 mm, alkalmazott húzóerő 200 kN

Eredő húzóerő 4 csavarban: 49,9 x 4 = 200 kN

Eltérő húzóerők a csavarokban csavarminőség szerint

Minden csavarminőségnek eltérő munkagörbéje és eltérő folyáshatár-értékei vannak. Két, hajlítónyomatékkal terhelt gerenda homloklemez kapcsolatában három különböző csavarminőség (8.8, 10.9 és 5.6) összehasonlítása kerül bemutatásra M20-as csavar esetén.

Viszonylag alacsony teherhatások esetén az egyes minőségű csavarokban keletkező húzóerők hasonló értékeket mutatnak.

Azonban olyan teherhatások esetén, amelyek a csavarok magas kihasználtságát (és a csavarokban bekövetkező képlékenyesedést) eredményezik, a húzóerő a csavarminőségtől függően változik. Minél magasabb a csavarminőség, annál nagyobb az eredő húzóerő.

További információkért tekintse meg az elméleti hátteret, valamint a videófelvételt.