Angielskie słowo określające śrubę to screw, którego znaczenie znacznie zmieniło się na przestrzeni ostatnich stuleci i co najmniej od 1725 r. oznacza ono „łączenie się w pary”.
Oprócz znajomości nazwy, minęły tysiące lat, zanim ustalono, że śrubkę należy dokręcać zgodnie z ruchem wskazówek zegara i odkręcać w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara.
Dlaczego śruby należy dokręcać zgodnie z ruchem wskazówek zegara?
Sześć najprostszych typów obrabiarek to: śruby, powierzchnie pochyłe, dźwignie, koła pasowe, kliny, koła i osie.
Śruba jest jedną z sześciu prostych maszyn, ale to nic więcej niż oś i pochylnia, która się wokół niej obraca. Obecnie śruby ewoluowały do standardowych rozmiarów. Typowy sposób używania śrub polega na dokręcaniu ich obrotem zgodnie z ruchem wskazówek zegara (w przeciwieństwie do procesu luzowania w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara).
Jednakże śruby na początku wynalazku były wszystkie robione ręcznie, a ich grubość nie była stała. Często decydowały o tym osobiste preferencje rzemieślnika.
W połowie wieku francuski inżynier dworski Jaques Besson wynalazł tokarkę, którą można było ciąć na śruby, a minęło 100 lat, zanim ta technika się rozpowszechniła. Anglik Henry Maudsley wynalazł nowoczesną tokarkę w 1797 roku, znacznie poprawiając grubość gwintu. Mimo to nadal nie ma jednolitego standardu dotyczącego rozmiaru i elegancji śrub.
Zmieniło się to w 1841 r. Joseph Whitworth, uczeń Maudsleya, złożył artykuł do Institution of Municipal Engineers, wzywając do integracji modelu śrubowego. Przedstawił dwie sugestie:
1. Kąt nachylenia gwintu śruby powinien wynosić standardowo 55 stopni;
2. Niezależnie od średnicy śruby, liczba drutów na stopę powinna mieścić się w określonym standardzie.
Chociaż śruba jest mała, w początkowych dniach do jej produkcji potrzeba n rodzajów obrabiarek i n + 1 rodzajów urządzeń, a wczesne śruby nie są łatwe w produkcji, ponieważ ich proces produkcyjny „wymaga trzech narzędzi i dwóch obrabiarek”. Aby rozwiązać brytyjski problem produkcji wspólnej, Amerykanin William Sellers wynalazł w 1864 r. płaski gwint z płaską powierzchnią i płaską piętą, co było niewielką zmianą, dzięki której do produkcji śrub potrzebne było tylko narzędzie i obrabiarka. Szybciej, prościej i taniej.
Gwinty sprzedawcy zyskały popularność w Stanach Zjednoczonych i wkrótce stały się standardem dla amerykańskich firm kolejowych.
Gwinty sprzedawcy zyskały popularność w Stanach Zjednoczonych i wkrótce stały się standardem dla amerykańskich firm kolejowych.
Główne zmienne procesu dokręcania:
(1) Moment obrotowy (T): zastosowany moment dokręcania w Nm (Nm);
(2) Siła zacisku (F): rzeczywista wielkość zacisku osiowego (ściskania) między korpusami łączącymi, jednostka masy (N);
(3) Współczynnik tarcia (U): współczynnik momentu obrotowego zużywanego przez łeb śruby, parę gwintów itp.;
(4) Kąt obrotu (A): Na podstawie określonego momentu obrotowego śruba powoduje pewne wydłużenie osiowe lub kąt gwintu, przy którym połączenie musi zostać obrócone przez ściskanie.
1. Metoda sterowania momentem obrotowym
Definicja:Metoda sterowania, która natychmiast zatrzymuje dokręcanie, gdy moment dokręcania osiągnie określoną wartość momentu sterującego.
Zalety:System sterowania jest prosty, a jakość dokręcania można łatwo sprawdzić za pomocą przetwornika momentu obrotowego lub precyzyjnego klucza dynamometrycznego.
Wady:dokładność sterowania nie jest wysoka (błąd wstępnego obciążenia ± ok. 25%) i nie pozwala na pełne wykorzystanie potencjału materiału.
2. Metoda sterowania momentem obrotowym i kątem
Definicja:Najpierw należy dokręcić śrubę niewielkim momentem obrotowym, a następnie od tego momentu przykręcić ją określoną metodą sterowania kątem.
Zalety:Dokładność osiowej siły napięcia wstępnego śruby jest wysoka (±15%), możliwe jest uzyskanie znacznego osiowego napięcia wstępnego, a jego wartość może być skoncentrowana wokół wartości średniej.
Wady:System sterowania jest bardziej skomplikowany w przypadku pomiaru momentu obrotowego i kąta, dwóch parametrów. Ponadto dla działu kontroli jakości znalezienie odpowiedniej metody sprawdzenia wyników dokręcania nie jest łatwe.
3. Metoda kontroli punktu wydajności
Definicja:Metoda polegająca na zatrzymaniu dokręcania śruby po jej dociągnięciu do punktu granicznego.
Zalety:Dokładność dokręcania jest bardzo wysoka i umożliwia kontrolę błędu napięcia wstępnego w granicach ±8%. Jednak jej dokładność zależy głównie od granicy plastyczności samej śruby.
Wady:Proces dokręcania wymaga dynamicznych i ciągłych obliczeń oraz oceny nachylenia krzywej momentu obrotowego i kąta, a prędkość obliczeniowa i czasowa układu sterowania stawia wysokie wymagania.