Samohamowność gwintu – czym są gwinty samohamowne? - wzór, tabela i schematy

Czym jest samohamowność gwintu?

Samohamowność gwintu to zdolność połączenia gwintowego do utrzymania obciążenia bez konieczności stosowania dodatkowych zabezpieczeń, takich jak nakrętki kontrujące czy kleje do gwintów. Zjawisko to wynika z tarcia występującego między powierzchniami styku gwintu śruby i nakrętki.

Mówiąc prościej: jeśli siła tarcia jest wystarczająco duża, aby przeciwdziałać siłom osiowym i momentom obrotowym, gwint nie będzie się samoczynnie odkręcał. Właśnie dlatego gwinty samohamowne są szeroko stosowane w różnych dziedzinach inżynierii.

Warunki samohamowności gwintu

Aby gwint był samohamowny, musi spełniać następujący warunek:

Warunek ten oznacza, że jeśli współczynnik tarcia jest większy niż tangens kąta pochylenia gwintu , to gwint będzie samohamowny i nie odkręci się pod wpływem obciążenia.

Dodatkowo, moment potrzebny do odkręcenia gwintu można określić wzorem:

Jeśli moment jest dodatni, to gwint nie odkręci się samoczynnie, co oznacza jego samohamowność.

Gdzie występuje samohamowność gwintu?

Samohamowność gwintu ma kluczowe znaczenie w wielu dziedzinach inżynierii. Przykłady zastosowań to:

• Podnośniki śrubowe – mechanizmy podnoszenia ciężkich ładunków (np. w samochodowych lewarkach), gdzie samohamowność zapobiega samoistnemu opuszczeniu się podnośnika.

• Prasy śrubowe – np. warsztatowe, gdzie gwint utrzymuje siłę docisku.

• Napędy elektromechaniczne – takie jak siłowniki śrubowe stosowane w automatyce przemysłowej.

• Zamocowania konstrukcji stalowych – śruby o dużym współczynniku tarcia nie wymagają stosowania dodatkowych środków zabezpieczających.

Kąt tarcia a samohamowność gwintu

Kluczowym parametrem określającym samohamowność gwintu jest kąt tarcia ρ (phi), który zależy od współczynnika tarcia μ (mu) oraz kąta pochylenia linii śruby λ (lambda). Warunkiem samohamowności jest:

Jeśli warunek ten jest spełniony, to po obciążeniu gwintu i zaprzestaniu działania siły zewnętrznej, elementy gwintowe pozostaną nieruchome.

Przykładowa tabela kątów tarcia dla różnych współczynników tarcia:

Wykres zależności kąta tarcia od współczynnika tarcia:

(Wykres przedstawiający liniowy wzrost kąta tarcia w zależności od współczynnika tarcia.)

Samohamowność gwintu to istotna cecha połączeń śrubowych, wykorzystywana w licznych mechanizmach technicznych. Jej występowanie zależy od tarcia między powierzchniami gwintu oraz od odpowiedniego doboru parametrów konstrukcyjnych, takich jak kąt pochylenia gwintu i materiały współpracujących powierzchni.

Dzięki odpowiedniemu projektowaniu i uwzględnieniu zjawiska samohamowności można uzyskać solidne i bezpieczne połączenia, minimalizując konieczność stosowania dodatkowych blokad mechanicznych. Jest to szczególnie ważne w konstrukcjach o wysokim poziomie obciążeń i tam, gdzie ważna jest niezawodność.