Sriegis (sraigtinė gija) – apibrėžimas, veikimas ir mechaninis pranašumas

Sriegis, dažnai sutrumpintai vadinamas sriegiu, yra sraigtinė arba spiralės pavidalo gija, apvyniota aplink cilindrą arba kūgį. Sriegiai gali būti tiesieji (ant cilindro paviršiaus) arba kūginiai (kai gija eina ant kūgio paviršiaus, pavyzdžiui, vamzdžių sandarinimui).

Kas yra sriegio elementai ir terminai

• Viršūnė (crest) – sriegio viršutinė dalis.
• Šaknys (root) – sriegio apačia tarp viršūnių.
• Šlaitai (flanks) – gijos šoninės įstrižos dalys.
• Skersmuo – yra keli: didžiausias (major), mažiausias (minor) ir vidutinis (mean, arba pitch diameter) – šis paskutinis svarbus mechanikos skaičiavimams.
• Žingsnis (pitch, p) – linijinis atstumas tarp dviejų gretimų viršūnių matuojant ašinėmis dalimis.
• Veda (lead) – linijinis sraigtinio elemento poslinkis per vieną pilną apsisukimą; vieno pradinio sraigčio atveju veda = žingsnis, daugiastrate (multi-start) sriegio veda = žingsnis × startų skaičius.
• Dešininis arba kairinis – gijos sukimosi kryptis; dauguma standartinių sriegių yra dešininiai.

Kaip veikia sriegis

Sriegis veikia kaip spiralinė pleišto ar rampo apvija: sukantis cilindras (pvz., varžtas) lėtai persikelia ašine kryptimi santykinai prie veržlės arba prie statinio elemento. Dėl to rotacinė jėga (momentas) paverčiama ašinėmis jėgomis. Pavyzdys: Veržlės priveržimas prie varžto primena pleišto įkišimą į tarpą – sukimo metu, dėl trinties ir plastinės deformacijos, elementai prilimpa.

Sriegio mechaninis pranašumas ir skaičiavimai

Sriegis yra viena iš šešių paprastųjų mašinų ir suteikia mechaninį pranašumą. Mechaninis pranašumas (MA) apibrėžiamas kaip linijinio judesio santykis: kiek ašine kryptimi pasislenka sraigtas per vieną apsisukimą, palyginti su atstumu, kurį atstumia taško, esančio ant sraigto apylinkės (t. y. apskritimo). Formulė dažniausiai rašoma taip:

MA = (2π r) / p = π d_m / p,

kur r – sraigto vidutinis spindulys, d_m – vidutinis skersmuo, p – žingsnis. Jei sriegis turi kelis „startus“, naudotina veda (lead) vietoje žingsnio: MA = (2π r) / lead.

Taip pat svarbus vadinamasis vedos kampas (lead angle) λ, kuriam tenkina lygtis:

λ = arctan(lead / (π d_m))

Trintis, efektyvumas ir savaiminio užrakinimo sąlyga

Praktikoje sriegio efektyvumą labai veikia trintis tarp dalių. Apytiksliai, efektyvumas (η) priklauso nuo vedos kampo λ ir trinties kampo φ (kur tan φ = μ, μ – trinties koeficientas). Viena paprastų sąlygų, kada sraigtas yra savaiminis užrakinamas (negrįžta atgal pats nuo įtemptos veržlės), yra kai trinties kampas didesnis už vedos kampą:

jeigu tan φ > tan λ, tai sraigtas nebus „atlyginamas“ (nebus atgalinės eigos) be papildomo sukimo momento.

Praktiniai padariniai:

• Mažas vedos kampas ir didesnė trintis padeda išvengti atsiradimo – naudinga, kai reikia savaiminio užrakinimo (pvz., peilių užraktai, kai nenorima, kad dalis suktųsi atgal).
• Kai reikia didelio darbo greičio (pvz., staklių vedimo varžtai), dažnai pasirenkami daugiastratiniai sriegiai arba mažesnė trintis (tepimas), bet tai sumažina mechaninį pranašumą ir gali prarasti savaiminį užrakinimą.

Sriegio formos, standartai ir panaudojimas

Yra daug sriegių profilių ir standartų: ISO metrinių sriegių (V formos profilis, dažnai 60° kampas), UNC/UNF (JAV standartai), trapezoidinis ar Acme profilis (naudojami jėgos perdavimui, pavaroms ir vedimams), taip pat vamzdiniai ir kūginiai sriegiai (naudojami sandarinimui). Standartai apibrėžia žingsnį, skersmenį, kampus ir tolerancijas.

Dažniausi panaudojimo pavyzdžiai:

• Varžtai, veržlės ir sraigtai – sujungimams.
• Vinių ir čiaupų sriegiai – sandarinimui (dažnai kūginiai).
• Vedimo varžtai staklėms, CNC – didelėms ašinėms jėgoms perduoti ir tiksliai pozicionuoti.
• Sraigtinės krikštys/jack’ai ir lizdai – dideliems kėlimo momentams.
• Kasdieniai daiktai: butelių kamščiai, lemputės, vamzdžių sujungimai ir kt.

Praktinės priežiūros ir projektavimo pastabos

• Tepimas sumažina trintį ir padidina efektyvumą, bet gali sumažinti savaiminį užrakinimą.
• Tinkamas sriegių parinkimas priklauso nuo reikalavimo: stiprumo, atsparumo nusidėvėjimui, tikslumo ir galimybės atvirkštinės eigos.
• Daugiastratiniai sriegiai padidina vedą (daugiau poslinkio per apsisukimą), bet sumažina mechaninį pranašumą.

Apibendrinant, sriegis – tai paprastas, bet itin universalus mechaninis sprendimas, leidžiantis konvertuoti sukimąsi į ašinį judesį ir suteikiantis mechaninį pranašumą priklausomai nuo jo geometrijos, žingsnio bei trinties sąlygų.

Klausimai ir atsakymai

K.: Kas yra varžtinis sriegis?

K: Kokie yra du sraigtinių sriegių tipai?

K: Kaip veržlė priveržiama prie varžto?

K: Nuo ko priklauso mechaninis varžto sriegio pranašumas?

K: Kiek paprastųjų mašinų suteikia mechaninį pranašumą?

K: Kas yra tiesus sriegis?

K: Kas yra kūginis sriegis?

Paieška pagal raidę