مقدمه ای بر دنده های یونیفاید پیچ و مهره
پروفیل های مختلفی از رزوه و دنده وجود دارند. در اینجا به بررسی رزوه های یونیفاید می پردازیم.
در صورتیکه پیچ را در طول و از وسط نصف نماییم آنچه می بینیم بصورت شکل بوده که مکررا تکرار شده است. قله و پایه دنده ها تخت و دامنه آنها شیب دار می باشد. تقارن دامنه و زاویه دار بودن آن به منظور هدایت مهره به سمت سر و یا ته پیچ در زمان باز یا بسته کردن آن است.
در صورتیکه به پروفیل کلی پیچ نگاه کنید از آنجا که دنده یا رمپ بر روی یک سیلندر بسته شده است پروفیل دنده سمت راست به اندازه نصف یک گام از پروفیل سمت چپ پایین آمده و اختلاف فاز دارد. این اختلاف فاز به منظور ایجاد شیب در رمپ بوده و در صورتیکه وجود نداشته باشد مهره روی پیچ بسته نشده و بالا نمی رود
پروفیل دنده های مهره
دنده های داخلی که داخل پروفیل مهره دیده میشود در واقع عکس آینه ای از دنده های خارجی سطح پروفیل پیچ می باشد. بالاخره هدف این است که پس از بستن پیچ و مهره روی هم جفت شوند. بریدن مهره به دو بخش و مشاهده پروفیل های داخلی آن نشان می دهد که رزوه های مهره نیز مانند پیچ روی رمپ بوده و رزوه های چپ و راست نیم گام اختلاف فاز دارند.
قرار گرفتن مهره بر روی پیچ
نگاهی بر سطح برش خورده مهره بر روی پیچ نشان می دهد چگونه دنده های خارجی پیچ با دنده های داخلی مهره در چند ردیف درگیر شده اند تا یک سیستم منسجم کاری را بسازند. هر چند سطوح مسطح در شکل با فاصله سفید رنگ نمایش داده شده اند اما بسته به استاندارد تولید پیچ و مهره و صنعتی که در آن بکار می روند ممکن است نقاط مینیمم و اکسترمم کاملا روی هم قرار گیرند. در واقع یکی از زوایای مهم کاری پیچ و مهره ها در مقایسه با اتصالات دیگر داشتن رینج های اتصالی برای گشتاورهای اعمالی مختلف است. بسته به کلاس دنده در بعضی صنایع وجود اندکی گپ بین پیچ و مهره الزامی و در برخی دیگر ممانعت دارد.
زیر مجموعه کلاس های دنده در دو نوع دنده خارجی که با حرف A و دنده های داخلی با حرف B نمایش داده می شوند. میزان لقی مهره بر روی پیچ نیز با کلاس هاس ۱ حداکثر لقی ۲ لقی متوسط و ۳ حداقل لقی مشخص میشود. در صورتیکه میخواهید حداکثر تلورانس در لقی پیچ و مهره وجود داشته باشد پیچ با کلاس دنده A1 و مهره با کلاس دنده B1 را انتخاب نمایید.
اما بیشتر پیچ هایی که تولید میشوند با دنده کلاس A2 و بیشتر مهره ها با دنده کلاس B2 تولید میشوند که درجه لقی متوسطی برای اتصال راحت مهره بر روی پیچ و در عین حال جلوگیری از هرزی دنده ها داشته باشند.
در برخی صنایع دقیق مثل صنایع هوایی از پیچ استاندارد دنده A3 و مهره استاندارد B3 استفاده می شود که حداکثر تماس بین سطوح پیچ و مهره وجود دارد و این گپ تقریبا به صفر میرسد. استفاده از پیچ و مهره با این کلاس و حداقل کردن تلورانس به منظور افزایش اصطکاک سطوح و ممانعت از باز شدن آن بر اثر لرزش و حرکت های دینامیکی می باشدو علاوه بر این افزایش سطح تمام افزایش استحکام اتصال را نیز به دنبال دارد.
تلورانس های مختلفی در اتصالات پیچ و مهره ای وجود دارد. در زیر به بررسی آنها می پردازیم تا ببینیم این دو چطور در کنار هم یک سیستم کاری را شکل می دهند. حداکثر تلورانس قطر خارجی پیچ قطری که از روی دنده های خارجی پیچ اندازه گیری میشود قطر خارجی پیچ نامیده می شود. یک میزان حداقل و حداکثر برای تلورانس قطر خارجی پیش طبق استاندارد تعریف شده است. اگر قطر خارجی پیچ از حداکثر تلورانس تعیین شده فرار ود پیچ داخل مهره بسته نمی شود و اگر میزان تلورانس از حداقل کمتر باشد دنده های پیچ و مهره به انداز کافی درگیر نمی شوند و ممکن است در اثر کشش پیچ از داخل مهره خارج شود. برای پیچ های ۱/۴ اینچ لقی کلاس ۲ یعنی قطر بزرگ باید در بازه ۰٫۲۴۰۸ و ۰٫۲۴۸۹ اینچ یعنی با تلورانس حداکثر ۰٫۰۰۸۱ ۲A
تلورانس قطر کوچک مهره
قطری که در داخل مهره اندازه گیری میشود معروف به قطر کوچک مهره می باشد. یک میزان حداکثر برای تلورانس قطر کوچک مهره نیز تعیین شده است. در صورتیکه تلورانس قطر کوچک مهره از اندازه استاندارد کوچکتر باشد مهره روی پیچ قفل شده و حرکت نمی کند. در صورتیکه تلورانس قطر کوچک مهره از اندازه ماکسیمم بالاتر رود دنده های پیچ و مهره به اندازه کافی درگیر نشده و احتمال خروج مهره از پیچ تحت بار وجود دارد. برای مهره ۱/۴ اینچ با درجه لقی ۲B مینیمم قطر کوچک مهره ۰٫۲۵ اینچ خواهد بود. ماکسیمم قطر کوچک مهره به پارمترهای دیگر نیز بستگی دارد.
در صورتیکه تلورانس ها درست انتخاب شده و اجرا شده باشند در بدترین حالت که پیچ با حداکثر تلورانس قطر خارجی و مهره با حداقل تلورانس قطر داخلی نیز انتخاب شوند باز پیچ و مهره بدون مشکل باید روی هم بسته شوند. در این حالت نیز فضای بسیار کوچکی در فواصل پیچ و مهره وجود خواهد داشت.
طبق استاندارد تلورانس های اعلام شده در صورتیکه پیچ قطر ۱/۴اینچ با قطر خارجی با حداکثر تلورانس و مهره قطر ۱/۴ باحداقل تلورانس نیز انتخاب شوند: ۰٫۲۵-۰٫۲۴۸۹=۰٫۰۰۱۱ همان طور که دیده شد در بدترین حالت نیز پیچ و مهره روی هم بسته شده و اندکی فضا نیز بین آنها باقی می ماند. به این فاصله فاصله مجاز گفته می شود. در صورتیکه در هند بوک های مهندسی برای لقی حداقل یعنی پیچ A3 ومهره کلاس B3 بررسی نمایید خواهید دید که فاصله مجاز محاسبه شده برای آنها صفر است
اتصال پیچ با حداقل قطر خارجی و مهره با حداکثر قطر داخلی
شرایط بحرانی دیگری که وجود دارد برعکس حالت قبل که امکان گیر کردن مهره بر روی پیچ بود می باشد یعنی شرایطی که ممکن است مهره از روی پیچ در اثر کشش بیرون بیاید. در صورتیکه تلورانس های تولید طبق استاندارد انتخاب شده باشند در بحرانی ترین حالت یعنی انتخاب مهره با حداکثر تلورانس افزایشی روی قطر داخلی و پیچ با حداکثر تلورانس کاهشی روی قطر خارجی باز هم باید درگیری بین پیچ و مهره به خوبی صورت گرفته و مهره روی پیچ بسته شود. برای مهره کلاس لقی ۲B قطر ۱/۴ اینچ با حداکثر قطر کوچک داخلی و پیچ کلاس لقی ۲A با حداقل قطر استاندارد خارجی خواهیم داشت: ۰٫۲۵”-۰٫۱۹۶”=۰٫۰۵۴” که این میزان بر حسب اینچ میزان درگیری پیچ و مهره را نشان می دهد. منطقی به نظر می رسد که پیچ و مهره حتی در این مرحله از لقی نیز استحکام محاسباتی خود را حفظ کنند.
