Kruvikeere (keere): spiraalne struktuur, toimimine ja mehaaniline eelis
Kruvikeere (keere): avasta spiraalne struktuur, tööpõhimõte ja mehaaniline eelis — lihtsate masinate tõhus lahendus polditud ühendustest jõuülekandeni.
Kruvikeere, mida sageli lühendatakse keermeks, on spiraalikujuline soon või harjake, mis mähkub ümber silindri või koonuse. Kui keere on mähitud otse silindri peale, räägitakse sirgest keerest; kui see on mähitud koonuse peale, nimetatakse seda kooniliseks keereks. Keerme profiil, samm ja nurk määravad, kuidas see kokku sobib vastaspinnaga ja milliseid jõuomadusi see annab.
Kuidas keere töötab
Tavaline näide on Mutri pingutamine poldi külge: mutter liigub poldi ümber keermega, muutes pöörleva liikumise lineaarseks liikumiseks. Protsess meenutab kiilu ajamist lõhesse — kuni pindade hõõrdumise ja plastilise deformatsiooni tõttu (pindade kerge kokkusurumine) ühendus “kinni jääb” ja püsib kinni.
Peamised parameetrid
- Samm (pitch) – lineaarne kaugus kahe järjestikuse keerme samilt samast punktist mõõdetuna.
- Eelis / lead – lineaarne liikumine, mille kruvi teeb ühe pöörde jooksul. Ühe algusega keerel on lead võrdne sammuga; mitme algusega keerel (double-start, triple-start) on lead = samm × alguste arv.
- Heliksi nurgad – nurk, mille all keerme profiil mähkub ümber silindri; selle nurga järgi arvutatakse pöördevõimsuse muutumist lineaarseks jõuks.
- Profiil – tavalised profiilid: ISO/metric (60°), ACME, square (ruudukeerme) jt, mis erinevad kandevõime, kulumis- ja tootmisomaduste poolest.
- Parem- ja vasakkeerme – enamik keermest on parempoolne (pööramisel vastupäeva liigub edasi), kuid teatud rakendustes kasutatakse vasakkeermelist soone, et vältida lahtitulekut pöörlemise suunas.
Mehaaniline eelis
Keermestus on üks kuuest mehaanilist eelist andvast lihtsast masinast. Kruvi mehaaniline eelis sõltub selle eelisest (lead), mis on lineaarne vahemaa, mille kruvi läbib ühe pöörde või revolutsiooni jooksul. Lihtsustatult: mida väiksem on lead sama jõu rakendamisel, seda suurem on pinge või nihkejõud, mida kruvi suudab tekitada.
Matemaatiselt võib pööratav jõudest lineaarse jõuni muundumise mehaanilist eelist vaadelda kui pöördetelje ringi pikkuse ja kruvi ühe pöördega tekitatava lineaarse liikumise suhtega: MA ≈ (2π·r) / L, kus r on jõu rakendamise raadius ja L on lead. Reaalses konstruktsioonis vähendab materjalide ja pindade hõõrdumine efektiivset eelist ning mõjutab tõhusust.
Tõhusus ja iselukustuvus
Hõõrdumine mängib keerme juures suurt rolli. Kui heliksi nurk on väike ja hõõrdumine suhteliselt suur, võib kruvi olla iselukustuv — see tähendab, et koormus ei suuda kruvi tagasi pöörata (ei saa “tagasi käia”) ilma välise jõuta. See omadus on kasulik näiteks viskidel ja fikseeritud mehhanismidel. Samas madal lead ja kõrge hõõrdekadu vähendavad süsteemi tõhusust, mistõttu jõu edastamiseks suurt efektiivsust nõudvates rakendustes valitakse suuremad lead’id või spetsiaalsed profiilid ning määrdeaineid kasutatakse hõõrdumise vähendamiseks.
Tootmine ja kasutusalad
- Keermet valmistatakse lõikamise, rullimise, freespingutamise või lihvimise teel — valik sõltub vajalikust täpsusest ja tootmismahust.
- Rakendused: poldid ja mutrid, tõsteseadmed (tõstemehhanismid, tungraudad), juhtkruvid CNC-masinates, mikromeetrid, purgid ja korkid, silindrid ja liugjuhikud ning muu mehhaaniline ühendus või liikumiskontroll.
- Standardid ja tähistused (näiteks M8×1.25 metric) määravad keermetäpsuse, sammude vahe ja tolerantsid.
Kokkuvõte
Kruvikeere on lihtne, kuid töökindel viis pöörlevat liikumist muuta kontrollitud lineaarseks liikumiseks ning anda tugev mehaaniline eelis. Keerme käitumist määravad samm või lead, profiil, heliksi nurk ja hõõrdumine. Õige keermetüüp ja tootmismeetod valitakse vastavalt koormusele, nõutavale tõhususele ja taotlusele — olgu tegemist kinnituse, tõstmise või täpse juhtliikumisega.
Keermestatud varda tükk
Mutrid, poldid ja kruvid on kõik kruvikeermega.
Kaks sama sammu ja läbimõõduga, kuid erineva juhtmega kruvikeerme.
Küsimused ja vastused
K: Mis on kruvikeere?
A: Kruvikeerme on spiraalne struktuur, mis on mähitud ümber silindri või koonuse, mis annab mehaanilise eelise.
K: Millised on kaks tüüpi kruvikeeriseid?
V: Kahte tüüpi kruvikeeriseid on sirge keermestus ja kooniline keermestus.
K: Kuidas toimub mutri pingutamine poldi külge?
V: Mutri pingutamine poldi külge on nagu kiilu löömine lõhede, kuni see hõõrdumise ja plastilise deformatsiooni tõttu kinni jääb.
K: Millest sõltub kruvikeerme mehaaniline eelis?
V: Kruvikeerme mehaaniline eelis sõltub selle eelisest, mis on lineaarne vahemaa, mille kruvi läbib ühe pöörde või pöörde jooksul.
K: Kui paljud lihtsad masinad annavad mehaanilise eelise?
V: Kuus lihtmasinat annavad mehaanilise eelise ja kruvikeere on üks neist.
K: Mis on sirge keermestus?
V: Sirgniit on spiraalikujuliselt ümber silindri keeratud kruvikeere.
K: Mis on kooniline keermestus?
V: Kooniline keermestus on keermestus, mis on spiraali kujul ümber koonuse mähitud.
Otsige