KWALIFIKACJA MEC9 - CZERWIEC 2015

PYTANIE NR 3.
Wykonując obliczenia wytrzymałościowe śruby, przedstawionej na rysunku, należy wyznaczyć
Ilustracja przedstawia techniczny rysunek śruby, który jest używany w kontekście egzaminu zawodowego dla technika mechanika,
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
W obliczeniach wytrzymałościowych śruby kluczowy jest najmniejszy przekrój nośny w strefie gwintu.
Dlatego wyznacza się średnicę rdzenia d3, bo to ona odpowiada za pole przekroju, na którym powstają największe naprężenia rozciągające. Średnica zewnętrzna d i podziałka P nie opisują minimalnego przekroju nośnego.

Pełne wyjaśnienie:

W obliczeniach wytrzymałościowych połączeń śrubowych (np. na rozciąganie, a pośrednio także przy analizie naprężeń w części gwintowanej) nie wystarcza znajomość największych wymiarów śruby. Najbardziej krytycznym miejscem jest zwykle obszar gwintu, gdzie występuje karb geometryczny i jednocześnie najmniejszy przekrój nośny.

Dlatego jako wymiar potrzebny do takich obliczeń wskazuje się średnicę rdzenia d3. Jest to średnica odpowiadająca minimalnemu przekrojowi w gwincie, a więc bezpośrednio wpływa na pole przekroju, od którego liczy się naprężenie (naprężenie rośnie, gdy pole maleje). W praktyce to właśnie "rdzeń" decyduje o tym, czy śruba ulegnie zerwaniu w części gwintowanej.

Pozostałe propozycje są typowymi "pułapkami":

  • "zewnętrzną średnicę d" – to największy wymiar gwintu. Jest ważny m.in. dla pasowania, doboru klucza czy sprawdzeń geometrycznych, ale wprost nie reprezentuje minimalnego przekroju w miejscu najbardziej narażonym na zniszczenie.
  • "podziałkę gwintu P" – to parametr geometryczny opisujący skok zwoju. Może być potrzebny do identyfikacji gwintu lub obliczeń geometrycznych profilu, ale sama podziałka nie jest miarą przekroju nośnego. Bez dodatkowych zależności nie daje bezpośrednio pola przekroju.
  • "średnicę podziałową d2" – jest istotna dla współpracy z nakrętką, tolerancji i kontroli gwintu, lecz nie odpowiada minimalnej średnicy "rdzenia" przenoszącego naprężenia rozciągające.

Wskazówka egzaminacyjna: gdy pytanie dotyczy wytrzymałości śruby w części gwintowanej, szukaj parametru związanego z najmniejszym przekrojem (rdzeniem), a nie z wymiarami zewnętrznymi lub parametrami identyfikującymi gwint.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Średnica rdzenia d3 to najmniejsza średnica części gwintowanej, odpowiadająca minimalnemu przekrojowi nośnemu. To właśnie ten przekrój najczęściej decyduje o wytrzymałości śruby na rozciąganie, bo w gwincie pole przekroju jest najmniejsze i działa efekt karbu.
Naprężenie zależy od pola przekroju, a o nośności decyduje najmniejszy przekrój. Średnica zewnętrzna d opisuje "wierzchołki" gwintu, ale nie pokazuje osłabienia przekroju w rdzeniu. Dlatego do oceny ryzyka zerwania używa się średnicy rdzenia.
Średnica podziałowa d2 to wymiar geometryczny związany z "roboczną" częścią profilu gwintu, ważny przy tolerancjach, pasowaniu śruby z nakrętką i kontroli gwintu. W typowych obliczeniach wytrzymałościowych na rozciąganie nie zastępuje jednak średnicy rdzenia, bo nie odpowiada minimalnemu przekrojowi.
Podziałka P bywa potrzebna pośrednio (np. do identyfikacji gwintu lub obliczeń geometrycznych profilu), ale sama w sobie nie określa przekroju nośnego. W zadaniach stricte wytrzymałościowych najczęściej kluczowy jest wymiar związany z minimalnym polem przekroju, czyli średnica rdzenia.
Najbardziej narażona jest strefa gwintu, szczególnie w pobliżu pierwszych zwojów pracujących i w przekroju o najmniejszym polu. Działa tam osłabienie przekroju oraz koncentracja naprężeń wynikająca z karbu gwintu. Z tego powodu analizuje się parametry związane z rdzeniem.
Częsty błąd to wybór największej średnicy (zewnętrznej) "bo wygląda na mocniejszą". Inny błąd to mylenie średnicy podziałowej z nośną, bo d2 jest często podawana w tablicach. Warto pamiętać: do wytrzymałości istotny jest najmniejszy przekrój w miejscu krytycznym.
Rozciąganie analizuje się, gdy siła działa w osi śruby (np. docisk, sprężenie wstępne, obciążenie osiowe). Ścinanie rozpatruje się, gdy siła jest poprzeczna do osi (np. przesuw elementów). W obu przypadkach kluczowe jest poprawne wskazanie przekroju, na którym przenoszone są naprężenia.
Na rysunkach gwintu często występują oznaczenia średnic charakterystycznych: zewnętrznej (d), podziałowej (d2) i rdzenia (d3). Pomocne jest też oznaczenie typu gwintu (np. metryczny) oraz sposób przedstawienia linii gwintu. W zadaniach egzaminacyjnych zwykle te symbole są podane przy wymiarowaniu.
Warto opanować nazwy i sens fizyczny wymiarów gwintu (co opisują), a nie tylko je zapamiętać. Ćwicz dopasowanie: geometria i pasowanie (d, d2) vs nośność i wytrzymałość (rdzeń/przekrój nośny). Dobrze działają krótkie powtórki z tablic gwintów i przykłady zadań.
Najczęściej pojawiają się: przekrój nośny, naprężenie normalne, siła osiowa, współczynnik bezpieczeństwa, klasa wytrzymałości śruby oraz wymiary gwintu. W pytaniach testowych często trzeba wskazać właściwy wymiar do obliczeń, czyli taki, który odpowiada najsłabszemu przekrojowi elementu.
info

Statystycznie 53% uczniów zna prawidłową odpowiedź. trudne

Według specjalistów z branży: "Średnica zewnętrzna d i podziałka P nie opisują minimalnego przekroju nośnego."

Materiały:

  • Podręczniki z podstaw konstrukcji maszyn (rozdziały o połączeniach śrubowych)
  • Materiały dydaktyczne z wytrzymałości materiałów (naprężenia normalne i przekroje)
  • Tablice i katalogi gwintów metrycznych (zależności d, d2, d3, P)

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego