Jak zaprojektować śrubę Archimedesa w SOLIDWORKS

Śruba Archimedesa jest elementem znanym i wykorzystywanym przez człowieka od bardzo dawna. W starożytności urządzenia wyposażone w element spiralny wykorzystywano głównie do nawadniania pól.

W dzisiejszych czasach śruba Archimedesa ma dużo większe zastosowanie. Stosuje się ją między innymi w produkcji wałów ślimakowych, przenośników ślimakowych oraz mieszadeł. Pomimo tak powszechnego zastosowania modelowanie tego elementu z wykorzystaniem nowoczesnych technik 3D przysparza problemy początkującym konstruktorom.

Ten poradnik ma za zadanie pokazać jak w prosty sposób narysować spiralę Archimedesa w jednym z najpopularniejszych programów do modelowania 3D.

1. Dane wejściowe
Przed podjęciem każdego zadania projektowego należy określić podstawowe parametry detalu , który będziemy rysować.

W przypadku spirali są to:
D- średnica zewnętrzna zwoju spirali
d- średnica wewnętrzna zwoju spirali
s- skok spirali
p- grubość (w przypadku spirali wytwarzanych z blach lub płaskowników)

Powyższe parametry są ściśle związane z urządzeniem do którego będzie dedykowana nasza śruba Archimedesa. Dla elementu opisywanego w tym poradniku przyjęto D=200[mm], d=60[mm], s=200[mm], p=5[mm]

2. Modelowanie 3D
Znając dane wejściowe możemy przystąpić do modelowania.
Otwieramy nowy plik w programie Solidworks wybierając szablon części.
Pierwszym etapem jest szkicowanie. Z górnej wstążki, z zakładki „szkic” wybieramy opcję „szkic” i tworzymy go na płaszczyźnie przedniej.

Następnie ponownie korzystając z górnej wstążki, zakładka „szkic” wybieramy funkcję „okrąg”. Bardzo istotne jest, aby nasz szkic był w pełni związany dlatego jego początek wybieramy w środku układu współrzędnych tak jak to wskazuje strzałka na rysunku poniżej. Średnicę okręgu wymiarujemy jako fi200[mm].

Na podstawie naszkicowanego okręgu stworzymy ścieżkę spiralną. W tym celu w górnej wstążce wybieramy zakładkę „operacje” następnie rozwijamy funkcję „krzywe” i wybieramy „helisa i spirala”.

Po lewej stronie pokaże nam się okno wyboru parametrów spirali. Zaczynając od góry. Wybieramy spiralę o skoku stałym. Wysokość spirali dla potrzeb tego poradnika wybrałem jako 1500[mm]. Skok spirali wybieram taki jak w danych wejściowych czyli 200[mm]. Ostatnim polem, które należy uzupełnić jest kierunek spirali. Tutaj decydujemy się na jedną z dwóch opcji. Zgodny z ruchem wskazówek zegara lub przeciwny.

Połowa drogi za nami. Teraz musimy naszkicować geometrię która utworzy naszą spiralę Archimedesa. W tym celu tworzymy szkic na płaszczyźnie górnej. Wybór płaszczyzny nie jest w tym przypadku obojętny. Jeżeli szkic okręgu został utworzony na płaszczyźnie przedniej- wybieramy teraz górną. Jeżeli szkic okręgu został utworzony na innej płaszczyźnie należy teraz wybrać prostopadłą do niej.

Jeżeli wszystkie kroki do tej pory zostały wykonane poprawnie to mamy taką sytuację jak na zdjęciu poniżej. Środek układu współrzędnych jest dla nas osią spirali.

Przystępujemy do szkicowania przekroju zwoju spiralnego. W moim przypadku spirala będzie wykonana z płaskownika, a więc przekrojem jest prostokąt, który szkicujemy po prawej stronie układu współrzędnych.

W założeniach początkowych została przyjęta średnica wewnętrzna d=60[mm], grubość spirali p=5[mm] oraz średnica zewnętrzna D=200[mm]. Aby uzyskać zadane parametry należy nasz prostokąt zwymiarować opierając się na wartościach przypisanych dla promienia zwoju spiralnego.

Promień zewnętrzny zwoju spiralnego wynosi R=D/2, czyli R=200/2=100[mm].
Promień wewnętrzny zwoju spiralnego r=d/2, czyli r=60/2=30[mm]
Grubość spirali p=5[mm]

Wymiarujemy nasz prostokąt korzystając z powyższych obliczeń. Dla poprawności modelowania należy również w pełni zdefiniować szkic. Można to zrobić nadając wartość 0 pomiędzy górną krawędzią prostokąta a początkiem układu współrzędnych.

Teraz mamy wszystkie niezbędne element by przystąpić do ostatniego kroku w modelowaniu śruby Archimedesa. Ponownie korzystamy z górnej wstążki wybierając w zakładce „operacje” funkcję „dodanie/baza przez wyciągnięcie po ścieżce”. Z opcji w drzewie po lewej stronie wybieramy „profil szkicu” następnie jako profil wskazujemy w drzewie operacji szkic prostokąta, który utworzyliśmy wcześniej. Jako ścieżkę wskazujemy „helisę/spiralę”. Po zaakceptowaniu operacji nasza śruba jest już gotowa.

Więcej w temacie:

1. Jak łatwo obliczyć wydajność przenośnika ślimakowego?
2. Masa nasypowa- niezbędny czynnik wpływający na wydajność przenośnika ślimakowego
3. Zwoje ślimaka – rodzaje wykonania