Berechnung der Spannkraft aus dem Schraubenmoment

Das erforderliche Drehmoment wird im Wesentlichen so berechnet, wie Sie berechnen würden, wie viel Kraft Sie benötigen einen dreieckigen Türanschlag zwischen den Boden der Tür und den Boden schieben. Diese Operation beinhaltet notwendigerweise Reibung, die für genaue Berechnungen geschätzt werden muss. Alles in allem sind die berechneten Ergebnisse möglicherweise nur + oder – 25% genau.

Es gibt einfache Gleichungen, wie die, die der Fragesteller bereitstellt, und genauere (siehe unten). Die Formel des Fragestellers ist falsch, da sie den wichtigen Effekt des Schraubengewindes nicht enthält. Das “ K “ in dieser Gleichung sollte die Reibung sowie den Schraubenwinkel der Schraube enthalten. Ich glaube, diese einfache Form der Gleichung begann mit der Begleitung einer Figur oder eines Diagramms, um einen geeigneten Wert für K zu ermitteln, und wurde dann vereinfacht, aber mit dem Wissen über die verlorene Grundphysik.

Wir kann mit dieser Gleichung beginnen, aber dann K weiter schreiben als

K = {[(0,5 dp) (tan l + mt sec b) / (1 – mt tan l sec b)] + [0,625 mc D]} / D

oder

K = {[0.5 p/p] + [0.5 mt (D – 0.75 p sin a)/sin a] + [0.625 mc D]}/D 

wobei D = Nenndurchmesser des Bolzens. p = Gewindesteigung (Schraubenlängsabstand pro Gewinde). a = Gewindeprofilwinkel = 60 ° (für Gewindeprofile M, MJ, UN, UNR und UNJ). b = Gewindeprofilhalbwinkel = 60 ° / 2 = 30 °. tan l = Fadenhelixwinkel tan = p / (p dp). dp = Bolzensteigungsdurchmesser. mt = Gewindereibungskoeffizient. mc = Kragenreibungskoeffizient.

Diese Ausdrücke enthalten sowohl die Auswirkungen der Reibung als auch des Schraubengewindes. Sie können in den seriösen Texten gefunden werden, Shigley, Mechanical Engineering Design, 5 ed., McGraw-Hill, 1989, p. 346, Gl. 8-19 und MIL-HDBK-60, 1990, Abschn. 100.5.1, p. 26, Gl. 100.5.1. Für manche Menschen sind sie möglicherweise zu viel, und wir können den Wunsch nach Vereinfachung verstehen.

Ich habe keine praktische Erfahrung im Vergleich dieser Berechnungen mit der realen Welt. Es ist möglich, dass kompliziertere Ausdrücke beurteilt werden die Mühe im Vergleich zu ihrer Genauigkeit nicht wert zu sein. In einem “ Engineering “ -Forum halte ich es jedoch für wichtig, die grundlegende Physik nicht aus den Augen zu verlieren.

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• Dies beantwortet meine ursprüngliche Frage zur Gewindesteigung – Da für jede normale Schraube D viel größer ist als “ 0,75 p sin (a) „, es ist sicher, diesen zweiten Term wegzulassen (angesichts der anderen Variabilität in den Berechnungen).

Diese Zahl ist ungefähr richtig für einen Bolzen mit niedriger Zugfestigkeit.Siehe auch diesen Rechner und diese Tabelle

Als Realitätsprüfung Wenn wir uns einer Querschnittsfläche von 7 mm 2 und einer Last von 1000 N nähern, ergibt sich eine Zugspannung von 140 MPa, die selbst für niedrigfeste Stähle unter der Streckgrenze liegt.

In diesem speziellen Kontext, in dem das Drehmoment bekannt ist, wird die Gewindesteigung beim Berechnen auf der Grundlage der Beziehung zwischen Drehmoment, Reibung und Spannung nicht berücksichtigt.

Eine Geldstrafe Das Gewinde ist (alle anderen sind gleich) stärker als ein grobes Gewinde. Bei einigen Methoden wird die Klemmkraft berechnet, indem der Bolzen um einen vorbestimmten Winkel angezogen wird. Hier spielt die Steigung eine Rolle.

Ein Schraubengewinde ist im Wesentlichen eine Variation von ein Keil oder eine schiefe Ebene und kann einen sehr hohen mechanischen Vorteil bieten, bevor Sie überhaupt die Hebelwirkung des verwendeten Schlüssels / Treibers in Betracht ziehen.

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• Danke Chris Ich habe den Taschenrechner benutzt – Er kam bei 960n heraus, was meiner Antwort nahe genug ist, um mir Vertrauen zu geben, aber wow. Das ‚ ist eine Menge Kraft für das, was nicht ‚ fühlt sich nicht nach starkem Anziehen an. Wir verwenden Treiber mit einem kalibrierten Drehmoment von 0,6 nm, und es ist nicht ‚ t ‚ nehmen viel Drehaufwand zum Anziehen der Schraube.
• “ In diesem speziellen Kontext, in dem das Drehmoment bekannt ist, ist die Gewindesteigung nicht ‚ Sie werden beim Berechnen anhand der Beziehung zwischen Drehmoment, Reibung und Spannung nicht berücksichtigt. “ Diese Aussage ist falsch. Die Schraubensteigung kommt immer ins Spiel, und ‚ ist die Menge, die den mechanischen Vorteil einer Schraube erklärt.
• Als Ausarbeitung und Beweis aus Ihrer Behauptung, Unterschiedliche Gewinde erfordern das gleiche Drehmoment, aber Sie müssen mit einem feineren Gewinde mehr Windungen machen. Da Energie Drehmoment mal Winkel ist, verstößt Ihre Aussage gegen die Energieeinsparung, da im reibungslosen Fall behauptet wird, Sie könnten unterschiedliche Energiemengen einbringen und gleichzeitig die gleiche Energiemenge erhalten, die den Bolzen streckt. Wohin geht die zusätzliche Energie?

Schlechte Methode, um eine bekannte Klemmkraft zu erhalten; Reibungen sind große Unbekannte. In der realen Welt (wenn die Klemmkraft wichtig ist) zieht ein hydraulischer Spanner den Bolzen / die Schraube und dann wird die Mutter festgezogen. Für gewöhnliche Anwendungen wie Radstollen oder Kopfschrauben hat der Hersteller die Erfahrung, die anzuwendenden Drehmomente zu kennen.

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• Gut für einen Schultest.