너트와 볼트를 특정 수준으로 조여서 조임력을 계산하려고합니다.
이 공식은 여러 곳에서 다양한 형태로 발견되었습니다.
$$ T = KDP $$
- $ T $ = Torque (in-lb )
- $ K $ = 마찰을 설명하는 상수 (이 단위의 경우 0.15-0.2)
- $ D $ = 볼트 직경 (인치)
- $ P $ = 클램핑 포스 (lb)
내 문제에 이것을 적용했습니다.
- $ T = 0.6 \ text {Nm} = 5.3 \ text {in- lb} $
- $ D = 3 \ text {mm} = 0.12 \ text {in} $
- $ K = 0.2 $
$ P = \ dfrac {T} {KD} = 220 \ text {lb} = 100 \ text {kg} $가됩니다.
그래서 두 가지 질문이 있습니다.
- 결과가 너무 높은 것 같습니다. 저는 작은 M3 볼트를 사용하고 있으며 토크는 많지 않습니다. 이것이 어떻게 100kg의 힘을 가져 오는지 알 수 없습니다. 누구나 오류를 볼 수 있습니까?
- 공식은 나사산 피치를 고려하지 않습니다. 미세한 나사가 동일한 토크에 대해 더 많은 클램핑 력을 줄 것으로 기대합니다. 스레드 피치를 설명하는 공식이 있습니까?
댓글
- 당신 ' d. 기계적 이점이 얼마나 많은지 놀랍습니다.
- 비교하자면, 구조용 볼트는 스 퍼드 렌치를 사용하여 수만 파운드 까지 사전 장력을 가할 수 있습니다. 물론, 이러한 유형의 볼트는 M3 볼트보다 훨씬 크지 만 220lbs는 아무것도 아닙니다.
- 토크와 클램핑 력 사이의 관계는 실제 상황에서 그다지 신뢰할 수 없으며 실제로 중요한 경우 클램핑 력을 결정하기 위해 종종 방법이 사용됩니다.
- @ttonon에게 감사합니다. 토크와 하중 사이의 관계를 결정하는 것은 ' 실제로 마찰 계수입니다. 스레드의 램프 효과는 이것에 비해 작습니다.
- @CameronAnderson 물론입니다. 구조용 강철 세계에서는 '를 ' 너트 회전 '이라고합니다. 방법.
답변
필요한 토크는 기본적으로 필요한 힘을 계산하는 방식으로 계산됩니다. 문 바닥과 바닥 사이에 삼각형 모양의 문 스톱을 밀어 넣습니다. 이 작업에는 정확한 계산을 위해 추정해야하는 마찰이 반드시 포함됩니다. 계산 된 모든 결과는 + 또는-25 % 정도만 정확합니다.
질문자가 제공하는 것과 같은 간단한 방정식이 있고 더 정확한 방정식이 있습니다 (아래). 질문자의 공식은 나사산의 중요한 효과를 포함하지 않기 때문에 잘못된 것입니다. 해당 방정식의 " K "에는 마찰과 나사의 나선형 각도가 포함되어야합니다. 저는이 간단한 방정식이 K에 적합한 값을 찾기 위해 그림이나 차트를 동반하는 것으로 시작했다고 믿습니다. 그리고 나서 더 단순화되었지만 기본 물리학에 대한 지식은 사라졌습니다.
우리는 이 방정식으로 시작할 수 있지만 K는 다음과 같이 더 작성합니다.
K = {[(0.5 dp) (tan l + mt sec b) / (1 – mt tan l sec b)] + [0.625 mc D]} / D
또는
K = {[0.5 p/p] + [0.5 mt (D – 0.75 p sin a)/sin a] + [0.625 mc D]}/D 여기서 D = 볼트 공칭 생크 직경. p = 나사산 피치 (나 사당 볼트 길이 방향 거리). a = 나사산 프로파일 각도 = 60 ° (M, MJ, UN, UNR 및 UNJ 나사산 프로파일의 경우). b = 나사산 프로파일 절반 각도 = 60 ° / 2 = 30 °. tan l = 나사산 나선 각도 tan = p / (p dp). dp = 볼트 피치 직경. mt = 나사산 마찰 계수. mc = 칼라 마찰 계수.
이 식은 마찰과 나사산의 효과를 모두 포함합니다. 평판이 좋은 텍스트, Shigley, Mechanical Engineering Design, 5 ed., McGraw-Hill, 1989, p. 346, Eq. 8-19 및 MIL-HDBK-60, 1990, Sect. 100.5.1, p. 26, 식. 각각 100.5.1. 어떤 사람들에게는 너무 많을 수 있으며 단순화하려는 욕구를 이해할 수 있습니다.
이러한 계산을 실제 세계와 비교하는 실제 경험이 없습니다. 더 복잡한 표현이 판단 될 수 있습니다. 정확성에 비해 노력할 가치가 없습니다. 하지만 " 엔지니어링 " 포럼에서 기본 물리학을 놓치지 않는 것이 중요하다고 생각합니다.
댓글
- 이것은 나사산 피치에 대한 내 원래 질문에 대한 답변입니다. 일반 볼트의 경우 D는 "보다 훨씬 큽니다. 0.75 p sin (a) ", 두 번째 항을 제외하는 것이 안전합니다 (계산의 다른 변동성을 고려할 때).
답변
이 수치는 인장력이 낮은 볼트에 적합합니다.이 계산기 및 이 표 참조
현실 점검 7mm 2 의 단면적과 저인 장강에서도 항복보다 낮은 140MPa의 인장 응력을 제공하는 1000N의 하중에 근사한다면.
토크가 알려진이 특정 맥락에서, 토크, 마찰 및 장력 사이의 관계를 기반으로 계산할 때 나사산 피치가 입력되지 않습니다.
벌금 나사산은 거친 나사보다 강합니다. 일부 방법은 볼트를 미리 정해진 각도로 조여서 조임력을 계산하는 것이며 여기서 피치는 중요합니다.
나사산은 본질적으로 다음과 같은 변형입니다. 사용 된 렌치 / 드라이버의 활용도를 고려하기 전에 매우 높은 기계적 이점을 제공 할 수 있습니다.
댓글
- Chris에게 감사합니다. , 저는 계산기를 사용했습니다. 960n에서 나왔는데 자신감을 줄만큼 내 대답에 가깝지만 와우. ' 그렇지 않은 것에 대한 많은 힘 ' 그다지 조이는 느낌이 들지 않습니다. 0.6nm에서 보정 된 토크 클릭이있는 드라이버를 사용하지만 ' t ' 테이크 나사를 조이는 데 많은 노력을 기울입니다.
- " 토크가 알려진이 특정 상황에서 나사산 피치는 그렇지 않습니다. ' 토크, 마찰 및 장력 간의 관계를 기반으로 계산할 때 입력하지 마십시오. "이 문장은 올바르지 않습니다. 나사 피치는 항상 여기에 포함되며 ' 스크류의 기계적 이점을 설명하는 양입니다.
- 정교하고 증명하기 위해 귀하의 주장에서, 다른 나사산은 동일한 토크를 필요로하지만 더가는 나사산으로 더 많은 회전을해야합니다. 에너지는 토크 시간 각도이기 때문에 마찰이없는 경우에는 다른 양의 에너지를 넣을 수 있지만 볼트를 당기는 동일한 양의 에너지를 얻을 수 있다고 주장하기 때문에 귀하의 진술은 에너지 보존을 위반합니다. 추가 에너지는 어디로 갑니까?
답변
알려진 클램핑 력을 얻는 방법이 좋지 않습니다. 마찰은 알려지지 않은 큰 것입니다. 실제 세계에서 (클램핑 력이 중요한 경우) 유압 텐셔너가 스터드 / 볼트를 당긴 다음 너트를 조입니다. 자동차 휠 러그 또는 헤드 볼트와 같은 일반 응용 분야의 경우 제조업체는 적용 할 토크 수준을 알고있는 경험이 있습니다.
댓글
- 학교 시험에 적합합니다.