Încerc să calculez forța de strângere rezultată din strângerea unei piulițe și a șuruburilor la un nivel particular.
Am găsit această formulă în diferite forme în multe locuri.
$$ T = KDP $$
- $ T $ = Cuplu (în lb) )
- $ K $ = Constant pentru a ține cont de frecare (0,15 – 0,2 pentru aceste unități)
- $ D $ = Diametru șurub (inci)
- $ P $ = Clamping Force (lb)
Am aplicat acest lucru la problema mea
- $ T = 0.6 \ text {Nm} = 5.3 \ text {in- lb} $
- $ D = 3 \ text {mm} = 0,12 \ text {în} $
- $ K = 0,2 $
Acest lucru oferă $ P = \ dfrac {T} {KD} = 220 \ text {lb} = 100 \ text {kg} $.
Deci, am două întrebări.
- Rezultatul pare mult prea mare. Folosesc un șurub M3 mic și nu prea mult cuplu. Nu pot vedea cum ar rezulta o forță de 100 kg. Poate cineva să vadă eroarea?
- Formula nu ține cont de pasul firului. M-aș aștepta ca un filet fin să dea mai multă forță de strângere pentru același cuplu. Există o formulă care să țină seama de pitch-ul firului?
Comentarii
- Tu ' Fii uimit de avantajul mecanic pe care îl poate face.
- Ca punct de comparație, șuruburile structurale pot fi pretensionate la zeci de mii de lire doar folosind o cheie cu spud. Bineînțeles, aceste tipuri de șuruburi sunt mult mai mari decât șurubul dvs. M3, dar 220 lbs nu reprezintă nimic.
- Rețineți că relația dintre cuplu și forța de strângere nu este foarte fiabilă în situații practice și acolo unde contează cu adevărat altele metodele sunt adesea folosite pentru a determina forța de strângere.
- Mulțumesc @ttonon – Acest răspuns are sens pentru mine. ' este într-adevăr coeficientul de frecare care determină relația dintre cuplu și încărcare. Efectul de rampă al firului este mic în comparație cu acesta.
- @CameronAnderson Sigur. În lumea oțelului structural, acele ' numite rândul ' rotirea piuliței ' metoda.
Răspuns
Cuplul necesar este calculat practic în modul în care ați calcula câtă forță aveți nevoie pentru a împinge o oprire de ușă de formă triunghiulară între fundul ușii și podea. Această operație implică în mod necesar o frecare care, pentru calcule exacte, trebuie estimată. În ansamblu, rezultatele calculate pot fi doar + sau – 25% corecte.
Există ecuații simple, cum ar fi cea pe care întrebătorul o oferă și sunt mai corecte (mai jos). Formula interogatorului este eronată, deoarece nu include efectul important al filetului. " K " din acea ecuație ar trebui să includă frecare, precum și unghiul elicoidal al șurubului. Cred că această formă simplă a ecuației a început cu însoțirea unei figuri sau a unei diagrame pentru a căuta o valoare adecvată pentru K și apoi a devenit mai simplificată, dar cu cunoștințe despre fizica de bază pierdută.
poate începe cu acea ecuație, dar apoi scrie K mai departe ca
K = {[(0,5 dp) (tan l + mt sec b) / (1 – mt tan l sec b)] + [0,625 mc D]} / D
sau,
K = {[0.5 p/p] + [0.5 mt (D – 0.75 p sin a)/sin a] + [0.625 mc D]}/D unde D = diametrul nominal al tijei bolțului. p = pasul filetului (distanța longitudinală a șurubului pe filet). a = unghiul profilului filetului = 60 ° (pentru profilele filetului M, MJ, UN, UNR și UNJ). b = jumătate unghi profil filet = 60 ° / 2 = 30 °. tan l = unghiul helixului firului tan = p / (p dp). dp = diametrul pasului șurubului. mt = coeficientul de frecare al firului. mc = coeficientul de frecare al gulerului.
Aceste expresii conțin atât efectele fricțiunii, cât și ale filetului. Ele pot fi găsite în textele de renume, Shigley, Mechanical Engineering Design, 5 ed., McGraw-Hill, 1989, p. 346, ec. 8-19 și MIL-HDBK-60, 1990, sect. 100.5.1, p. 26, ec. 100.5.1, respectiv. Ele pot fi prea multe pentru unii oameni și putem înțelege dorința de a simplifica.
Nu am experiență practică în compararea acestor calcule cu lumea reală. Este posibil ca expresiile mai complicate să fie judecate. să nu merite efortul în comparație cu acuratețea lor. Cu toate acestea, într-un forum " Inginerie ", cred că este important să nu pierdem din vedere fizica fundamentală.
Comentarii
- Aceasta răspunde la întrebarea mea inițială despre pasul firului – Deoarece pentru orice șurub normal D este mult mai mare decât " 0,75 p sin (a) ", este sigur să lăsați al doilea termen (dată fiind cealaltă variabilitate din calcule).
Răspuns
Această cifră este aproape potrivită pentru un bolț cu tracțiune redusă.Consultați și acest calculator și acest tabel
Ca verificare a realității dacă aproximăm la o secțiune transversală de 7 mm 2 și o sarcină de 1000 N care dă o tensiune de tracțiune de 140 MPa care este sub randament chiar și pentru oțelurile cu tensiune redusă.
În acest context special, în care este cunoscut cuplul, pasul filetului nu intră în el în timp ce calculați pe baza relației dintre cuplu, frecare și tensiune.
O amendă firul (toate celelalte fiind egale) va fi mai puternic decât unul grosier. Unele metode implică calcularea forței de strângere prin strângerea șurubului cu un unghi prestabilit și aici pasul contează.
Un filet cu șurub este în esență o variație a o pană sau un plan înclinat și poate oferi un avantaj mecanic foarte mare înainte de a lua în considerare chiar pârghia cheii / șoferului utilizat.
Comentarii
- Mulțumesc Chris , Am folosit calculatorul – A ieșit la 960n, ceea ce este suficient de aproape de răspunsul meu pentru a-mi oferi încredere, dar wow. Că ' este o forță multă pentru ceea ce nu „e6d1c6cdd0″>
nu se simte prea strâns. Folosim drivere cu clic de cuplu calibrat la 0,6 nm și nu ' t ' ia mult efort de rotire pentru a cupla șurubul.
Răspuns
Metodă slabă pentru a obține o forță de prindere cunoscută; fricțiunile sunt mari necunoscute. În lumea reală (când forța de prindere este importantă), un dispozitiv de tensionare hidraulic trage șurubul / șurubul și apoi piulița este strânsă. Pentru aplicații obișnuite, cum ar fi capetele roților auto sau șuruburile, producătorul are experiența de a cunoaște nivelurile de cuplu de aplicat.
Comentarii
- Bun pentru un test școlar.