ماشین‌حساب سوراخ تخلیه - یافتن اندازه دقیق سوراخ برای پیچ‌ها و پیچ‌های مهره‌ای

ماشین‌حساب سوراخ عبوری

سوراخ عبوری سوراخی است که کمی بزرگ‌تر از پیچ یا بولت سوراخ‌کاری می‌شود تا بست بدون تماس رزوه‌هایش با دیواره‌ها آزادانه از آن عبور کند. ماشین‌حساب سوراخ عبوری با استفاده از جداول استاندارد مهندسی، به‌جای حدس‌زدن، قطر مناسب سوراخ را برای اندازه معین پیچ یا بولت پیدا می‌کند.

سوراخ عبوری چیست؟

سوراخ‌های بست‌ها سه نوع اصلی دارند.

• یک سوراخ قلاویزکاری‌شده دارای رزوه‌هایی است که داخل آن ایجاد شده‌اند. پیچ در این رزوه‌ها گیر می‌کند و همین رزوه‌ها دو قطعه را به هم متصل نگه می‌دارند.
• یک سوراخ عبوری رزوه ندارد. این سوراخ از بست پهن‌تر است تا پیچ یا بولت بدون مقاومت از آن عبور کند و سپس در سوراخ قلاویزکاری‌شده یا مهره‌ای در طرف دیگر بسته شود.
• یک سوراخ با جازنی تداخلی از بست کوچک‌تر است. قطعه باید با فشار روی آن جا زده شود.

سوراخ عبوریِ بیش‌ازحد کوچک ممکن است باعث شود رزوه‌ها داخل آن شیار ایجاد کنند یا اصلاً مانع عبور بست شوند. سوراخی که بیش‌ازحد بزرگ باشد، به بست اجازه می‌دهد از جای خود جابه‌جا شود و سطح صاف زیر سر بولت یا واشر را که نیروی گیره‌ای را تحمل می‌کند کاهش می‌دهد.

سوراخ‌های عبوری همچنین برای ناهم‌راستایی‌های جزئی بین قطعات جا ایجاد می‌کنند، به مجموعه‌ها اجازه می‌دهند با انبساط یا انقباض مواد در اثر دما کمی حرکت کنند و خطر شکافتن چوب یا ترک‌خوردن پلاستیک در نزدیکی سوراخ را کاهش می‌دهند.

فرمول سوراخ عبوری

اندازه سوراخ‌های عبوری حاصل یک فرمول ساده واحد نیست. نهادهای استاندارد، جدولی از لقی‌ها منتشر می‌کنند و با بزرگ‌تر شدن پیچ، لقی نیز افزایش می‌یابد. این ماشین‌حساب از مقادیر انطباق معمولی در استاندارد ISO ۲۷۳ (برای بست‌های متریک) و ASME B18.2.8 (برای بست‌های اینچی) استفاده می‌کند؛ این جداول در تولید عمومی، نجاری و ساخت‌وساز بیشترین کاربرد را دارند.

$D_{clearance} = D_{screw} + \text{لقی (برگرفته از جدول استاندارد)}$

برای پیچ‌های متریک، لقی از ۰٫۴ mm برای پیچ M2 تا ۲٫۰ mm برای پیچ M20 یا M24 متغیر است؛ این مقدار یک عدد ثابت یا درصدی مشخص نیست. پیچ‌های اینچی جدول جداگانه خود را در ASME B18.2.8 دارند و لقی آن‌ها نیز با بزرگ‌تر شدن پیچ، به‌صورت پلکانی افزایش می‌یابد.

مثال حل‌شده

قطر اسمی پیچ M6 برابر ۶٫۰ mm است. سوراخ عبوری با انطباق معمولی برای آن ۶٫۶ mm است؛ یعنی لقی آن ۰٫۶ mm است. مته ۶٫۶ mm یا ۶٫۵ mm انتخاب استاندارد است؛ مته معمولی ۶ mm بیش‌ازحد تنگ خواهد بود.

اندازه سوراخ‌های عبوری متریک

اندازه سوراخ‌های عبوری پیچ‌های شماره‌گذاری‌شده آمریکایی

استاندارد ASME B18.2.8 سوراخ‌های عبوری با انطباق معمولی را برای پیچ‌های ماشینی شماره‌گذاری‌شده از #0 تا #10 فهرست می‌کند و #7 و #9 را کنار می‌گذارد؛ این اندازه‌ها برای پیچ‌های ماشینی رایج نیستند. این استاندارد برای #12 ردیف انطباق معمولی تعریف نمی‌کند، بنابراین این اندازه ارائه نمی‌شود.

مثال حل‌شده

قطر پیچ #8 برابر ۰٫۱۶۴ اینچ است (۴٫۱۷ میلی‌متر). سوراخ عبوری با انطباق معمولی برای آن ۰٫۱۹۶ اینچ است (۴٫۹۸ میلی‌متر) و با مته استاندارد شماره‌9 ایجاد می‌شود. برخی جداول مته برای پیچ #8 مقدار کوچک‌تر ۰٫۱۷۷ اینچ را ذکر می‌کنند (۴٫۵ میلی‌متر). این عدد از سامانه‌ای متفاوت و با لقی کمتر برای «انطباق آزاد» به دست می‌آید که بر مته‌های شماره‌گذاری‌شده مبتنی است، نه از جدول انطباق معمولی ASME B18.2.8 که این ماشین‌حساب استفاده می‌کند. ترکیب این دو سامانه می‌تواند سوراخی ایجاد کند که روی پیچ گیر کند.

اندازه سوراخ‌های عبوری پیچ‌های کسری آمریکایی

استاندارد ASME B18.2.8 برای 9/16 اینچ ردیف انطباق معمولی تعریف نمی‌کند، بنابراین این اندازه ارائه نمی‌شود.

مثال حل‌شده

قطر بولت 1/4 اینچ برابر ۰٫۲۵۰ اینچ است (۶٫۳۵ میلی‌متر). سوراخ عبوری با انطباق معمولی برای آن ۰٫۲۸۱ اینچ است (۷٫۱۴ میلی‌متر) و با مته استاندارد 9/32 اینچ ایجاد می‌شود. این مقدار حدود 1/32 اینچ لقی است (۰٫۷۹ میلی‌متر)، نه 1/16 اینچ (۱٫۶ میلی‌متر) که برخی قواعد سرانگشتی پیشنهاد می‌کنند.

ماشین‌حساب هر نتیجه اینچی را برای نمایش به میلی‌متر تبدیل می‌کند، زیرا ۱ اینچ دقیقاً برابر ۲۵٫۴ mm است.

انطباق تنگ، معمولی و آزاد

استانداردها بیش از یک رده سوراخ عبوری را تعریف می‌کنند. انطباق تنگ از کمترین لقی استفاده می‌کند و قطعات را با بیشترین دقت ممکن هم‌راستا نگه می‌دارد، اما مونتاژ کندتر می‌شود. انطباق آزاد لقی بیشتری دارد و فضای بیشتری برای اصلاح ناهم‌راستایی یا جذب انبساط حرارتی فراهم می‌کند، اما اتصال محکم کمتری ایجاد می‌شود. این ماشین‌حساب فقط انطباق معمولی را ارائه می‌دهد؛ این گزینه میانی در بیشتر کارهای مونتاژ عمومی در نجاری، فلزکاری و ماشین‌سازی استفاده می‌شود.

نحوه استفاده از ماشین‌حساب سوراخ عبوری

1. نوع بست را از فهرست کشویی انتخاب کنید: متریک (M2 تا M24)، شماره‌گذاری‌شده آمریکایی (#0 تا #10)، یا کسری آمریکایی (1/4 اینچ تا ۱ اینچ).
2. قطر پیچ و اندازه پیشنهادی سوراخ عبوری را بخوانید؛ هر دو برحسب میلی‌متر نمایش داده می‌شوند.
3. نمودار را بررسی کنید؛ در آن پیچ و سوراخ عبوری با مقیاس واقعی رسم شده‌اند تا فاصله بین آن‌ها به‌راحتی دیده شود.
4. نتیجه را برای درج در نقشه، فهرست برش یا مجموعه یادداشت‌ها کپی کنید.

پرسش‌های متداول

تفاوت سوراخ عبوری و سوراخ قلاویزکاری‌شده چیست؟

سوراخ عبوری رزوه ندارد و اجازه می‌دهد بست آزادانه از آن عبور کند. سوراخ قلاویزکاری‌شده دارای رزوه‌هایی است که بست را می‌گیرند و اتصال را کنار هم نگه می‌دارند. در یک اتصال پیچی معمولی، سوراخ عبوری در قطعه‌ای قرار دارد که به قطعه دیگر متصل می‌شود و سوراخ قلاویزکاری‌شده یا مهره در قطعه‌ای است که اتصال به آن انجام می‌گیرد.

سوراخ عبوری باید چقدر از پیچ بزرگ‌تر باشد؟

این موضوع به اندازه پیچ بستگی دارد. برای پیچ‌های متریک، لقی با استفاده از جدول انطباق معمولی، از ۰٫۴ mm در کوچک‌ترین اندازه‌ها تا ۲٫۰ mm در بزرگ‌ترین اندازه‌ها متغیر است. برای پیچ‌های اینچی، ASME B18.2.8 لقی مخصوص هر اندازه را تعیین می‌کند که آن هم به‌جای کسری ثابت، به‌صورت پلکانی افزایش می‌یابد. هیچ درصد واحدی برای همه بست‌ها کاربرد ندارد.

برای سوراخ عبوری از چه مته‌ای استفاده کنم؟

اگر مته‌ای با اندازه دقیق موجود است، از همان استفاده کنید. در غیر این صورت، اندازه بعدی بزرگ‌تر را انتخاب کنید، نه اندازه کوچک‌تر را؛ سوراخی که کمی بزرگ‌تر باشد به‌ندرت مشکل ایجاد می‌کند، اما سوراخ کوچک‌تر ممکن است مانع عبور بست شود یا باعث شود بست رزوه‌های جدیدی در آن ایجاد کند.

چرا برخی جداول برای یک پیچ یکسان اندازه سوراخ عبوری متفاوتی ذکر می‌کنند؟

برخی جداول منتشرشده از سامانه‌های «انطباق نزدیک» یا «انطباق آزاد» استفاده می‌کنند که در آن‌ها مته‌های شماره‌گذاری‌شده یا حرفی به کار می‌رود و از جدول انطباق معمولی اینجا تنگ‌تر است. ترکیب مقادیر این دو سامانه می‌تواند سوراخی ایجاد کند که برای بست بیش‌ازحد تنگ باشد؛ بنابراین بهتر است در سراسر یک پروژه از مقادیر یک سامانه استفاده شود.

آیا سوراخ عبوری بزرگ‌تر اتصال را ضعیف‌تر می‌کند؟

در محدوده انطباق معمولی، خیر. استحکام اتصال عمدتاً به میزان سفت‌کردن بست با گشتاور و مقدار سطح صاف زیر سر بولت یا واشر که روی آن فشار وارد می‌کند بستگی دارد. سوراخی که بسیار بزرگ‌تر از لقی انطباق معمولی باشد، می‌تواند این سطح صاف را کاهش دهد و به اتصال اجازه دهد زیر بار جابه‌جا شود؛ اما سوراخ با انطباق معمولی اتصال را ضعیف نمی‌کند.

منابع

• ISO ۲۷۳:۱۹۷۹، بست‌ها — سوراخ‌های عبوری برای بولت‌ها و پیچ‌ها، سازمان بین‌المللی استانداردسازی.
• ASME B18.2.8، سوراخ‌های عبوری برای بولت‌ها، پیچ‌ها و استادها، انجمن مهندسان مکانیک آمریکا.