Varžto Sukimo Momento Skaičiuoklė - Tikslios Tvirtinimo Detalių Sukimo Momento Specifikacijos

Skaičiuotuvas įvertina varžto priveržimo sukimo momentą, kurio reikia norint pasiekti tikslinę suspaudimo jėgą. Jis naudoja varžto skersmenį, sriegio žingsnį, medžiagą ir stiprumo klasę sukimo momentui niutonmetrais (Nm) apskaičiuoti.

Kaip veikia varžto priveržimo momentas

Sukant varžtą veržliarakčiu, veikiamas sukimo momentas – sukamoji jėga. Didžioji šio momento dalis įveikia trintį: dalis jos tenka sriegiui, o didesnė dalis – po varžto galvute. Tik nedidelė dalis šiek tiek ištempia varžtą, panašiai kaip spyruoklę, ir sukuria suspaudimo jėgą, laikančią jungtį. Ši suspaudimo jėga vadinama išankstiniu įtempimu arba įveržimo jėga. Kadangi trintis sunaudoja didžiąją sukimo momento dalį, varžto paviršiaus būklė ir tai, ar jis suteptas, keičia suspaudimo jėgą, kurią sukuria tam tikras sukimo momentas.

Kaip apskaičiuoti varžto sukimo momentą

Standartinė sukimo momento ir įtempimo formulė:

$T = K \times D \times F$

• T — sukimo momentas niutonmetrais (Nm)
• K — sukimo momento koeficientas, trinties koeficientas, nustatomas pagal medžiagą ir tepimą
• D — vardinis varžto skersmuo metrais
• F — suspaudimo jėga (pradinė įveržimo jėga) niutonais (N)

Skersmuo turi būti nurodytas metrais, o ne milimetrais. 10 mm varžtas šioje formulėje įvedamas kaip 0,01 m. Naudojant milimetrus tiesiogiai, apskaičiuotas sukimo momentas bus per didelis 1 000 kartų.

Sukimo koeficientas (K)

Sukimo momento koeficientas atspindi trintį. Mažesnė K reikšmė reiškia, kad trintis prarandama mažiau sukimo momento, todėl didesnė jo dalis virsta suspaudimo jėga. Šis skaičiuotuvas naudoja šias reikšmes:

Suspaudimo jėga (F)

Suspaudimo jėga yra ašinė jėga, kurią priveržtas varžtas veikia jungtį. Šis skaičiuotuvas nustato tikslinę suspaudimo jėgą, lygią 75 % varžto įrodymo apkrovos – tai įprastas jungties, kuri gali būti išardoma ir vėl surenkama, tikslas:

$F = 0.75 \times S_p \times A_s$

Sp yra mažiausias varžto savybių klasės įrodymo įtempis, apibrėžtas ISO 898–1 standarte. As yra tempiamasis skerspjūvio plotas – efektyvus srieginio strypo skerspjūvis, perduodantis apkrovą:

$A_s = \frac{\pi}{4} \times (d - 0.9382 \times P)²$

Čia d yra vardinis skersmuo, o P – sriegio žingsnis; abu dydžiai nurodomi milimetrais. As yra mažesnis už lygaus strypo skerspjūvio plotą, nes sriegis pašalina dalį medžiagos.

Įrodymo įtempis pagal savybių klasę:

Šiame skaičiuotuve medžiaga ir savybių klasė nustatomos atskirai. Pasirinkus „Nerūdijantysis plienas“, galimos savybių klasės nei pakeičiamos, nei apribojamos; pirmiau nurodytos penkios klasės taikomos nepriklausomai nuo medžiagos.

Skaičiavimo pavyzdys

Tarkime, kad naudojamas plieninis M10 varžtas, kurio vardinis skersmuo 10 mm, sriegio žingsnis 1,5 mm, stiprumo klasė 8,8, priveržtas sausai.

1. Tempiamasis skerspjūvio plotas: As = (π/4) × (10 − 0,9382 × 1,5)² ≈ 57,99 mm²
2. Įrodymo įtempis: Sp = 580 MPa, nes skersmuo yra ne didesnis kaip 16 mm
3. Suspaudimo jėga: F = 0,75 × 580 × 57,99 ≈ 25 225 N
4. Sukimo momentas: T = 0,20 × 0,01 × 25 225 ≈ 50,45 Nm

Tam pačiam varžtui, jei jis suteptas, o ne sausas (K = 0,15), reikia maždaug 37,84 Nm – apytiksliai ketvirtadaliu mažiau. Tepimas sumažina trintį, todėl mažiau sukimo momento išeikvojama ir didesnė jo dalis virsta suspaudimo jėga.

Trumpa atmintinė: plieniniai varžtai, savybių klasė 8,8

Apytikslis sukimo momentas, kai naudojamas standartinis stambusis sriegio žingsnis ir 75 % pradinė įveržimo jėga:

Šie skaičiai apskaičiuoti darant prielaidą, kad savybių klasė yra 8,8, o pradinės įveržimo jėgos tikslas – 75 %. Kita klasė, medžiaga ar pradinė įveržimo jėga pakeičia rezultatą, todėl tiksliam dydžiui naudokite pirmiau pateiktą skaičiuotuvą.

Sukimo momento skaičiavimas kode

1def bolt_torque(diameter_mm, torque_coefficient, tension_n):
2    diameter_m = diameter_mm / 1000  # convert mm to m
3    return round(torque_coefficient * diameter_m * tension_n, 2)
4
5torque = bolt_torque(10, 0.20, 25225)
6# 50.45
7

Prieš dauginant skersmenį iš K ir F, jį reikia padalyti iš 1000. Praleidus šį veiksmą, sukimo momentas bus per didelis 1 000 kartų.

Skaičiuotuvo prielaidos

• Kambario temperatūra, maždaug 20–25°C
• Švarūs, nepažeisti sriegiai, tinkamai susikabinę
• Pradinės įveržimo jėgos tikslas – 75 % varžto įrodymo apkrovos
• Statinė jungtis, nepatirianti stiprios vibracijos ar temperatūrinių ciklų

Šis skaičiuotuvas tinka vardiniams skersmenims nuo 3 mm iki 36 mm. Jungtims, kurių gedimas galėtų sužaloti žmones ar padaryti didelę žalą, pavyzdžiui, slėginiams indams, plieninėms konstrukcijoms ar aviacijos detalėms, verčiau naudokite gamintojo nurodytą sukimo momentą arba atitinkamą inžinerijos standartą. Tikros jungtys turi papildomų veiksnių, tokių kaip tarpiklio suspaudimas, šiluminis plėtimasis ir atskirų tvirtinimo elementų trinties skirtumai, kurių bendroji formulė negali įvertinti.

Dažnai užduodami klausimai

Kas yra varžto sukimo momento skaičiuotuvas?

Tai įrankis, įvertinantis priveržimo sukimo momentą niutonmetrais, reikalingą varžtui pasiekti tikslinę suspaudimo jėgą. Jo įvesties duomenys yra varžto skersmuo, sriegio žingsnis, medžiaga ir savybių klasė.

Kaip rankiniu būdu apskaičiuoti varžto priveržimo sukimo momentą?

$T = K \times D \times F$, kai D išreikštas metrais. K nustatomas pagal varžto medžiagai ir tepimo sąlygoms skirtą sukimo momento koeficiento lentelę. F nustatomas pagal varžto savybių klasę ir įtempiamąjį skerspjūvio plotą; jungčiai, kuri bus naudojama pakartotinai, jis paprastai prilyginamas 75 % bandomosios apkrovos.

Kas nutinka varžtą priveržus per stipriai?

Jis gali būti ištemptas virš savo tamprumo ribos, gali būti nuplėštas jo sriegis arba varžtas gali lūžti. Aliuminio sriegiai ypač lengvai nuplėšiami. Per stiprus priveržimas taip pat sutrumpina varžto atsparumo nuovargiui laiką, nes jis veikia arčiau takumo ribos ir naudojimo metu lieka mažesnė atsarga papildomai apkrovai.

Kas nutinka varžtą priveržus per silpnai?

Veikiama vibracijos jungtis gali atsilaisvinti, suspaudžiant tarpiklį gali atsirasti nuotėkis arba dalys gali pasislinkti veikiamos šoninės apkrovos. Per silpnai priveržti varžtai taip pat dažniau trūkinėja dėl pasikartojančių įtempių ciklų, nes suspaudimo jėga, paprastai sugerianti šiuos įtempius, yra per maža.

Ar tepimas keičia varžtui reikalingą sukimo momentą?

Taip. Tepimas sumažina sukimo momento koeficientą, nes sumažina trintį, todėl prarandama mažiau pritaikyto sukimo momento ir didesnė jo dalis virsta suspaudimo jėga. Suteptam plieniniam varžtui paprastai reikia maždaug 25 % mažesnio sukimo momento nei tokiam pačiam sausam varžtui, kad būtų pasiekta ta pati suspaudimo jėga.

Kuo skiriasi varžto sukimo momentas ir įtempimo jėga?

Sukimo momentas yra veržliarakčiu taikoma sukamoji jėga. Įtempimas, dar vadinamas pradine įveržimo jėga, yra varžto viduje atsirandantis tempimas, sukuriantis suspaudimo jėgą. Šiuos dydžius sieja trintis, todėl ta pati sukimo momento reikšmė, priklausomai nuo tepimo ir paviršiaus būklės, gali sukurti skirtingą įtempimą.

Ar šį skaičiuotuvą galima naudoti nerūdijančiojo plieno varžtams?

Taip. Šiame skaičiuotuve nerūdijančiajam plienui taikomi atskiri koeficientai: 0,22 sausai būklei ir 0,17 suteptai būklei. Abu jie didesni nei paprastojo plieno, nes nerūdijantysis plienas labiau priešinasi slydimui ir yra linkęs užstrigti dėl trinties; tai vadinama sriegio užkirtimu. Nerūdijančiojo plieno jungtyse su nerūdijančiuoju plienu tam išvengti dažnai naudojama apsaugos nuo užstrigimo pasta.

Šaltiniai

1. Tarptautinė standartizacijos organizacija. ISO 898-1:2013 — Anglinio ir legiruotojo plieno tvirtinimo elementų mechaninės savybės, 1 dalis: varžtai, sraigtai ir smeigės su nurodytomis savybių klasėmis.
2. Fastenal Engineering. Sukimo momento ir įtempimo sąryšis, ISO 898–1 savybių klasės 4,6, 8,8, 10,9 ir 12,9, metrinis stambusis sriegis.
3. Motosh, N. (1976). „Varžtų, iš anksto įtemptų iki plastinės srities, projektavimo diagramų kūrimas.“ Journal of Engineering for Industry, 98(3), 849–851.