Skrūvju Griezes Moments Kalkulators - Precīzas Stiprinājumu Griezes Momenta Specifikācijas

Skrūves pievilkšanas griezes momenta kalkulators aprēķina pievilkšanas griezes momentu, kas skrūvei nepieciešams, lai sasniegtu noteiktu iespīlēšanas spēku. Tas izmanto skrūves diametru, vītnes soli, materiālu un stiprības klasi, lai aprēķinātu griezes momentu ņūtonmetros (Nm).

Kā darbojas skrūves pievilkšanas griezes moments

Griežot skrūvi ar atslēgu, tiek pielikts griezes moments — rotācijas spēks. Lielākā daļa šā griezes momenta pārvar berzi: daļa vītnē, bet lielāka daļa zem skrūves galvas. Tikai neliela daļa nedaudz izstiepj skrūvi kā atsperi un rada iespīlēšanas spēku, kas satur savienojumu kopā. Šo iespīlēšanas spēku sauc par priekšslodzi jeb spriegojumu. Tā kā berze patērē lielāko daļu griezes momenta, skrūves virsmas stāvoklis un eļļošana ietekmē to, cik lielu iespīlēšanas spēku rada noteikts griezes moments.

Kā aprēķināt skrūves pievilkšanas griezes momentu

Standarta griezes momenta un spriegojuma formula ir:

$T = K \times D \times F$

• T — griezes moments ņūtonmetros (Nm)
• K — griezes momenta koeficients, berzes koeficients, ko nosaka materiāls un eļļošana
• D — skrūves nominālais diametrs metros
• F — iespīlēšanas slodze (priekšspriegojums) ņūtonos (N)

Diametrs jānorāda metros, nevis milimetros. 10 mm skrūves vērtība šajā formulā ir 0,01 m. Ja milimetrus izmanto tieši, aprēķinātais griezes moments būs 1 000 reizes par lielu.

Griezes momenta koeficients (K)

Griezes momenta koeficients aizstāj berzi. Mazāks K nozīmē, ka berze zaudē mazāku griezes momenta daļu, tādēļ lielāka daļa pārvēršas iespīlēšanas spēkā. Šis kalkulators izmanto šādas vērtības:

Iespīlēšanas slodze (F)

Iespīlēšanas slodze ir aksiālais spēks, ko pievilkta skrūve iedarbo uz savienojumu. Šis kalkulators nosaka mērķa iespīlēšanas slodzi 75% apmērā no skrūves pārbaudes slodzes — tas ir izplatīts mērķis savienojumam, ko paredzēts izjaukt un atkal samontēt:

$F = 0.75 \times S_p \times A_s$

Sp ir skrūves stiprības klasei atbilstošais minimālais pārbaudes spriegums, kas noteikts ISO 898–1 standartā. As ir stiepes sprieguma laukums — vītņotā kāta efektīvais šķērsgriezuma laukums, kas uzņem slodzi:

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

Šeit d ir nominālais diametrs, bet P — vītnes solis; abi lielumi ir milimetros. As ir mazāks par gluda kāta laukumu, jo vītne izgriež daļu materiāla.

Pārbaudes spriegums atkarībā no stiprības klases:

Šajā kalkulatorā materiālu un stiprības klasi iestata atsevišķi. Izvēloties “Nerūsējošais tērauds”, pieejamās stiprības klases netiek mainītas vai ierobežotas; iepriekš norādītās piecas klases attiecas uz visiem materiāliem.

Aprēķina piemērs

Aplūkosim tērauda M10 skrūvi ar nominālo diametru 10 mm, vītnes soli 1,5 mm un stiprības klasi 8,8, kas pievilkta sausā stāvoklī.

1. Stiepes sprieguma laukums: As = (π/4) × (10 − 0,9382 × 1,5)² ≈ 57,99 mm²
2. Pārbaudes spriegums: Sp = 580 MPa, jo diametrs ir 16 mm vai mazāks
3. Iespīlēšanas slodze: F = 0,75 × 580 × 57,99 ≈ 25 225 N
4. Griezes moments: T = 0,20 × 0,01 × 25 225 ≈ 50,45 Nm

Tai pašai skrūvei, ja tā ir eļļota, nevis sausa (K = 0,15), nepieciešami aptuveni 37,84 Nm — par aptuveni ceturtdaļu mazāk. Eļļošana samazina berzi, tādēļ tiek izšķērdēts mazāks griezes moments un lielāka tā daļa pārvēršas iespīlēšanas spēkā.

Īsa uzziņa: tērauda skrūves, stiprības klase 8,8

Aptuvenais griezes moments standarta rupjās vītnes solim pie 75% priekšspriegojuma:

Šie skaitļi pieņem stiprības klasi 8,8 un priekšspriegojuma mērķi 75%. Cita stiprības klase, materiāls vai priekšspriegojums maina rezultātu, tādēļ precīzai vērtībai izmantojiet iepriekš norādīto kalkulatoru.

Griezes momenta aprēķināšana kodā

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

Diametrs pirms reizināšanas ar K un F jādala ar 1000. Izlaižot šo darbību, griezes moments būs 1 000 reizes par lielu.

Ko pieņem kalkulators

• Istabas temperatūra, aptuveni 20–25°C
• Tīras, nebojātas vītnes ar pietiekamu ieskrūvēšanas dziļumu
• Priekšslodzes mērķis — 75% no skrūves pārbaudes slodzes
• Statisks savienojums, kas nav pakļauts stiprām vibrācijām vai temperatūras cikliem

Šis kalkulators atbalsta nominālos diametrus no 3 mm līdz 36 mm. Savienojumiem, kuru atteice var izraisīt traumas vai lielus bojājumus, piemēram, spiedtvertnēm, tērauda konstrukcijām un aviācijas detaļām, jāizmanto ražotāja norādītā pievilkšanas momenta specifikācija vai attiecīgais inženierijas standarts. Reālos savienojumos jāņem vērā tādi faktori kā blīves saspiešana, termiskā izplešanās un berzes atšķirības starp atsevišķiem stiprinājumiem, ko vispārīga formula nevar ietvert.

Biežāk uzdotie jautājumi

Kas ir skrūves pievilkšanas griezes momenta kalkulators?

Rīks, kas aprēķina nepieciešamo pievilkšanas griezes momentu ņūtonmetros, lai skrūve sasniegtu noteiktu iespīlēšanas spēku. Kā ievaddatus tas izmanto skrūves diametru, vītnes soli, materiālu un stiprības klasi.

Kā ar roku aprēķināt skrūves pievilkšanas griezes momentu?

$T = K \times D \times F$, kur D izteikts metros. K iegūst no griezes momenta koeficienta tabulas, ņemot vērā skrūves materiālu un eļļošanas apstākļus. F vērtību nosaka skrūves stiprības klase un stiepes sprieguma laukums; savienojumam, ko paredzēts izmantot atkārtoti, to parasti nosaka 75% apmērā no pārbaudes slodzes.

Kas notiek, ja skrūvi pievelk ar pārāk lielu griezes momentu?

Tā var izstiepties pāri elastības robežai, vītne var tikt noplēsta vai skrūve var nolūzt. Alumīnija vītnes īpaši viegli tiek noplēstas. Pārmērīga pievilkšana saīsina arī skrūves noguruma kalpošanas ilgumu, jo tā darbojas tuvāk tecēšanas robežai un lietošanas laikā tai paliek mazāka rezerve papildu slodzei.

Kas notiek, ja skrūvi pievelk ar pārāk mazu griezes momentu?

Savienojums vibrācijas ietekmē var atbrīvoties, blīves saspiešanas gadījumā var rasties noplūde, vai detaļas sānu slodzes ietekmē var nobīdīties. Ar nepietiekamu griezes momentu pievilktas skrūves atkārtotu slodzes ciklu dēļ arī biežāk plaisā, jo iespīlēšanas spēks, kas parasti absorbē šo slodzi, ir pārāk mazs.

Vai eļļošana maina skrūvei nepieciešamo griezes momentu?

Jā. Eļļošana samazina griezes momenta koeficientu, mazinot berzi, tādēļ mazāka pieliktā griezes momenta daļa tiek zaudēta un lielāka daļa pārvēršas iespīlēšanas spēkā. Lai sasniegtu tādu pašu iespīlēšanas slodzi, eļļotai tērauda skrūvei parasti nepieciešams par aptuveni 25% mazāks griezes moments nekā tādai pašai sausai skrūvei.

Kāda ir atšķirība starp skrūves griezes momentu un spriegojumu?

Griezes moments ir ar atslēgu pielikts vērpes spēks. Stiepes spēks jeb priekšspriegojums ir skrūvē radies stiepes spēks, kas rada iespīlēšanas spēku. Šos lielumus saista berze, tādēļ vienāda griezes momenta vērtība atkarībā no eļļošanas un virsmas stāvokļa var radīt atšķirīgu spriegojumu.

Vai šo kalkulatoru var izmantot nerūsējošā tērauda skrūvēm?

Jā. Šajā kalkulatorā nerūsējošajam tēraudam ir savi koeficienti: 0,22 sausā un 0,17 eļļotā stāvoklī; abi ir lielāki nekā parastam tēraudam, jo nerūsējošais tērauds vairāk pretojas slīdēšanai un ir pakļauts aukstajai saķerei — vītnes salipšanai berzes ietekmē. Nerūsējošā tērauda savienojumos ar nerūsējošo tēraudu tās novēršanai parasti izmanto pretsalipšanas pastu.

Atsauces

1. Starptautiskā standartizācijas organizācija. ISO 898-1:2013 — No oglekļa tērauda un leģētā tērauda izgatavotu stiprinājumu mehāniskās īpašības, 1. daļa: Skrūves, mašīnskrūves un tapskrūves ar noteiktām stiprības klasēm.
2. Fastenal Engineering. Griezes momenta un spriegojuma sakarība, ISO 898–1 stiprības klases 4,6, 8,8, 10,9 un 12,9, metriskā rupjā vītne.
3. Motosh, N. (1976). “Projektēšanas diagrammu izstrāde skrūvēm ar priekšspriegojumu līdz plastiskās deformācijas apgabalam.” Journal of Engineering for Industry, 98(3), 849–851.