Kniedēšanas Izmēru Kalkulators: Atrodi Ideālās Kniedēšanas Dimensijas

Kniedes izmēra kalkulators

Kniedes izmēra kalkulators iesaka kniedes diametru, garumu un materiāla veidu, ņemot vērā cauruma izmēru, materiāla biezumu un savienojuma satvēriena diapazonu. Kniede ir īsa metāla tapa, kas savieno divus vai vairākus materiāla slāņus, katrā galā izveidojot galviņu: viena galviņa ir izgatavota rūpnīcā, bet otra tiek izveidota uzstādīšanas laikā. Nepareiza izmēra izvēle var padarīt savienojumu vāju vai arī kniede vispār var neiederēties.

Kā aprēķina kniedes diametru

Kniedei jāiziet cauri iepriekš izurbtajam caurumam, tāpēc tās diametrs nekad nedrīkst būt lielāks par caurumu. Praksē caurumu izurbj aptuveni par 0,1 mm līdz 0,3 mm lielāku nekā kniedes korpuss, lai to varētu viegli ievietot.

Kalkulators izmanto standarta metriskos kniežu diametrus: 2,4, 3,2, 4,0, 4,8 un 6,4 milimetrus. Tas izvēlas lielāko no tiem, kas joprojām ietilpst caurumā.

Formula:

$\text{Kniedes diametrs} = \text{Lielākais standarta izmērs} \leq \text{Cauruma diametrs}$

Piemēram, 4,2 mm caurumā ietilpst 4,0 mm kniede (nākamais izmērs, 4,8 mm, ir par lielu). Caurumā, kas ir mazāks par 2,4 mm, nevar ievietot nevienu standarta kniedi, tāpēc kalkulators minējuma vietā parāda kļūdu.

Bīdes izturības pārbaude

Plāna kniede biezā materiālā slodzes ietekmē var tikt nobīdīta. Aptuvens noteikums paredz, ka kniedes diametram jābūt vismaz trīsreiz lielākam par biezākā savienojamā slāņa biezumu:

$\text{Minimālais diametrs bīdes izturībai} = 3 \times \text{Materiāla biezums}$

Ja caurums ir pārāk mazs, lai tajā varētu ievietot šim noteikumam atbilstošu kniedi, kalkulators joprojām atgriež lielāko caurumā ietilpstošo kniedi, bet pievieno brīdinājumu, ka savienojums var būt vājāks par optimālo. To var novērst, izurbjot lielāku caurumu un izmantojot lielāku kniedi vai arī izvietojot gar savienojumu vairāk kniežu, lai slodzi sadalītu.

Kā aprēķina kniedes garumu

Kniedes garums ir atkarīgs no saķeres diapazona — visu savienojamo slāņu kopējā biezuma. Kniedei nepieciešams arī papildu garums aiz saķeres zonas, lai tās galā varētu izveidot galviņu; šo garumu sauc par kāta rezervi. Tā ir vienāda ar 1,5 reizes lielāku vērtību nekā pašas kniedes diametrs.

Formula:

$\text{Minimālais garums} = \text{Saķeres diapazons} + 1.5 \times \text{Kniedes diametrs}$

Kalkulators šo vērtību noapaļo uz augšu līdz nākamajam standarta garumam: 6, 8, 10, 12, 16, 20 vai 25 milimetri. Ja nepieciešamais garums pārsniedz 25 mm, neviena standarta kniede neder, un kalkulators minējuma vietā atgriež kļūdu.

Kniedes veids un kniedes kods

Ieteicamais kniedes materiāls atbilst savienojamajam materiālam: alumīnija loksnei izmanto alumīnija kniedi, tēraudam — tērauda kniedi, nerūsējošajam tēraudam — nerūsējošā tērauda kniedi, plastmasai — plastmasas kniedi, bet dažādu materiālu savienošanai — vairāku materiālu kniedi. Tas novērš galvanisko koroziju, kas rodas, diviem atšķirīgiem metāliem mitruma klātbūtnē saskaroties un mazāk cēlajam metālam korodējot ātrāk.

Kalkulators izveido arī īsu kniedes kodu pasūtīšanai vai dokumentācijai:

$\text{Kniedes kods} = \text{Materiāla kods} + \text{Diametrs}\times10 + \text{"-"} + \text{Garums}$

Materiālu kodi ir AL (alumīnijs), ST (tērauds), SS (nerūsējošais tērauds), PL (plastmasa) un MM (vairāki materiāli). 4,0 mm tērauda kniede, kuras garums ir 8 mm, iegūst kodu ST40-8.

Atrisināts piemērs

Aplūkosim 1,5 mm alumīnija loksni ar 3,2 mm caurumu un 3,0 mm saķeres diapazonu.

1. Diametrs: lielākais standarta izmērs, kas nepārsniedz 3,2 mm, ir pats 3,2 mm izmērs.
2. Garums: minimālais garums = 3,0 + 1,5 × 3,2 = 7,8 mm, noapaļots uz augšu līdz standarta 8 mm izmēram.
3. Bīdes pārbaude: aptuvenais noteikums prasa diametru, kas ir vismaz 3 × 1,5 = 4,5 mm, bet caurumā ietilpst tikai 3,2 mm, tāpēc kalkulators parāda brīdinājumu par bīdes izturību.
4. Rezultāts: 3,2 mm alumīnija kniede, kuras garums ir 8 mm, kods AL32-8, ar brīdinājumu apsvērt lielāku caurumu un kniedi.

Otrs piemērs brīdinājumu nerada. 1,0 mm tērauda loksne ar 4,2 mm caurumu un 2,0 mm saķeres diapazonu dod diametru 4,0 mm (lielākais standarta izmērs, kas nepārsniedz 4,2 mm), garumu 2,0 + 1,5 × 4,0 = 8,0 mm (tas jau ir standarta izmērs), un diametrs pārsniedz bīdes minimumu 3 × 1,0 = 3,0 mm. Rezultāts ir 4,0 mm tērauda kniede ar garumu 8 mm, kodu ST40-8, bez brīdinājuma.

Aklās kniedes un pilnās kniedes

Aklo kniedi, ko bieži sauc par popkniedi, var uzstādīt tikai no vienas materiāla puses. Tai ir cauruļveida korpuss un centrāla tapa, ko sauc par vilcējserdeni; pēc izvilkšanas tā nolūst, izveidojot galviņu tālajā pusē, ko uzstādītājs nevar redzēt. Pilnai kniedei nepieciešama piekļuve abām pusēm: viens gals jau ir veidots kā galviņa, bet otru uzstādīšanas laikā saplacina ar āmuru vai presi. Pilnās kniedes parasti iztur lielāku slodzi attiecībā pret savu izmēru, taču to uzstādīšana prasa vairāk laika.

Biežākie lietojumi

Kniedēšana savieno lokšņu metālu bez karstuma un deformācijas, ko var radīt metināšana. Lidmašīnu apšuvumā un nesošajos rāmjos kniedes izmanto plaši, jo tās labi iztur atkārtotu vibrāciju. Automašīnu virsbūvēs, metāla jumta segumos un apšuvumā, kāpnēs un citos mājas apstākļos izgatavotos metāla izstrādājumos šādus stiprinājumus izmanto mazākā mērogā. Laivu korpusos un klāja elementos bieži izmanto alumīnija vai nerūsējošā tērauda kniedes, jo mitros apstākļos tās labāk iztur koroziju nekā parastais tērauds.

Skrūves, metināšana, līmes un pašvītņojošās skrūves ir bieži izmantotas alternatīvas. Skrūvju savienojumu vēlāk var izjaukt; metināšana veido nepārtrauktu, ļoti izturīgu savienojumu, taču tai nepieciešams specializēts aprīkojums; līmes vienmērīgi sadala slodzi, bet karstumā var vājināties; pašvītņojošās skrūves dažiem materiāliem ļauj izlaist atsevišķu cauruma urbšanas posmu.

Biežāk uzdotie jautājumi

Ko nozīmē kniedes kods? Tas apvieno materiālu (AL, ST, SS, PL vai MM), diametru milimetra desmitdaļās un garumu milimetros. AL32-8 ir alumīnija kniede ar diametru 3,2 mm un garumu 8 mm.

Kāpēc kalkulators brīdināja par bīdes izturību, lai gan tas sniedza rezultātu? Caurums ierobežoja kniedes diametru, padarot to mazāku par trīskāršu materiāla biezumu. Kalkulators joprojām atgriež lielāko caurumā ietilpstošo kniedi, jo tikai tā tajā fiziski ietilps, taču brīdinājums nozīmē, ka savienojums var neizturēt tik lielu slodzi, cik vajadzētu.

Vai tēraudam var izmantot alumīnija kniedes vai alumīnijam — tērauda kniedes? Mehāniski tas darbojas, taču saskares vietā abi metāli var korodēt, īpaši ārpus telpām vai sālsūdens tuvumā. Nerūsējošā tērauda kniedes ir drošāka izvēle atšķirīgu metālu savienošanai.

Kāpēc kalkulators izmēra vietā uzrāda kļūdu? Kļūdu izraisa divas situācijas: caurums, kas ir mazāks par 2,4 mm, jo neviena standarta kniede nav tik plāna, un tik liels saķeres diapazons, ka saķeres zona kopā ar kāta pielaidi pārsniedz 25 mm, kas ir lielākais standarta izmērs. Platākai kniedei nepieciešama lielāka pielaide, tāpēc garums tiek pārsniegts vispirms: 6,4 mm kniedei nepieciešama 9,6 mm pielaide, tāpēc tā vairs neder, kad saķeres diapazons pārsniedz 15,4 mm.

Kas ir saķeres diapazons? Saķeres diapazons ir visu slāņu kopējais biezums, kuriem kniede iziet cauri. Tas nosaka, cik liela kniedes garuma daļa atrodas materiālā pirms kāta pielaides, kas nepieciešama galviņas izveidošanai.

Par cik kniedei jābūt garākai par saķeres diapazonu? Aptuveni 1,5 reizes par tās diametru, noapaļojot uz augšu līdz tuvākajam standarta garumam. 4,0 mm kniedei nepieciešami aptuveni 6 mm papildu garuma aiz saķeres zonas, lai pienācīgi izveidotu galviņu.

Atsauces

1. Higgins, Raymond A. (2001). Materials for Engineers and Technicians. Newnes. ISBN 978-0750652506.
2. Messler, Robert W. (2004). Joining of Materials and Structures: From Pragmatic Process to Enabling Technology. Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0750677578.
3. ASME B18.1.1: Small Solid Rivets. American Society of Mechanical Engineers.
4. ISO 14 588: Blind rivets — Terminology and definitions. International Organization for Standardization.