Kalkulator Tork Bolt - Spesifikasi Tork Pengikat yang Tepat

Kalkulator tork bolt menganggarkan tork pengetatan yang diperlukan oleh bolt untuk mencapai daya pengapit sasaran. Kalkulator ini menggunakan diameter bolt, jarak pic ulir, bahan dan kelas kekuatan bolt untuk mengira nilai tork dalam newton-meter (Nm).

Cara tork bolt berfungsi

Memutarkan bolt dengan sepana mengenakan tork, iaitu daya putaran. Sebahagian besar tork itu mengatasi geseran: sebahagiannya dalam ulir dan lebih banyak lagi di bawah kepala bolt. Hanya sebahagian kecil daripadanya meregangkan bolt sedikit seperti spring, lalu menghasilkan daya pengapit yang mengekalkan sambungan. Daya pengapit ini dipanggil prategangan atau tegangan. Oleh sebab geseran menyerap sebahagian besar tork, keadaan permukaan bolt dan sama ada bolt dilincirkan atau tidak akan mengubah jumlah daya pengapit yang dihasilkan oleh sesuatu tork.

Cara mengira tork bolt

Formula tork-tegangan piawai ialah:

$T = K \times D \times F$

• T — tork, dalam newton-meter (Nm)
• K — pekali tork, iaitu faktor geseran yang ditentukan oleh bahan dan pelinciran
• D — diameter nominal bolt, dalam meter
• F — beban pengapit (prategangan), dalam newton (N)

Diameter mestilah dalam meter, bukan milimeter. Bolt berdiameter 10 mm dimasukkan sebagai 0.01 m dalam formula ini. Menggunakan milimeter secara langsung menyebabkan tork terhasil 1,000 kali terlalu besar.

Pekali tork (K)

Pekali tork mewakili geseran. Nilai K yang lebih rendah bermaksud kurang tork hilang akibat geseran, maka lebih banyak tork menjadi daya pengapit. Kalkulator ini menggunakan nilai berikut:

Beban pengapit (F)

Beban pengapit ialah daya paksi yang dikenakan oleh bolt yang diketatkan pada sambungan. Kalkulator ini menetapkan beban pengapit sasaran kepada 75% daripada beban bukti bolt, iaitu sasaran biasa bagi sambungan yang mungkin ditanggalkan dan dipasang semula:

$F = 0.75 \times S_p \times A_s$

Sp ialah tegasan bukti minimum bagi kelas sifat bolt, yang ditakrifkan oleh piawaian ISO 898–1. As pula ialah luas tegasan tegangan, iaitu keratan rentas berkesan batang berulir yang menanggung beban:

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

Di sini, d ialah diameter nominal dan P ialah pic ulir, kedua-duanya dalam milimeter. As lebih kecil daripada luas batang tanpa ulir kerana ulir memotong sebahagian bahan.

Tegasan bukti mengikut kelas sifat:

Bahan dan kelas sifat ditetapkan secara berasingan dalam kalkulator ini. Memilih “Keluli Tahan Karat” tidak mengubah atau mengehadkan kelas sifat yang tersedia; kelima-lima kelas di atas terpakai tanpa mengira bahan.

Contoh pengiraan

Ambil contoh bolt keluli M10, berdiameter nominal 10 mm, dengan pic ulir 1.5 mm, kelas sifat 8.8, yang diketatkan dalam keadaan kering.

1. Luas tegasan tegangan: As = (π/4) × (10 − 0.9382 × 1.5)² ≈ 57.99 mm²
2. Tegasan bukti: Sp = 580 MPa, kerana diameternya 16 mm atau kurang
3. Beban pengapit: F = 0.75 × 580 × 57.99 ≈ 25,225 N
4. Tork: T = 0.20 × 0.01 × 25,225 ≈ 50.45 Nm

Bolt yang sama, tetapi dilincirkan dan bukannya kering (K = 0.15), memerlukan kira-kira 37.84 Nm — kira-kira satu perempat kurang daripada versi kering. Pelinciran mengurangkan geseran, maka kurang tork dibazirkan dan lebih banyak tork menjadi daya pengapit.

Rujukan pantas: bolt keluli, kelas sifat 8.8

Tork anggaran pada pic ulir kasar piawai, prategangan 75%:

Angka ini mengandaikan kelas sifat 8.8 dan sasaran prategangan 75%. Kelas, bahan atau prategangan yang berbeza akan mengubah hasilnya, jadi gunakan kalkulator di atas untuk mendapatkan nilai yang tepat.

Mengira tork dalam kod

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

Diameter mestilah dibahagi dengan 1000 sebelum didarab dengan K dan F. Jika langkah itu dilangkau, tork yang terhasil akan 1,000 kali terlalu besar.

Andaian kalkulator

• Suhu bilik, kira-kira 20–25°C
• Ulir yang bersih dan tidak rosak dengan penglibatan ulir yang mencukupi
• Sasaran prategangan sebanyak 75% daripada beban bukti bolt
• Sambungan statik yang tidak terdedah kepada getaran kuat atau kitaran terma

Kalkulator ini menyokong diameter nominal dari 3 mm hingga 36 mm. Bagi sambungan yang kegagalannya boleh menyebabkan kecederaan atau kerosakan besar — seperti bejana tekanan, struktur keluli dan bahagian aeroangkasa — gunakan spesifikasi tork pengilang atau piawaian kejuruteraan yang berkaitan. Sambungan sebenar melibatkan faktor tambahan seperti pemampatan gasket, pengembangan terma dan variasi geseran antara pengikat individu, yang tidak dapat ditangkap oleh formula umum.

Soalan lazim

Apakah kalkulator tork bolt?

Alat yang menganggarkan tork pengetatan, dalam newton-meter, yang diperlukan oleh bolt untuk mencapai daya pengapit sasaran. Alat ini mengambil diameter bolt, pic ulir, bahan dan kelas sifat sebagai input.

Bagaimanakah tork bolt dikira secara manual?

$T = K \times D \times F$, dengan D dalam meter. K diperoleh daripada jadual pekali tork bagi bahan bolt dan keadaan pelincirannya. F diperoleh daripada kelas sifat bolt dan luas tegasan tegangan, biasanya ditetapkan kepada 75% beban bukti bagi sambungan yang akan digunakan semula.

Apakah yang berlaku jika bolt dikenakan tork berlebihan?

Bolt boleh meregang melepasi had elastiknya, ulirnya boleh haus atau bolt itu boleh patah. Ulir aluminium sangat mudah haus. Tork berlebihan juga memendekkan hayat lesu bolt kerana bolt beroperasi lebih hampir kepada titik alah, lalu meninggalkan margin yang lebih kecil untuk beban tambahan semasa digunakan.

Apakah yang berlaku jika bolt tidak dikenakan tork secukupnya?

Sambungan boleh longgar akibat getaran, bocor jika memampatkan gasket atau membenarkan bahagian beralih akibat beban sisi. Bolt yang kurang tork juga lebih mudah retak akibat kitaran tegasan berulang kerana daya pengapit yang biasanya menyerap tegasan itu terlalu rendah.

Adakah pelinciran mengubah jumlah tork yang diperlukan oleh bolt?

Ya. Pelinciran mengurangkan pekali tork dengan mengurangkan geseran, maka kurang tork yang dikenakan hilang dan lebih banyak bertukar menjadi daya pengapit. Bolt keluli yang dilincirkan biasanya memerlukan kira-kira 25% kurang tork berbanding bolt yang sama dalam keadaan kering untuk mencapai beban pengapit yang sama.

Apakah perbezaan antara tork dan tegangan dalam bolt?

Tork ialah daya putaran yang dikenakan dengan sepana. Tegangan, yang juga dipanggil prategangan, ialah regangan yang terhasil di dalam bolt dan menghasilkan daya pengapit. Kedua-duanya dikaitkan oleh geseran, jadi nilai tork yang sama boleh menghasilkan tegangan yang berbeza bergantung pada pelinciran dan keadaan permukaan.

Bolehkah kalkulator ini digunakan untuk bolt keluli tahan karat?

Ya. Keluli tahan karat mempunyai pekalinya sendiri dalam kalkulator ini: 0.22 dalam keadaan kering dan 0.17 apabila dilincirkan, kedua-duanya lebih tinggi daripada keluli biasa kerana keluli tahan karat lebih menentang gelinciran dan mudah menyebabkan permukaan ulir melekat dan tersekat akibat geseran. Sebatian antilekat biasanya digunakan pada sambungan keluli tahan karat dengan keluli tahan karat untuk mencegahnya.

Rujukan

1. International Organization for Standardization. ISO 898-1:2013 — Sifat mekanik pengikat yang diperbuat daripada keluli karbon dan keluli aloi, Bahagian 1: Bolt, skru dan stad dengan kelas sifat yang ditetapkan.
2. Fastenal Engineering. Hubungan Tork-Tegangan, Kelas Sifat ISO 898–1 4.6, 8.8, 10.9 dan 12.9, Ulir Kasar Metrik.
3. Motosh, N. (1976). “Pembangunan Carta Reka Bentuk untuk Bolt yang Diprategangkan sehingga Julat Plastik.” Journal of Engineering for Industry, 98(3), 849–851.