Veržlių sukimo momento skaičiuoklė: Raskite rekomenduojamas tvirtinimo sukimo momento vertes

Apskaičiuokite tikslius veržlių sukimo momento vertes įvesdami skersmenį, srieginį žingsnį ir medžiagą. Gaukite momentinius rekomendacijas tinkamam tvirtinimo suveržimui inžinerijos ir mechanikos taikymuose.

Veržlių sukimo momento skaičiuoklė

0 Nm

Veržlės vizualizacija

Ø 10 mmPitch: 1.5 mm0 Nm

Skaičiavimo formulė

Rekomenduojamas sukimo momentas apskaičiuojamas naudojant šią formulę:

T = K × D × F
  • T: Sukimo momentas (Nm)
  • K: Sukimo momento koeficientas (priklauso nuo medžiagos ir tepimo)
  • D: Veržlės skersmuo (mm)
  • F: Veržlės įtempimas (N)
📚

Dokumentacija

Veržlės sukimo momentų skaičiuoklė: tikslus tvirtinimas kiekvienai programai

Veržlės sukimo momento įvadas

Veržlės sukimo momentų skaičiuoklė yra būtinas įrankis inžinieriams, mechanikams ir „pasidaryk pats“ entuziastams, kuriems reikia nustatyti teisingą tvirtinimo jėgą veržlėms. Tinkamas sukimo momento taikymas užtikrina, kad tvirtinimo elementai suteiks optimalų spaudimo jėgą, nesugadindami komponentų ar nesukeldami priešlaikinio gedimo. Ši išsami vadovėlis paaiškina, kaip naudoti mūsų veržlės sukimo momentų skaičiuoklę, mokslą už sukimo momento skaičiavimų ir geriausias praktikas, siekiant pasiekti patikimus veržlių ryšius įvairiose programose.

Sukimo momentas yra sukimosi jėga, matuojama Niutonuometrais (Nm) arba pėdų svarais (ft-lb), kuri, kai ji taikoma tvirtinimo elementui, sukuria įtempimą veržlėje. Šis įtempimas sukuria spaudimo jėgą, kuri laiko komponentus kartu. Teisingas sukimo momento taikymas yra kritiškai svarbus – per mažai gali sukelti laisvus ryšius, kurie gali sugesti po apkrova, o per didelis sukimo momentas gali ištempti arba sulaužyti tvirtinimo elementą.

Kaip veikia veržlės sukimo momentų skaičiuoklė

Mūsų veržlės sukimo momentų skaičiuoklė naudoja patvirtintas inžinerijos formules, kad nustatytų rekomenduojamą sukimo momento vertę, remdamasi trimis pagrindiniais įvestimis:

  1. Veržlės skersmuo: nominalus veržlės skersmuo milimetrais
  2. Sriegio žingsnis: atstumas tarp gretimų sriegių milimetrais
  3. Medžiaga: veržlės medžiaga ir tepimo sąlyga

Sukimo momento skaičiavimo formulė

Pagrindinė formulė, naudojama mūsų skaičiuoklėje, yra:

T=K×D×FT = K \times D \times F

Kur:

  • TT yra sukimo momentas Niutonuometrais (Nm)
  • KK yra sukimo momento koeficientas (priklauso nuo medžiagos ir tepimo)
  • DD yra veržlės skersmuo milimetrais (mm)
  • FF yra veržlės įtempimas Niutonais (N)

Sukimo momento koeficientas (KK) skiriasi priklausomai nuo veržlės medžiagos ir ar naudojamas tepimas. Tipiški vertės svyruoja nuo 0.15 tepamoms plieninėms veržlėms iki 0.22 sausoms nerūdijančio plieno tvirtinimo elementams.

Veržlės įtempimas (FF) apskaičiuojamas remiantis veržlės skerspjūvio plotu ir medžiagos savybėmis, atspindinčiomis ašinę jėgą, kurią sukuria veržlė, kai ji yra sukama.

Veržlės sukimo momento vizualizacija

Veržlės sukimo momento diagrama Illustruoja, kaip sukimo momentas taikomas veržlei, kad būtų sukurtas įtempimas veržlių jungtyje Sukimo momentas (T) Įtempimas (F)

T = K × D × F Kur: T = Sukimo momentas (Nm)

Sriegio žingsnio supratimas

Sriegio žingsnis žymiai veikia sukimo momento reikalavimus. Įprasti sriegio žingsniai skiriasi pagal veržlės skersmenį:

  • Mažos veržlės (3-5mm): 0.5mm iki 0.8mm žingsnis
  • Vidutinės veržlės (6-12mm): 1.0mm iki 1.75mm žingsnis
  • Didelės veržlės (14-36mm): 1.5mm iki 4.0mm žingsnis

Smulkesni sriegio žingsniai (mažesnės vertės) paprastai reikalauja mažiau sukimo momento nei šiurkštūs sriegiams to paties skersmens veržlei.

Žingsnis po žingsnio vadovas, kaip naudoti veržlės sukimo momentų skaičiuoklę

Sekite šiuos paprastus žingsnius, kad nustatytumėte teisingą sukimo momentą savo veržlės ryšiui:

  1. Įveskite veržlės skersmenį: Įveskite nominalų savo veržlės skersmenį milimetrais (galimas diapazonas: 3mm iki 36mm)
  2. Pasirinkite sriegio žingsnį: Pasirinkite tinkamą sriegio žingsnį iš išskleidžiamojo meniu
  3. Pasirinkite medžiagą: Pasirinkite savo veržlės medžiagą ir tepimo sąlygą
  4. Peržiūrėkite rezultatus: Skaičiuoklė iš karto parodys rekomenduojamą sukimo momento vertę Nm
  5. Kopijuokite rezultatus: Naudokite mygtuką „Kopijuoti“, kad išsaugotumėte apskaičiuotą vertę savo iškarpinėje

Skaičiuoklė automatiškai atnaujina, kai keičiami įvestys, leidžiant greitai palyginti skirtingas situacijas.

Rezultatų aiškinimas

Apskaičiuota sukimo momento vertė atspindi rekomenduojamą tvirtinimo jėgą jūsų specifinei veržlės konfigūracijai. Ši vertė numato:

  • Kambario temperatūros sąlygas (20-25°C)
  • Standartines sriegių sąlygas (nepažeistus ar nesugadintus)
  • Tinkamą veržlės klasę / klasę pasirinktoje medžiagoje
  • Švarias sriegius su nurodyta tepimo sąlyga

Kritinėse programose apsvarstykite galimybę taikyti sukimo momentą etapais (pvz., 30%, 60%, tada 100% rekomenduojamos vertės) ir naudoti sukimo kampo metodus, kad būtų galima tiksliau kontroliuoti spaudimo jėgą.

Įgyvendinimo pavyzdžiai

Veržlės sukimo momento skaičiavimas skirtingose programavimo kalbose

1def calculate_bolt_torque(diameter, torque_coefficient, tension):
2    """
3    Apskaičiuokite veržlės sukimo momentą naudodami formulę T = K × D × F
4    
5    Args:
6        diameter: Veržlės skersmuo mm
7        torque_coefficient: K vertė, priklausanti nuo medžiagos ir tepimo
8        tension: Veržlės įtempimas Niutonais
9        
10    Returns:
11        Sukimo momento vertė Nm
12    """
13    torque = torque_coefficient * diameter * tension
14    return round(torque, 2)
15    
16# Pavyzdžio naudojimas
17bolt_diameter = 10  # mm
18k_value = 0.15      # Tepamas plienas
19bolt_tension = 25000  # N
20
21torque = calculate_bolt_torque(bolt_diameter, k_value, bolt_tension)
22print(f"Rekomenduojamas sukimo momentas: {torque} Nm")
23

Veiksniai, turintys įtakos veržlės sukimo momentui

Kelios aplinkybės gali paveikti reikalaujamą sukimo momentą, be pagrindinių įvesties duomenų:

Medžiagos savybės

Skirtingos medžiagos turi skirtingas stiprumo charakteristikas ir trinties koeficientus:

MedžiagaTipinis sukimo momento koeficientas (sausas)Tipinis sukimo momento koeficientas (tepamas)
Plienas0.200.15
Nerūdijantis plienas0.220.17
Bronzos0.180.14
Aliuminis0.180.13
Titano0.210.16

Tepimo poveikis

Tepimas žymiai sumažina reikalaujamą sukimo momentą, sumažindamas trintį tarp sriegių. Įprasti tepalai apima:

  • Mašininį aliejų
  • Antikorozinius junginius
  • Molibdeno disulfidą
  • PTFE pagrindo tepalus
  • Vaško pagrindo tepalus

Naudojant tepamas veržles, sukimo momento vertės gali būti 20-30% mažesnės nei sausoms veržlėms.

Temperatūros svarba

Ekstremalios temperatūros gali paveikti sukimo momento reikalavimus:

  • Aukštos temperatūros: gali reikalauti sumažinto sukimo momento dėl medžiagos suminkštėjimo
  • Žemos temperatūros: gali reikalauti padidinto sukimo momento dėl medžiagos susitraukimo ir padidėjusio standumo
  • Terminis cikliavimas: gali reikalauti specialaus dėmesio dėl plėtimosi ir susitraukimo

Ekstremalioms temperatūroms (20-25°C) pasikonsultuokite su specializuotais inžinerijos šaltiniais dėl temperatūros korekcijos veiksnių.

Programos ir naudojimo atvejai

Veržlės sukimo momentų skaičiuoklė yra vertinga įvairiose pramonėse ir programose:

Automobilių programos

  • Variklio surinkimas (cilindro galvos veržlės, pagrindiniai guolių dangteliai)
  • Pakabos komponentai (amortizatorių tvirtinimai, valdymo svirtys)
  • Ratų varžtai ir veržlės
  • Stabdžių kaladėlių tvirtinimas
  • Pavarų komponentai

Statybos ir struktūriniai inžinerijos darbai

  • Plieninių sijų jungtys
  • Pamatų tvirtinimo veržlės
  • Tiltų komponentai
  • Skardos surinkimas
  • Sunkiųjų įrenginių surinkimas

Gamyba ir mašinos

  • Pramoninių įrenginių surinkimas
  • Perkėlimo sistemos
  • Siurblių ir vožtuvų surinkimai
  • Slėgio indų uždarymas
  • Roboto sistemų komponentai

„Pasidaryk pats“ ir namų projektai

  • Baldų surinkimas
  • Dviračių priežiūra
  • Namų prietaisų remontas
  • Terasų ir tvorų statyba
  • Sporto įrangos surinkimas

Dažnai naudojami veržlės sukimo momentai

Greitam nuorodų naudojimui, čia pateikiami tipiniai sukimo momentai dažniausiai naudojamoms veržlėms su standartinėmis plieninėmis veržlėmis (tepamomis):

Veržlės skersmuo (mm)Sriegio žingsnis (mm)Sukimo momentas (Nm) - Plienas (tepamas)
61.08-10
81.2519-22
101.538-42
121.7565-70
142.0105-115
162.0160-170
182.5220-240
202.5310-330
222.5425-450
243.0540-580

Pastaba: Šios vertės yra apytikslės ir gali skirtis priklausomai nuo specifinės veržlės klasės ir programos reikalavimų.

Veržlės sukimo momento skaičiavimo istorija

Veržlės sukimo momento skaičiavimo mokslas per pastarąjį šimtmetį žymiai išsivystė:

Ankstyvieji plėtojimai (1900-1940)

XX amžiaus pradžioje veržlių jungtys daugiausia priklausė nuo patirties ir taisyklių. Inžinieriai dažnai naudojo paprastus gaires, tokias kaip „sukite, kol bus tvirtai, tada pasukite dar ketvirtį apsisukimą“. Šis požiūris neturėjo tikslumo ir sukėlė nekonsekventinius rezultatus.

Pirmieji sisteminiai veržlių įtempimo tyrimai prasidėjo 1930-aisiais, kai tyrėjai pradėjo tirti taikomo sukimo momento ir gauto spaudimo jėgos ryšį. Šiuo laikotarpiu inžinieriai pripažino, kad tokie veiksniai kaip trintis, medžiagų savybės ir sriegių geometrija žymiai paveikė sukimo momento ir įtempimo ryšį.

Po karo pažanga (1950-1970)

Aviacijos ir branduolinės pramonės plėtra paskatino žymią pažangą veržlių sukimo momento supratime viduryje XX amžiaus. 1959 m. Motosh tyrimas įsteigė ryšį tarp sukimo momento ir įtempimo, pristatydamas sukimo momento koeficientą (K), kuris atsižvelgia į trintį ir geometrinius veiksnius.

1960-aisiais buvo išvystyti pirmieji sukimo momento ir įtempimo testavimo įrenginiai, leidžiantys inžinieriams empiriškai matuoti taikomo sukimo momento ir gauto veržlės įtempimo ryšį. Šis laikotarpis taip pat pažymėjo pirmųjų išsamių veržlės sukimo momento lentelių ir standartų, kuriuos sukūrė tokios organizacijos kaip SAE (Automobilių inžinierių draugija) ir ISO (Tarptautinė standartizacijos organizacija), pristatymą.

Šiuolaikinis tikslumas (1980-šiandien)

1980-aisiais tikslūs sukimo momentų raktai ir elektroniniai sukimo momento matavimo įrankiai iš esmės pakeitė veržlių tvirtinimą. Kompiuteriniai modeliai ir baigtinių elementų analizė leido inžinieriams geriau suprasti įtempimo pasiskirstymą veržlių jungtyse.

1990-aisiais atsirado ultragarso veržlių įtempimo matavimo technikos, teikiančios nedestruktyvius būdus tiesiogiai patikrinti veržlės įtempimą, o ne daryti išvadas iš sukimo momento. Ši technologija leido tiksliau kontroliuoti veržlių įtempimą kritinėse programose.

Šiandienos sukimo momento skaičiavimo metodai apima sudėtingą medžiagų savybių, trinties koeficientų ir jungčių dinamikos supratimą. Sukimo momento iki plyšimo veržlės ir kampinio sukimo metodai dar labiau pagerino kritinių veržlių jungčių patikimumą automobilių, aviacijos ir struktūrinėse programose.

Šiuolaikiniai tyrimai toliau tobulina mūsų supratimą apie veiksnius, turinčius įtakos sukimo momento ir įtempimo ryšiui, įskaitant tepimo senėjimą, temperatūros poveikį ir atsipalaidavimo reiškinius veržlių jungtyse laikui bėgant.

Geriausios praktikos veržlių tvirtinimui

Norint pasiekti optimalų rezultatą taikant sukimo momentą veržlėms:

  1. Valykite sriegius: Užtikrinkite, kad veržlės ir veržlės sriegių būtų švarūs ir be šiukšlių, rūdžių ar pažeidimų
  2. Tinkamai taikykite tepimą: Naudokite tinkamą tepalą savo programai
  3. Naudokite kalibruotus įrankius: Užtikrinkite, kad jūsų sukimo momento raktas būtų tinkamai kalibruotas
  4. Tvirtinkite seka: Daugeliui veržlių modelių sekite rekomenduojamą tvirtinimo seką
  5. Tvirtinkite etapais: Taikykite sukimo momentą etapais (pvz., 30%, 60%, 100%)
  6. Patikrinkite po nustatymo: Patikrinkite sukimo momento vertes po pradinio nustatymo, ypač kritinėse programose
  7. Apsvarstykite sukimo kampą: Kritinėse programose naudokite kampinio sukimo metodus po pasiekimo tvirtai sukimo momentui

Galimi klausimai ir problemų sprendimas

Neužtenka sukimo momento veržlėms

Nepakankamo sukimo momento simptomai apima:

  • Laisvi ryšiai
  • Vibration-induced loosening
  • Nuotėkiai uždarose jungtyse
  • Jungties slydimas po apkrova
  • Nuovargio gedimas dėl kintamos apkrovos

Per daug sukimo momento veržlėms

Per didelio sukimo momento simptomai apima:

  • Sriegio ištrynimas
  • Veržlės ištempimas arba lūžimas
  • Suformavimas suklijuotų medžiagų
  • Sriegio klijavimas arba užstrigimas
  • Sumažėjusi nuovargio trukmė

Kada reikia pakartotinai suveržti

Apsvarstykite galimybę pakartotinai suveržti veržles šiose situacijose:

  • Po pradinio nusistovėjimo laikotarpio naujose surinkimuose
  • Po didelio temperatūros cikliavimo
  • Po didelio vibracijos poveikio
  • Kai pastebimas nuotėkis
  • Per suplanuotus priežiūros intervalus

Dažnai užduodami klausimai

Kas yra veržlės sukimo momentas ir kodėl jis svarbus?

Veržlės sukimo momentas yra sukimosi jėga, taikoma tvirtinimo elementui, kad sukurtų įtempimą ir spaudimo jėgą. Tinkamas sukimo momentas yra kritiškai svarbus, nes užtikrina, kad jungtis būtų saugi, nesugadinant tvirtinimo elemento ar sujungtų komponentų. Neteisingas sukimo momentas gali sukelti jungties gedimą, nuotėkius ar struktūrinę žalą.

Kiek tikslus yra veržlės sukimo momentų skaičiuoklė?

Mūsų veržlės sukimo momentų skaičiuoklė teikia rekomendacijas, remdamasi pramonės standartinėmis formulėmis ir medžiagų savybėmis. Nors ji yra labai patikima daugeliui programų, kritinėms jungtims gali prireikti papildomos inžinerinės analizės, atsižvelgiant į specifines apkrovos sąlygas, temperatūros ekstremumus ar saugos veiksnius.

Ar visada turėčiau naudoti tepamas veržles?

Ne visada. Nors tepimas sumažina reikalaujamą sukimo momentą ir gali užkirsti kelią klijavimui, kai kurios programos specialiai reikalauja sausos surinkimo. Visada laikykitės gamintojo rekomendacijų savo konkrečiai programai. Kai tepimas naudojamas, užtikrinkite, kad jis būtų suderinamas su jūsų veikimo aplinka ir medžiagomis.

Koks skirtumas tarp sukimo momento ir įtempimo veržlėms?

Sukimo momentas yra sukimosi jėga, taikoma tvirtinimo elementui, o įtempimas yra ašinis tempimo jėga, sukurta veržlėje dėl to. Sukimo momentas yra tai, ką taikote (su raktu), o įtempimas yra tai, kas sukuria faktinę spaudimo jėgą. Ryšys tarp sukimo momento ir įtempimo priklauso nuo tokių veiksnių kaip trintis, medžiaga ir sriegių geometrija.

Kaip konvertuoti sukimo momentų vienetus (Nm, ft-lb, in-lb)?

Naudokite šiuos konversijos veiksnius:

  • 1 Nm = 0.738 ft-lb
  • 1 ft-lb = 1.356 Nm
  • 1 ft-lb = 12 in-lb
  • 1 in-lb = 0.113 Nm

Ar galiu pakartotinai naudoti jau sukimo momentu suveržtas veržles?

Bendrai, nerekomenduojama pakartotinai naudoti sukimo momento kritinių tvirtinimo elementų, ypač didelio streso programose. Veržlės patiria plastinį deformavimą, kai sukamos iki jų plyšimo taško, kas gali paveikti jų veikimą, kai jos bus pakartotinai naudojamos. Ne kritinėms programoms atidžiai patikrinkite veržles dėl pažeidimų prieš pakartotinį naudojimą.

Ką daryti, jei mano veržlės skersmuo arba sriegio žingsnis nėra nurodytas skaičiuoklėje?

Mūsų skaičiuoklė apima standartinius metrinio veržlių dydžius nuo 3mm iki 36mm su įprastais sriegio žingsniais. Jei jūsų specifinė kombinacija nėra prieinama, pasirinkite artimiausią standartinį dydį arba pasikonsultuokite su gamintojo specifikacijomis. Specializuotiems tvirtinimo elementams kreipkitės į pramonės specifines sukimo momento lenteles arba inžinerijos šaltinius.

Kaip temperatūra veikia veržlės sukimo momentą?

Temperatūra žymiai veikia sukimo momento reikalavimus. Aukštos temperatūros aplinkose medžiagos gali plėstis ir turėti sumažintą stiprumą, galbūt reikalaujant mažesnių sukimo momento verčių. Priešingai, šaltose aplinkose gali prireikti didesnio sukimo momento dėl medžiagos susitraukimo ir padidėjusio standumo. Ekstremalioms temperatūroms taikykite tinkamus korekcijos veiksnius.

Koks skirtumas tarp smulkių ir šiurkščių sriegių, kalbant apie sukimo momentą?

Smulkūs sriegių paprastai reikalauja mažiau sukimo momento nei šiurkštūs sriegių to paties skersmens, nes jie turi didesnį mechaninį pranašumą ir mažesnį sriegių kampą. Tačiau smulkūs sriegių yra labiau linkę į klijavimą ir kryžminį sriegiavimą. Mūsų skaičiuoklė automatiškai siūlo tinkamus sriegio žingsnius, atsižvelgdama į veržlės skersmenį.

Kaip dažnai turėčiau kalibruoti savo sukimo momento raktą?

Sukimo momento raktai turėtų būti kalibruojami kasmet normaliam naudojimui arba dažniau, jei naudojami intensyviai arba po bet kokio smūgio ar kritimo. Visada saugokite sukimo momento raktus jų mažiausio nustatymo (bet ne nulinio) režimu, kad išlaikytumėte spyruoklės įtempimą ir tikslumą. Kalibravimą turėtų atlikti sertifikuotos įstaigos, kad būtų užtikrintas tikslumas.

Nuorodos

  1. Bickford, J. H. (1995). An Introduction to the Design and Behavior of Bolted Joints. CRC Press.

  2. Tarptautinė standartizacijos organizacija. (2009). ISO 898-1:2009 Mechanical properties of fasteners made of carbon steel and alloy steel — Part 1: Bolts, screws and studs with specified property classes — Coarse thread and fine pitch thread.

  3. Amerikos mechaninių inžinierių draugija. (2013). ASME B18.2.1-2012 Square, Hex, Heavy Hex, and Askew Head Bolts and Hex, Heavy Hex, Hex Flange, Lobed Head, and Lag Screws (Inch Series).

  4. Vokietijos standartizacijos institutas. (2014). DIN 267-4:2014-11 Fasteners - Technical delivery conditions - Part 4: Torque/clamp force testing.

  5. Motosh, N. (1976). "Development of Design Charts for Bolts Preloaded up to the Plastic Range." Journal of Engineering for Industry, 98(3), 849-851.

  6. Mašinų vadovas. (2020). 31-asis leidimas. Pramonės leidykla.

  7. Oberg, E., Jones, F. D., Horton, H. L., & Ryffel, H. H. (2016). Mašinų vadovas. 30-asis leidimas. Pramonės leidykla.

  8. Automobilių inžinierių draugija. (2014). SAE J1701:2014 Torque-Tension Reference Guide for Metric Threaded Fasteners.

Išvada

Veržlės sukimo momentų skaičiuoklė suteikia patikimą būdą nustatyti tinkamas tvirtinimo jėgas veržlių jungtims įvairiose programose. Suprasdami sukimo momento, įtempimo ir veiksnių, kurie juos veikia, principus, galite užtikrinti saugesnius, patikimesnius surinkimus, kurie veikia kaip numatyta visą jų tarnavimo laiką.

Kritinėms programoms arba specializuotiems tvirtinimo sistemoms visada pasikonsultuokite su kvalifikuotu inžinieriumi arba kreipkitės į gamintojo specifikacijas. Atminkite, kad tinkamas sukimo momentas yra tik viena gerai suprojektuotos veržlių jungties dalis – tokie veiksniai kaip veržlės klasė, medžiagų suderinamumas ir apkrovos sąlygos taip pat turi būti apsvarstyti, kad būtų užtikrintas optimalus našumas.

Naudokite mūsų skaičiuoklę kaip pradinį tašką savo projektams ir taikykite šiame vadove išdėstytas geriausias praktikas, kad pasiektumėte nuoseklius, patikimus rezultatus savo veržlių jungtyse.