Công Cụ Tính Đường Kính Vòng Tròn Bulông | Công Cụ BCD Miễn Phí

Máy tính đường kính vòng bu lông là gì?

Máy tính đường kính vòng bu lông (BCD) xác định đường kính của đường tròn đi qua tâm của một nhóm lỗ bu lông cách đều nhau. Các kỹ sư và thợ cơ khí sử dụng công cụ này để kiểm tra xem các kiểu bố trí bu lông trên những bộ phận như bánh xe, mặt bích và vỏ máy có khớp chính xác hay không.

Vòng tròn bu lông, còn gọi là sơ đồ bố trí bu lông hoặc vòng chia, là một vòng các lỗ được bố trí quanh một điểm trung tâm với các góc bằng nhau. Đường kính vòng bu lông là kích thước của đường tròn đi qua tâm của mọi lỗ trong vòng đó.

Công thức tính đường kính vòng bu lông

Máy tính cần hai số: số lượng lỗ bu lông và khoảng cách theo đường thẳng giữa hai lỗ liền kề, đo từ tâm đến tâm. Công thức là:

$D = \frac{a}{\sin\left(\frac{\pi}{n}\right)}$

Trong đó, D là đường kính vòng bu lông, a là khoảng cách giữa hai lỗ liền kề và n là số lượng lỗ.

Ở đây, π (pi) xấp xỉ 3,14159. Giá trị π chia cho số lượng lỗ là một góc tính bằng radian, và lấy sin của góc đó trước khi chia.

Vì sao công thức có hiệu lực

Các lỗ bu lông cách đều nhau quanh một đường tròn nằm tại các đỉnh của một đa giác đều. Trong một đường tròn có đường kính d, khoảng cách theo đường thẳng giữa hai đỉnh kề nhau (một dây cung) tuân theo quy tắc sau:

$c = d \times \sin\left(\frac{\pi}{n}\right)$

Trong đó, n là số đỉnh hoặc số lỗ. Giải theo đường kính ta được:

$d = \frac{c}{\sin\left(\frac{\pi}{n}\right)}$

Đây là công thức mà máy tính sử dụng.

Cách tính đường kính vòng bu lông: ví dụ có lời giải

Xét một kiểu bố trí bu lông có 6 lỗ, cách nhau 15 mm từ tâm đến tâm.

1. Chia π cho số lượng lỗ: π ÷ 6 = 0,5236 radian, tương đương 30°.
2. Tính sin của góc đó: sin(30°) = 0,5.
3. Chia khoảng cách giữa các lỗ cho giá trị đó: 15 ÷ 0,5 = 30.

Đường kính vòng bu lông là 30 mm.

Điều này phù hợp với một tính chất đã biết của hình lục giác: trong một hình đều sáu cạnh, khoảng cách giữa hai đỉnh kề nhau bằng bán kính của đường tròn. Vì bán kính ở đây là 15 mm nên đường kính là 30 mm.

Ví dụ: kiểu bố trí bu lông trên bánh xe ô tô

Bánh xe ô tô thường được ghi kiểu bố trí bu lông như "5x114.3", nghĩa là 5 lỗ bu lông được bố trí trên một vòng bu lông có đường kính 114,3 mm. Với 5 lỗ, khoảng cách dây cung giữa các lỗ liền kề trên vòng đó là 114,3 × sin(π ÷ 5) ≈ 67,2 mm. Nhập 5 lỗ và 67,2 mm vào máy tính cho kết quả 114,33 mm, làm tròn thành kiểu bố trí 114,3 mm được ghi nhãn. Kết quả được hiển thị với hai chữ số thập phân.

Những lĩnh vực cần đến đường kính vòng bu lông

• Bánh xe ô tô: bánh xe thay thế phải phù hợp với số lượng bu lông và đường kính vòng bu lông của xe, nếu không các bu lông bánh xe sẽ không thẳng hàng với moay-ơ.
• Mặt bích đường ống: các tiêu chuẩn như ASME B16.5 và ISO 7005 quy định đường kính vòng bu lông cho các kích thước ống và cấp áp suất khác nhau.
• Lắp ráp máy: bánh răng, puli và vỏ ổ trục thường sử dụng các kiểu bố trí bu lông hình tròn, phải khớp chính xác với bộ phận ghép nối.
• Kết cấu thép: bản đế cột sử dụng các bu lông neo được bố trí trên một vòng bu lông để liên kết cột với móng.

Hạn chế

Công thức giả định mọi lỗ nằm ở các góc bằng nhau quanh đường tròn. Công thức không áp dụng cho các kiểu bố trí có khoảng cách không đều. Số lỗ phải là một số nguyên từ 3 trở lên, vì vậy máy tính từ chối giá trị nhập phân số như 4,5. Ít hơn ba điểm không thể xác định một đường tròn duy nhất. Khi số lượng lỗ tăng, một sai số nhỏ trong khoảng cách đo giữa các lỗ sẽ chuyển thành sai số lớn hơn trong đường kính tính được, nên việc đo chính xác đặc biệt quan trọng đối với các kiểu bố trí có nhiều lỗ.

Các câu hỏi thường gặp

Đường kính vòng bu lông là gì?

Đó là đường kính của đường tròn đi qua tâm của mọi lỗ bu lông trong một kiểu bố trí hình tròn cách đều nhau. Nó còn được gọi là đường kính vòng chia (PCD).

Công thức tính đường kính vòng bu lông là gì?

$D = a \div \sin\left(\frac{\pi}{n}\right)$, trong đó a là khoảng cách giữa các lỗ liền kề và n là số lượng lỗ, với góc được đo bằng radian.

Máy tính chấp nhận tối thiểu bao nhiêu lỗ?

Ba lỗ. Không thể xác định duy nhất một đường tròn bằng ít hơn ba điểm. Số lượng lỗ cũng phải là một số nguyên, vì không thể chia một lỗ bu lông thành hai nửa.

Đường kính vòng tròn bu lông có giống đường kính vòng chia không?

Có, chúng mô tả cùng một đại lượng đo. “Đường kính vòng tròn chia” phổ biến hơn trong thiết kế bánh răng, còn “đường kính vòng tròn bu lông” phổ biến hơn đối với các liên kết bằng bu lông.

Đơn vị đo có quan trọng không?

Không. Công thức hoạt động với bất kỳ đơn vị nhất quán nào. Nhập khoảng cách giữa các lỗ theo milimét sẽ cho kết quả theo milimét; nhập theo inch sẽ cho kết quả theo inch.

Có thể sử dụng công thức này cho các lỗ bố trí không đều không?

Không. Công thức giả định các lỗ nằm ở các góc bằng nhau quanh đường tròn. Khoảng cách không đều đòi hỏi phải đo trực tiếp hoặc sử dụng hình học tọa độ.

Tài liệu tham khảo

1. Oberg, E., Jones, F. D., Horton, H. L., & Ryffel, H. H. Sổ tay máy móc (lần xuất bản thứ 30). Industrial Press, 2016.
2. ASME B16.5: Mặt bích đường ống và phụ kiện có mặt bích. Hiệp hội Kỹ sư Cơ khí Hoa Kỳ, 2013.
3. ISO 7005-1: Mặt bích đường ống — Phần 1: Mặt bích thép. Tổ chức Tiêu chuẩn hóa Quốc tế, 2010.