تساعد هذه الحاسبة المجانية لعزم ربط البراغي المهندسين والفنيين على تحديد عزم الربط الصحيح للوصلات الملولبة. استنادًا إلى المعايير الدولية ISO 16047 وVDI 2230، تحسب الحاسبة قوة التحميل المسبق، ومعامل الاحتكاك (K)، وتوفر تسلسلات ربط خطوة بخطوة. تدعم الحاسبة البراغي المترية من M3 إلى M48 والبراغي الإمبراطورية من 1/4 بوصة إلى 1-1/4 بوصة، وفئات الخصائص من 4.6 إلى 12.9، ودرجات SAE من 2 إلى 5 إلى 8، وظروف التشحيم المختلفة بما في ذلك التشحيم الجاف، والتشحيم بالزيت، وMoS2، وPTFE. تستخدم الحاسبة الصيغة T = K × F × d حيث T هو عزم الربط، وK هو معامل الاحتكاك، وF هي قوة التحميل المسبق، وd هو قطر البرغي.

نتائج الحساب

عزم الدوران الموصى به
—
قوة التحميل المسبق
—
معامل عزم الدوران (K)
—
نطاق عزم الدوران
—
📋 تسلسل الشد
  • 1 شدّ باليد حتى يصبح مريحًا
  • 2 شدّ لـ — (30% من عزم الدوران)
  • 3 شدّ لـ — (70% من عزم الدوران)
  • 4 شدّ لـ — (100% من عزم الدوران) في حركة سلسة

📘 النظرية والبيانات المرجعية

صيغة حساب عزم الدوران

يتم حساب عزم الربط المطلوب باستخدام صيغة VDI 2230:

T = K × F × d
  • ت — عزم الشد (نيوتن متر)
  • ك — معامل الاحتكاك (بدون وحدة، عادةً ما يكون 0.10–0.25)
  • ف — قوة التحميل المسبق (نيوتن)
  • د — القطر الاسمي للمسامير (م)

قوة التحميل المسبق

F = S × As × η
  • S — أساس القوة: Rp (العائد) أو Sp (إثبات) (ميجا باسكال)
  • مثل — مساحة الإجهاد الشد (مم²)
  • η — عامل الاستخدام (50–90%)

معامل عزم الدوران (معامل K / معامل الصامولة)

حالة السطح عامل K Notes
خيوط جافة 0.20 – 0.25 نتائج غير متسقة، تجنبها
زيت خفيف 0.14 – 0.18 الخيار القياسي
شحم الموليبدينوم 0.10 – 0.12 أحمال عالية، الفولاذ المقاوم للصدأ
PTFE / تفلون 0.08 – 0.10 أقل احتكاك
مطلي بالزنك 0.17 – 0.20 يعتمد على الجودة

فئات خصائص البراغي (ISO 898-1)

فصل Rm (MPa) Rp (MPa) الضغط النوعي (ميجا باسكال) طلب
4.6 400 240 225 الوصلات غير الحرجة
8.8 800 640 580 (≤16 مم)، 600 (>16 مم) التوصيلات القياسية
10.9 1000 900 830 تطبيقات عالية القوة
12.9 1200 1080 970 الروابط الحاسمة

يتم عرض قيم Sp من أجل الشفافية (جدول ملخص ISO 898-1: بولتبورت). بالنسبة للأعمال الحرجة، تحقق من الإصدار الرسمي ISO 898-1 ونطاق القطر.

أمثلة عملية

🔧 مثال 1: شفة المضخة

شروط: مسامير M12، من الفئة 8.8، تشحيم بزيت خفيف

حساب: K=0.16، F=40 كيلو نيوتن، d=12 مم → T = 0.16 × 40000 × 0.012 = 77 نيوتن متر

نمط: شد متقاطع في 3 تمريرات

⚙️ مثال 2: تركيب علبة التروس

شروط: مسامير M20، فئة 10.9، معجون مضاد للتآكل

حساب: K=0.12، F=166 كيلو نيوتن، d=20 مم ← T = 0.12 × 166000 × 0.020 = 398 نيوتن متر

Note: أعد فحص عزم الدوران بعد 24 ساعة

⚠️ ملاحظات هامة

  • قد يؤدي الإفراط في شد البراغي إلى تلف السنون أو كسرها.
  • يؤدي عدم شد الوصلات بشكل كافٍ إلى ارتخاء الوصلات وتسرب السوائل.
  • قم بمعايرة مفتاح عزم الدوران الخاص بك بانتظام
  • نظف الخيوط قبل التركيب - فالأوساخ تغير معامل الاحتكاك
  • يجب استبدال البراغي المعاد استخدامها من الفئة 10.9+

أنماط التضييق

4 مسامير: النمط المتقاطع (1-3-2-4)

6 مسامير: نمط النجمة (1-4-2-5-3-6)

8 مسامير أو أكثر: متقابلين قطريًا، ثم 90 درجة

عملية شد متعددة المراحل: 30% → 70% → 100% → التحقق

📋 دليل مرجعي كامل لمعيار ISO 16047:2005

ISO 16047:2005 — المعيار الدولي "المثبتات - اختبار عزم الدوران/قوة التثبيت". يحدد هذا المعيار شروط إجراء اختبارات عزم الدوران وقوة التثبيت للمثبتات الملولبة والأجزاء المماثلة.

1. نطاق المعيار

يحدد المعيار شروط الاختبار لعزم الدوران وقوة التثبيت لـ:

  • مسامير وصواميل ذات خيوط مترية M3 — M39
  • مثبتات مصنوعة من الفولاذ الكربوني والفولاذ السبائكي
  • منتجات ذات خصائص ميكانيكية وفقًا للمعيارين ISO 898-1 و ISO 898-2

لا ينطبق على: مسامير التثبيت، والمسامير ذات الخيوط المضغوطة، والمثبتات ذاتية القفل.

درجة حرارة الاختبار: 10 درجة مئوية - 35 درجة مئوية (ما لم يتم الاتفاق على خلاف ذلك).

2. المصطلحات والتعريفات الرئيسية

شرط رمز تعريف
قوة التثبيت ف قوة الشد المحورية المؤثرة على ساق البرغي، أو قوة الضغط المؤثرة على الأجزاء المثبتة أثناء عملية الشد.
قوة تثبيت الخضوع Fy قوة التثبيت التي يتجاوز عندها استطالة ساق البرغي حد المرونة تحت حالة الإجهاد المركب
قوة التثبيت القصوى فو أقصى قوة تثبيت ينكسر عندها ساق البرغي
عزم الربط ت عزم الدوران المطبق على الصامولة أو البرغي أثناء عملية الربط
عزم ربط الخيوط الخميس عزم الدوران المنقول عبر السن اللولبي المتصل إلى ساق البرغي
عزم احتكاك سطح المحمل السل عزم الدوران المنقول عبر أسطح التحميل إلى الأجزاء المثبتة أثناء عملية الربط
عامل K ك معامل عزم الدوران: K = T / (F × d)

3. جدول الرموز الكامل (ISO 16047)

رمز وصف وحدة
دالقطر الاسمي للخيطمم
د₂قطر خطوة لولب البرغيمم
د أقطر الثقب المخصص للبرغي في جهاز الاختبارمم
dhقطر فتحة الغسالة أو لوحة التحميلمم
قاعدة البياناتقطر عزم احتكاك سطح التحميلمم
يفعلالقطر الخارجي لسطح التحميلمم
دي بيقطر سطح لوحة التحميل المسطحةمم
فقوة التثبيت (التحميل المسبق)نيوتن، كيلو نيوتن
نقطة اتصالحمل الاختبار وفقًا للمعيار ISO 898-1/898-2نيوتن، كيلو نيوتن
فوقوة التثبيت القصوىنيوتن، كيلو نيوتن
Fyقوة تثبيت الخضوعنيوتن، كيلو نيوتن
hسُمك صفيحة التحميل أو الغسالةمم
كمعامل عزم الدوران (عامل K)—
Lcالطول المثبتمم
الملازمطول السن اللولبي الكامل بين أسطح التحميلمم
Pخطوة الخيطمم
تعزم الربطن·م
السلعزم دوران الاحتكاك لسطح المحملن·م
الخميسعزم ربط الخيوطن·م
توعزم ربط فائقن·م
شكرًاعزم شد الخضوعن·م
θزاوية الدوران°
ميكروبمعامل الاحتكاك عند سطح التحميل—
μthمعامل الاحتكاك في الخيط—
μtotمعامل الاحتكاك الكلي—

4. صيغ الحساب وفقًا للمعيار ISO 16047

4.1. معامل عزم الدوران (K-factor)

K = T / (F × d)

تم تحديده عند قوة تثبيت قدرها 75% من حمل الاختبار (0.75 Fp). عامل K صالح فقط للمثبتات ذات ظروف الاحتكاك المتطابقة والقطر والهندسة المتطابقة.

4.2. معادلة كيليرمان-كلاين

صيغة عزم الربط الكاملة:

T = F × [ (P / 2π) + (1.154 × μth × d₂) + (μb × (Do + dh) / 4) ]

4.3. معامل الاحتكاك الكلي μtot

التقريب (خطأ 1-2%):

μtot = (T/F - P/2π) / (0.577 × d₂ + 0.5 × Db)

أين: Db = (Do + dh) / 2 — متوسط قطر سطح التحميل

Important: تعتمد معادلة μtot على افتراض أن معامل احتكاك الخيط ومعامل احتكاك سطح التحميل متساويان (μth = μb).

4.4. معامل احتكاك الخيط μth

μth = (Tth/F - P/2π) / (0.577 × d₂)

عزم ربط الخيوط: Tth = T - Tb

4.5. معامل احتكاك سطح التحميل μb

μb = Tb / (0.5 × Db × F)

عزم دوران سطح التحميل: Tb = T - Tth

5. طرق تحديد خصائص الشد

ملكية ف ت الخميس السل θ
عامل K●●———
معامل الاحتكاك الكلي μtot●●———
معامل احتكاك الخيط μth●—●——
معامل احتكاك سطح المحمل μb●——●—
قوة تثبيت الخضوع Fy●———●
عزم الربط الناتج●●——●
قوة التثبيت القصوى فو●————
عزم الربط الأقصى Tu●●———

● — قياس إلزامي، — — غير مطلوب

6. متطلبات معدات الاختبار

6.1. منصة الاختبار

  • دقة القياس: ±2% القيمة المقاسة
  • دقة قياس الزاوية: ±2° أو ±2% (أيهما أكبر)
  • سيتم تسجيل النتائج إلكترونياً
  • يجب أن تظل صلابة الآلة ثابتة

6.2. سرعة الشد

قطر الخيط سرعة الدوران
M3 — M1610 - 40 دورة في الدقيقة
M16 — M395 - 15 دورة في الدقيقة

6.3. جهاز الاختبار

  • يجب أن يكون طول الخيط Lt ≥ 1d عند الشد حتى يحدث الخضوع أو الكسر
  • قطر الثقب dA وفقًا للمعيار ISO 273:1979، سلسلة التركيب المحكم
  • يجب تركيب الأجزاء البديلة بشكل محوري وتثبيتها لمنع الدوران

7. استبدال الأجزاء لأغراض الاختبار

7.1. استبدال صفائح/حلقات المحامل

المعلمة النوع HH (صلابة عالية) النوع HL (صلابة منخفضة)
صلابة50 - 60 HRC200 - 300 HV
خشونة السطح Ra(0.5 ± 0.3) ميكرومتر≤1.6 ميكرومتر (h≤3 مم)، ≤3.2 ميكرومتر (h>3 مم)
ثقب dhوفقًا للمعيار ISO 273، سلسلة متوسطة
السماكة hوفقًا للمعيار ISO 7093-1
التسطيحوفقًا للمعيار ISO 4759-3:2000، الدرجة أ

7.2. تباين السماكة Δh على نفس الجزء

د، مم 3-5 6-10 12-20 22-33 36
Δh، مم 0.05 0.1 0.15 0.2 0.3

7.3. استبدال الصواميل بمسامير الاختبار

  • فئة البراغي ≤10.9 ← صامولة وفقًا للمعيار ISO 4032/8673، فئة الخصائص 10
  • مسامير من الفئة 12.9 ← صواميل وفقًا للمعيار ISO 4033/8674، فئة الخصائص 12

7.4. استبدال البراغي بصواميل الاختبار

  • وفقًا للمواصفات القياسية ISO 4014، 4017، 4762، 8765، 15071 أو 15072
  • فئة الخاصية ≥ فئة الجوز، ولكن ليس أقل من 8.8
  • يجب لف الخيط
  • بروز السن اللولبي: من 2 إلى 7 درجات

7.5. تحضير الأجزاء البديلة

  • قم بإزالة الشحوم والزيوت والملوثات
  • نظف باستخدام الموجات فوق الصوتية باستخدام المذيب المناسب
  • حالة السطح: نظيف غير مطلي أو مطلي بالزنك A1J وفقًا لمعيار ISO 4042
  • لا يجوز استخدام القطع إلا مرة واحدة!

8. شروط الاختبار

8.1. الشروط القياسية

  • درجة الحرارة: 10 درجة مئوية - 35 درجة مئوية
  • اختبارات الحكام: ليس قبل مرور 24 ساعة على الطلاء
  • يجب أن تكون الأجزاء البديلة في درجة حرارة الغرفة
  • تحديد معامل K و μtot عند F = 0.75 Fp

8.2. الشروط الخاصة

يتم الاتفاق عليه بين الأطراف المتعاقدة:

  • قطع غيار بديلة غير قياسية
  • سرعات شد خاصة
  • مسامير/صواميل مثبتة (مع حلقات تثبيت)

9. المعايير ذات الصلة

معيار عنوان
ISO 898-1الخواص الميكانيكية للمثبتات - البراغي والمسامير والدبابيس
ISO 898-2الخواص الميكانيكية للمثبتات - الصواميل
ISO 68-1خيوط لولبية مترية للأغراض العامة وفقًا لمعيار ISO - المقطع الأساسي
ISO 273أدوات التثبيت — فتحات مخصصة للبراغي والمسامير
ISO 4042أدوات التثبيت - الطلاءات المطلية بالكهرباء
ISO 4759-3التفاوتات المسموح بها للمثبتات - الغسالات العادية
ISO 7093-1غسالات عادية - سلسلة كبيرة
VDI 2230الحساب المنهجي للوصلات الملولبة عالية الإجهاد

10. محتويات تقرير الاختبار

10.1. وصف أدوات التثبيت

إلزامي:

  • التسمية القياسية
  • قيمة ديسيبل المحسوبة
  • الطلاء السطحي
  • تشحيم
  • طريقة تصنيع الخيوط

عند الاقتضاء:

  • الخواص الميكانيكية الفعلية
  • خشونة السطح
  • طريقة التصنيع

10.2. نتائج الاختبار

  • عدد العينات
  • قيمة قاعدة البيانات (إن لم يتم حسابها)
  • عزم الدوران عند قوة التثبيت المحددة
  • زاوية الدوران (إذا لزم الأمر)
  • معامل K، μtot، μth، μb
  • نسبة T/F أو F/T

11. توصيات عملية

📌 اختيار طريقة وصف الاحتكاك
طريقة تعقيد قابلية التطبيق
نسبة الصواب/الخطأ بسيط تم اختباره فقط على المفاصل المحددة
عامل K واسطة قطر واحد في ظل نفس الظروف
المعاملات μth، μb معقد جميع الأحجام مع نفس ظروف الاحتكاك

⚠️ ملاحظات هامة

  • معامل K صالح لقطر واحد فقط — لا يمكن استقراءها!
  • يفترض إجمالي μtot أن μth = μb — هذا تبسيط!
  • الأجزاء البديلة هي للاستخدام مرة واحدة فقط
  • عند إعادة استخدام الأطباق - وثّق الحالة الأولية
  • الاختبارات عند درجة حرارة أعلى من درجة حرارة Ty أو أعلى من درجة حرارة Tu - توقف فور تجاوز الذروة

12. قائمة المراجع

  • ISO 16047:2005 — أدوات التثبيت — اختبار عزم الدوران/قوة التثبيت
  • ISO 16047:2005/Amd 1:2012 — التعديل 1
  • VDI 2230:2015 — الحساب المنهجي للوصلات الملولبة عالية الإجهاد
  • كيليرمان، آر أوند كلاين، إتش.-سي. — Unter suchungen über den Einfluss der Reibung auf Vorspannung und Anzugsmoment von Schraubenverbindungen (1955)
  • DIN 946 — تحديد معامل الاحتكاك لمجموعات البراغي والصواميل
  • ECSS-E-HB-32-23A — دليل أدوات التثبيت الملولبة (ESA)

❓ الأسئلة الشائعة (FAQ)

ما هي الصيغة المستخدمة لحساب عزم ربط البراغي؟

الصيغة القياسية لعزم ربط البراغي هي:

T = K × F × d

أين:

  • ت = عزم الربط (نيوتن متر)
  • ك = معامل الاحتكاك (معامل K)، عادةً ما يكون 0.10–0.25
  • ف = قوة التحميل المسبق المستهدفة (نيوتن)
  • د = القطر الاسمي للبرغي (م)

تعتمد هذه الصيغة على VDI 2230 قياسي ويوفر نتائج دقيقة للوصلات الملولبة القياسية.

ما هو عامل K في شد البراغي؟

عامل K (يُسمى أيضًا معامل عزم الدوران أو عامل الصامولة) هو قيمة لا بُعدية تمثل خصائص الاحتكاك المُجمعة لوصلة ملولبة. ويشمل كلاً من احتكاك اللولب (μth) واحتكاك سطح التحميل (μb).

القيم النموذجية لمعامل K:

  • خيوط جافة: 0.20 – 0.25
  • خيوط مزيتة: 0.14 – 0.18
  • تزييت ثاني كبريتيد الموليبدينوم: 0.10 – 0.12
  • طلاء PTFE: 0.08 – 0.10

لكل ISO 16047, يتم تحديد عامل K عند 75% من حمل الاختبار (0.75 Fp) وهو صالح فقط للمثبتات ذات ظروف الاحتكاك والقطر المتطابقين.

ما هي نسبة التحميل المسبق الموصى بها للمسامير؟

تعتمد قيمة التحميل المسبق الموصى بها كنسبة مئوية من القوة المختارة على التطبيق:

  • 50% — تجميعات خفيفة الوزن، معرضة للاهتزاز
  • 65% — طلبات العمل ذات المهام المتوسطة
  • 75% — الممارسة الصناعية القياسية (الأكثر شيوعاً)
  • 85% — وصلات عالية الأداء
  • 90% — التطبيقات القصوى والحرجة فقط

يتم حساب قوة التحميل المسبق على النحو التالي: F = S × As × η, ، حيث S هو Rp (قوة الخضوع) أو Sp (إجهاد الإثبات) (ميجا باسكال)، As هي مساحة إجهاد الشد (مم²)، و η هو عامل الاستخدام (0.50–0.90).

ماذا يحدد معيار ISO 16047؟

ISO 16047:2005 (المثبتات - اختبار عزم الدوران/قوة التثبيت) يحدد ما يلي:

  • نِطَاق: مسامير مترية من M3 إلى M39 وفقًا للمعيار ISO 898-1/898-2
  • معدات الاختبار: دقة القياس ±2%
  • سرعات الشد: 10-40 دورة في الدقيقة (M3-M16)، 5-15 دورة في الدقيقة (M16-M39)
  • الأجزاء البديلة: النوعان HH (50-60 HRC) و HL (200-300 HV)
  • الصيغ: حسابات معامل K، وμtot، وμth، وμb
  • شروط الاختبار: درجة الحرارة 10-35 درجة مئوية
  • معادلة كيلرمان-كلاين لتحليل عزم الدوران الكامل

يضمن المعيار إجراء اختبارات متسقة وقابلة للمقارنة لعزم الدوران/قوة التثبيت في جميع أنحاء العالم.

كيف يؤثر التشحيم على عزم ربط البراغي؟

تشحيم يقلل بشكل كبير عامل K، بمعنى عزم دوران أقل يلزم لتحقيق نفس قوة التحميل المسبق:

حالةعامل Kتأثير
جاف0.22خط الأساس
زيت خفيف0.1627% عزم دوران أقل
MoS₂0.11عزم دوران أقل 50%
مادة PTFE0.0959% عزم دوران أقل

تحذير: استخدام معامل K الجاف لمسمار مشحم سيؤدي إلى إحكام ربط مفرط، مما قد يتسبب في تلف المسمار. احرص دائمًا على مطابقة معامل K مع الظروف الفعلية.

ما هو التسلسل الصحيح لشد البراغي؟

يضمن تسلسل الربط الصحيح توزيعًا متساويًا للحمل:

  1. شد باليد أحكم ربط جميع البراغي حتى تثبت بإحكام.
  2. شدّ لـ 30% عزم الدوران النهائي (في النمط)
  3. شدّ لـ 70% عزم الدوران النهائي (في النمط)
  4. شدّ لـ 100% عزم الدوران النهائي في الحركة السلسة
  5. يؤكد عزم الربط النهائي على جميع البراغي

أنماط:

  • 4 مسامير: نمط متقاطع (1-3-2-4)
  • 6 مسامير: نمط نجمي (1-4-2-5-3-6)
  • 8 مسامير أو أكثر: قم بتدويرها قطريًا في الاتجاه المعاكس، ثم قم بتدويرها 90 درجة.

ما هي فئة خصائص البراغي التي يجب أن أستخدمها؟

اختيار فئات العقارات لكل ISO 898-1:

فصلRp (MPa)Rm (MPa)طلب
4.6240400أحمال منخفضة غير حرجة
8.8640800هيكلي قياسي
10.99001000قوة عالية، صناعة السيارات
12.910801200الأحمال الحرجة والقصوى

فك التشفير: الرقم الأول × ١٠٠ = قوة الشد (Rm) بوحدة ميجا باسكال. الرقم الأول × الرقم الثاني × ١٠ = قوة الخضوع (Rp) بوحدة ميجا باسكال. مثال: ٨٫٨ ← Rm = ٨٠٠ ميجا باسكال، Rp = ٨ × ٨ × ١٠ = ٦٤٠ ميجا باسكال.

هل يمكنني إعادة استخدام البراغي عالية القوة؟

عموماً، لا. لا ينبغي إعادة استخدام البراغي عالية القوة (الفئة 10.9 و 12.9) بعد شدها وفقًا للتحميل المسبق التصميمي للأسباب التالية:

  • يحدث التشوه اللدن أثناء عملية الشد
  • قد لا يكون تلف الخيوط مرئيًا
  • تقل قوة البرغي بعد التمدد
  • مسامير عزم الدوران حتى الخضوع مصممة للاستخدام لمرة واحدة.

الاستثناءات: يمكن إعادة استخدام المنتجات من الفئة 8.8 وما دونها إذا لم يكن هناك تلف ظاهر وكان الاستخدام غير حرج. ISO 16047, ، قطع الغيار المستخدمة في الاختبار مخصصة للاستخدام لمرة واحدة فقط.

ما مدى دقة استخدام مفتاح عزم الدوران في عملية الشد؟

دقة أداة عزم الدوران:

  • مفتاح عزم الدوران من نوع النقر: ±4–5%
  • مفتاح عزم الدوران من نوع الشعاع: ±3–4%
  • مفتاح عزم الدوران الرقمي: ±1–2%
  • معدات اختبار ISO 16047: ±2%

لكن, تتأثر دقة نسبة عزم الدوران إلى التحميل المسبق بتغيرات الاحتكاك. حتى مع عزم الدوران الدقيق، يمكن أن يختلف التحميل المسبق الفعلي ±25–30% بسبب:

  • اختلافات في تشطيب السطح
  • عدم اتساق التشحيم
  • اختلافات جودة الخيوط

بالنسبة للتطبيقات الحساسة، ضع في اعتبارك طريقة عزم الدوران والزاوية أو الشد الهيدروليكي (دقة التحميل المسبق ±5%).

ما الفرق بين ISO 16047 و VDI 2230؟

تخدم هذه المعايير أغراضاً مختلفة ولكنها متكاملة:

وجهISO 16047VDI 2230
ركزأساليب الاختبارحسابات التصميم
غايةقياس خصائص الاحتكاكحساب المتطلبات المشتركة
الناتجقيم معامل K، وμth، وμbحجم البرغي المطلوب، عزم الدوران
طلبمصنعي أدوات التثبيت، المختبراتمهندسو التصميم

ISO 16047 يشرح لك كيفية قياس معاملات الاحتكاك؛; VDI 2230 يشرح لك كيفية استخدامها في تصميم الوصلات المثبتة بمسامير.