Δωρεάν εργαλείο μηχανικής
Υπολογιστής εφελκυσμού και διατμητικής αντοχής μπουλονιών
Υπολογίστε το οριακό εφελκυστικό φορτίο μετρικών κοχλιών από τα δεδομένα κλάσης ιδιοτήτων του ISO 898-1, καθώς και μια απλοποιημένη εκτίμηση διατμητικής ικανότητας. Επιλέξτε μέγεθος κοχλία και κλάση ιδιοτήτων.
Αυτή η αριθμομηχανή αναπτύχθηκε και επαληθεύτηκε από την ομάδα μηχανικών της Vibromera, κατασκευαστή των φορητών οργάνων ζυγοστάθμισης Balanset.
Αποτελέσματα
Μέγιστο εφελκυστικό φορτίο
Η μέγιστη εφελκυστική δύναμη που μπορεί να υποστεί ένα μπουλόνι πριν από τη θραύση:
- Rm — μέγιστη αντοχή σε εφελκυσμό (MPa), από την κατηγορία ιδιοτήτων
- As — περιοχή εφελκυστικής τάσης (mm²), από ISO 898-1 / ISO 261
Διατμητική Ικανότητα (Απλοποιημένη Εκτίμηση)
Το ISO 898-1 ορίζει τις ιδιότητες εφελκυσμού και δοκιμαστικού φορτίου των κοχλιών — δεν δεν καθορίζει διατμητική αντοχή. Η τιμή που εμφανίζεται εδώ είναι μια ευρέως χρησιμοποιούμενη απλοποιημένη μηχανολογική εκτίμηση που λαμβάνει τη διατμητική αντοχή ως περίπου 60% της εφελκυστικής αντοχής (με βάση το κριτήριο von Mises, τ ≈ 0.58 σ):
Για διπλή διάτμηση, πολλαπλασιάστε επί 2 (δύο επίπεδα διάτμησης).
⚠️ Σημείωση σχεδιασμού για διάτμηση: Η πραγματική διατμητική ικανότητα εξαρτάται από το αν το επίπεδο διάτμησης περνά μέσα από τα σπειρώματα ή από το λείο κορμό, από την ολίσθηση του συνδέσμου και την έδραση της πλάκας, καθώς και από τη φόρτιση κόπωσης. Οι κανονισμοί σχεδιασμού ορίζουν τις δικές τους τιμές — π.χ. ο Eurocode 3 (EN 1993-1-8) χρησιμοποιεί Fv = αv × fub × A with αv = 0.6 για τις κλάσεις 4.6, 5.6 και 8.8 αλλά 0.5 για τις κλάσεις 4.8, 5.8, 6.8 και 10.9, μαζί με μερικούς συντελεστές ασφαλείας. Να επαληθεύετε πάντα συνδέσμους που φορτίζονται σε διάτμηση σύμφωνα με τον ισχύοντα δομικό ή μηχανολογικό κανονισμό σχεδιασμού και όχι μόνο με αυτή την απλοποιημένη εκτίμηση.
Κατηγορίες ιδιοτήτων σύμφωνα με το ISO 898-1
| Τάξη | Rm (MPa) | Rp0,2 (MPa) | Τυπική χρήση |
|---|---|---|---|
| 4.6 | 400 | 240 | Χαμηλής αντοχής, γενικής χρήσης |
| 5.8 | 520 | 420 | Δομικό, μη προφορτωμένο |
| 8.8 | 800 | 640 | Αυτοκίνητα, μηχανήματα (τα πιο συνηθισμένα) |
| 10.9 | 1040 | 940 | Δομικά υψηλής αντοχής |
| 12.9 | 1220 | 1100 | Μέγιστη αντοχή (κράμα χάλυβα) |
Πρακτικό παράδειγμα
Δεδομένο: Μπουλόνι M10, κατηγορία ιδιοτήτων 8.8, μονή διάτμηση
As = 58,0 mm², Rm = 800 MPa
Ft = 800 × 58,0 = 46,400 N = 46.4 kN
Fs = 0,6 × 800 × 58,0 = 27,840 N = 27.8 kN
⚠️ Σημείωση: Αυτές είναι οριακές ικανότητες χωρίς συντελεστές ασφαλείας. Εφαρμόστε κατάλληλους συντελεστές ασφαλείας (συνήθως 2–3 για στατική, 4–6 για κόπωση) για σκοπούς σχεδιασμού.
Η ενεργός διατομή εφελκυσμού (As) είναι η ενεργός επιφάνεια διατομής που χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό της φέρουσας ικανότητας σε εφελκυσμό ενός κοχλιωτού στοιχείου στερέωσης. Είναι μικρότερη από την ονομαστική διατομή του στελέχους, επειδή λαμβάνει υπόψη τη γεωμετρία της ρίζας του σπειρώματος. Οι τιμές δίνονται σε πίνακες στο ISO 898-1.
Το οριακό εφελκυστικό φορτίο είναι Ft = Rm × As, όπου Rm είναι η οριακή αντοχή σε εφελκυσμό (από την κατηγορία ιδιοτήτων) και As η ενεργός διατομή εφελκυσμού. Για παράδειγμα, ένας κοχλίας κατηγορίας 8.8 έχει Rm = 800 MPa.
Ο πρώτος αριθμός (8) αντιπροσωπεύει το 1/100 της ελάχιστης οριακής αντοχής σε εφελκυσμό σε MPa (800 MPa). Ο δεύτερος αριθμός (8) είναι 10 φορές ο λόγος του ορίου διαρροής προς την οριακή αντοχή (0,8). Άρα το όριο διαρροής ≈ 800 × 0,8 = 640 MPa.
Το ISO 898-1 δεν καθορίζει αντοχή σε διάτμηση — καλύπτει μόνο ιδιότητες εφελκυσμού και φορτίου δοκιμής. Μια συνήθης απλοποιημένη εκτίμηση λαμβάνει την αντοχή σε διάτμηση ίση με το 60% της αντοχής σε εφελκυσμό: Fs = 0,6 × Rm × As, με βάση το κριτήριο διαρροής von Mises. Κανονισμοί σχεδιασμού όπως ο Ευρωκώδικας 3 (EN 1993-1-8) εφαρμόζουν δικούς τους συντελεστές (0,6 ή 0,5 ανάλογα με την κατηγορία ιδιοτήτων) και συντελεστές ασφαλείας. Για διπλή διάτμηση (δύο επίπεδα), πολλαπλασιάστε επί 2.
Το φορτίο δοκιμής είναι η μέγιστη δύναμη χωρίς μόνιμη παραμόρφωση (όριο ελαστικότητας). Η οριακή αντοχή σε εφελκυσμό είναι η μέγιστη δύναμη πριν από τη θραύση. Η τάση φορτίου δοκιμής είναι περίπου 90% της αντοχής διαρροής για τις περισσότερες κατηγορίες ιδιοτήτων.
Οι διαδικασίες που περιγράφονται σε αυτή τη σελίδα αναπτύχθηκαν και δοκιμάστηκαν επιτόπου από την ομάδα της Vibromera με χρήση του Balanset-1A, ενός φορητού δικάναλου ζυγοσταθμιστή και αναλυτή δονήσεων για επιτόπια ζυγοστάθμιση ρότορα.
Επαγγελματικά όργανα και λογισμικό για επιτόπια ζυγοστάθμιση. Χρησιμοποιούνται σε περισσότερες από 50 χώρες.
