מחשבון מומנט הידוק ברגים
חשב את המומנט הנדרש כדי להשיג עומס מקדים מתאים של הברגים
פרמטרי חישוב
מבוסס על ISO 898, ASME B1.1 ו-VDI 2230
תוצאות החישוב
—
—
—
—
הנחיות הידוק:
איך המחשבון עובד
תקני ייחוס
תקנים בינלאומיים:
- VDI 2230:2015 – חישוב שיטתי של חיבורי ברגים תחת לחץ גבוה
- ISO 898-1 – תכונות מכניות של מחברים – ברגים, ברגים וטבעות
- ASME B1.1 – הברגות בורג מאוחדות באינץ'
- DIN 946 - יחס מומנט-עומס מקדים עבור מחברים הברגה
- מדריך מחברים הברגה (ESA) - ECSS-E-HB-32-23A
נוסחת מומנט בסיסית
מומנט ההידוק הנדרש מחושב באמצעות:
איפה:
- ט — מומנט הידוק (N·m)
- ק — מקדם מומנט (בדרך כלל 0.15-0.25)
- פ — כוח טעינה מוקדמת רצוי (N)
- ד — קוטר בורג נומינלי (מ')
חישוב כוח טעינה מוקדמת
כוח הטעינה המקדימה נקבע על ידי:
איפה:
- σ_y — חוזק כניעה של חומר הבריח (MPa)
- כְּמוֹ — שטח מאמץ מתיחה (מ"מ²)
- ניצול — אחוז חוזק הכניעה שנעשה בו שימוש
מקדם K (מקדם מומנט)
מקדם ה-k תלוי בחיכוך של ההברגה ומשטח המיסב:
- יבש/לא משומן: k = 0.20-0.25
- משומן קלות: k = 0.15-0.18
- מוליבדן דיסולפיד: k = 0.10-0.12
- ציפוי PTFE: k = 0.08-0.10
שיעורי חוזק בריח
קטגוריות ברגים מטריות מציינות חוזק מתיחה וחוזק כניעה:
- כיתה 8.8: עומס מתיחה של 800 מגה פסקל, תפוקה של 640 מגה פסקל
- כיתה 10.9: עומס מתיחה של 1000 מגה פסקל, תפוקה של 900 מגה פסקל
- כיתה 12.9: עומס מתיחה של 1200 מגה פסקל, תפוקה של 1080 מגה פסקל
שיקולים חשובים
- השתמש תמיד בכלי מומנט מכוילים
- נקו את הברגות לפני ההרכבה
- הפעלת מומנט בצעדים הדרגתיים עבור חיבורים קריטיים
- יש לשקול הרפיית מומנט במפרקים רכים
- התחשב במומנט הקיים באומי נעילה
- יש להדק מחדש לאחר ההתייצבות הראשונית במידת הצורך
גורמי בטיחות
- עומסים סטטיים: 75-85% של תשואה אופיינית
- עומסים דינמיים: תפוקה מומלצת של 50-65%
- בטיחות קריטית: נדרש ניתוח נוסף
- ברגים משומשים: הפחתת מומנט ב- 10-20%
דוגמאות שימוש ומדריך בחירת ערך
דוגמה 1: חיבור אוגן משאבה
תַרחִישׁ: חיבור משאבה למנוע עם מגן מצמד
- גודל בורג: M12
- צִיוּן: 8.8
- סִיכָה: משומן קלות
- טעינה מוקדמת: 75% (סטנדרטי)
- סוג מפרק: קשה (פלדה לפלדה)
- שִׁיטָה: מפתח מומנט ידני
- תוֹצָאָה: 78 ניוטון מטר (58 רגל-ליברה)
- הערה: הדקו בתבנית צולבת
דוגמה 2: אוגן כלי לחץ
תַרחִישׁ: קו קיטור בלחץ גבוה עם אטם ספירלי מלופף
- גודל בורג: M20
- צִיוּן: 10.9
- סִיכָה: מוליבדן דיסולפיד
- טעינה מוקדמת: 85% (ביצועים גבוהים)
- סוג מפרק: רך (עם אטם)
- שִׁיטָה: מותחן הידראולי
- תוֹצָאָה: 340 ניוטון מטר (251 רגל-ליברה)
- קרִיטִי: עקוב אחר רצף ASME PCC-1
דוגמה 3: ברגי ראש המנוע
תַרחִישׁ: מכלול ראש צילינדר מנוע רכב
- גודל בורג: M10
- צִיוּן: 12.9
- סִיכָה: שמן מנוע
- טעינה מוקדמת: 90% (מקסימום)
- סוג מפרק: חור מברזל
- שִׁיטָה: מומנט + זווית
- תוֹצָאָה: 65 ניוטון מטר + סיבוב של 90°
- הערה: יישום מומנט-לתלות
כיצד לבחור ערכים
בחירת דרגת בורג
- כיתה 4.6/דרגה 2:
- יישומים לא קריטיים
- עומסים קלים בלבד
- אפשרות בעלות נמוכה
- כיתה ח'.ח'/כיתה ה':
- הנדסה כללית
- הבחירה הנפוצה ביותר
- יחס חוזק/עלות טוב
- כיתה י'.ט'/כיתה ח':
- יישומים בעלי חוזק גבוה
- עומסים דינמיים
- מספר ברגים מופחת אפשרי
- כיתה 12.9:
- חוזק מקסימלי
- יישומים קריטיים
- נדרש טיפול מיוחד
בחירת חומר סיכה
- יבש (k=0.20): תוצאות לא עקביות, יש להימנע במידת האפשר
- שמן קל (k=0.15): בחירה סטנדרטית, עקבית
- משחת מולי (k=0.10): עומסים גבוהים, נירוסטה
- PTFE (k=0.08): חיכוך נמוך ביותר, טעינה מוקדמת מדויקת
- נגד תפיסה: השתמש בגורם k שצוין על ידי היצרן
מדריך לבחירת טעינה מוקדמת
- תפוקה 50%:
- ציוד רוטט
- פירוק תכוף
- רכיבי אלומיניום
- 75% תפוקה:
- מפרקים סטטיים סטנדרטיים
- מכלולי פלדה
- רוב היישומים
- תפוקה 85-90%:
- מפרקים קריטיים
- אין הפרדת מפרקים מותרת
- יישומים מהונדסים בלבד
שיקולי סוג מפרק
- מפרק קשה:
- מגע מתכת למתכת
- הרפיה מינימלית
- ערכי מומנט סטנדרטיים חלים
- מפרק רך:
- אטמים, טבעות O קיימים
- צפו להרפיה של 10-20%
- ייתכן שיהיה צורך להדק מחדש
- חורים מחורצים:
- בדיקת חיבור הברגה (מינימום 2×D)
- היזהרו מלמטה החוצה
- שקלו הסליקויל לאלומיניום
רצף הידוק
- תבנית 4 ברגים: דפוס צולב (1-3-2-4)
- תבנית 6 ברגים: דוגמת כוכבים
- אוגן עגול: 180° הפוך, ואז 90°
- מעברים מרובים: 30% → 70% → 100% → אימות
- אוגנים גדולים: השתמש בשיטת ASME PCC-1 מדור קודם
📘 מדריך מלא: מחשבון מומנט הידוק ברגים
🎯 מה עושה המחשבון הזה
מחשבון זה קובע את מומנט ההידוק הנדרש עבור מחברים עם הברגה כדי להשיג כוח טעינה מקדים מתאים.
קריטי להבטחת אמינות ובטיחות של חיבורי ברגים בכל התעשיות.
🌍 הבנת תקני VDI 2230 ו-ISO 898
VDI 2230:2015 היא ההנחיה הגרמנית "חישוב שיטתי של חיבורי ברגים תחת לחץ גבוה". המסמך המקיף והמוכר ביותר בעולם לחישוב חיבורי ברגים. משמש בתעופה, רכב וייצור חשמל.
ISO 898-1: קטגוריות חוזק ברגים
מגדיר תכונות מכניות של מחברים עם הכינוי XY:
- 4.6: חוזק כניעה 240 מגה פסקל (פלדה רגילה)
- 8.8: חוזק כניעה 640 מגה פסקל (חוזק גבוה סטנדרטי)
- 10.9: חוזק כניעה 900 מגה פסקל (חוזק גבוה)
- 12.9: חוזק כניעה 1080 מגה פסקל (חוזק גבוה במיוחד)
עקרון הליבה
יש למתוח מראש את הבורג (למתוח אותו) לחוזק כניעה של 75-90%. זה מבטיח:
- החיבור נשאר אטום (ללא פערים)
- מטפל בעומסים משתנים (ללא התרופפות)
- פיזור עומס אחיד בין ברגים
💼 יישומים בעולם האמיתי
1️⃣ הרכבת אוגן
צינור DN200, לחץ 16 בר. 12 ברגים M16, דרגה 8.8. המחשבון קובע: 130 ניוטון מטר לכל בורג. הדקו בעזרת מפתח מומנט בצורת צלב.
2️⃣ הרכבת ציוד קריטי
הרכבת תיבת הילוכים לשלדה. ברגים M20, דרגה 10.9. מומנט נדרש: 420 ניוטון מטר. הדקו ב-3 מהלכים: 30% → 70% → 100%.
3️⃣ תיקון ציוד
החלפת אטם ראש צילינדר של מדחס. ברגים M12, דרגה 8.8. מומנט: 68 ניוטון מטר. הדקו מהמרכז החוצה בצורת ספירלה.
4️⃣ בקרת איכות הרכבה
בדוק את ההידוק לאחר ההתקנה. מדוד את מומנט הפריצה. צריך להיות 80-100% מהמומנט הנומינלי. אם פחות - הבורג משוחרר, יש להדק שוב.
דוגמה מעשית: חיבור אוגן משאבה
יישום: אוגן DN150, PN25
- 8 ברגים M16, דרגה 8.8
- אטם: גרפיט מרוכב
- חומר סיכה: משחת גרפיט
מְחוֹשָׁב: 95 ניוטון מטר לכל בורג
הידוק: תבנית צולבת, 3 מעברים (30→70→100%)
תוֹצָאָה: חיבור אטום, ללא דליפות ✓
📖 מילון מונחים טכני
- מומנט הידוק (T)
- מומנט סיבובי המופעל על הבורג במהלך הידוק. נמדד ב-N·m (ניוטון-מטר) או lb·ft (פאונד-רגל).
- כוח טעינה מקדים (F)
- כוח מתיחה צירי בבורג לאחר הידוק. מבטיח דחיסת חיבור ואמינות חיבור.
- מקדם K (מקדם מומנט)
- מקדם חסר ממדים המקשר בין מומנט לכוח: T = k × F × d. תלוי בחיכוך של ההברגה ומשטח המיסב.
- פלדה יבשה: 0.20
- שימון שמן: 0.16
- גריז מוליבדן: 0.11
- PTFE/טפלון: 0.09
- אחוז חוזק תפוקה
- טעינה מוקדמת מומלצת כאחוז מהתפוקה:
- 75%: מפרקים סטנדרטיים
- 85%: מפרקים קריטיים
- 90%: יישומי תעופה וחלל
- מפרק קשה
- חיבור מתכת-למתכת ללא אטמים. הרפיה מינימלית של עומס מקדים.
- מפרק רך
- חיבור עם אטם או איטום. רגיעה אופיינית 10-20%, דורשת הידוק חוזר.
- מפתח מומנט
- כלי לבקרת מומנט מדויקת. סוגים: סוג קליק, סוג חוגה, דיגיטלי.
- גירוד חוטים
- נתקעות מתכת במהלך הידוק. נפוץ בפלדת אל-חלד. דורש שימון.
⚠️ נקודות בטיחות קריטיות
- מומנט יתר עלול לקלף הברגות או לשבור ברגים
- מומנט נמוך מדי מוביל לכשל בחיבורים ודליפות
- יש לכייל תמיד מפתחות מומנט באופן קבוע
- נקו את הברגות לפני ההרכבה - לכלוך משנה את החיכוך
- השתמש בחומר סיכה שצוין - חומר סיכה לא נכון משנה באופן דרמטי את גורם ה-K
🎓 שיטות עבודה מומלצות
- תבנית הידוק: תבנית צלב עבור 4 ברגים, תבנית כוכבים עבור 6-8 ברגים, ספירלה מהמרכז עבור אוגנים
- הידוק רב-מעברי: השתמשו ב-2-3 מעברים עבור חיבורים קריטיים (ראשון 30%, שני 70%, סופי 100%)
- מארק בולטס: סמן ראשי ברגים כדי לזהות התרופפות ויזואלית
- להדק מחדש את המומנט: בדוק את המומנט לאחר 24 שעות עבור חיבורים רכים
- תיעוד: רישום ערכי מומנט עבור מכלולים קריטיים