Darmowe narzędzie inżynieryjne
Kalkulator wytrzymałości na rozciąganie & ścinanie śrub
Oblicz graniczne obciążenie rozciągające śrub metrycznych na podstawie danych klas własności ISO 898-1 oraz uproszczone oszacowanie nośności na ścinanie. Wybierz rozmiar śruby i klasę własności.
Ten kalkulator został opracowany i zweryfikowany przez zespół inżynierski Vibromera, producenta przenośnych przyrządów do wyważania Balanset.
Wyniki
Maksymalne obciążenie rozciągające
Maksymalna siła rozciągająca, jaką śruba może wytrzymać przed pęknięciem:
- Rm — wytrzymałość na rozciąganie ostateczna (MPa) z klasy wytrzymałości
- As — pole przekroju czynnego na rozciąganie (mm²), zgodnie z ISO 898-1 / ISO 261
Nośność na ścinanie (uproszczone oszacowanie)
ISO 898-1 definiuje właściwości śrub w zakresie rozciągania i obciążenia próbnego, lecz nie określa wytrzymałości na ścinanie. Wartość pokazana tutaj jest powszechnie stosowanym uproszczonym oszacowaniem inżynierskim, które przyjmuje wytrzymałość na ścinanie jako około 60% wytrzymałości na rozciąganie (na podstawie kryterium von Misesa, τ ≈ 0.58 σ):
W przypadku ścinania podwójnego należy pomnożyć przez 2 (dwie płaszczyzny ścinania).
⚠️ Uwaga projektowa dotycząca ścinania: Rzeczywista nośność na ścinanie zależy od tego, czy płaszczyzna ścinania przechodzi przez gwint czy przez niegwintowany trzpień, od poślizgu złącza i nacisku na blachę oraz od obciążeń zmęczeniowych. Normy projektowe definiują własne wartości — np. Eurokod 3 (EN 1993-1-8) stosuje Fv = αv × fub × A with αv = 0.6 dla klas 4.6, 5.6 i 8.8, ale 0.5 dla klas 4.8, 5.8, 6.8 i 10.9, wraz z częściowymi współczynnikami bezpieczeństwa. Zawsze weryfikuj połączenia obciążone na ścinanie według właściwej normy konstrukcyjnej lub mechanicznej, a nie wyłącznie na podstawie tego uproszczonego oszacowania.
Klasy wytrzymałości zgodnie z ISO 898-1
| Klasa | Rm (MPa) | Rp0,2 (MPa) | Typowe zastosowanie |
|---|---|---|---|
| 4.6 | 400 | 240 | Niska wytrzymałość, ogólnego przeznaczenia |
| 5.8 | 520 | 420 | Konstrukcyjne, niesprężane wstępnie |
| 8.8 | 800 | 640 | Motoryzacja, maszyny (najczęściej stosowana) |
| 10.9 | 1040 | 940 | Wysoka wytrzymałość konstrukcyjna |
| 12.9 | 1220 | 1100 | Maksymalna wytrzymałość (stal stopowa) |
Przykład praktyczny
Biorąc pod uwagę: Śruba M10, klasa wytrzymałości 8,8, ścinanie pojedyncze
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
⚠️ Uwaga: Są to maksymalne nośności bez współczynników bezpieczeństwa. Do celów projektowych należy zastosować odpowiednie współczynniki bezpieczeństwa (zwykle 2–3 dla obciążeń statycznych i 4–6 dla obciążeń zmęczeniowych).
Pole przekroju czynnego na rozciąganie (As) to efektywne pole przekroju używane do obliczania nośności gwintowanego elementu złącznego na rozciąganie. Jest mniejsze od nominalnego pola przekroju trzpienia, ponieważ uwzględnia geometrię dna gwintu. Wartości podano w tabelach normy ISO 898-1.
Graniczne obciążenie rozciągające wynosi Ft = Rm × As, gdzie Rm to wytrzymałość na rozciąganie wynikająca z klasy własności, a As to pole przekroju czynnego na rozciąganie. Na przykład dla śruby klasy 8.8 wartość Rm wynosi 800 MPa.
Pierwsza liczba (8) odpowiada jednej setnej minimalnej wytrzymałości na rozciąganie wyrażonej w MPa (800 MPa). Druga liczba (8) to dziesięciokrotność stosunku granicy plastyczności do wytrzymałości na rozciąganie (0,8). Granica plastyczności wynosi więc około 800 × 0,8 = 640 MPa.
ISO 898-1 nie określa wytrzymałości na ścinanie — obejmuje wyłącznie właściwości przy rozciąganiu i obciążeniu próbnym. Powszechne uproszczone oszacowanie przyjmuje wytrzymałość na ścinanie jako 60% wytrzymałości na rozciąganie: Fs = 0.6 × Rm × As, na podstawie hipotezy plastyczności von Misesa. Normy projektowe, takie jak Eurokod 3 (EN 1993-1-8), stosują własne współczynniki (0.6 lub 0.5 w zależności od klasy wytrzymałości) oraz współczynniki bezpieczeństwa. Dla ścinania dwucięciowego (dwie płaszczyzny) należy pomnożyć przez 2.
Obciążenie próbne to maksymalna siła bez trwałego odkształcenia (granica sprężystości). Wytrzymałość na rozciąganie to maksymalna siła przed zerwaniem. Naprężenie od obciążenia próbnego wynosi w przybliżeniu 90% granicy plastyczności dla większości klas wytrzymałości.
Procedury opisane na tej stronie zostały opracowane i przetestowane w warunkach terenowych przez zespół Vibromera przy użyciu urządzenia Balanset-1A, przenośnego dwukanałowego balansera i analizatora drgań do wyważania wirników na miejscu.
Profesjonalne urządzenia i oprogramowanie do wyważania w terenie. Używane w ponad 50 krajach.
