เครื่องมือวิศวกรรมฟรี
เครื่องคำนวณแรงบิดในการขันสลักเกลียว
คำนวณแรงบิดที่ต้องการเพื่อให้ได้แรงดึงล่วงหน้าของสลักเกลียวที่เหมาะสม รองรับเกลียวเมตริกแบบหยาบ & ละเอียด เกลียวอิมพีเรียล UNC และสภาวะการหล่อลื่นหลายแบบ.
เครื่องคำนวณนี้พัฒนาและตรวจสอบความถูกต้องโดยทีมวิศวกรรมของ Vibromera ผู้ผลิตเครื่องมือถ่วงสมดุลแบบพกพา Balanset
ผลลัพธ์
- 1ขันน็อตทั้งหมดด้วยมือจนกระทั่ง แนบสนิท
- 2ขันให้แน่น — (แรงบิด 30%) ในรูปแบบ
- 3ขันให้แน่น — (แรงบิด 70%) ในรูปแบบ
- 4ขันให้แน่น — (แรงบิด 100%) — การเคลื่อนไหวที่ราบรื่น
สูตรคำนวณแรงบิด
แรงบิดในการขันที่ต้องการจะคำนวณโดยใช้วิธีตัวประกอบน็อตแบบง่ายตามมาตรฐาน VDI 2230:
- ที — แรงบิดในการขัน (N·m)
- K — ค่าสัมประสิทธิ์แรงบิด / ตัวประกอบน็อต (0.10–0.25)
- F — แรงดึงเริ่มต้นเป้าหมาย (N)
- d — เส้นผ่านศูนย์กลางสลักเกลียวที่กำหนด (ม.)
แรงดึงล่วงหน้า
- S — ฐานความแข็งแกร่ง: Rp (กำลังคราก) หรือ Sp (ความเค้นพิสูจน์)
- As — พื้นที่หน้าตัดรับแรงดึง (mm²)
- η — ปัจจัยการใช้ประโยชน์ (0.50–0.90)
สมการเคลเลอร์มันน์-ไคลน์
การอ้างอิงค่า K-แฟคเตอร์
| สภาพพื้นผิว | ปัจจัย K | หมายเหตุ |
|---|---|---|
| แห้ง | 0.20–0.25 | กระจายตัวสูง |
| น้ำมันเบา | 0.14–0.18 | พบได้บ่อยที่สุด |
| MoS₂ | 0.10–0.12 | รับน้ำหนักได้สูง, สแตนเลส |
| PTFE | 0.08–0.10 | ข้อควรระวัง: ขันแน่นเกินไป |
| ชุบสังกะสี | 0.17–0.20 | ขึ้นอยู่กับสารเคลือบ |
| สารป้องกันการยึดติด | 0.11–0.13 | อุณหภูมิสูง |
| แผ่นแว็กซ์ | 0.09–0.11 | ยานยนต์ OEM |
ประเภทคุณสมบัติของสลักเกลียว (ISO 898-1)
| ระดับ | Rm | Rp | Sp | การประยุกต์ใช้ |
|---|---|---|---|---|
| 4.6 | 400 | 240 | 225 | ไม่สำคัญ |
| 5.6 | 500 | 300 | 280 | ทั่วไป |
| 8.8 | 800 | 640 | 580/600 | โครงสร้างมาตรฐาน |
| 10.9 | 1040 | 940 | 830 | ความแข็งแรงสูง |
| 12.9 | 1220 | 1100 | 970 | วิกฤต, รับน้ำหนักสูงสุด |
ตัวอย่างเชิงปฏิบัติ
K=0.16, F=640×84.3×0.75=40,464 N → T=0.16×40464×0.012=77.7 นิวตันเมตร
K=0.12, F=900×245×0.75=165,375 N → T=0.12×165375×0.020=397 นิวตันเมตร
- การขันแน่นเกินไป เกลียวหลุดหรือสลักเกลียวแตกหัก
- แรงบิดต่ำเกินไป → การหลวม การรั่วซึม ความเสียหายจากความล้า
- ควรสอบเทียบประแจวัดแรงบิดเป็นประจำทุกปี
- ทำความสะอาดเกลียวก่อนประกอบ
- ห้ามนำสลักเกลียวเกรด 10.9 ขึ้นไปกลับมาใช้ซ้ำ
- นี่เป็นการประมาณการทางวิศวกรรม — ควรทดสอบตามมาตรฐาน ISO 16047 สำหรับข้อต่อที่สำคัญ
T = K × F × d โดย K คือสัมประสิทธิ์แรงบิด (0.10–0.25), F คือแรงพรีโหลด (N), d คือเส้นผ่านศูนย์กลางระบุ (m)
สำหรับการวิเคราะห์โดยละเอียด: สมการ Kellermann-Klein แยกแรงเสียดทานที่เกลียวและที่ผิวรองรับออกจากกัน
ค่า K รวมแรงเสียดทานที่เกลียวและที่ผิวรองรับเข้าด้วยกัน กำหนดตาม ISO 16047 ที่ 75% ของแรงทดสอบพิสูจน์
- แห้ง: 0.20–0.25
- น้ำมัน: 0.14–0.18
- MoS₂: 0.10–0.12
- PTFE: 0.08–0.10
ค่ามาตรฐาน: 75% ของ Rp ช่วง: 50% (งานเบา) ถึง 90% (งานวิกฤต) สำหรับการออกแบบอย่างเคร่งครัด ให้ใช้ Sp แทน Rp
การหล่อลื่นลดค่า K ลงอย่างมาก สภาพแห้ง K≈0.22 เทียบกับ PTFE K≈0.09 การใช้แรงบิดสำหรับสภาพแห้งกับโบลต์ที่หล่อลื่น = การขันแน่นเกินไปอย่างรุนแรง
ขันหลายรอบตามรูปแบบไขว้/ดาว: ขันให้กระชับ → 30% → 70% → 100% ตรวจสอบซ้ำหลังใช้งาน 24h
T = F × [P/(2π) + 1.154·μth·d₂ + μb·(Do+dh)/4] แยกแรงเสียดทานที่เกลียวออกจากแรงเสียดทานที่ผิวรองรับ
เกลียวละเอียด = พื้นที่หน้าตัดรับความเค้นมากขึ้น แรงพรีโหลดสูงขึ้น ทนต่อการสั่นสะเทือนได้ดีขึ้น แต่มีความเสี่ยงที่เกลียวจะรูดสูงขึ้น ใช้ในอุตสาหกรรมยานยนต์และการบินและอวกาศ
โบลต์ชั้นคุณสมบัติ 10.9+ ไม่ควรนำกลับมาใช้ซ้ำหลังได้รับแรงพรีโหลดตามการออกแบบ โบลต์ที่ขันจนถึงจุดครากใช้ได้ครั้งเดียว โบลต์ชั้นคุณสมบัติ 8.8 อาจนำกลับมาใช้ซ้ำได้หากไม่เสียหาย
เครื่องมือ: แบบคลิก ±5%, แบบดิจิทัล ±2% แต่ความแปรผันของแรงเสียดทานทำให้แรงพรีโหลดกระจายตัว ±25-30% สำหรับรอยต่อที่มีความสำคัญสูง: การขันด้วยแรงบิดร่วมกับมุมขัน หรือการดึงให้ตึงด้วยไฮดรอลิก
ISO 16047 = การทดสอบ (วัดค่า K บนชิ้นส่วนยึดจริง) VDI 2230 = การออกแบบ (คำนวณโบลต์ที่ต้องใช้ แรงพรีโหลด และแรงบิด) ทั้งสองเสริมกัน
ขั้นตอนที่อธิบายไว้ในหน้านี้ได้รับการพัฒนาและทดสอบภาคสนามโดยทีมงาน Vibromera โดยใช้ Balanset-1A ซึ่งเป็นเครื่องบาลานซ์และเครื่องวิเคราะห์การสั่นสะเทือนแบบสองช่องสัญญาณชนิดพกพา สำหรับการบาลานซ์โรเตอร์หน้างาน
