Інструмент вільного інжинірингу
Калькулятор міцності болтів на розтяг & зсув
Розрахуйте граничне розтягувальне навантаження метричних болтів за даними класу міцності ISO 898-1, а також спрощену оцінку несної здатності на зріз. Виберіть розмір болта та клас міцності.
Цей калькулятор розроблено та перевірено інженерною командою Vibromera, виробника портативних балансувальних приладів Balanset.
Результати
Граничне навантаження на розтяг
Максимальне розтягувальне зусилля, яке болт може витримати до розриву:
- Рm — межа міцності на розтяг (МПа), залежно від класу міцності
- As — площа розтягувального напруження (мм²), згідно з ISO 898-1 / ISO 261
Несна здатність на зріз (спрощена оцінка)
ISO 898-1 визначає властивості болтів щодо міцності на розтяг і пробного навантаження — він не не визначає міцність на зріз. Значення, наведене тут, є широко застосовуваною спрощеною інженерною оцінкою, у якій міцність на зріз приймається приблизно на рівні 60% від міцності на розтяг (на основі критерію von Mises, τ ≈ 0.58 σ):
Для подвійного зсуву помножте на 2 (дві площини зсуву).
⚠️ Примітка щодо розрахунку на зріз: Фактична несна здатність на зріз залежить від того, чи проходить площина зрізу через різьбу або через гладкий стрижень, від ковзання з'єднання та зминання пластини, а також від втомного навантаження. Норми проєктування задають власні значення — наприклад, Eurocode 3 (EN 1993-1-8) використовує Fv = αv × fub × A з αv = 0.6 для класів 4.6, 5.6 і 8.8, але 0.5 для класів 4.8, 5.8, 6.8 і 10.9, разом із частковими коефіцієнтами безпеки. Завжди перевіряйте з'єднання, навантажені на зріз, за застосовним будівельним або машинобудівним нормоконтролем, а не лише за цією спрощеною оцінкою.
Класи міцності за ISO 898-1
| Клас | Rm (МПа) | Rp0,2 (МПа) | Типове використання |
|---|---|---|---|
| 4.6 | 400 | 240 | Низькоміцні, загального призначення |
| 5.8 | 520 | 420 | Структурний, без попереднього навантаження |
| 8.8 | 800 | 640 | Автомобільна промисловість, машинобудування (найпоширеніші) |
| 10.9 | 1040 | 940 | Високоміцна конструкція |
| 12.9 | 1220 | 1100 | Максимальна міцність (легована сталь) |
Практичний приклад
Дано: Болт M10, клас міцності 8.8, одинарний зсув
As = 58,0 мм², Rm = 800 МПа
Ft = 800 × 58,0 = 46 400 Н = 46,4 кН
Fs = 0,6 × 800 × 58,0 = 27 840 Н = 27,8 кН
⚠️ Примітка: Це граничні вантажопідйомності без урахування коефіцієнтів запасу міцності. Для цілей проектування застосуйте відповідні коефіцієнти запасу міцності (зазвичай 2–3 для статичної міцності, 4–6 для втоми).
Площа поперечного перерізу під напруженням розтягу (As) — це ефективна площа перерізу, яка використовується для розрахунку несучої здатності різьбового кріпильного елемента на розтяг. Вона менша за номінальну площу стрижня, оскільки враховує геометрію западини різьби. Значення наведені в таблицях ISO 898-1.
Граничне розтягувальне навантаження дорівнює Ft = Rm × As, де Rm — межа міцності на розрив (за класом міцності), а As — площа перерізу під напруженням розтягу. Наприклад, болт класу 8.8 має Rm = 800 МПа.
Перше число (8) — це 1/100 мінімальної межі міцності на розрив у МПа (800 МПа). Друге число (8) — це 10-кратне відношення межі текучості до межі міцності (0,8). Отже, межа текучості ≈ 800 × 0,8 = 640 МПа.
ISO 898-1 не визначає міцність на зріз — стандарт охоплює лише властивості при розтягу та пробному навантаженні. Загальноприйнята спрощена оцінка приймає міцність на зріз рівною 60% міцності на розтяг: Fs = 0.6 × Rm × As, на основі критерію текучості за Мізесом. Проєктні норми, такі як Eurocode 3 (EN 1993-1-8), застосовують власні коефіцієнти (0,6 або 0,5 залежно від класу міцності) та коефіцієнти запасу. Для подвійного зрізу (дві площини) помножте на 2.
Пробне навантаження — це максимальна сила, що не спричиняє залишкової деформації (межа пружності). Межа міцності на розрив — це максимальна сила до руйнування. Напруження від пробного навантаження становить приблизно 90% межі текучості для більшості класів міцності.
Процедури, описані на цій сторінці, були розроблені та випробувані в польових умовах командою Vibromera за допомогою Balanset-1A — портативного двоканального балансувального пристрою та аналізатора вібрації для балансування роторів на місці експлуатації.
Професійні прилади та програмне забезпечення для балансування в польових умовах. Використовуються в більш ніж 50 країнах.
