Công cụ kỹ thuật miễn phí
Máy tính cường độ kéo và cắt của bu lông
Tính tải kéo đứt tối đa của bu lông hệ mét từ dữ liệu cấp bền ISO 898-1, cộng thêm ước tính đơn giản khả năng chịu cắt. Chọn kích cỡ bu lông và cấp bền.
Công cụ tính toán này được phát triển và kiểm chứng bởi đội ngũ kỹ sư của Vibromera, nhà sản xuất các thiết bị cân bằng cầm tay Balanset.
Kết quả
Tải trọng kéo tối đa
Lực căng tối đa mà một bu lông có thể chịu được trước khi bị gãy:
- Rm — Độ bền kéo tối đa (MPa), từ loại tính chất
- s — Diện tích chịu ứng suất kéo (mm²), theo tiêu chuẩn ISO 898-1 / ISO 261
Khả năng chịu cắt (Ước tính đơn giản)
ISO 898-1 xác định các đặc tính tải kéo và tải thử của bu lông — nó không không quy định độ bền cắt. Giá trị hiển thị ở đây là một ước tính kỹ thuật đơn giản được dùng rộng rãi, giả định độ bền cắt xấp xỉ 60% độ bền kéo (dựa trên tiêu chuẩn von Mises, τ ≈ 0.58 σ):
Đối với biến dạng cắt kép, nhân với 2 (hai mặt phẳng cắt).
⚠️ Lưu ý về thiết kế chịu cắt: Khả năng chịu cắt thực tế phụ thuộc vào việc mặt phẳng cắt đi qua phần ren hay thân trơn không ren, vào độ trượt của mối ghép và áp lực tỳ của bản, cũng như tải mỏi. Các quy chuẩn thiết kế xác định giá trị riêng của chúng — ví dụ Eurocode 3 (EN 1993-1-8) sử dụng Fv = αv × fub × A với αv = 0.6 cho các cấp 4.6, 5.6 và 8.8 nhưng 0.5 cho các cấp 4.8, 5.8, 6.8 và 10.9, cùng với các hệ số an toàn riêng phần. Luôn kiểm tra các mối ghép chịu cắt theo quy chuẩn thiết kế kết cấu hoặc cơ khí hiện hành, không chỉ dựa vào ước tính đơn giản này.
Phân loại tính chất công trình theo tiêu chuẩn ISO 898-1
| Lớp học | Rm (MPa) | Rp0,2 (MPa) | Sử dụng điển hình |
|---|---|---|---|
| 4.6 | 400 | 240 | Cường độ thấp, đa dụng |
| 5.8 | 520 | 420 | Cấu trúc, không tải trước |
| 8.8 | 800 | 640 | Ngành ô tô, máy móc (phổ biến nhất) |
| 10.9 | 1040 | 940 | Kết cấu cường độ cao |
| 12.9 | 1220 | 1100 | Độ bền tối đa (thép hợp kim) |
Ví dụ thực tế
Được cho: Bu lông M10, cấp độ bền 8.8, chịu lực cắt đơn
s = 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
⚠️ Lưu ý: Đây là các giá trị khả năng chịu tải tối đa mà không tính đến hệ số an toàn. Hãy áp dụng các hệ số an toàn thích hợp (thường là 2–3 đối với tải trọng tĩnh, 4–6 đối với tải trọng mỏi) cho mục đích thiết kế.
Diện tích chịu ứng suất kéo (As) là diện tích mặt cắt ngang hiệu dụng dùng để tính khả năng chịu tải kéo của chi tiết ghép ren. Diện tích này nhỏ hơn diện tích thân danh nghĩa vì có xét đến hình học chân ren. Các giá trị được lập bảng trong ISO 898-1.
Tải trọng kéo giới hạn là Ft = Rm × As, trong đó Rm là độ bền kéo giới hạn (theo cấp bền) và As là diện tích chịu ứng suất kéo. Ví dụ, bu lông cấp 8.8 có Rm = 800 MPa.
Số thứ nhất (8) bằng 1/100 độ bền kéo giới hạn tối thiểu tính bằng MPa (800 MPa). Số thứ hai (8) bằng 10 lần tỷ số giữa giới hạn chảy và độ bền kéo giới hạn (0,8). Do đó giới hạn chảy ≈ 800 × 0,8 = 640 MPa.
ISO 898-1 không quy định độ bền cắt — tiêu chuẩn này chỉ đề cập đến các tính chất kéo và tải trọng thử. Cách ước tính đơn giản thường dùng là lấy độ bền cắt bằng 60% độ bền kéo: Fs = 0,6 × Rm × As, dựa trên tiêu chí chảy von Mises. Các tiêu chuẩn thiết kế như Eurocode 3 (EN 1993-1-8) áp dụng các hệ số riêng (0,6 hoặc 0,5 tùy cấp bền) cùng các hệ số an toàn. Với cắt kép (hai mặt phẳng cắt), nhân với 2.
Tải trọng thử là lực lớn nhất không gây biến dạng dư (giới hạn đàn hồi). Độ bền kéo giới hạn là lực lớn nhất trước khi đứt gãy. Ứng suất tải trọng thử xấp xỉ 90% giới hạn chảy đối với hầu hết các cấp bền.
Các quy trình được mô tả trên trang này đã được đội ngũ Vibromera phát triển và thử nghiệm thực địa bằng Balanset-1A, một máy cân bằng hai kênh cầm tay kiêm máy phân tích rung động dùng để cân bằng rotor tại chỗ.
Thiết bị và phần mềm cân bằng tại hiện trường chuyên nghiệp. Được sử dụng tại hơn 50 quốc gia.
