Công cụ kỹ thuật miễn phí
Máy tính mô-men xoắn siết bu lông
Tính toán mô-men xoắn cần thiết để đạt được lực siết bu lông thích hợp. Hỗ trợ ren hệ mét bước thô & bước mịn, ren hệ inch UNC và nhiều điều kiện bôi trơn khác nhau.
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
- 1Siết chặt tất cả các bu lông bằng tay cho đến khi ấm cúng
- 2Siết chặt lại — (Mô-men xoắn 30%) theo mẫu
- 3Siết chặt lại — (Mô-men xoắn 70%) theo mẫu
- 4Siết chặt lại — (Mô-men xoắn 100%) — chuyển động mượt mà
Công thức tính mô-men xoắn
Mômen xoắn cần thiết được tính toán bằng phương pháp hệ số đai ốc VDI 2230 đơn giản hóa:
- T — mô-men xoắn siết chặt (N·m)
- K — Hệ số momen xoắn / hệ số đai ốc (0,10–0,25)
- F — Lực tải trước mục tiêu (N)
- d — đường kính bu lông danh nghĩa (m)
Lực tải trước
- S — cơ sở độ bền: Rp (giới hạn chảy) hoặc Sp (ứng suất thử)
- As — diện tích chịu ứng suất kéo (mm²)
- η — Hệ số sử dụng (0,50–0,90)
Phương trình Kellermann-Klein
Tham chiếu hệ số K
| Tình trạng bề mặt | Hệ số K | Ghi chú |
|---|---|---|
| Khô | 0,20–0,25 | Phân tán cao |
| Dầu nhẹ | 0,14–0,18 | Phổ biến nhất |
| MoS₂ | 0,10–0,12 | Tải trọng cao, thép không gỉ |
| PTFE | 0,08–0,10 | Cảnh báo: quá tải mô-men xoắn |
| Mạ kẽm | 0,17–0,20 | Tùy thuộc vào lớp phủ |
| Chống kẹt | 0,11–0,13 | Nhiệt độ cao |
| Miếng dán sáp | 0,09–0,11 | Nhà sản xuất thiết bị gốc (OEM) ô tô |
Phân loại đặc tính bu lông (ISO 898-1)
| Lớp học | Rm | Rp | Sp | Áp dụng |
|---|---|---|---|---|
| 4.6 | 400 | 240 | 225 | Không quan trọng |
| 5.6 | 500 | 300 | 280 | Chung |
| 8.8 | 800 | 640 | 580/600 | Cấu trúc tiêu chuẩn |
| 10.9 | 1040 | 940 | 830 | Cường độ cao |
| 12.9 | 1220 | 1100 | 970 | Tới hạn, tải trọng tối đa |
Ví dụ thực tế
K = 0,16, F = 640 × 84,3 × 0,75 = 40.464 N → T = 0,16 × 40.464 × 0,012 =77,7 N·m
K = 0,12, F = 900 × 245 × 0,75 = 165.375 N → T = 0,12 × 165.375 × 0,020 =397 N·m
- Siết quá chặt tuột ren hoặc gãy bu lông
- Siết quá chặt → nới lỏng, rò rỉ, hỏng hóc do mỏi
- Hiệu chuẩn cờ lê lực hàng năm
- Làm sạch ren trước khi lắp ráp
- Không được tái sử dụng các bu lông loại 10.9 trở lên.
- Đây là ước tính kỹ thuật — thử nghiệm theo tiêu chuẩn ISO 16047 đối với các mối nối quan trọng.
T = K × F × d, trong đó K là hệ số mômen (0.10–0.25), F là lực siết trước (N), d là đường kính danh nghĩa (m).
Để phân tích chi tiết: phương trình Kellermann-Klein tách riêng ma sát ren và ma sát ở bề mặt tỳ.
Hệ số K kết hợp ma sát ren và ma sát ở bề mặt tỳ. Được xác định theo ISO 16047 tại 75% tải trọng thử.
- Khô: 0.20–0.25
- Dầu: 0.14–0.18
- MoS₂: 0.10–0.12
- PTFE: 0.08–0.10
Tiêu chuẩn: 75% của Rp. Phạm vi: từ 50% (điều kiện làm việc nhẹ) đến 90% (trường hợp trọng yếu). Để thiết kế nghiêm ngặt, dùng Sp thay cho Rp.
Việc bôi trơn làm giảm mạnh hệ số K. Khô K≈0.22 so với PTFE K≈0.09. Áp dụng mômen siết dùng cho bu lông khô lên bu lông đã bôi trơn = siết quá chặt nghiêm trọng.
Siết nhiều lượt theo trình tự chéo/hình sao: siết vừa khít → 30% → 70% → 100%. Kiểm tra lại sau 24h vận hành.
T = F × [P/(2π) + 1.154·μth·d₂ + μb·(Do+dh)/4]. Tách ma sát ren khỏi ma sát ở bề mặt tỳ.
Bước ren nhỏ = tiết diện chịu ứng suất lớn hơn, lực siết trước cao hơn, khả năng chống rung tốt hơn, nhưng nguy cơ trờn ren cao hơn. Được dùng trong ngành ô tô và hàng không vũ trụ.
Không nên tái sử dụng bu lông cấp 10.9+ sau khi đã đạt lực siết trước theo thiết kế. Bu lông siết đến giới hạn chảy chỉ dùng một lần. Bu lông cấp 8.8 có thể được tái sử dụng nếu không bị hư hỏng.
Dụng cụ: loại phát tiếng tách ±5%, loại kỹ thuật số ±2%. Nhưng biến thiên ma sát gây ra độ phân tán lực siết trước ±25-30%. Đối với các mối ghép trọng yếu: siết theo mômen-góc hoặc căng bằng thủy lực.
ISO 16047 = thử nghiệm (đo hệ số K trên các chi tiết ghép chặt thực tế). VDI 2230 = thiết kế (tính toán bu lông cần dùng, lực siết trước và mômen siết). Bổ sung cho nhau.
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.
