Các thông số tính toán

Dựa trên ISO 898, ASME B1.1 và VDI 2230









Kết quả tính toán

Mô-men xoắn khuyến nghị:
—
Lực tải trước mục tiêu:
—
Hệ số ma sát (hệ số k):
—
Phạm vi mô-men xoắn tối thiểu-tối đa:
—

Hướng dẫn thắt chặt:

Bước 1: Siết chặt bằng tay cho đến khi khít
Bước 2: Áp dụng mô-men xoắn cuối cùng 30%
Bước 3: Áp dụng mô-men xoắn cuối cùng 70%
Bước 4: Áp dụng mô-men xoắn cuối cùng 100% theo chuyển động mượt mà

Máy tính hoạt động như thế nào

Tiêu chuẩn tham khảo

Tiêu chuẩn quốc tế:

  • VDI 2230:2015 – Tính toán hệ thống các mối nối bu lông chịu ứng suất cao
  • ISO 898-1 – Tính chất cơ học của ốc vít – Bu lông, vít và đinh tán
  • ASME B1.1 – Ren vít inch thống nhất
  • DIN 946 – Mối quan hệ mô-men xoắn-tải trước cho ốc vít ren
  • ECSS-E-HB-32-23A – Sổ tay về ốc vít ren (ESA)

Công thức mô-men xoắn cơ bản

Mô-men xoắn siết chặt cần thiết được tính toán bằng cách sử dụng:

T = k × F × d

where:

  • T — mô-men xoắn siết chặt (N·m)
  • k — hệ số mô-men xoắn (thường là 0,15-0,25)
  • F — lực tải trước mong muốn (N)
  • ngày — đường kính bu lông danh nghĩa (m)

Tính toán lực tải trước

Lực tải trước được xác định bởi:

F = σ_y × A_s × mức sử dụng

where:

  • σ_y — giới hạn chảy của vật liệu bu lông (MPa)
  • BẰNG — diện tích chịu ứng suất kéo (mm²)
  • sử dụng — phần trăm cường độ chịu kéo được sử dụng

Hệ số K (Hệ số mô-men xoắn)

Hệ số k phụ thuộc vào ma sát bề mặt ren và ổ trục:

  • Khô/không bôi trơn: k = 0,20-0,25
  • Thoa một lớp dầu mỏng: k = 0,15-0,18
  • Molypden disulfide: k = 0,10-0,12
  • Lớp phủ PTFE: k = 0,08-0,10

Các lớp sức mạnh bu lông

Các loại bu lông hệ mét biểu thị cường độ chịu kéo và cường độ chịu chảy:

  • Lớp 8.8: Độ bền kéo 800 MPa, độ bền chảy 640 MPa
  • Lớp 10.9: Độ bền kéo 1000 MPa, độ bền chảy 900 MPa
  • Lớp 12.9: Độ bền kéo 1200 MPa, độ bền kéo 1080 MPa

Những cân nhắc quan trọng

  • Luôn sử dụng các công cụ mô-men xoắn được hiệu chuẩn
  • Làm sạch ren trước khi lắp ráp
  • Áp dụng mô-men xoắn theo các bước dần dần cho các khớp quan trọng
  • Xem xét việc giãn mô-men xoắn ở các khớp mềm
  • Tính đến mô-men xoắn chủ đạo trong đai ốc khóa
  • Nếu cần, hãy vặn lại sau khi ổn định ban đầu

Các yếu tố an toàn

  • Tải trọng tĩnh: Năng suất điển hình 75-85%
  • Tải trọng động: Năng suất khuyến nghị 50-65%
  • An toàn quan trọng: Cần phân tích bổ sung
  • Bu lông tái sử dụng: Giảm mô-men xoắn 10-20%

Ví dụ sử dụng & Hướng dẫn lựa chọn giá trị

Ví dụ 1: Kết nối mặt bích bơm

Kịch bản: Kết nối máy bơm với động cơ bằng bộ phận bảo vệ khớp nối

  • Kích thước bu lông: M12
  • Cấp: 8.8
  • Bôi trơn: Thoa dầu nhẹ
  • Tải trước: 75% (tiêu chuẩn)
  • Loại khớp: Cứng (thép với thép)
  • Phương pháp: Cờ lê lực thủ công
  • Kết quả: 78 N·m (58 ft·lb)
  • Note: Siết chặt theo hình chữ thập
Ví dụ 2: Mặt bích bình chịu áp lực

Kịch bản: Đường ống hơi áp suất cao với gioăng xoắn ốc

  • Kích thước bu lông: M20
  • Cấp: 10.9
  • Bôi trơn: Molypden disulfide
  • Tải trước: 85% (hiệu suất cao)
  • Loại khớp: Mềm (có miếng đệm)
  • Phương pháp: Bộ căng thủy lực
  • Kết quả: 340 N·m (251 ft·lb)
  • Phê bình: Thực hiện theo trình tự ASME PCC-1
Ví dụ 3: Bu lông đầu động cơ

Kịch bản: Tổng thành xi lanh động cơ ô tô

  • Kích thước bu lông: M10
  • Cấp: 12.9
  • Bôi trơn: Dầu động cơ
  • Tải trước: 90% (tối đa)
  • Loại khớp: Lỗ ren
  • Phương pháp: Mô-men xoắn + góc
  • Kết quả: 65 N·m + góc quay 90°
  • Note: Ứng dụng mô-men xoắn-đến-giới hạn

Cách chọn giá trị

Lựa chọn cấp bu lông
  • Lớp 4.6/Lớp 2:
    • Các ứng dụng không quan trọng
    • Chỉ tải nhẹ
    • Tùy chọn chi phí thấp
  • Lớp 8.8/Lớp 5:
    • Kỹ thuật chung
    • Lựa chọn phổ biến nhất
    • Tỷ lệ sức mạnh/chi phí tốt
  • Lớp 10.9/Lớp 8:
    • Ứng dụng cường độ cao
    • Tải trọng động
    • Có thể giảm số lượng bu lông
  • Lớp 12.9:
    • Sức mạnh tối đa
    • Ứng dụng quan trọng
    • Cần xử lý đặc biệt
Lựa chọn bôi trơn
  • Khô (k=0,20): Kết quả không nhất quán, hãy tránh nếu có thể
  • Dầu nhẹ (k=0,15): Lựa chọn tiêu chuẩn, nhất quán
  • Bột Moly (k=0,10): Tải trọng cao, thép không gỉ
  • PTFE (k=0,08): Ma sát thấp nhất, tải trước chính xác
  • Chống kẹt: Sử dụng hệ số k được nhà sản xuất chỉ định
Hướng dẫn lựa chọn tải trước
  • Năng suất 50%:
    • Thiết bị rung
    • Tháo rời thường xuyên
    • Linh kiện nhôm
  • Năng suất 75%:
    • Mối nối tĩnh tiêu chuẩn
    • Lắp ráp thép
    • Hầu hết các ứng dụng
  • 85-90% Năng suất:
    • Các khớp quan trọng
    • Không được phép tách khớp
    • Chỉ các ứng dụng được thiết kế
Những cân nhắc về loại khớp
  • Khớp cứng:
    • Tiếp xúc kim loại với kim loại
    • Thư giãn tối thiểu
    • Áp dụng các giá trị mô-men xoắn tiêu chuẩn
  • Khớp mềm:
    • Gioăng, vòng chữ O hiện có
    • Mong đợi sự nới lỏng 10-20%
    • Có thể cần phải vặn lại
  • Lỗ ren:
    • Kiểm tra độ bám ren (2×D min)
    • Hãy cẩn thận với việc chạm đáy
    • Xem xét helicoil cho nhôm
Chuỗi thắt chặt
  • Mẫu 4 bu lông: Mẫu chữ thập (1-3-2-4)
  • Mẫu 6 bu lông: Mẫu hình ngôi sao
  • Mặt bích tròn: 180° ngược nhau, sau đó 90°
  • Nhiều lần vượt qua: 30% → 70% → 100% → xác minh
  • Mặt bích lớn: Sử dụng phương pháp kế thừa ASME PCC-1