Calcul standard al cuplului de strângere a șuruburilor: o bază de referință importantă

La selectareșuruburicare îndeplinesc cerințele, stăpânirea metodei de calcul a cuplului de strângere a șuruburilor este deosebit de crucială, iar standardul cuplului de strângere a șuruburilor este o referință importantă pentru alegerea tipurilor și modelelor de șuruburi. Acest articol detaliază standardele de bază și metodele de calcul științific ale cuplului de strângere a șuruburilor, oferind o referință pentru selecția rezonabilă și utilizarea standardizată a șuruburilor.

1. Calculul cuplului de strângere a șuruburilor

Formula de calcul de bază pentru cuplul de strângere a șuruburilor esteT=K×F×d, cu definirea și explicația fiecărui parametru după cum urmează:

T: Cuplul țintă necesar pentru strângerea piuliței (unitate: N·m);

K: Coeficient de cuplu, nu o valoare fixă ​​de 0,2. Ar trebui să fie determinată cuprinzător pe baza stării suprafeței șuruburilor, a stării de lubrifiere și a tipului de filet-pentru obișnuiți nelubrifiați.șuruburi cu filet grosier-,valoarea K este de obicei între 0,18-0,25; pentru șuruburile cu tratament de lubrifiere prin fosfatare, valoarea K poate fi redusă la 0,12-0,15. Valorile specifice ar trebui să se refere la manualul produsului șurub sau la datele de testare din industrie;

F: Preîncărcare necesară pentru șurub (unitate: N), un parametru central pentru a asigura o conexiune fiabilă;

d: Diametrul major al filetului șurubului (unitate: m), adică diametrul exterior maxim al filetului șurubului, care trebuie să corespundă specificațiilor șurubului (de exemplu, diametrul principal al șurubului M16 este de 16 mm, care ar trebui convertit la 0,016 m în timpul calculului).

Trebuie subliniat faptul că determinarea preîncărcării F trebuie combinată cu caracteristicile materialului șuruburilor și cerințele de conectare și nu poate fi generalizată. Pentru conexiunile convenționale ale șuruburilor din oțel, se recomandă ca limita superioară a preîncărcării să fie determinată în conformitate cu următoarele principii pentru a evita deformarea plastică a șurubului din cauza preîncărcării excesive:

Șuruburi din oțel carbon (de exemplu, material Q235, grad 8,8 și mai jos): F Mai mic sau egal cu (0,6-0,7)×σₛ×A₁

Șuruburi din oțel aliat (de exemplu, material 42CrMo, grad 10,9 și mai sus): F Mai mic sau egal cu (0,5-0,6)×σₛ×A₁

Printre ei,σₛeste limita de curgere a materialului șurubului (unitate: Pa), care ar trebui să se bazeze pe raportul de performanță mecanică a materialului șurubului real, mai degrabă decât pe „limita de curgere” (deși este similară ca semnificație în inginerie, limita de curgere se concentrează mai mult pe valoarea standard a materialului);A₁este aria-periculoasă a secțiunii transversale a șurubului (unitate: m²). Pentru șuruburile obișnuite, secțiunea transversală-periculoasă este de obicei secțiunea cu diametrul minor a filetului, care trebuie calculată în funcție de dimensiunea profilului filetului, nu în funcție de zona secțiunii transversale-nominale a șurubului. Valorile exacte pot fi obținute prin referire la standarde de fire precum GB/T 196.

2. Standarde de cuplu de strângere a șuruburilor

Standardele cuplului de strângere a șuruburilor se referă la valorile de cuplu predeterminate necesare în timpul procesului de conectare a șuruburilor. Funcția lor de bază este de a asigura etanșeitatea, stabilitatea și fiabilitatea sistemului de conectare mecanică prin standardizarea preîncărcării. Asemenea standarde nu sunt specificate în mod arbitrar de către un singur producător, ci formulate uniform de organizații naționale, industriale sau internaționale, cum ar fi GB/T 16823.3 „Metode de testare de strângere a elementelor de fixare filetate - din China și DIN 25201 din Germania. Unele domenii specifice (de exemplu, auto, industria aerospațială) au, de asemenea, standarde speciale.

Standardele de cuplu de strângere trebuie formulate diferit pe baza mai multor factori, factorii de influență de bază incluzând:

Gradul de performanță al șuruburilor: standardul cuplului de strângere pentru șuruburile cu rezistență mare-(de exemplu, gradul 10.9, gradul 12.9) este mult mai mare decât cel pentru șuruburile obișnuite (de exemplu, gradul 4.8, gradul 6.8). De exemplu, printre șuruburile M12, cuplul standard de strângere de gradul 4.8 este de aproximativ 35N·m, în timp ce cel de gradul 12.9 poate depăși 190N·m;

Scopul conexiunii: standardul de cuplu pentru conexiunile portante structurale de sarcină-(de exemplu, îmbinări cu grinzi din oțel-coloană) este mai mare decât pentru conexiunile decorative obișnuite;

Mediu de lucru: pentru scenariile cu vibrații frecvente (de exemplu, motoare, motoare) sau etanșare la presiune înaltă-(de exemplu, flanșe de conducte), este necesar un standard de cuplu mai ridicat, corespunzător unei preîncărcări mai mari, iar unele pot fi asociate cu măsuri anti-slăbire;

Specificațiile și materialul șurubului: pentru aceeași calitate, cu cât diametrul șurubului este mai mare, cu atât cuplul standard este mai mare; pentru șuruburi cu aceeași specificație, cuplul standard al materialului din oțel aliat este mai mare decât cel al oțelului carbon.

În utilizarea efectivă a șuruburilor, precizia și efectul implementării standardului cuplului de strângere sunt cruciale: dacă standardul cuplului este selectat incorect (de exemplu, strângereașuruburi de{0}}înaltă rezistență conform standardului de șuruburi de grad scăzut-), va duce la preîncărcare insuficientă și slăbirea ușoară a conexiunii; dacă cuplul standard nu este atins, pot apărea probleme precum scurgerile și zgomotul anormal; dacă cuplul depășește standardul, va cauza ruperea la tracțiune a șuruburilor sau dezlipirea filetului, prezentând pericole serioase de siguranță.

3. Rezumat

Calculul cuplului de strângere a șuruburilor și conformitatea cu standardele sunt verigile de bază în selecția șuruburilor și proiectarea conexiunii. În timpul selecției și utilizării șuruburilor, este necesar să se determine mai întâi o preîncărcare rezonabilă pe baza cerințelor de conectare, să se confirme coeficientul de cuplu în funcție de materialul șurubului și de starea suprafeței, să se calculeze cuplul țintă utilizând formula T=K×F×d și să se verifice cu strictețe raționalitatea valorii cuplului cu referire la standardele naționale sau industriale corespunzătoare.

Numai prin stăpânirea cu acuratețe a acestor cunoștințe putem selecta științific șuruburile și standardiza procesul de strângere, asigurând în mod fundamental performanța și fiabilitatea sistemului de conectare mecanică și protejând siguranța funcționării echipamentelor și a personalului. În aplicațiile practice, se recomandă să combinați manualul produsului șurub, cheile dinamometrice speciale și testele-la fața locului pentru a îmbunătăți și mai mult acuratețea controlului cuplului.