Împărtășiți articolul:

Calcularea rezistențelor la forfecare și a rezistențelor la tensiune ale șuruburilor

Rezistența la forfecare și rezistența la tensiune sunt doi parametri importanți pentru selectarea și utilizarea șuruburilor. Șuruburile sunt utilizate pentru a conecta componentele într-o manieră de stopare a frecării și pentru a rezista la sarcini mecanice. Pentru a vă asigura că șuruburile satisfac cerințele de rezistență necesare într-o anumită aplicație, este important să știți ce sunt rezistența la forfecare și rezistența la tensiune, precum și cum sunt calculate acestea.

Rezistența șuruburilor

Mulți factori diferiți joacă un rol în selectarea șuruburilor. Pe lângă grosimea și rezistența substratului, trebuie respectați și alți factori importanți, cum ar fi materialul și diametrul șurubului, sarcina preconizată etc. Toți acești factori afectează rezistența unui șurub. Rezistența șurubului utilizat este de mare importanță. Aceasta se referă la capacitatea șuruburilor de a rezista la forțele de forfecare și la forțele de tensiune. Puterea este specificată prin marcare sau prin sisteme de clasificare, care pot varia în funcție de sistemul de standarde utilizat și de standardele naționale. Clasa de rezistență a unui șurub oferă informații despre rezistența la tracțiune și rezistența la deformarea plastică. Șuruburile din oțel sunt marcate diferit față de șuruburile din oțel inoxidabil. Șuruburile din oțel sunt marcate cu două numere (de exemplu, 10,9), în timp ce șuruburile din oțel inoxidabil sunt marcate cu litere și numere (de exemplu, A4-80).

Forța de forfecare a șuruburilor

Forfecarea are loc atunci când perechile de forțe de compensare acționează asupra șurubului. Aceasta are ca rezultat forțe de forfecare care pot duce la alungirea, deformarea sau torsionarea șurubului. Șuruburile necesită o anumită forță de forfecare pentru a contracara aceste forțe de forfecare. Această forță de forfecare indică la ce sarcină poate fi supus un șurub fără a se a apărea deformarea plastică sau a fi distrus. Forțele de forfecare de diferite forțe și direcții pot fi exercitate asupra unui șurub în același timp.

Forfecarea filetului: Acest tip de forfecare se mai numește și decojirea filetului și este cauzată de sarcini axiale, care sunt cauzate în principal de forța de preîncărcare la strângerea unui șurub.

Forfecarea axului șurubului cauzată de sarcina transversală

Forfecarea axului șurubului cauzată de rotație sau momente de torsiune în jurul axei șurubului

Cum se calculează puterea de forfecare.

În general, există diferite metode prin care poate fi testată rezistența la forfecare a materialelor. În general, se utilizează metode standardizate de măsurare, denumite și teste de forfecare. Testele de forfecare fac ca proba de material să fie supusă unei forțe de forfecare în continuă creștere. Forța măsurată în timpul forfecării probei este forța de forfecare maximă F_m din care este derivată forța de forfecare.

\tau{_B} = \frac{F }{A} = N/mm^2

În practică, însă, materialele nu sunt complet epuizate până la limita maximă de sarcină, ci se ține întotdeauna cont de o anumită marjă de siguranță. Această marjă de siguranță garantează faptul că tensiunea de forfecare permisă (_{clasificată T}) este semnificativ mai mică decât puterea de forfecare efectivă (T _B). Stresul de forfecare evaluat este determinat utilizând acest așa-numitul factor de siguranță (v):

\tau_{rated} = \frac{{\tau}{_B}}{v} = N/mm^2

Forța de forfecare nominală (_{clasificată F}) poate fi apoi determinată prin intermediul acestui stres de forfecare nominală (_{clasificat T}). Calculul se efectuează prin înmulțirea forței de forfecare permise cu suprafața de forfecare (S):

F_{rated} = \tau_{rated} \times S

Totuși, trebuie subliniat că este de preferat în practică să se proiecteze o conexiune cu șurub, astfel încât să se exercite doar o forță de tracțiune, dar nu și o forță de forfecare asupra șurubului, pentru a preveni o posibilă defectare din cauza sarcinilor de forfecare.

Rezistența la tracțiune și rezistența de deformare plastică a șuruburilor

Similar rezistenței la forfecare, rezistența la întindere este un stres care exprimă raportul dintre o forță (F) și o zonă (A), unde forța este o forță de întindere (longitudinală cu axa șurubului).

Rezistența la întindere a șuruburilor indică cât de mult poate fi expus materialul șurubului la întindere. Indică tensiunea maximă la întindere pe care materialul o poate suporta pe milimetru pătrat, din aria secțiunii sale transversale.

Specificațiile privind rezistența șuruburilor oferă nu numai informații despre rezistența la tracțiune, ci și despre rezistența la deformarea plastică. Rezistența la deformarea plastică se referă la stresul la care un material se confruntă cu tranziția de la deformare elastică la deformare plastică. Sau, cu alte cuvinte: Este stresul maxim pe care un material îl poate absorbi înainte ca materialul să se deformeze invariabil. Dacă materialul nu poate reveni la forma inițială după alungire, rezistența la deformarea plastică este depășită.

Determinarea rezistenței la tracțiune utilizând teste de tracțiune

Rezistența la tracțiune (_Rm) este determinată utilizând teste de întindere. Un test de întindere este o procedură standardizată prin care o probă de material este întinsă în direcția longitudinală până când se rupe. În timpul testului, sunt măsurate forța și modificarea lungimii (= alungirea) eșantionului de material. Rezistența la tracțiune este calculată pe baza forței maxime de întindere obținute și a ariei secțiunii transversale a eșantionului de material. Rezistența la tracțiune este specificată în N/mm ².

R_m = \frac{F }{A}

Calcularea rezistenței la tracțiune și a rezistenței la deformarea plastică a șuruburilor din oțel

După cum s-a menționat deja, șuruburile sunt etichetate cu o clasă de rezistență. Această clasă de rezistență oferă informații despre rezistența lor la tracțiune, adică forța de întindere pe care o poate suporta un șurub. Rezistența la întindere a unui șurub poate fi, prin urmare, calculată cu ușurință pe baza clasei de rezistență și a ariei secțiunii transversale a șurubului.

Pentru a determina rezistența la tracțiune pentru șuruburile din oțel, primul număr al specificației de rezistență este înmulțit cu un factor de 100. În următoarea ilustrație exemplu, va rezulta următorul calcul:

R_m = 10 \times 100 N/mm^2 = 1000 N/mm^2

Pentru a calcula rezistența la deformarea plastică sau limita de alungire (R _p-0.2) a șuruburilor din oțel, ambele numere ale specificației de rezistență sunt mai întâi înmulțite împreună, urmate de înmulțirea cu un factor de 10. Pe baza exemplului menționat mai sus (10.9), se obține următorul calcul:

R{_p}{_-}{_0}{_,}{_2} = 10 \times 9 \times 10 N/mm^2 = 900 N/mm^2

Calcularea rezistenței la tracțiune și a rezistenței la deformarea plastică a șuruburilor din oțel inoxidabil

Pentru șuruburile din oțel inoxidabil, specificația rezistenței diferă prin faptul că șuruburile fabricate din oțel inoxidabil sunt marcate cu o combinație literă-număr (de ex., A4-80). Intrarea din stânga cratimei se referă la tipul de oțel inoxidabil al șurubului utilizat. În exemplul următor, denumirea A4 afirmă că șurubul din oțel inoxidabil este fabricat din oțel inoxidabil austenitic (oțel V4A). Pentru a determina rezistența la tracțiune, valoarea din dreapta cratimei (80) este înmulțită cu un factor de 10:

R_m = 80 \times 10 N/mm^2 = 800 N/mm^2

Limita de alungire a șuruburilor din oțel inoxidabil nu este adesea determinată clar în testul de întindere. Din acest motiv, limita de expansiune de 0,2% determinată în testul de întindere este utilizată pentru oțel inoxidabil. Aceasta depinde de materia primă și este furnizată de producător sau trebuie consultată dintr-un standard. DIN EN ISO 3506-1 conține informații privind limita de alungire determinată pentru A1 până la A5 în combinație cu clasele de rezistență 50-80 și intervalele definite ale diametrului.

Conversie de la MPa la N/mm^2

Rezistența la tracțiune și rezistența la forfecare pot fi specificate în diferite unități, și anume în Megapascal (MPa) și Newton pe milimetru pătrat (N/mm ²). Totuși, ambele unități sunt echivalente, deoarece 1 MPa corespunde cu 1 N/mm ². Megapascal face parte din sistemul internațional de unități (SI) și este, astfel, utilizat pe scară largă în multe domenii tehnice și științifice. Unitatea Newton pe milimetru pătrat se bazează mai mult pe convențiile mai vechi și este încă răspândită cu precădere în ingineria mecanică. În multe aplicații tehnice, în special în teoria puterii, forțele sunt măsurate în Newtoni (N) și suprafețele în milimetri pătrați (mm ²). Prin urmare, unitatea N/mm ² este o alegere naturală pentru calcularea rezistenței la tracțiune și a rezistenței la forfecare.

Linia noastră de produse din magazinul online MISUMI

Șuruburile sunt componente de bază în lumea ingineriei mecanice și a construcției personalizate a utilajelor. MISUMI furnizează o gamă completă de șuruburi cu clase de rezistență diferite și fabricate din materiale diferite. MISUMI oferă, de asemenea, accesorii suplimentare în funcție de cerințele de prindere cu șuruburi, cum ar fi șaibe, piulițe, console sau dispozitive de blocare pe filet.

Articole similare

Mecanismul manetei de comutare – Cum funcționează?

Mecanismul manetei de comutare este un principiu tehnic utilizat pentru a genera sau a exercita forțe mari cu o utilizare relativ redusă a forței. Acest principiu este utilizat în principal în industrie pentru a asigura fixarea pe poziții fără o utilizare continuă a forței - de exemplu, cu cleme rapide .

Cunoștințe de bază Cleme

8 Minute citite

Selectarea curelelor trapezoidale și a scripeților pentru curele trapezoidale

V-belts and V-belt pulleys are basic components of belt drives and are used in many mechanical systems in the industrial sector. Belt drives transfer rotary motion, torque, and power from a drive element to a driven element. In contrast to toothed belt drives that transfer power with an interlocking mechanism, belt drives work in a friction-locking manner. It is characteristic of belt drives that they ensure efficient friction-based power transfer and a longer service life while simultaneously providing a simple bearing arrangement.

Cunoștințe de bază Transmitere

8 Minute citite

Reprezentarea filetelor în desene tehnice

Reprezentarea corectă a filetelor în desenele tehnice servește drept bază pentru comunicarea tehnică între domeniile participante. Informațiile extinse pot fi prezentate într-o manieră clară și ușor de înțeles la nivel internațional, sprijinind astfel procesele facile de producție, fabricare și asamblare mecanice. În acest articol, veți afla cum sunt prezentate în detaliu filetele și orificiile de alezaj în ingineria mecanică.

Cunoștințe de bază Construcție

9 Minute citite

Conexiuni cu știfturi – Conectarea componentelor cu știfturi de cilindru – Metode/erori

În acest articol, ne vom concentra în detaliu pe subiectul conexiunilor cu știfturi din domeniul mecanic. Vom analiza îndeaproape piesele turnate precum bolțurile și știfturile, alături de alte dispozitive de fixare și elementele de fixare, precum și rolul decisiv al acestora în conexiunile cu știfturi. Vom discuta despre diferite exemple de conexiuni cu știfturi și defecte potențiale la fixarea componentelor.

Cunoștințe de bază Asamblare

12 Minute citite