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Pendant le processus de serrage des boulons, seuls 10% du couple sont convertis en force de serrage. Le crois-tu?
Avez-vous entendu dire que seulement 10% du couple dans le processus de serrage des boulons est converti en force de serrage ? Il y a aussi un dicton populaire appelé la règle '541', c'est-à-dire que 50% du couple dans le processus de serrage du boulon est de surmonter le frottement sous la tête de boulon ou l'écrou, et 40% du couple doit surmonter le frottement dans le filetage paire. Le couple réellement converti en force de serrage ne compte que pour 10%. Est-ce vrai?
Aujourd'hui, nous allons utiliser des formules de calcul pour prouver si l'énoncé ci-dessus est correct !
Pendant le processus de serrage, une partie du couple doit surmonter le frottement entre l'écrou et la pièce connectée, une partie du couple doit surmonter le frottement entre les filets et une partie du couple doit être convertie en force de pré-serrage du boulon .
F0=force de pré-serrage du boulon
P=Pas
d2=diamètre primitif de base du filetage extérieur
M=Serrer le boulon au couple
μk=Le coefficient de frottement entre l'écrou et la pièce connectée
μg=Coefficient de friction entre le filetage de l'écrou et du boulon
DKm=Le diamètre central de la bague de contact entre l'écrou et la pièce connectée
Mg = couple de frottement entre l'écrou et la pièce connectée
Mk= Couple entre la paire de filets d'écrou et de boulon (y compris le couple de frottement et le couple converti en force de serrage)
ψ=angle d'hélice du filetage
2α est l'angle du profil du filetage
Regardez d'abord le couple de frottement Mg entre l'écrou et la pièce connectée
Mg = F0 * ψK * Dkm/2 (Formule 1)
Développez le filetage le long du diamètre, comme illustré à la figure 2, l'angle d'hélice du filetage
Tanψ = p/Π*d2 (Formule 2)
L'analyse agissant sur le filetage est illustrée à la figure 3, où les forces sont équilibrées.
Alors la composante de force F1 dans la direction horizontale est :
F1=F0*tan(ρ'+ψ) (Formule 3)
Parce que les filetages métriques ordinaires sont des dents triangulaires.
Rn = La pression positive entre l'écrou et la surface de contact du filetage du boulon
Donc:
Rn=F0/cos(ɑ) (Formule 4)
La force de frottement entre les surfaces de contact du profil de filetage est
Rn*μg=F0/cos(ɑ)*μg (Formule 5)
ρ'est l'angle de frottement
Donc:
Tanρ' = μg/cos(ɑ) (Formule 6)
Étant donné que l'angle d'hélice du filetage est généralement très petit,
F1=F0*tan(ρ'+ψ) peut être simplifié en :
F1=F0*tan(ρ')+F0* tan(ψ) (Formule 7)
En remplaçant la formule 2 et la formule 6, la formule 4 peut être exprimée comme
F1=F0*μg/cos(ɑ)+F0*P/Π*d2
Donc : Mk= F1*d2/2=d2/2*F0(μg/cos(ɑ)+P/Π*d2)
Pour les filetages métriques courants standard, l'angle de profil 2α est de 60°
Donc : Mk=F0*(P/2*Π+d2*μg/cos30°)=F0*(0.16P+0.58*d2*μg)
Par conséquent, le couple de serrage M peut être exprimé comme suit :
M=Mk+Mg=F0*(0.16P+0.58*d2*μg)+F0*μk*Dkm/2
dans:
L'élément contenant μg est le couple pour vaincre le frottement au niveau du filetage
Le terme contenant μk est le couple pour surmonter le frottement à la surface d'appui de l'écrou
Le reste est le couple converti en force de pré-serrage du boulon
Donc:
Le couple pour surmonter le frottement au niveau du filetage est F0*0.58*d2*μg
Le couple pour surmonter le frottement à la surface d'appui de l'écrou est F0*μk*Dkm/2
Le couple converti en force de pré-serrage des boulons est F0*0.16*P
Prenez la combinaison de connexion de boulons M30 10.9 comme exemple pour voir comment le couple de serrage des boulons est réparti sous différents coefficients de frottement.
Lorsque le coefficient de frottement est de 0,1
Paramètres de la rondelle d'écrou de boulon
Taille nominale du boulon | M30 | ISO4014 | 10.9 | |
Terrain | 3.5 | millimètre | ||
La force de pré-serrage résultante | 440 | KN | ||
Traitement de surface des boulons | DAC500a | |||
Coefficient de frottement au filetage μG | 0.1 | |||
Coefficient de frottement de la surface d'appui de l'écrou μK | 0.1 | ISO4032 | ||
Diamètre de la surface d'appui de l'écrou dw | 42.75 | millimètre | ||
Pas de filetage d2 | 27.727 | millimètre | ||
Diamètre intérieur de la surface de contact entre la rondelle et le filetage dh | 35 | millimètre | ISO7416 | |
38.875 |
MUN =FM(0,16*P+0,58*d2*µg+Dkilomètres/2*μK)(5.4/20)
Répartition du couple de serrage | Pourcentage(%) | ||
Le couple pour vaincre le frottement au niveau du filetage | 707.59 | Nm | 39.1% |
Le couple pour surmonter le frottement de la surface d'appui de l'écrou | 855.25 | Nm | 47.3% |
Le couple converti en force de serrage du boulon | 246.4 | Nm | 13.6% |
Couple total | 1809.24 | Nm |
Lorsque le coefficient de frottement est de 0,15
Taille nominale du boulon | M30 | ISO4014 | 10.9 | |
Terrain | 3.5 | millimètre | ||
La force de pré-serrage résultante | 410 | KN | ||
Traitement de surface des boulons | DAC500a | |||
Coefficient de frottement au filetage μG | 0.15 | |||
Coefficient de frottement de la surface d'appui de l'écrou μK | 0.15 | ISO4032 | ||
Diamètre de la surface d'appui de l'écrou dw | 42.75 | millimètre | ||
Pas de filetage d2 | 27.727 | millimètre | ||
Diamètre intérieur de la surface de contact entre la rondelle et le filetage dh | 35 | millimètre | ISO7416 | |
38.875 |
MUN =FM(0,16*P+0,58*d2*µg+Dkilomètres/2*μK)(5.4/20)
Répartition du couple de serrage | Pourcentage (%) | ||
Le couple pour vaincre le frottement au niveau du filetage | 989.02 | Nm | 41.0% |
Le couple pour surmonter le frottement de la surface d'appui de l'écrou | 1195.40625 | Nm | 49.5% |
Le couple converti en force de serrage du boulon | 229.6 | Nm | 9.5% |
Couple total | 2414.03 | Nm |
Grâce aux calculs ci-dessus, je pense que vous avez une réponse claire. Le coefficient de frottement a une grande influence sur le couple de serrage des boulons. Lorsque le coefficient de frottement atteint 0,15, moins de 10% du couple peuvent être convertis en force de pré-serrage du boulon.
Y a-t-il donc une différence dans la répartition du couple pour des boulons de spécifications différentes ? Bienvenue à laisser un message pour discuter!
ommente « Pendant le processus de serrage des boulons, seuls 10% du couple sont convertis en force de serrage. Le crois-tu?"
Robertbluby
Всем привет !
Torc Stark
Привет! par TorcStark