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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

M_UN =F_M(0,16*P+0,58*d₂*µ_g+D_kilomètres/2*μ_K)(5.4/20)

Lorsque le coefficient de frottement est de 0,15

M_UN =F_M(0,16*P+0,58*d₂*µ_g+D_kilomètres/2*μ_K)(5.4/20)

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!