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  • Última modificação da postagem:26 de novembro de 2021
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Você já ouviu falar que apenas 10% do torque no processo de aperto do parafuso é convertido em força de fixação? Há também um ditado popular chamado de regra '541', ou seja, 50% do torque no processo de aperto do parafuso é para superar o atrito sob a cabeça do parafuso ou porca, e 40% do torque precisa superar o atrito na rosca par. O torque realmente convertido em força de aperto é responsável apenas pelo 10%. Isso é verdade?

Hoje vamos usar cálculos de fórmulas para provar se a afirmação acima está correta!

Durante o processo de aperto, parte do torque deve superar o atrito entre a porca e a parte conectada, parte do torque deve superar o atrito entre as roscas e parte do torque deve ser convertida na força de pré-aperto do parafuso .

F0=força de pré-aperto do parafuso

P=Pitch

d2=Diâmetro passo básico da rosca externa

M=Apertar o torque do parafuso

μk=O coeficiente de atrito entre a porca e a parte conectada

μg=Coeficiente de atrito entre a porca e a rosca do parafuso

DKm=Diâmetro central do anel de contato entre a porca e a peça conectada

Mg = torque de atrito entre a porca e a peça conectada

Mk= Torque entre o par de roscas da porca e do parafuso (incluindo torque de atrito e torque convertido em força de aperto)

ψ=ângulo da hélice da rosca

2α é o ângulo do perfil da rosca

Primeiro observe o torque de atrito Mg entre a porca e a peça conectada

Mg = F0 * ψK * Dkm/2 (Fórmula 1)

Expanda a rosca ao longo do diâmetro, conforme mostrado na Figura 2, o ângulo da hélice da rosca

Tanψ = p/Π*d2 (Fórmula 2)

A análise atuando na rosca é mostrada na Figura 3, onde as forças são equilibradas.

Então a força componente F1 na direção horizontal é:

F1=F0*tan(ρ'+ψ) (Fórmula 3)

Porque as roscas métricas comuns são dentes triangulares.

Rn = A pressão positiva entre a superfície de contato da rosca da porca e do parafuso

Portanto:
Rn=F0/cos(ɑ) (Fórmula 4)

A força de atrito entre as superfícies de contato do perfil da rosca é

Rn*μg=F0/cos(ɑ)*μg (Fórmula 5)

ρ' é o ângulo de atrito

Portanto:
Tanρ' = μg/cos(ɑ) (Fórmula 6)

Como o ângulo da hélice da rosca é geralmente muito pequeno,

F1=F0*tan(ρ'+ψ) pode ser simplificado para:

F1=F0*tan(ρ')+F0*tan(ψ) (Fórmula 7)

Substituindo a fórmula 2 e a fórmula 6, a fórmula 4 pode ser expressa como

F1=F0*μg/cos(ɑ)+F0*P/Π*d2

Portanto: Mk= F1*d2/2=d2/2*F0(μg/cos(ɑ)+P/Π*d2)

Para roscas métricas comuns padrão, o ângulo de perfil 2α é de 60°

Portanto: Mk=F0*(P/2*Π+d2*μg/cos30°)=F0*(0,16P+0,58*d2*μg)

Portanto, o torque de aperto M pode ser expresso como:

M=Mk+Mg=F0*(0,16P+0,58*d2*μg)+F0*μk*Dkm/2

dentro:

O item contendo μg é o torque para superar o atrito na rosca

O termo contendo μk é o torque para superar o atrito na superfície do rolamento da porca

O resto é o torque convertido em força de pré-aperto do parafuso

Portanto:

O torque para superar o atrito na rosca é F0*0,58*d2*μg

O torque para superar o atrito na superfície do rolamento da porca é F0*μk*Dkm/2
O torque convertido em força de pré-aperto do parafuso é F0*0,16*P

Tome a combinação de conexão de parafuso M30 10.9 como exemplo para ver como o torque de aperto do parafuso é distribuído sob diferentes coeficientes de atrito.

Quando o coeficiente de atrito é 0,1

Parâmetros da arruela da porca do parafuso

Tamanho nominal do parafusoM30 ISO401410.9
Tom3.5milímetros  
A força de pré-aperto do parafuso resultante440KN  
Tratamento de superfície do parafusoDAC500a   
Coeficiente de atrito na rosca μG0.1   
Coeficiente de atrito da superfície do rolamento da porca μK0.1 ISO4032 
Diâmetro da superfície do rolamento da porca dw42.75milímetros  
Passo da rosca d227.727milímetros  
Diâmetro interno da superfície de contato entre arruela e rosca dh35milímetrosISO7416 
 38.875  

MUMA = FM(0,16*P+0,58*d2G+DKm/2*μK)(5.4/20)

Distribuição de torque de aperto  Porcentagem (%)
O torque para superar o atrito na rosca707.59Nm39.1%
O torque para superar o atrito da superfície do rolamento da porca855.25Nm47.3%
O torque convertido em força de aperto do parafuso246.4Nm13.6%
Torque total1809.24Nm

Quando o coeficiente de atrito é 0,15

Tamanho nominal do parafusoM30 ISO401410.9
Tom3.5milímetros  
A força de pré-aperto do parafuso resultante410KN  
Tratamento de superfície do parafusoDAC500a   
Coeficiente de atrito na rosca μG0.15   
Coeficiente de atrito da superfície do rolamento da porca μK0.15 ISO4032 
Diâmetro da superfície do rolamento da porca dw42.75milímetros  
Passo da rosca d227.727milímetros  
Diâmetro interno da superfície de contato entre arruela e rosca dh35milímetrosISO7416 
 38.875  

MUMA = FM(0,16*P+0,58*d2G+DKm/2*μK)(5.4/20)

Distribuição de torque de aperto  Porcentagem (%)
O torque para superar o atrito na rosca989.02Nm41.0%
O torque para superar o atrito da superfície do rolamento da porca1195.40625Nm49.5%
O torque convertido em força de aperto do parafuso229.6Nm9.5%
Torque total2414.03Nm

Através dos cálculos acima, acho que você tem uma resposta clara. O coeficiente de atrito tem grande influência no torque de aperto dos parafusos. Quando o coeficiente de atrito atinge 0,15, menos de 10% do torque pode ser convertido em força de pré-aperto do parafuso.

Então, há alguma diferença na distribuição de torque para parafusos de diferentes especificações? Bem-vindo a deixar uma mensagem para discutir!

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TorcStark® é um fabricante profissional de equipamentos hidráulicos. Produz principalmente chaves de torque hidráulicas, tensionadores de parafusos hidráulicos, bombas hidráulicas de torque/tensionador e outros produtos.

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  1. Robertbluby

    Всем привет !

    1. TorcStark

      Привет! добро пожаловать em TorcStark

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