Durante o processo de aperto do parafuso, apenas 10% do torque é convertido em força de aperto. Voce acredita nisso?
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 parafuso | M30 | ISO4014 | 10.9 | |
| Tom | 3.5 | milímetros | ||
| A força de pré-aperto do parafuso resultante | 440 | KN | ||
| Tratamento de superfície do parafuso | DAC500a | |||
| Coeficiente de atrito na rosca μG | 0.1 | |||
| Coeficiente de atrito da superfície do rolamento da porca μK | 0.1 | ISO4032 | ||
| Diâmetro da superfície do rolamento da porca dw | 42.75 | milímetros | ||
| Passo da rosca d2 | 27.727 | milímetros | ||
| Diâmetro interno da superfície de contato entre arruela e rosca dh | 35 | milímetros | ISO7416 | |
| 38.875 |
MUMA = FM(0,16*P+0,58*d2*μG+DKm/2*μK)(5.4/20)
| Distribuição de torque de aperto | Porcentagem (%) | ||
| O torque para superar o atrito na rosca | 707.59 | Nm | 39.1% |
| O torque para superar o atrito da superfície do rolamento da porca | 855.25 | Nm | 47.3% |
| O torque convertido em força de aperto do parafuso | 246.4 | Nm | 13.6% |
| Torque total | 1809.24 | Nm |
Quando o coeficiente de atrito é 0,15
| Tamanho nominal do parafuso | M30 | ISO4014 | 10.9 | |
| Tom | 3.5 | milímetros | ||
| A força de pré-aperto do parafuso resultante | 410 | KN | ||
| Tratamento de superfície do parafuso | DAC500a | |||
| Coeficiente de atrito na rosca μG | 0.15 | |||
| Coeficiente de atrito da superfície do rolamento da porca μK | 0.15 | ISO4032 | ||
| Diâmetro da superfície do rolamento da porca dw | 42.75 | milímetros | ||
| Passo da rosca d2 | 27.727 | milímetros | ||
| Diâmetro interno da superfície de contato entre arruela e rosca dh | 35 | milímetros | ISO7416 | |
| 38.875 |
MUMA = FM(0,16*P+0,58*d2*μG+DKm/2*μK)(5.4/20)
| Distribuição de torque de aperto | Porcentagem (%) | ||
| O torque para superar o atrito na rosca | 989.02 | Nm | 41.0% |
| O torque para superar o atrito da superfície do rolamento da porca | 1195.40625 | Nm | 49.5% |
| O torque convertido em força de aperto do parafuso | 229.6 | Nm | 9.5% |
| Torque total | 2414.03 | Nm |
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!
2 comenta sobre “Durante o processo de aperto do parafuso, apenas 10% do torque é convertido em força de fixação. Voce acredita nisso?"
Robertbluby
Всем привет !
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