مقدماتی در طراحی و محاسبه پيچ در اتصالات
- رده مقاومت مکانيکی مهره ها
مقاومت مکانيکی مهره ها با يک عدد نشان داده می شود مانند: 5,6,8,10,12
اين اعداد برابر يکصدم تنش برشی جنس مهره ها می باشند که طبق استاندارد DIN267 تعريف شده اند. در عمل پيچ ها با مهره های رده مقاومت مساوی و يا يک رده پايين تر جفت می شوند مانند:
پيچ 8.8 با مهره 8 يا 6 .
پيچ 10.9 با مهره 10 يا 8 .
پيچ 12.9 با مهره 12 يا 10 .
- مبانی طراحی اتصالات پيچی:
برای طراحی و محاسبه پيچ ها، تنش تسليم پيچ مهمترين فاکتور می باشد. در صورتيکه مقاومت مهره و يا جنس صفحات و طول دنده کافی باشد.
تنشهای ناشی از مجموعه نيروهای وارده بر پيچ بايستی همواره کوچکتر از تنش تسليم بوده و مجاز نيستند حتی برابر آن بشوند. به همين منظور تنش مجاز در پيچ را معمولاً 10 درصد کمتر از تنش تسليم می گيرند. از آنجا که اندازه ورده مقاوت پيچ ها استاندارد شده است می توان نيروئی که تنشی برابر 90 درصد تنش تسليم در پيچ ايجاد می کند را برای هر اندازه پيچ محاسبه نموده و به صورت جداول خاص نشان داد.
انتخاب رده مقاوت مکانيکی مناسب برای هر اتصال بستگی به نيروهای وارده بر پيچ و طراحی ابعاد پيچ دارد، علاوه بر آن می بايستی به نکات زير نيز توجه داشت.
الف – اگر خواسته شود که يک ماشين، سبک تر طراحی گردد می بايست ابعاد آن کوچکتر شود و با کوچک شدن ابعاد، مقاطعی که نيرو را تحمل می کنند تحت تنش بيشتر قرار می گيرند. در مورد پيچ ها نيز اين مطلب صادق است و اگر بخواهيم پيچ کوچکتر شود بايد پيچ با رده مقاومت بالاتری انتخاب گردد که در نتيجه آن، ابعاد فلانج ها و يا صفحات اتصالی توسط اين پيچ ها به يکديگر متصل گردند.
ب – انتخاب پيچ با رده مقاومت بالاتر بستگی به جنس قطعه ای که زير سرپيچ و يا مهره قرار می گيرد دارد. مثلاً اگر قطعات از جنس ST37 باشند نمی توان آن ها را با پيچ 12.9 به يکديگر متصل نمود مگر يک واشر يا پوکت سخت شده را واسط قرار داد تا صفحه به اصطلاح له نشود.
پ - پيچ های با رده مقاوت بالا دارای تغيير طول نسبی کمتری در هنگام انبساط يا انقباض هستند بنابراين قابليت جذب انرژی کمتری را در حالتهای بحرانی دارند و اصطلاحاً شکننده می باشند بنابراين با اضافه کردن مقاومت و طول پيچ، ضربات ناشی از بارهای ناگهانی را می بايست در نظر گرفت.
ت – از نظر توليد نيز پيچ های با رده مقاومت بالا مسائلی را ايجاد می کند که قابل اهميت می باشد به طور مثال در صورتيکه پيچ در محيط آلوده احتياج به داشتن يک لايه حفاظتی در سطح آن باشد می بايستی اين لايه حفاظتی توسط عمليات شيميائی و يا حرارتی جداگانه روی پيچ آورده شود و پيدا کردن فرآيندی که باعث شکننده نشدن پيچ شود بسيار دشوار است.