สมบัติเชิงกล

การใช้งานตัวยึดส่วนใหญ่ได้รับการออกแบบมาเพื่อรองรับหรือส่งรูปแบบการโหลดภายนอกบางรูปแบบหากกังวลเรื่องความแข็งแรงของสปริง ปกติก็ไม่จำเป็นต้องมองข้ามเหล็กกล้าคาร์บอนเกิน

90% ของรัดทั้งหมดทำจากเหล็กกล้าคาร์บอนโดยทั่วไป เมื่อพิจารณาถึงต้นทุนของวัตถุดิบแล้ว ควรพิจารณาอโลหะเมื่อต้องการใช้งานพิเศษเท่านั้น

แรงดึง

คุณสมบัติทางกลที่เกี่ยวข้องกันอย่างกว้างขวางที่สุดที่เกี่ยวข้องกับรัดเกลียวมาตรฐานคือความต้านทานแรงดึงความต้านแรงดึงคือโหลดที่ใช้แรงตึงสูงสุดที่ตัวยึดสามารถรองรับได้ก่อนหรือพร้อมกับการแตกหัก (ดูรูปที่ 1)

โหลดแรงดึงที่สปริงสามารถทนต่อถูกกำหนดโดยสูตร

NS = NSNS NS NSNS ตัวอย่าง (ดูภาคผนวกสำหรับ NSNS และ NSNS ค่า)

โดยที่ 3/4-10 x 7” SAE J429 เกรด 5 HCS

NS = โหลดแรงดึง (lb., N) NSNS = 120,000 psi

NSNS = ความต้านทานแรงดึง (psi, MPa) NSNS = 0.3340 ตร. นิ้ว

NSNS = พื้นที่ความเค้นแรงดึง (ตร.นิ้ว, ตร.มม.) NS = 120,000 psi x 0.3340 ตารางนิ้ว

NS = 40,080 ปอนด์

สำหรับความสัมพันธ์นี้ ต้องคำนึงถึงคำจำกัดความของพื้นที่ความเค้นแรงดึง NSNS.เมื่อสกรูเกลียวมาตรฐานไม่ทำงานในความตึงบริสุทธิ์ โดยทั่วไปแล้วจะแตกหักผ่านส่วนเกลียว (ซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของพื้นที่ที่เล็กที่สุด)ด้วยเหตุนี้ พื้นที่ความเค้นแรงดึงจึงถูกคำนวณ

ผ่านสูตรเชิงประจักษ์ที่เกี่ยวข้องกับเส้นผ่านศูนย์กลางระบุของสปริงและระยะพิทช์ของเกลียวตารางที่ระบุพื้นที่นี้มีไว้สำหรับคุณในภาคผนวก

โหลดพิสูจน์แสดงถึงช่วงความแข็งแรงที่ใช้งานได้สำหรับรัดมาตรฐานบางประเภทตามคำนิยาม โหลดพิสูจน์เป็นโหลดแรงดึงที่ใช้ซึ่งตัวยึดต้องรองรับโดยไม่มีการเสียรูปถาวรในอื่นๆ

โบลต์จะกลับคืนสู่รูปร่างเดิมเมื่อนำโหลดออก

รูปที่ 1 แสดงความสัมพันธ์ระหว่างความเค้นและความเครียดโดยทั่วไปของสลักเกลียวเมื่อมีการใช้แรงตึงเหล็กมีความยืดหยุ่นในระดับหนึ่งเมื่อยืดออกหากนำโหลดออกและสปริงยังอยู่ในช่วงยืดหยุ่น สปริงจะกลับเป็นรูปร่างเดิมเสมออย่างไรก็ตาม หากภาระที่ใช้ทำให้สปริงผ่านจุดคราก แสดงว่าตอนนี้เข้าสู่ช่วงพลาสติกที่นี่ เหล็กจะไม่สามารถกลับเป็นรูปร่างเดิมได้อีกต่อไปหากนำโหลดออกกำลังครากคือจุดที่เกิดการยืดตัวถาวรถ้าเราจะใช้โหลดต่อไป เราจะถึงจุดสูงสุด

ความเครียดที่เรียกว่าความต้านทานแรงดึงสูงสุดเมื่อผ่านจุดนี้ ตัวยึดจะยัง “คอ” และยืดออก

1

ต่อด้วยการลดความเครียดการยืดเพิ่มเติมในที่สุดจะทำให้สปริงแตกที่จุดรับแรงดึง

เฉือน ความแข็งแกร่ง

แรงเฉือนถูกกำหนดให้เป็นโหลดสูงสุดที่สามารถรองรับได้ก่อนการแตกหัก เมื่อใช้ในมุมฉากกับแกนของตัวยึดโหลดที่เกิดขึ้นในระนาบขวางหนึ่งเรียกว่าแรงเฉือนเดียว

แรงเฉือนสองครั้งเป็นภาระที่ใช้ในระนาบสองระนาบซึ่งสามารถตัดสปริงออกเป็นสามชิ้นได้รูปที่ 2 คือ

ตัวอย่างของ Double Shear

สำหรับรัดเกลียวมาตรฐานส่วนใหญ่ แรงเฉือนไม่ใช่ข้อกำหนด แม้ว่าโดยทั่วไปจะใช้สปริงในการรับแรงเฉือนแม้ว่าการทดสอบแรงเฉือนของหมุดย้ำบอดเป็นขั้นตอนที่ได้มาตรฐานอย่างดีซึ่งต้องใช้ฟิกซ์เจอร์ทดสอบแรงเฉือนเดียว เทคนิคการทดสอบของรัดเกลียวก็ไม่เช่นกัน

ได้รับการออกแบบขั้นตอนส่วนใหญ่ใช้ฟิกซ์เจอร์แรงเฉือนคู่ แต่ความผันแปรในการออกแบบฟิกซ์เจอร์ทดสอบทำให้เกิดความกระจัดกระจายในวงกว้างในค่าแรงเฉือนที่วัดได้

ในการพิจารณาแรงเฉือนของวัสดุ พื้นที่หน้าตัดทั้งหมดของระนาบเฉือนมีความสำคัญสำหรับระนาบเฉือนผ่านเกลียว เราสามารถใช้พื้นที่ความเค้นแรงดึงที่เท่ากัน (เนื่องจาก).

รูปที่ 2 แสดงความเป็นไปได้สองประการสำหรับแรงเฉือนที่ใช้หนึ่งมีระนาบเฉือนที่สอดคล้องกับส่วนเกลียวของโบลต์เนื่องจากแรงเฉือนสัมพันธ์โดยตรงกับพื้นที่หน้าตัดสุทธิ

พื้นที่จะส่งผลให้แรงเฉือนของโบลต์ต่ำลงเพื่อให้ได้ประโยชน์สูงสุดจากคุณสมบัติด้านความแข็งแรง การออกแบบที่ต้องการคือการจัดตำแหน่งตัวด้ามทั้งตัวในระนาบเฉือนดังที่แสดงด้วยข้อต่อทางด้านขวา

เมื่อไม่มีค่าแรงเฉือนสำหรับเหล็กกล้าคาร์บอนทั่วไปที่มีความแข็งสูงถึง 40 HRC มักใช้ 60% ของค่าความต้านทานแรงดึงสูงสุดเมื่อได้รับปัจจัยด้านความปลอดภัยที่เหมาะสมควรใช้เป็นการประมาณการเท่านั้น

ความเหนื่อยล้า ความแข็งแกร่ง

ตัวยึดที่ต้องรับน้ำหนักเป็นวงกลมซ้ำๆ อาจแตกหักอย่างกะทันหันและไม่คาดคิด แม้ว่าโหลดจะ

ต่ำกว่าความแข็งแรงของวัสดุสปริงล้มเหลวในความเหนื่อยล้าความล้าคือความเค้นสูงสุดที่สปริงสามารถทนต่อจำนวนรอบที่กำหนดก่อนที่จะเกิดความล้มเหลว

แรงบิด

แรงบิดเป็นภาระที่มักจะแสดงในรูปของแรงบิด ซึ่งตัวยึดล้มเหลวโดยการบิดรอบแกนของมันสกรูต๊าปและสกรูชุดซ็อกเก็ตต้องผ่านการทดสอบการบิด

คุณสมบัติทางกลอื่นๆ

ความแข็ง

ความแข็งเป็นตัววัดความสามารถของวัสดุในการต้านทานการเสียดสีและการเยื้องสำหรับเหล็กกล้าคาร์บอน การทดสอบความแข็งของ Brinell และ Rockwell สามารถใช้เพื่อประเมินคุณสมบัติความต้านทานแรงดึงของสปริงได้

NSยูความคล่องตัว

2