สลักเกลียวเล็ก ๆ จำนวนมากหรือสลักเกลียวขนาดใหญ่น้อย?


9

ฉันกำลังติดตั้งเซอร์โวมอเตอร์ด้วยกล่องหุ้มเครื่องไปยังแผ่นฐานที่มีรูเจาะ การออกแบบปัจจุบันใช้สลักเกลียว M-2.5 แปดตัวในรูปแบบ U (3-2-3) รอบตัวเครื่อง

ขันให้แน่นด้วยสลักเกลียว / สกรูจำนวนมากต้องใช้เวลาและเกจตัวเล็ก ๆ ทำให้พวกมันดูดีกว่าสลักเกลียวขนาดใหญ่กว่า

หากฉันต้องเปลี่ยนการออกแบบนี้เพื่อใช้สลักเกลียวที่ใหญ่กว่าน้อยกว่าข้อดีของข้อเสียนี้คืออะไร ปริมาณของตำแหน่ง slop ต่างกันอย่างมีนัยสำคัญระหว่างพูด, M-6 bolts สามตัวและ M-2.5 bolts แปดตัวหรือไม่? มีสูตรสำหรับแรงยึดติดที่ N สลักเกลียวขนาด S จะให้หรือไม่?

คำตอบ:


8

จริงๆแล้วมันไม่ได้ง่ายเหมือนกฎง่ายๆ - มีปัจจัยมากมายในแต่ละแอปพลิเคชัน ฉันจะสมมติว่าแอปพลิเคชันสลักเกลียวของคุณเป็นสถานการณ์แบบดั้งเดิมที่คุณทำการสลักชิ้นส่วนหนึ่งไปยังอีกชิ้นหนึ่ง (ระนาบตัดหนึ่งอัน) ไม่ใช่แซนวิชที่ซับซ้อนมากขึ้น (แผ่นแยกแผ่นเปลี่ยนแผ่น ฯลฯ )

ในการเชื่อมต่อแบบสลักเกลียวส่วนใหญ่สลักเกลียวนั้นมีจุดประสงค์เพื่อให้แรงยึดปกติกับพื้นผิว faying เพื่อให้แรงเสียดทานขนาดใหญ่พัฒนาระหว่างวัสดุทั้งสองที่ถูกยึด ดังนั้นในขณะที่เราค่อนข้างตรวจสอบอยู่เสมอว่าสลักเกลียวสามารถรับแรงเฉือนได้สำหรับการออกแบบการเชื่อมต่อเพื่อประสิทธิภาพการทำงานของการจับยึดเป็นการพิจารณาที่ดีกว่า หากพื้นผิว faying ของคุณแบนและสะอาดมากและวัสดุทั้งสองของคุณนั้นแข็งมากคุณสามารถจินตนาการได้ว่าสลักเกลียวขนาดใหญ่หนึ่งอันจะพอเพียงสำหรับปัญหาใด ๆ เนื่องจากแรงยึดจะใช้แรงเสียดทานเท่ากันทั่วพื้นผิว faying ทั้งหมด ปัญหาอย่างหนึ่งของการใช้สลักเกลียวเดี่ยวคือถ้าข้อต่อเกิดการลื่นหลุดมันอาจหลุดไปในทิศทางที่คลายน็อตกับสลักเกลียวทำให้เกิดความล้มเหลวอย่างรุนแรง

ในความเป็นจริงโดยปกติแล้วพื้นผิวทั้งสองของเราจะค่อนข้างยืดหยุ่นสกปรกและไม่แบน ด้วยเหตุนี้โบลต์จึงใช้แรงยึดสำหรับพื้นที่ขนาดเล็กรอบ ๆ ตัวเองเท่านั้นดังนั้นข้อต่อที่ทนต่อช่วงเวลา (เช่นที่ยึดมอเตอร์ส่วนใหญ่) จะไม่ได้ผลมากนักเมื่อใช้โบลต์เดียว แต่การเพิ่มสลักเกลียวให้ห่างจากกันมากขึ้นทำให้เกิด 'โมเมนต์คู่' ซึ่งเนื่องจากระยะห่างระหว่างสายฟ้าแต่ละอันความต้านทานการลื่นที่เกิดขึ้นจริงในแต่ละสายฟ้านั้นน้อยกว่า โดยทั่วไปสำหรับการเชื่อมต่อที่ต่อต้านสักครู่คุณต้องการเพิ่มขนาดโดยรวมของรูปแบบสายฟ้าภายในเหตุผล

แน่นอนมีปัจจัยอื่น ๆ อีกมากมาย ตามที่คุณแนะนำเนื่องจากความอดทนแบบสัมบูรณ์มีขนาดใหญ่กว่าสลักเกลียวขนาดใหญ่โดยทั่วไปแล้วพวกเขาต้องการรูที่เลอะเทอะมากกว่าซึ่งหมายความว่าพวกเขาจะไม่ให้การจัดเรียงที่ดีเท่ากับสลักเกลียวขนาดเล็ก อย่างไรก็ตามหากคุณจัดตำแหน่งส่วนประกอบของคุณอย่างอิสระ (โดยการวัดหรือใช้จิ๊ก) และขันสลักเกลียวให้แน่นคุณยังสามารถเก็บส่วนประกอบไว้ในตำแหน่งที่ถูกต้องได้เช่นกัน ในทางกลับกันเนื่องจากรูสำหรับสลักเกลียวขนาดเล็กโดยทั่วไปมีขนาดใหญ่กว่าน้อยการจัดรูปแบบของสลักเกลียวขนาดเล็กจำนวนมากจึงต้องการการตัดเฉือนที่แม่นยำกว่าชิ้นส่วนของคุณมากกว่าการปรับสลักเกลียวขนาดใหญ่สองตัว นี่เป็นเพราะปัจจัยที่มีขนาดใหญ่เกินไป แต่ส่วนใหญ่จะมาจากความจริงที่ว่าคุณมีรูมากขึ้น

เท่าที่ค่าใช้จ่ายสำหรับชิ้นส่วนขนาดเล็กต้นทุนของการตัดเฉือนชิ้นส่วนเกือบจะมีราคาสูงกว่าต้นทุนของตัวยึดดังนั้นสลักเกลียวขนาดใหญ่สองสามตัวจะเป็นตัวเลือกที่ดีกว่า - สลักเกลียวที่มีราคาแพงกว่าเล็กน้อย ขนาดของรูที่จะเจาะมีผลกระทบต่อต้นทุนน้อยกว่าเวลาในการค้นหารูใหม่โดยเฉพาะอย่างยิ่งถ้ามันลึกพอที่จะต้องใช้หลายขั้นตอน (เช่นสว่านเจาะรูหรือเจาะกลาง) ดังนั้นเครื่องมือจึงเปลี่ยน นอกจากนี้ขึ้นอยู่กับขนาดวัสดุและความหนาของคุณในบางครั้งรูเล็ก ๆ นั้นมีราคาแพงกว่าเนื่องจากต้องทำการเจาะแบบเจาะน้อยกว่าเพื่อหลีกเลี่ยงการแตกของเครื่องมือ ข้อยกเว้นใหญ่สองประการสำหรับข้อความนี้คือหากชิ้นส่วนของคุณมีมวลโดยการหล่อการฉีดขึ้นรูปหรือกระบวนการปริมาตรที่คล้ายกัน หรือหากพวกเขากำลังถูกตัดโดยกระบวนการทำโปรไฟล์เช่นวอเตอร์เจ็ทหรือการตัดด้วยเลเซอร์ซึ่งเส้นตรงเป็นตัวขับเคลื่อนหลักของต้นทุน ตามที่คุณชี้ให้เห็นเวลาที่ใช้ในการประกอบอุปกรณ์นั้นส่วนใหญ่จะถูกควบคุมด้วยจำนวนสลักเกลียวมากกว่าขนาดของมัน - ตามความยาวของเกลียวที่กำหนด - สลักเกลียวขนาดใหญ่จริง ๆ แล้วจะกระชับเร็วขึ้น ดังนั้นนี่จึงเป็นประโยชน์ต่อสลักเกลียวที่น้อยลง

สำหรับสูตรที่ควบคุมแรงจับยึดมันไม่มีอะไรพิเศษเกินไป เมื่อคุณสร้างความตึงตัวของกลอนแต่ละอันที่ติดตั้งคุณเพียงแค่คูณด้วยค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานคงที่สำหรับการรวมกันของพื้นผิว faying ส่วนที่ยากคือการสร้างข้ออ้างที่คุณจะทำให้สำเร็จในแต่ละโบลต์ - มีสูตรที่จะให้ความตึงเครียดกับคุณเช่นการทำงานของแรงบิดมุมนำและวัสดุ แต่ก็รู้ว่าไม่แม่นยำ วิธีที่ดีที่สุดในการหาค่านี้คือการวัดโดยตรงหลังจากขันน็อตให้แน่นโดยใช้วิธีการเดียวกับที่คุณจะใช้ในการผลิต (แรงบิด, ความรู้สึก, การหมุนของเกลียว ฯลฯ )


1
คำตอบที่ดี ขอบคุณ! สำหรับฉันปรากฎว่าความแตกต่างของต้นทุนการกลึงเป็นศูนย์เพราะฉันทำการกลึงด้วยตนเองในโรงสีซีเอ็นซี อย่างไรก็ตามเวลาในการติดตั้งเพื่อรับสลักเกลียว M-2.5 แปดตัวน็อตและตัวล็อคแหวนอยู่ในแนวเดียวกันมากกว่า M-6 สามตัว (และ M-2.5 นั้นเล็กพอที่จะทำให้รำคาญต่อสายฟ้ามากกว่า M-6 เช่นกัน !)
Jon Watte

นั่นทำให้รู้สึก ณ จุดนี้ต้นทุนการตัดเฉือนเป็นเพียงเวลาของคุณและสวมใส่บนเครื่องและใบมีด
Ethan48

ความคิดใดว่าทำไมหัวตัวเมียกับตัวผู้ที่เร็วขึ้น (หรือในทางกลับกัน) ถูกนำมาใช้? หลายครั้งที่ฉันเคยเห็นหัวหัวหกเหลี่ยมตัวผู้ แต่หัว torx ตัวเมีย เพศนี้เป็นเครื่องสำอางโดยเฉพาะหรือเป็น "ดีกว่า" หรือไม่?
มัฟฟินแมน

@ TheMuffinMan ดีสำหรับขนาดหัวและความลึกเดียวกันหัว hex ตัวผู้จะช่วยให้คุณส่งแรงบิดได้มากขึ้น พวกเขายังถูกกว่าการผลิตดังนั้นพวกเขามักจะเริ่มต้นที่ง่ายที่สุดถ้าไม่มีเหตุผลที่น่าสนใจที่จะไปกับรูปแบบภายใน หัวซ็อกเก็ต Torx และที่คล้ายกันมักจะใช้เมื่อคุณต้องการหัวที่มีขนาดเล็กเส้นผ่าศูนย์กลางเครื่องสำอางมากขึ้นหรือทำความสะอาดง่ายขึ้น
Ethan48

7

มีข้อดีบางประการที่จะมีสลักเกลียวมากขึ้น

ประการแรกคือโหลดมีการกระจายอย่างเท่าเทียมกันมากขึ้นโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อความแข็งแกร่งของฟิกซ์เจอร์ตัวเองอยู่เล็กน้อยและเมื่อมีความสำคัญเพื่อให้แน่ใจว่าไม่มีการแยกเกิดขึ้นเช่นในข้อต่อหน้าแปลนของระบบของเหลวแรงดันสูง

ประการที่สองการมีสลักเกลียวมากขึ้นสำหรับการรับน้ำหนักเดียวกันหมายถึงเส้นผ่านศูนย์กลางของรูที่เล็กกว่าและเส้นผ่านศูนย์กลางของหน้าแปลนที่เล็กซึ่งอาจเป็นประโยชน์เมื่อคุณต้องการบรรจุสิ่งต่าง ๆ ให้แน่นที่สุดเท่าที่จะทำได้ (เช่นในการใช้งานเครื่องยนต์รถยนต์)

ตัวยึดที่สามสามารถปรับปรุงความซ้ำซ้อนเช่นถ้าคุณมี 4 สลักเกลียวและ 1 อยู่ต่ำกว่าสเป็คหรือประกอบอย่างไม่เหมาะสมคุณจะสูญเสีย 25% ของความแข็งแรงของการออกแบบถ้าคุณมี 10 น๊อตและอันหนึ่งผิด

อีกด้านหนึ่งของเหรียญคือการใช้ตัวยึดขนาดเล็กจำนวนมากเพื่อรองรับน้ำหนักที่มากเกินความสามารถของแต่ละคนสามารถทำให้เกิดความล้มเหลวของน้ำตกได้หากคุณได้รับเงื่อนไขการโหลดที่ไม่คาดฝันและคุณจะได้ข้อต่อ 'การคลายซิป'

ในทางกลับกันอาจมีกรณีที่ตัวยึดจำนวนมากทำให้การประกอบและการบำรุงรักษามีความซับซ้อนโดยเฉพาะอย่างยิ่งหากการเข้าถึงนั้น จำกัด และอาจเป็นไปได้ว่าตัวยึดอาจกัดกร่อนหรือติดขัดหรือยึด ตัวยึดเส้นผ่านศูนย์กลางที่เล็กกว่าในทำนองเดียวกันอาจมีช่วงแรงบิดที่ยอมรับได้น้อยกว่าขนาดที่ใหญ่กว่า

นอกจากนี้ยังควรคำนึงถึงด้วยว่าวิธีที่ดีที่สุดในการออกแบบการติดตั้งสลักเกลียวคือการใช้สลักเกลียวเพื่อยึดชิ้นงานสองชิ้นเข้าด้วยกันเพื่อให้แรงเฉือนถูกต่อต้านจากแรงเสียดทานระหว่างพื้นผิวการผสมพันธุ์ สลักเกลียวในทำนองเดียวกันมักจะต้องมีระยะห่างพอสมควรในไม่มีรูเกลียวดังนั้นจึงไม่เหมาะสำหรับการจัดตำแหน่งที่แม่นยำระหว่างสองส่วน ในกรณีที่จำเป็นต้องใช้สิ่งนี้เป็นประจำจะมีการจัดเรียงแกนหรือรอยบากเพื่อให้วิธีการจัดตำแหน่งที่เป็นบวก


ขอบคุณสำหรับคำตอบเพิ่มเติมซึ่งชัดเจนกว่าบางสิ่งที่สัมผัสเฉพาะสั้น ๆ ในคำตอบที่ยอมรับ
Jon Watte

0

ในอุตสาหกรรมเครื่องจักรตัวเลือกโบลต์ holo-krome ถูกนำมาใช้เป็นประจำเพื่อรับแรงบิดที่กระชับและความตึงเครียดของสลักเกลียว: หนึ่งสีเขียวสำหรับนิ้วและสีน้ำเงินสำหรับเมตริก: https://www.google.com/#q=holo-krome + สกรู + เลือก + บัตร

ถ้าทำได้ขนาดเล็กเช่น 2.5 มม. จะถูกหลีกเลี่ยง ประยุกต์ได้ง่ายความแข็งแรงของกลอนเป็นสัดส่วนกับพื้นที่หน้าตัดหรือ PI * R ^ 2 ในการเปรียบเทียบขนาด 6mm กับ 2.5 มม. รัศมีที่สอดคล้องกันคือ 3 และ 1.25 อัตราส่วนความแข็งแรงที่สอดคล้องกันคือประมาณ 3 ^ 2 และ 1.25 ^ 2 หรือ 9 ถึง 1.56 หรืออัตราส่วน 5.8

สกรูที่ใหญ่กว่าอาจต้องใช้ locktite สีน้ำเงินเพื่อป้องกันไม่ให้หลุดจากการสั่นสะเทือน: ความยาวของสกรูที่อยู่ภายใต้ความตึงเครียดโดยทั่วไปจะต้องมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 4x เพื่อพิจารณาความต้านทานการสั่นสะเทือน


ดีฉันไม่เคยมีตัวเลือกใน M2.5 เพราะนั่นคือสิ่งที่ฉันกำลังรวมกับการใช้งาน :-( คำถามด้านหนึ่งสำหรับฉันคือว่าฉันในกรณีนี้การออกแบบการติดตั้งสกรูที่ใน (และ red-loctites) รูปแบบ 2.5 มม. แล้วปรับให้เหมาะกับชิ้นส่วนของฉันโดยใช้ M6 หรือว่าฉันเพิ่งสร้างชิ้นส่วนของตัวเองใน M2.5 โดยไม่ใช้อะแดปเตอร์คำตอบสำหรับคำถามนี้จะแจ้งคำตอบให้กับคำถามนั้นด้วย .
Jon Watte

-3

มันจะดีกว่าถ้าจะใช้สลักเกลียวขนาดเล็กมากกว่าสลักเกลียวขนาดใหญ่สองสามอันเพราะถ้าบางอันล้มเหลว


2
ฉันไม่แน่ใจว่าเป็นเรื่องจริงในระดับสากล ตัวอย่างเช่นหนึ่ง M10 bolt นั้นแข็งแกร่งกว่า M1 bolt สองตัว จุดที่ความล้มเหลวของสลักเกลียวที่ใหญ่กว่านั้นสูงกว่ามากซึ่งจะต้องคูณด้วยการนับ นอกจากนี้ยังมีค่าใช้จ่ายในการประกอบ - การแก้ปัญหาที่แก้ปัญหาในราคาที่ต่ำจะดีกว่า มีสูตรหรือความสัมพันธ์บางอย่างที่บอกฉันว่าชุดไหนดีกว่ากัน นั่นเป็นสูตรหนึ่งที่ฉันตามมาด้วยคำถามนี้
Jon Watte

สิ่งนี้ไม่เป็นความจริงเนื่องจากมันระบุว่าสลักเกลียวขนาดเล็กจำนวนนับไม่ถ้วน ฉันไม่ใช่วิศวกรเครื่องกล แต่เห็นได้ชัดว่ามีการแลกเปลี่ยนที่คุณไม่ได้พิจารณา
Olin Lathrop
โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.