پیچ شش گوش رزوه کامل در مقابل پیچ و مهره جزئی: درک تفاوت ساختاری

تفاوت ساختاری بین پیچ و مهره های شش گوش با رزوه کامل و رزوه جزئی یک اولویت نیست - نحوه انتقال بار از طریق اتصال را تعیین می کند . پیچ‌های رزوه‌ای کامل (همچنین به آنها پیچ‌های رزوه‌ای کامل نیز گفته می‌شود) بار کششی را در امتداد کل ساقه حمل می‌کنند و برای بستن دو عضو رزوه‌دار یا استفاده با مهره‌ها در طول کامل گرفتن مناسب هستند. پیچ و مهره های رزوه جزئی دارای بخش ساقه بدون رزوه صاف هستند که در رابط مشترک قرار می گیرد و مقاومت برشی برتر و تراز بهتر در اتصالات سازه ای انتخاب نوع نامناسب یک خطای رایج مشخصات است که می تواند منجر به لغزش مفصل، شکست خستگی یا نیروی گیره ناکافی شود.

پیچ شش گوش با رزوه کامل و رزوه جزئی چگونه تعریف می شوند

تمایز بین این دو نوع به جایی بر می گردد که رزوه نسبت به ساقه پیچ شروع و به پایان می رسد.

پیچ شش گوش با رزوه کامل

یک پر پیچ شش گوش با نخ مستقیماً از زیر سر تا انتهای پیچ رزوه می شود. هیچ ساقه بدون نخ وجود ندارد. طبق استانداردهای ISO 4017 و ASME B18.2.1، پیچ و مهره هایی با طول اسمی تا حد تعیین شده به طور پیش فرض کاملاً رزوه ای ساخته می شوند - برای مثال، پیچ M12 تا طول 40 میلی متر به طور معمول نخ کامل بر اساس مشخصات ISO عرضه می شود. بخش رزوه‌شده مهره یا سوراخ ضربه‌خورده را در طول کل طول درگیر می‌کند.

پیچ شش گوش با نخ جزئی

پیچ شش گوش رزوه ای جزئی - که به آن پیچ درپوش شش گوش یا پیچ شش گوش با ساقه نیز می گویند - دارای یک بخش استوانه ای صاف (ساقه یا دسته) بین سر و قسمت رزوه شده است. طول ساقه بدون رزوه بسته به اندازه پیچ و استاندارد متفاوت است. برای یک پیچ M16 × 80 میلی متر در ISO 4014 ، طول رزوه تقریباً می باشد 44 میلی متر ، تقریباً 36 میلی متر ساقه بدون نخ باقی می ماند. این ساقه با تحمل قطر محکم‌تری نسبت به ریشه نخ تولید می‌شود و به آن اجازه می‌دهد دقیقاً در سوراخ‌های حفر شده قرار بگیرد.

مکانیک سازه: چرا ساقه همه چیز را تغییر می دهد

برای درک اینکه چرا این تمایز از نظر ساختاری اهمیت دارد، لازم است بررسی کنیم که هر نوع پیچ چگونه به دو نیروی اولیه در یک اتصال پیچ شده پاسخ می دهد: بار کششی (در امتداد محور پیچ) و بار برشی (عمود بر محور پیچ).

استحکام کششی: نخ کامل ناحیه تنش کوچکتری دارد

ضعیف ترین سطح مقطع هر اتصال دهنده رزوه ای در ریشه رزوه - دره بین تاج های نخ - است که در آن ناحیه تحمل بار موثر کاهش می یابد. این به عنوان کمیت شده است ناحیه تنش کششی (As) . برای پیچ M16، ناحیه تنش کششی تقریباً است 157 میلی متر مربع ، در مقایسه با سطح مقطع کامل ساقه از 201 میلی متر مربع . در یک پیچ رزوه کامل، این ناحیه کاهش یافته در تمام طول وجود دارد. در یک پیچ رزوه جزئی، فقط بخش رزوه‌دار این سطح مقطع کاهش یافته را حمل می‌کند. بخش ساقه دارای قطر اسمی کامل برای انتقال بار تحت شرایط بارگذاری خاص است.

استحکام برشی: ساقه بدون نخ بسیار مهم است

استحکام برشی جایی است که تفاوت در عمل بیشتر قابل توجه است. هنگامی که یک پیچ در برش بارگذاری می شود - مانند یک اتصال لبه، اتصال تیر، یا کاربرد پین کلاویس - صفحه برشی به طور ایده آل از طریق ساقه بدون نخ با قطر کامل ، نه از طریق ریشه نخ. ریشه رزوه در صفحه برشی سطح برشی موثر را تقریباً کاهش می دهد 20-30٪ در مقایسه با سطح مقطع ساقه کامل. قرار دادن یک پیچ رزوه کامل در یک اتصال برشی در جایی که ریشه رزوه از صفحه برشی عبور می کند یک خطای مشخصات سازه است. استانداردهایی مانند AISC 360 و EN 1993-1-8 هر دو بین صفحات برشی از طریق ساقه (ظرفیت بالاتر) و صفحات برشی از طریق رزوه (ظرفیت پایین) در جداول ظرفیت پیچ خود تمایز قائل می شوند.

تناسب و تراز در مفصل

ساقه صاف پیچ رزوه‌ای جزئی با تلورانسی ساخته شده است که به آن اجازه می‌دهد به خوبی در یک سوراخ بازشده یا دقیقا حفر شده قرار گیرد و تراز دقیق بین اعضای متصل را فراهم کند. پیچ و مهره های رزوه کامل با هندسه مارپیچی خود در تمام طول نمی توانند دقت موقعیت یکسانی را ارائه دهند و برای کاربردهای پیچ با تحمل نزدیک یا نصب شده که حرکت جانبی باید کنترل شود مناسب نیستند.

استانداردهای طول رشته ای: آنچه که مشخصات در واقع مشخص می کند

طول رزوه در پیچ و مهره های رزوه جزئی با فرمول های استاندارد محاسبه می شود، نه اینکه خودسرانه انتخاب شوند. درک این فرمول ها به مهندسان کمک می کند تا بررسی کنند که بخش رزوه ای مهره را به طور کامل درگیر می کند در حالی که ساقه رابط مشترک را اشغال می کند.

مثال عملی: الف پیچ M20 × 100 میلی متر در ISO 4014 دارای طول رزوه 2(20) 6 = 46 میلی متر ، یک ساقه 54 میلی متری بدون نخ باقی می ماند. اگر طول گیره اتصال 50 میلی متر باشد و از ارتفاع مهره M20 استاندارد 16 میلی متر استفاده شود، درگیری رزوه 46 - (100-50-16) = کافی است - اما محاسبه همیشه باید در هر پیکربندی اتصال تأیید شود تا اطمینان حاصل شود که ساقه، نه نخ، در صفحه برشی قرار دارد.

مقایسه کنار هم: نخ کامل در مقابل نخ جزئی

کاربردهای دنیای واقعی: کدام نوع متعلق به کجاست

انتخاب بین رزوه کامل و نخ جزئی پس از درک بارگذاری مفصل ساده می شود. مثال‌های زیر نشان می‌دهند که هر نوع به درستی کجا اعمال شده است.

در موارد زیر از پیچ های شش گوش کامل با نخ استفاده کنید:

• نیروی گیره به تنهایی مورد نیاز است: اتصالات فلنج، صفحات نصب تجهیزات و اتصالات غیر برشی که در آن پیچ صرفاً در حالت کششی بارگذاری می شود، از رزوه کامل بهره می برند، زیرا مهره را می توان در هر جایی در امتداد ساقه قرار داد تا ضخامت های مختلف مواد را در خود جای دهد.
• رزوه کردن در یک سوراخ ضربه خورده: هنگامی که رزوه پیچ مستقیماً به یک سوراخ کور ضربه خورده یا درج رزوه ای وارد می شود، رزوه کامل طول درگیری و مقاومت بیرون کشیدن را به حداکثر می رساند.
• پیچ های کوتاه زیر 40 میلی متر: در طول های کوتاه، بخش رزوه ای مشتق شده از فرمول تقریباً تمام ساقه را اشغال می کند، و یک پیچ رزوه کامل را به گزینه استاندارد عرضه و یک انتخاب عملی تبدیل می کند.

در موارد زیر از پیچ های شش گوش رزوه جزئی استفاده کنید:

• اتصالات فولادی سازه: اتصالات تیر به ستون، صفحات گاست و اتصالات قاب خمشی تحت طراحی AISC یا Eurocode با پیچ و مهره های رزوه جزئی مشخص می شوند - معمولاً ASTM A325 یا A490 (امپراتوری) یا ISO 8.8 یا 10.9 (متریک) - جایی که ساقه در صفحه برشی بین صفحات متصل قرار می گیرد.
• ماشین آلات با بارهای برشی دینامیکی: محفظه‌های جعبه دنده، پایه‌های موتور، و تجهیزات چرخشی که در آن نیروهای جانبی چرخه‌ای بر روی اتصال وارد می‌شوند، برای مقاومت در برابر برش ناشی از خستگی، به سطح مقطع ساقه کامل نیاز دارند.
• کاربردهای تراز دقیق: تخت‌های ماشین ابزار CNC، صفحات جگ و فیکسچر و پایه‌های تجهیزات نوری از سوراخ‌های بازشده با پیچ‌های رزوه‌ای با تحمل نزدیک برای حفظ دقت موقعیت تحت بار استفاده می‌کنند.
• پل و زیرساخت های عمرانی: پیچ‌های سازه‌ای با استحکام بالا در اتصالات تیر پل همیشه رزوه‌ای جزئی هستند، با درگیری ساقه در صفحات اتصال که به صراحت در نقشه‌های طراحی اتصال مشخص شده‌اند.

رایج ترین اشتباه مشخصات - و نحوه اجتناب از آن

رایج ترین خطا در انتخاب پیچ است مشخص کردن یک پیچ رزوه جزئی با طول ساقه ناکافی به طوری که ریشه نخ از صفحه برشی درز عبور می کند. این زمانی اتفاق می‌افتد که پیچ برای طول گرفتن خیلی کوتاه باشد، یا وقتی واشر یا لایه‌های اضافی به یک اتصال موجود بدون ارزیابی مجدد طول پیچ اضافه می‌شود.

قانون تأیید صریح است: طول ساقه بدون رزوه باید مساوی یا بزرگتر از طول کل گرفتن باشد (مجموع تمام لایه های بسته شده، به اضافه هر ضخامت واشر). بخش رزوه شده باید به اندازه کافی فراتر از سطح مهره باشد تا به درگیری کامل نخ برسد - حداقل یک گام نخ برآمدگی نخ فراتر از مهره چک مونتاژ استاندارد است.

به عنوان مثال، در یک اتصال برشی دو دور با دو صفحات فولادی 12 میلی متری و one واشر 3 میلی متری در زیر مهره، حداقل طول ساقه مورد نیاز 12 12 3 = است 27 میلی متر . پیچ و مهره ای که در آن طول رزوه از 20 میلی متر از انتهای آن شروع می شود، ریشه رزوه را در داخل رابط اتصال قرار می دهد - مشخصات نادرستی که باید با انتخاب یک پیچ بلندتر یا یک پیچ با ساقه بلندتر اصلاح شود.

نمرات قدرت برای هر دو نوع اعمال می شود - اما تعامل متفاوتی دارند

هر دو پیچ شش گوش با رزوه کامل و رزوه جزئی در طیف درجه مقاومت استاندارد موجود هستند. علامت درجه روی سر پیچ بدون توجه به پیکربندی رزوه اعمال می شود.

یک اثر متقابل مهم: در پیچ رزوه ای جزئی، افزایش درجه باعث افزایش ظرفیت کششی و برشی در قسمت رزوه می شود، اما ظرفیت برشی ساقه توسط سطح مقطع ساقه و مقاومت برشی مواد کنترل می شود - نه تنها با نمره گذاری. یک پیچ رزوه ای با درجه پایین تر با قطر بزرگتر می تواند از پیچ و مهره های درجه بالا کوچکتر در اتصالات تحت تسلط برشی بهتر عمل کند. همیشه ظرفیت برشی را از اصول اولیه برای اتصالات بحرانی به جای تکیه بر درجه به تنهایی محاسبه کنید.

خلاصه: انتخاب بین رشته کامل و نخ جزئی

چارچوب تصمیم گیری زمانی که به طور مداوم اعمال شود ساده است:

• اگر مفصل بارگذاری شود در درجه اول در تنش و grip length may vary — use full thread.
• اگر مفصل حمل می کند بار برشی در سراسر رابط پیچ - از رزوه جزئی استفاده کنید و بررسی کنید که طول ساقه تمام چسبندگی را پوشش دهد.
• اگر دقت موقعیتی بین اعضا مورد نیاز است - از نخ جزئی در یک سوراخ با تحمل نزدیک استفاده کنید.
• اگر the bolt is کوتاه (معمولا کمتر از 40 میلی متر برای M12 و پایین تر) - رزوه کامل منبع استاندارد است و برای اکثر مصارف غیر برشی مناسب است.
• هرگز فرض نکنید که این دو نوع قابل تعویض هستند کاربردهای بارهای ساختاری یا دینامیکی بدون بررسی اینکه ریشه رزوه کدام صفحه برشی را اشغال می کند.

تفاوت ساختاری بین پیچ‌های شش گوش با رزوه کامل و رزوه جزئی پس از مونتاژ شدن یک اتصال با چشم قابل مشاهده نیست - اما پیامدهای آن تحت بار قابل اندازه‌گیری است و در کاربردهای حیاتی، تفاوت بین اتصالی که طبق طراحی انجام می‌شود و اتصالی که انجام نمی‌دهد.