Pengenalan kepada Kawasan Tegasan Tegangan Benang
Luas tegasan tegangan benang, yang sering dilambangkan sebagai As, mewakili luas keratan rentas berkesan yang menanggung beban tegangan dalam pengikat berulir. Parameter ini penting dalam reka bentuk mekanikal untuk mengira kekuatan dan kapasiti galas beban bolt, skru dan komponen berulir lain. Ia mengambil kira geometri benang dan diperoleh daripada piawaian industri yang ditetapkan seperti GB/T 16823.1-1997 untuk benang metrik dan ASME B1.1 untuk benang inci bersatu.
Dalam aplikasi kejuruteraan, pengetahuan yang tepat tentang kawasan tegasan memastikan reka bentuk yang selamat dan cekap, sekali gus mencegah kegagalan di bawah beban paksi. Carta ini menyediakan data komprehensif untuk kedua-dua benang metrik (berasaskan ISO) dan inci (Bersatu), termasuk pelbagai pic dan kiraan benang. Gunakan sumber ini untuk analisis struktur, pemilihan pengikat dan pematuhan dengan piawaian antarabangsa.
- Benang metrik dinyatakan dalam milimeter, meliputi saiz dari M1 hingga M70.
- Benang inci termasuk siri UNC (kasar) dan UNF (halus), dari #1 hingga 3-3/4 inci.
- Semua nilai disahkan berdasarkan formula standard untuk memastikan kebolehpercayaan.
Jadual Luas Tegasan Tegangan Benang Metrik (Unit: mm)
Jadual berikut menyenaraikan diameter nominal, pic (P), dan luas tegasan tegangan (Seperti dalam mm²) untuk benang metrik. Data diperoleh daripada GB/T 16823.1-1997, yang mentakrifkan luas tegasan dan galas untuk pengikat berulir. Ambil perhatian bahawa bagi setiap diameter, berbilang pic disediakan jika berkenaan, yang mencerminkan pilihan benang kasar dan halus.
| Benang | Pitch P (mm) | Kawasan Tegasan As (mm²) | Benang | Pitch P (mm) | Kawasan Tegasan As (mm²) | Benang | Pitch P (mm) | Kawasan Tegasan As (mm²) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| M1 | 0.25 | 0.46 | M12 | 1.75 | 84.27 | M36 | 2 | 914.54 |
| M1 | 0.2 | 0.52 | M12 | 1.5 | 88.13 | M36 | 1.5 | 939.85 |
| M1.1 | 0.25 | 0.59 | M12 | 1.25 | 92.07 | M39 | 4 | 975.76 |
| M1.1 | 0.2 | 0.65 | M12 | 1 | 96.1 | M39 | 3 | 1028.39 |
| M1.2 | 0.25 | 0.73 | M14 | 2 | 115.44 | M39 | 2 | 1082.41 |
| M1.2 | 0.2 | 0.8 | M14 | 1.5 | 124.55 | M39 | 1.5 | 1109.94 |
| M1.4 | 0.3 | 0.98 | M14 | 1 | 134 | M42 | 4.5 | 1120.92 |
| M1.4 | 0.2 | 1.15 | M16 | 2 | 156.67 | M42 | 4 | 1148.93 |
| M1.6 | 0.35 | 1.27 | M16 | 1.5 | 167.25 | M42 | 3 | 1205.98 |
| M1.6 | 0.2 | 1.57 | M16 | 1 | 178.17 | M42 | 2 | 1264.42 |
| M1.8 | 0.35 | 1.7 | M18 | 2.5 | 192.47 | M45 | 4.5 | 1306.01 |
| M1.8 | 0.2 | 2.04 | M18 | 2 | 204.18 | M45 | 4 | 1336.23 |
| M2 | 0.4 | 2.07 | M18 | 1.5 | 216.24 | M45 | 3 | 1397.71 |
| M2 | 0.25 | 2.45 | M18 | 1 | 228.63 | M45 | 2 | 1460.57 |
| M2.2 | 0.45 | 2.48 | M20 | 2.5 | 244.8 | M48 | 5 | 1473.16 |
| M2.2 | 0.25 | 3.03 | M20 | 2 | 257.98 | M48 | 4 | 1537.67 |
| M2.5 | 0.45 | 3.39 | M20 | 1.5 | 271.5 | M48 | 3 | 1603.57 |
| M2.5 | 0.35 | 3.7 | M20 | 1 | 285.38 | M48 | 2 | 1670.85 |
| M3 | 0.5 | 5.03 | M22 | 2.5 | 303.4 | M52 | 5 | 1757.84 |
| M3 | 0.35 | 5.61 | M22 | 2 | 318.06 | M52 | 4 | 1828.25 |
| M3.5 | 0.6 | 6.78 | M22 | 1.5 | 333.06 | M52 | 3 | 1900.05 |
| M3.5 | 0.35 | 7.9 | M22 | 1 | 348.4 | M52 | 2 | 1973.22 |
| M4 | 0.7 | 8.78 | M24 | 3 | 352.51 | M70 | 6 | 3254.39 |
| M4 | 0.5 | 9.79 | M24 | 2 | 384.42 | M70 | 4 | 3446.88 |
| M4.5 | 0.75 | 11.32 | M24 | 1.5 | 400.89 | M70 | 3 | 3545.2 |
| M4.5 | 0.5 | 12.76 | M24 | 1 | 417.71 | M70 | 2 | 3644.9 |
| M5 | 0.8 | 14.18 | M27 | 3 | 459.41 | M70 | 1.5 | 3695.27 |
| M5 | 0.5 | 16.12 | M27 | 2 | 495.74 | |||
| M6 | 1 | 20.12 | M27 | 1.5 | 514.43 | |||
| M6 | 0.75 | 22.03 | M27 | 1 | 533.46 | |||
| M7 | 1 | 28.86 | M30 | 3.5 | 560.59 | |||
| M7 | 0.75 | 31.14 | M30 | 2 | 621.2 | |||
| M8 | 1.25 | 36.61 | M30 | 1.5 | 642.1 | |||
| M8 | 1 | 39.17 | M30 | 1 | 663.34 | |||
| M8 | 0.75 | 41.81 | M33 | 3.5 | 693.56 | |||
| M10 | 1.5 | 57.99 | M33 | 2 | 760.8 | |||
| M10 | 1.25 | 61.2 | M33 | 1.5 | 783.91 | |||
| M10 | 1 | 64.49 | M36 | 4 | 816.73 | |||
| M10 | 0.75 | 67.88 | M36 | 3 | 864.94 |
Formula Pengiraan untuk Benang Metrik
Luas tegasan tegangan untuk benang metrik dikira menggunakan formula:
Sebagai = (π / 4) × [(d₂ + d₃) / 2]²
Di mana:
- d₂: Diameter pic asas bagi ulir luaran (setiap GB/T 196).
- d₃: Diameter kecil ulir luaran, dikira sebagai d₃ = d₁ – H/6.
- d₁: Diameter minor asas benang luaran (setiap GB/T 196).
- H: Ketinggian segi tiga asas (setiap GB/T 192).
Formula ini memastikan pengiraan yang tepat untuk benang tersuai atau bukan standard, sejajar dengan keperluan ISO 898-1 untuk kekuatan pengikat.
Jadual Kawasan Tegasan Tegangan Benang Inci (Unit: inci)
Jadual ini menyediakan data untuk benang inci tersatu, termasuk diameter nominal (d), saiz dalam inci, benang per inci (n) dan luas tegasan tegangan (Seperti dalam in²). Ia merangkumi siri UNC (kasar) dan UNF (halus), berdasarkan piawaian ASME B1.1.
| Diameter Nominal d | Saiz (inci) | Benang/n | Kawasan Tegasan Sebagai (dalam²) | Diameter Nominal d | Saiz (inci) | Benang/n | Kawasan Tegasan Sebagai (dalam²) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1# | 0.073 | 64 | 0.00262 | 1# | 0.073 | 72 | 0.00278 |
| 2# | 0.086 | 56 | 0.0037 | 2# | 0.086 | 64 | 0.00393 |
| 3# | 0.099 | 48 | 0.00486 | 3# | 0.099 | 56 | 0.00523 |
| 4# | 0.112 | 40 | 0.00603 | 4# | 0.112 | 48 | 0.0066 |
| 5# | 0.125 | 40 | 0.00796 | 5# | 0.125 | 44 | 0.00831 |
| 6# | 0.138 | 32 | 0.00909 | 6# | 0.138 | 40 | 0.01014 |
| 8# | 0.164 | 32 | 0.01401 | 8# | 0.164 | 36 | 0.01473 |
| 10# | 0.1875 | 24 | 0.01695 | 10# | 0.1875 | 32 | 0.01937 |
| 12# | 0.216 | 24 | 0.02416 | 12# | 0.216 | 28 | 0.02579 |
| 1/4 | 0.25 | 20 | 0.03182 | 1/4 | 0.25 | 28 | 0.03637 |
| 5/16 | 0.3125 | 18 | 0.05243 | 5/16 | 0.3125 | 24 | 0.05807 |
| 3/8 | 0.375 | 16 | 0.07749 | 3/8 | 0.375 | 24 | 0.08783 |
| 7/16 | 0.4375 | 14 | 0.10631 | 7/16 | 0.4375 | 20 | 0.11872 |
| 1/2 | 0.5 | 13 | 0.1419 | 1/2 | 0.5 | 20 | 0.15995 |
| 9/16 | 0.5625 | 12 | 0.18194 | 9/16 | 0.5625 | 18 | 0.20298 |
| 5/8 | 0.625 | 11 | 0.226 | 5/8 | 0.625 | 18 | 0.25596 |
| 3/4 | 0.75 | 10 | 0.33446 | 3/4 | 0.75 | 16 | 0.37296 |
| 7/8 | 0.875 | 9 | 0.46173 | 7/8 | 0.875 | 14 | 0.50947 |
| 1 | 1 | 8 | 0.60575 | 1 | 1 | 12 | 0.66304 |
| 1-1/8 | 1.125 | 7 | 0.76328 | 1-1/8 | 1.125 | 12 | 0.85572 |
| 1-1/4 | 1.25 | 7 | 0.96911 | 1-1/4 | 1.25 | 12 | 1.07295 |
| 1-3/8 | 1.375 | 6 | 1.15488 | 1-3/8 | 1.375 | 12 | 1.31471 |
| 1-1/2 | 1.5 | 6 | 1.40525 | 1-1/2 | 1.5 | 12 | 1.58102 |
| 1-3/4 | 1.75 | 5 | 1.89946 | ||||
| 2 | 2 | 4.5 | 2.49823 | ||||
| 2-1/4 | 2.25 | 4.5 | 3.24769 | ||||
| 2-1/2 | 2.5 | 4 | 3.99883 | ||||
| 2-3/4 | 2.75 | 4 | 4.93401 | ||||
| 3 | 3 | 4 | 5.96737 | ||||
| 3-1/4 | 3.25 | 4 | 7.09891 | ||||
| 3-1/2 | 3.5 | 4 | 8.32862 | ||||
| 3-3/4 | 3.75 | 4 | 9.65651 |
Formula Pengiraan untuk Benang Inci
Luas tegasan tegangan untuk ulir inci bersatu dikira sebagai:
As = 0.7854 × [d – (0.9743 / n)]²
Di mana:
- d: Diameter nominal dalam inci.
- n: Bilangan benang per inci.
Penghampiran ini diperoleh daripada diameter berkesan dan digunakan secara meluas dalam piawaian ASME dan SAE untuk pengiraan kekuatan bolt.
Aplikasi dan Kepentingan dalam Reka Bentuk Mekanikal
Kawasan tegasan tegangan adalah penting untuk menentukan beban tegangan yang dibenarkan bagi pengikat berulir menggunakan formula: F = As × σ, di mana σ ialah kekuatan tegangan bahan. Ini membantu dalam:
- Memilih saiz bolt yang sesuai untuk sambungan struktur dalam industri automotif, aeroangkasa dan pembinaan.
- Memastikan pematuhan dengan faktor keselamatan dalam aplikasi beban tinggi seperti bekas tekanan atau jentera.
- Mengoptimumkan reka bentuk dengan membandingkan benang kasar berbanding benang halus untuk ketahanan lesu atau kemudahan pemasangan.
Sentiasa sahkan sifat bahan dan panjang sambungan mengikut piawaian yang berkaitan untuk mengelakkan reka bentuk yang terkurang atau berlebihan.
Soalan Lazim (FAQ)
- Apakah perbezaan antara luas tegasan tegangan dan luas diameter minor?
- Luas tegasan tegangan (As) ialah luas berkesan yang mengambil kira geometri akar ulir, biasanya lebih besar daripada luas diameter minor untuk mencerminkan taburan beban sebenar. Ia digunakan untuk pengiraan kekuatan, manakala luas diameter minor adalah geometri semata-mata.
- Bagaimanakah pic mempengaruhi luas tegasan dalam benang metrik?
- Pic yang lebih kecil menghasilkan kawasan tegasan yang lebih besar untuk diameter yang sama kerana ia meningkatkan diameter berkesan. Contohnya, dalam M12, pic 1 mm menghasilkan As = 96.1 mm², berbanding 84.27 mm² untuk pic 1.75 mm.
- Adakah nilai-nilai ini terpakai kepada kedua-dua bolt dan skru?
- Ya, kawasan tegasan ini terpakai pada ulir luaran pada bolt dan skru mengikut GB/T 16823.1 dan ASME B1.1, dengan mengandaikan bentuk ulir standard. Bagi ulir dalaman, kawasan ricih mungkin berbeza.
- Mengapa menggunakan benang halus berbanding benang kasar?
- Benang halus memberikan kawasan tegasan yang lebih tinggi dan rintangan lesu yang lebih baik disebabkan oleh akar yang lebih cetek, sesuai untuk aplikasi yang mudah bergetar. Walau bagaimanapun, benang kasar menawarkan pemasangan yang lebih mudah dan kekuatan ricih yang lebih tinggi.
- Bagaimana untuk mengira luas tegasan untuk benang bukan standard?
- Gunakan formula yang disediakan dengan dimensi tepat daripada GB/T 196 atau ASME B1.1. Untuk ketepatan, ukur d₂ dan d₃ atau rujuk alatan perisian yang mematuhi ISO 898-1.
- Adakah penukaran antara sistem metrik dan inci mudah?
- Tidak, disebabkan oleh bentuk benang yang berbeza. Tukar unit (1 in² = 645.16 mm²), tetapi pilih saiz yang setara berdasarkan keperluan beban, bukan padanan dimensi langsung.
