สลักเกลียวหกเหลี่ยมแบบเกลียวแบบเต็มและเกลียวบางส่วน: การทำความเข้าใจความแตกต่างทางโครงสร้าง

ความแตกต่างทางโครงสร้างระหว่างสลักเกลียวหกเหลี่ยมแบบเกลียวเต็มและเกลียวบางส่วนนั้นไม่สำคัญ — จะกำหนดวิธีการถ่ายเทน้ำหนักผ่านข้อต่อ . สลักเกลียวเกลียวเต็ม (หรือเรียกว่าสลักเกลียวเกลียวเต็ม) จะรับแรงดึงตลอดทั้งก้าน และเหมาะที่สุดสำหรับการยึดจับยึดส่วนประกอบที่เป็นเกลียวสองตัว หรือใช้ร่วมกับน็อตตลอดความยาวของด้ามจับ สลักเกลียวเกลียวบางส่วนมีส่วนก้านที่ไม่มีเกลียวเรียบซึ่งอยู่ในส่วนเชื่อมต่อข้อต่อ ความต้านทานแรงเฉือนที่เหนือกว่าและการจัดตำแหน่งที่ดีขึ้น ในการเชื่อมต่อโครงสร้าง การเลือกประเภทที่ไม่ถูกต้องถือเป็นข้อผิดพลาดทั่วไปของข้อกำหนดที่อาจนำไปสู่การเลื่อนหลุดของข้อต่อ ความเมื่อยล้าล้มเหลว หรือแรงจับยึดไม่เพียงพอ

วิธีกำหนดสลักเกลียวหกเหลี่ยมแบบเกลียวเต็มและเกลียวบางส่วน

ความแตกต่างระหว่างทั้งสองประเภทอยู่ที่จุดที่ด้ายเริ่มต้นและสิ้นสุดโดยสัมพันธ์กับก้านโบลต์

สลักเกลียวหกเหลี่ยมแบบเต็มเกลียว

เต็ม สลักเกลียวหกเหลี่ยม ถูกเกลียวจากใต้หัวถึงปลายสลักเกลียวโดยตรง ไม่มีก้านที่ไม่มีเกลียว ภายใต้มาตรฐาน ISO 4017 และ ASME B18.2.1 สลักเกลียวที่มีความยาวระบุจนถึงขีดจำกัดที่กำหนดจะถูกผลิตขึ้นโดยใช้เกลียวเต็มตามค่าเริ่มต้น ตัวอย่างเช่น สลักเกลียว M12 ยาวสูงสุด 40 มม โดยทั่วไปแล้วจะจัดเธรดเต็มตามข้อกำหนด ISO ส่วนที่เป็นเกลียวจะยึดน็อตหรือรูเกลียวไว้ตลอดความยาวของด้ามจับ

สลักเกลียวหกเหลี่ยมเกลียวบางส่วน

สลักเกลียวหกเหลี่ยมแบบเกลียวบางส่วน หรือที่เรียกว่าสกรูฝาครอบหกเหลี่ยมหรือสลักเกลียวหกเหลี่ยมที่มีก้าน มีส่วนทรงกระบอกเรียบ (ก้านหรือด้ามจับ) ระหว่างหัวกับส่วนที่เป็นเกลียว ความยาวของก้านที่ไม่เกลียวจะแตกต่างกันไปตามขนาดสลักเกลียวและมาตรฐาน สำหรับ สลักเกลียว M16 × 80 มม. ตาม ISO 4014 ความยาวของเกลียวจะอยู่ที่ประมาณ 44มม เหลือก้านแบบไม่มีเกลียวประมาณ 36 มม. ด้ามนี้ผลิตขึ้นเพื่อให้มีความคลาดเคลื่อนของเส้นผ่านศูนย์กลางที่แคบกว่ารูทของเกลียว ทำให้สามารถใส่เข้ากับรูที่เจาะได้อย่างแม่นยำ

กลศาสตร์โครงสร้าง: เหตุใดก้านจึงเปลี่ยนแปลงทุกสิ่ง

เพื่อให้เข้าใจว่าเหตุใดความแตกต่างนี้จึงมีความสำคัญเชิงโครงสร้าง จึงจำเป็นต้องตรวจสอบว่าสลักเกลียวแต่ละประเภทตอบสนองต่อแรงหลักทั้งสองในข้อต่อแบบสลักเกลียวอย่างไร: โหลดแรงดึง (ตามแกนโบลต์) และ โหลดแรงเฉือน (ตั้งฉากกับแกนสลักเกลียว)

ความต้านแรงดึง: เกลียวเต็มมีพื้นที่ความเค้นน้อยกว่า

หน้าตัดที่อ่อนแอที่สุดของตัวยึดเกลียวอยู่ที่รูทของเกลียว — ช่องว่างระหว่างยอดเกลียว — ซึ่งพื้นที่รับน้ำหนักที่มีประสิทธิภาพจะลดลง ซึ่งให้ปริมาณเป็น พื้นที่รับแรงดึง (As) . สำหรับสลักเกลียว M16 พื้นที่ความเค้นแรงดึงจะอยู่ที่ประมาณ 157 ตร.มม เมื่อเทียบกับพื้นที่หน้าตัดก้านเต็มของ 201 ตร.มม . ในโบลท์เกลียวเต็ม พื้นที่ที่ลดลงนี้จะมีอยู่ตลอดความยาวทั้งหมด ในสลักเกลียวเกลียวบางส่วน เฉพาะส่วนเกลียวเท่านั้นที่มีหน้าตัดที่ลดลงนี้ ส่วนด้ามมีเส้นผ่านศูนย์กลางระบุเต็มสำหรับการถ่ายโอนโหลดภายใต้เงื่อนไขการรับน้ำหนักเฉพาะ

แรงเฉือน: ก้านที่ไม่มีเกลียวมีความสำคัญอย่างยิ่ง

กำลังรับแรงเฉือนเป็นจุดที่ความแตกต่างมีความสำคัญที่สุดในทางปฏิบัติ เมื่อสลักเกลียวถูกโหลดด้วยแรงเฉือน — เช่น ในข้อต่อตัก, การเชื่อมต่อคาน หรือการใช้สลักปิ๊น — ระนาบแรงเฉือนจะลอดผ่าน ก้านไม่มีเกลียวเส้นผ่านศูนย์กลางเต็ม ไม่ใช่ผ่านรูทของเธรด รากของเกลียวในระนาบแรงเฉือนจะลดพื้นที่แรงเฉือนที่มีประสิทธิภาพลงโดยประมาณ 20–30% เมื่อเทียบกับหน้าตัดแบบเต็มก้าน การใส่สลักเกลียวเต็มเกลียวในข้อต่อรับแรงเฉือนโดยที่รากของเกลียวตัดผ่านระนาบแรงเฉือนถือเป็นข้อผิดพลาดของข้อกำหนดทางโครงสร้าง มาตรฐานต่างๆ เช่น เอไอเอสซี 360 และ EN 1993-1-8 ทั้งสองแยกความแตกต่างระหว่างระนาบเฉือนผ่านก้าน (ความจุสูงกว่า) และระนาบเฉือนผ่านเกลียว (ความจุต่ำกว่า) ในตารางความจุโบลต์

ความพอดีและการจัดตำแหน่งในข้อต่อ

ก้านเกลียวแบบเรียบของสลักเกลียวบางส่วนได้รับการผลิตขึ้นเพื่อให้มีความคลาดเคลื่อนซึ่งช่วยให้สามารถใส่ได้พอดีในรูที่รีมหรือเจาะอย่างแม่นยำ ช่วยให้จัดตำแหน่งระหว่างชิ้นส่วนที่เชื่อมต่อได้อย่างแม่นยำ สลักเกลียวเต็มเกลียวที่มีรูปทรงเป็นเกลียวตลอดความยาวทั้งหมด ไม่สามารถให้ความแม่นยำของตำแหน่งเท่ากันได้ และไม่เหมาะสำหรับการใช้งานที่มีพิกัดความเผื่อต่ำหรือการติดตั้งสลักเกลียวที่ต้องควบคุมการเคลื่อนที่ด้านข้าง

มาตรฐานความยาวเกลียว: สิ่งที่ข้อมูลจำเพาะระบุไว้จริง

ความยาวเกลียวในสลักเกลียวบางส่วนคำนวณโดยสูตรมาตรฐาน ไม่ได้เลือกโดยพลการ การทำความเข้าใจสูตรเหล่านี้ช่วยให้วิศวกรตรวจสอบได้ว่าส่วนที่เป็นเกลียวยึดน็อตจนสุดในขณะที่ด้ามยึดตรงส่วนต่อประสาน

ตัวอย่างการปฏิบัติ: สลักเกลียว M20 × 100 มม. ต่อ ISO 4014 มีความยาวเกลียว 2(20) 6 = 46มม โดยปล่อยให้ก้านไม่มีเกลียวขนาด 54 มม. หากความยาวข้อต่อของด้ามจับคือ 50 มม. และใช้น็อต M20 มาตรฐานที่มีความสูง 16 มม. การจับเกลียวจะอยู่ที่ 46 − (100 − 50 − 16) = เพียงพอ — แต่การคำนวณจะต้องได้รับการตรวจสอบตามการกำหนดค่าข้อต่อเสมอ เพื่อให้แน่ใจว่าด้าม (ไม่ใช่เกลียว) อยู่ในระนาบแรงเฉือน

การเปรียบเทียบแบบเคียงข้างกัน: เธรดแบบเต็มและเธรดบางส่วน

การใช้งานจริง: ประเภทใดเป็นของที่ใด

ทางเลือกระหว่างเกลียวเต็มและเกลียวบางส่วนจะตรงไปตรงมาเมื่อเข้าใจการโหลดข้อต่อแล้ว ตัวอย่างต่อไปนี้แสดงให้เห็นว่าแต่ละประเภทมีการใช้งานอย่างถูกต้องที่ใด

ใช้สลักเกลียวหกเหลี่ยมแบบเต็มเมื่อ:

• ต้องใช้แรงจับยึดเพียงอย่างเดียว: การเชื่อมต่อแบบแปลน แผ่นยึดอุปกรณ์ และข้อต่อที่ไม่รับแรงเฉือนซึ่งโบลต์ถูกโหลดโดยใช้แรงดึงล้วนๆ จะได้ประโยชน์จากเกลียวเต็ม เนื่องจากน็อตสามารถวางตำแหน่งไว้ที่ใดก็ได้ตามแนวก้านเพื่อรองรับความหนาของวัสดุที่แตกต่างกัน
• การร้อยเกลียวเข้าไปในรูเกลียว: เมื่อโบลต์เกลียวเข้ากับรูเกลียวแบบเกลียวหรือเกลียวโดยตรง เกลียวแบบเต็มจะเพิ่มความยาวของหน้าสัมผัสและความต้านทานการดึงสูงสุด
• สลักเกลียวสั้นต่ำกว่า 40 มม.: ที่ความยาวสั้น ส่วนเกลียวที่ได้มาจากสูตรจะใช้พื้นที่เกือบเต็มก้านอยู่แล้ว ทำให้สลักเกลียวเกลียวเต็มเป็นตัวเลือกการจ่ายมาตรฐานและเป็นทางเลือกที่ใช้งานได้จริง

ใช้สลักเกลียวหกเหลี่ยมเกลียวบางส่วนเมื่อ:

• การเชื่อมต่อเหล็กโครงสร้าง: การเชื่อมต่อแบบบีมถึงคอลัมน์ แผ่นเป้าเสื้อกางเกง และข้อต่อเฟรมโมเมนต์ภายใต้การออกแบบ AISC หรือ Eurocode จะถูกระบุด้วยสลักเกลียวบางส่วน — โดยทั่วไป ASTM A325 หรือ A490 (จักรวรรดิ) หรือ ISO 8.8 หรือ 10.9 (หน่วยเมตริก) — โดยที่ก้านอยู่ในระนาบแรงเฉือนระหว่างแผ่นที่เชื่อมต่อกัน
• เครื่องจักรที่มีแรงเฉือนแบบไดนามิก: ตัวเรือนกระปุกเกียร์ แท่นเครื่องยนต์ และอุปกรณ์หมุนที่แรงด้านข้างของวงจรกระทำต่อข้อต่อ ต้องใช้หน้าตัดของก้านเต็มเพื่อต้านทานแรงเฉือนที่เกิดจากความเมื่อยล้า
• การใช้งานการจัดตำแหน่งที่แม่นยำ: เตียงเครื่องมือกล CNC แผ่นจิ๊กและฟิกซ์เจอร์ และแท่นยึดอุปกรณ์ด้านการมองเห็นใช้รูรีมพร้อมสลักเกลียวบางส่วนที่มีความทนทานต่ำ เพื่อรักษาความแม่นยำของตำแหน่งภายใต้ภาระ
• สะพานและโครงสร้างพื้นฐานทางแพ่ง: สลักเกลียวโครงสร้างที่มีความแข็งแรงสูงในการเชื่อมต่อคานสะพานจะเป็นเกลียวบางส่วนเสมอ โดยมีการยึดก้านในแผ่นประกบที่ระบุไว้อย่างชัดเจนในแบบร่างการออกแบบการเชื่อมต่อ

ข้อผิดพลาดด้านข้อมูลจำเพาะที่พบบ่อยที่สุด — และวิธีหลีกเลี่ยง

ข้อผิดพลาดที่พบบ่อยที่สุดในการเลือกสลักเกลียวคือ การระบุสลักเกลียวเกลียวบางส่วนที่มีความยาวก้านไม่เพียงพอ เพื่อให้รากของด้ายพาดผ่านระนาบเฉือนของข้อต่อ สิ่งนี้เกิดขึ้นเมื่อโบลต์สั้นเกินไปสำหรับความยาวของด้ามจับ หรือเมื่อมีการเพิ่มแหวนรองหรือชั้นเพิ่มเติมเข้ากับข้อต่อที่มีอยู่โดยไม่ต้องประเมินความยาวของโบลต์อีกครั้ง

กฎการตรวจสอบนั้นตรงไปตรงมา: ความยาวด้ามแบบไม่เกลียวต้องเท่ากับหรือมากกว่าความยาวด้ามจับทั้งหมด (ผลรวมของชั้นทั้งหมดที่ถูกหนีบ บวกกับความหนาของแหวนรอง) ส่วนที่เป็นเกลียวต้องขยายออกไปจนเกินหน้าน๊อตตัวเมียเพื่อให้ขันเกลียวได้เต็มที่ — อย่างน้อยที่สุด หนึ่งเธรด ของเกลียวที่ยื่นออกมาเกินน็อตคือการตรวจสอบการประกอบมาตรฐาน

ตัวอย่างเช่น ในข้อต่อเฉือนแบบสองรอบที่มีสอง แผ่นเหล็ก 12 มม และ one แหวนรอง 3 มม ใต้น็อต ความยาวก้านขั้นต่ำที่ต้องการคือ 12 12 3 = 27มม . สลักเกลียวที่ความยาวเกลียวเริ่มต้นที่ 20 มม. จากปลายสุดจะวางรากของเกลียวไว้ภายในส่วนต่อประสาน ซึ่งเป็นข้อกำหนดที่ไม่ถูกต้องซึ่งจะต้องแก้ไขโดยการเลือกสลักเกลียวที่ยาวกว่าหรือสลักเกลียวที่มีก้านที่ยาวกว่า

เกรดความแข็งแกร่งใช้กับทั้งสองประเภท — แต่โต้ตอบต่างกัน

สลักเกลียวหกเหลี่ยมทั้งเกลียวเต็มและเกลียวบางส่วนมีจำหน่ายในสเปกตรัมระดับความแข็งแกร่งมาตรฐาน เครื่องหมายเกรดบนหัวโบลท์จะใช้โดยไม่คำนึงถึงการกำหนดค่าเกลียว

ปฏิกิริยาที่สำคัญอย่างหนึ่ง: ในสลักเกลียวบางส่วน การเพิ่มเกรดจะเพิ่มความสามารถในการรับแรงดึงและแรงเฉือนที่ส่วนเกลียว แต่ ความสามารถในการรับแรงเฉือนของด้ามจะขึ้นอยู่กับพื้นที่หน้าตัดของด้ามและกำลังรับแรงเฉือนของวัสดุ — ไม่ใช่โดยการให้คะแนนเพียงอย่างเดียว สลักเกลียวบางส่วนเกรดต่ำกว่าที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่าสามารถทำงานได้ดีกว่าสลักเกลียวเกรดสูงขนาดเล็กในข้อต่อที่เน้นแรงเฉือน คำนวณความสามารถในการรับแรงเฉือนจากหลักการแรกสำหรับการเชื่อมต่อที่สำคัญเสมอ แทนที่จะอาศัยเกรดเพียงอย่างเดียว

สรุป: การเลือกระหว่างเธรดเต็มและเธรดบางส่วน

กรอบการตัดสินใจจะตรงไปตรงมาเมื่อใช้อย่างสม่ำเสมอ:

• ถ้าข้อต่อมีการโหลด อยู่ในความตึงเครียดเป็นหลัก และ grip length may vary — use full thread.
• หากข้อต่อดำเนินการ โหลดแรงเฉือน ข้ามส่วนต่อประสานของโบลต์ — ใช้เกลียวบางส่วนและตรวจสอบความยาวของด้ามที่ครอบคลุมด้ามจับทั้งหมด
• ถ้า ความแม่นยำของตำแหน่ง ต้องใช้ระหว่างส่วนประกอบ — ใช้เกลียวบางส่วนในรูรีมที่มีพิกัดความเผื่อต่ำ
• ถ้า the bolt is สั้น (โดยทั่วไปจะต่ำกว่า 40 มม. สำหรับ M12 และต่ำกว่า) — เกลียวเต็มเป็นแหล่งจ่ายมาตรฐาน และเหมาะสำหรับการใช้งานแบบไม่เฉือนส่วนใหญ่
• อย่าถือว่าทั้งสองประเภทสามารถใช้แทนกันได้ การใช้งานโหลดเชิงโครงสร้างหรือไดนามิก โดยไม่ต้องตรวจสอบว่ารูทของเธรดอยู่ระนาบเฉือนใด

ความแตกต่างเชิงโครงสร้างระหว่างสลักเกลียวหกเหลี่ยมแบบเกลียวเต็มและเกลียวบางส่วนนั้นไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่าเมื่อประกอบข้อต่อแล้ว แต่ผลที่ตามมาภายใต้การรับน้ำหนักนั้นสามารถวัดได้ และในการใช้งานที่สำคัญ ความแตกต่างระหว่างการเชื่อมต่อที่ทำงานตามที่ออกแบบไว้กับการเชื่อมต่อที่ไม่ได้