طول گام و عمق دنده پیچ و مهره متریک قبلا درباره نحوه اندازه گیری طول گام، قطر پیچ، قطر گام و عمق دنده صحبت کردیم و اختلاف فاز دنده های روبرو در پیچ و مهره ها را شرح دادیم. در اینجا بیشتر به بحث ابعادی و اهمیت آن در استحکام و تنش تسلیم می پردازیم.
پیچ و مهره های استاندارد متریک که در حال حاضر در سر تا سر دنیا تولید شده و به عنوان استاندارد پذیرفته شده اند با دو نوع دنده استاندارد Coarse thread یا دنده درشت , Fine thread یا دنده ریز تولید می شوند. هر یک از این دو نوع دنده دارای مزایا و معایبی هستند که در ادامه بحث به آن خواهیم پرداخت.
از آنجا که بیشتر پیچ و مهره های صنعتی بصورت دنده درشت Coarse Thread تولید می شوند ابتدا به نحوه محاسبات ابعادی و جداول مربوط به پیچ و مهره های دنده درشت می پردازیم و در پایان درمورد پیچ و مهره های دنده ریز نیز اطلاعاتی در دسترس شما قرار می دهیم.
پیچ و مهره استاندارد متریک دنده درشت
در نوامبر سال ۱۹۴۸ کشورهای آمریکا، انگلستان و کانادا استاندارد دنده های یونیفاید را به رسمیت شمارده و انگلستان استانداردهای پیشین تولید پیچ و مهره مثل استاندارد دنده BSW, BA و BSF را در سال ۱۹۶۵ منقضی اعلام نمود تا دنده های یونیفاید بعنوان معتبرترین نوع دنده در دنیا رسمیت پیدا کند.
دنده های یونیفاید متریک با حرف M نمایش داده می شوند که به دنبال آن عددی به میلی متر بیان می شود که قطر اسمی پیچ یعنی قطری که از روی رزوه یا دنده محاسبه شده است قرار می گیرد. در مورد نحوه کدخوانی پیچ و مهره ها در مقاله دیگری بحث نمودیم. در صورتیکه طول گام پیچ قید نشده باشد پیچ دنده درشت در نظر گرفته می شود.
شکل زیر سطح مقطع دنده های یونیفاید دنده درشت را نشان داده است. همان طور که می بینید زاویه داخلی دنده ۶۰ درجه می باشد. مطابق با شکل روابط ریاضیاتی زیر بین ابعاد گام، عمق و زاویه دنده بوجود می آید
P=pitch طول گام پیچ
D=depth عمق دنده پیچ
R=radius شعاع انحنا در بالا و پایین دنده
d = 0.54127 P
r = 0.14434 P
هر چه میزان r بزرگتر باشد یعنی انحنای کف دنده کوچکتر است. این امر سبب کاهش تمرکز تنش شده و استحکام پیچ افزایش پیدا می کند. در عوض با کاهش انحنا میزان درگیری و اصطکاک کاهش یافته که در اثر بارگذاری دینامیک و اعمال لرزش احتمال باز شدن پیچ و مهره ها افزایش پیدا می کند.
جدول مربوط به ابعاد پیچ و مهره دنده درشت در زیر آمده است.
مقایسه پیچ و مهره های دنده ریز Fine thread و دنده درشت Coarse thread
در زیر به مقایسه پیچ و مهره های استاندارد متریک دنده درشت و دنده ریز می پردازیم.
عمق دنده و طول گام در پیچ و مهره های دنده درشت بیشتر می باشد. این امر سبب میشود سطح مقطع درگیر در پیچ های دنده درشت از دنده ریز بیشتر باشد و امکان هرز شدگی در پیچ های دنده درشت کمتر شود.
عمق دنده بالا در پیچ و مهره های دنده درشت بیشتر بوده و این به معنی کاهش عمق جان پیچ می باشد. عمق جان پیچ یکی از فاکتورهای اصلی در محاسبه استحکام کششی می باشد. بنابراین پیچ های دنده ریز در قطر برابر استحکام بالاتری دارند
پیچ و مهره ها با هر گردش ۳۶۰ درجه کامل به اندازه طول گام خود بسته می شوند. بنابراین اتصال پیچ و مهره های دنده درشت بسیار سریعتر از پیچ و مهره دنده ریز صورت میگیرد چراکه طول گام بیشتری دارند
پیچ و مهره های دنده ریز بدلیل ابعاد کوچکتر دنده با دقت بالاتری تولید شده و میزان لقی کمتری نسبت به دنده درشت ها دارند
پیچ و مهره های دنده ریز به دلیل کوچک بودن دنده ها در برابر ضربه حساس تر بوده و در گرید های پایینتر که به سمت چکش خواری پیش می روند بسیار حساس هستند.
پیچ و مهره های دنده ریز نیاز به گشتاور اولیه اتصال کمتری نسبت به دنده درشت ها دارند
در تنش کشش بالا پیچ و مهره های دنده ریز کاربری زیادی ندارند مگر اینکه طول درگیری آنها بالا باشد.