螺紋受力的理論變形量與實驗變形量的比較

基準鎖緊扭矩＝100kgf－cm。

螺紋規格： M6-60，外六角螺紋，強度區分 A2－70，假設 SUS302 彈性係數 E＝190GPa，如表 1 查得其應力面積＝20.1 mm²。 M 形不銹鋼夾緊件：假設 SUS430 彈性係數 E＝190GPa。

假設扭矩係數 K＝0.2。如圖 32 為實驗相關機件之架設方式

尺寸單位:mm

垂直變形量y

夾緊件內有 凸緣孔攻牙

配合實驗 的機件 M6-60螺絲 變形角度ψ

受力後 受力前

螺絲頭 摩擦面 受力點

圖 32 實驗相關機件之架設

5.1.2 理論鎖緊力及其變形量之計算

由扭矩方程式

T = KF

d

由應力－應變方程式δ＝

AE

pl 。其中p＝Fi且當螺絲鎖緊扭力為 100kgf－cm 時，受力螺絲長度 l 約 50mm。代入可得受力變形量為 δ

δ δ

δ＝＝＝＝0.106mm0.106mm0.106mm0.106mm 5.1.3 實驗變形量

如表 10 為實驗所得螺紋受力前後的長度變形量(以游標尺量測)，圖 33 為實驗變形量與理論變形量比較圖，鎖緊扭矩＝100kgf－cm。

表 10 實驗所得的不銹鋼螺紋長度變形量（單位:mm）

螺絲編號 實驗前長度 實驗後長度 變形量 理論計算值 誤差率 1 64.46 64.57 0.11 0.106 -3.8%

2 64.43 64.55 0.12 0.106 -13.2%

3 64.46 64.55 0.09 0.106 15.1%

4 64.46 64.58 0.12 0.106 -13.2%

5 64.2 64.32 0.12 0.106 -13.2%

6 64.4 64.5 0.1 0.106 5.7%

7 64.2 64.29 0.09 0.106 15.1%

8 64.39 64.48 0.09 0.106 15.1%

平均值 64.375 64.48 0.105 0.106 0.9%

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14

1 2 3 4 5 6 7 8

螺絲編號

變形量(mm)

變形量 理論計算值

圖 33 不銹鋼螺紋實驗變形量與理論變形量比較圖 5.1.4 電鍍鋅螺紋受力的理論變形量與實驗變形量的比較

螺紋規格： M6-60，外六角螺紋，一般強度等級（5.8），假設電鍍鋅螺 紋（碳鋼）之彈性係數 E＝207GPa，其它實驗條件與 5.1.1 相同。

理論鎖緊力及其變形量之計算： 依照 5.1.1 的計算方式可得 FFFFⁱⁱⁱⁱ＝＝833kgf＝＝833kgf833kgf833kgf ；；；； δδδδ＝＝＝0.＝0.0.0970.097097mm097mmmmmm

表 11 為實驗的螺紋長度變形量，圖 34 為實驗與理論變形量比較圖。

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12

1 2 3 4 5 6 7 8

螺絲編號

變形量(mm)

變形量 理論計算值

圖 34 電鍍鋅螺紋實驗與理論變形量比較圖

表 11 實驗所得的電鍍鋅螺紋長度變形量（單位:mm）

螺絲編號 實驗前長度 實驗後長度 變形量 理論計算值 誤差率 1 64.11 64.2 0.09 0.097 7.2%

2 64.18 64.28 0.1 0.097 -3.1%

3 64.11 64.21 0.1 0.097 -3.1%

4 64.16 64.27 0.11 0.097 -13.4%

5 64.06 64.14 0.08 0.097 17.5%

6 64.1 64.19 0.09 0.097 7.2%

7 64.16 64.24 0.08 0.097 17.5%

8 64.13 64.22 0.09 0.097 7.2%

平均值 64.126 64.219 0.0925 0.097 4.6%

5.1.5 理論變形量與實驗變形量的實驗結果討論

1.因為扭矩板手規格限制且對 M6 螺紋而言 100kgf－cm 的扭力值已 經偏高。如表 3 與表 9 所示，此扭矩所提供的初期鎖緊力介於螺 紋強度區分 6.9~8.8 之間，其抗拉強度與降伏強度值對實驗對象 而言已屬上限規格。但是此扭矩對 M6 螺紋所造成的伸長量還是很 小。

2.因為變形量很小，所以量測誤差的影響變的非常敏感。在此情形 下理論變形量與實際變形量的誤差可能有 20％，但是其平均誤差 量很小，所以用扭矩板手作為螺紋扭力管理的工具是可行的，但 為考慮各種誤差，若將需求扭力提高約 5~10％作為扭矩板手的作 業標準扭力，則會更佳。

3.因為變形量很小，所以想要用螺紋的變形量來控制鎖緊力是非常 困難的。尤其若扭力更低時，其變形量將非常小，使用一般的量 測工具不易得到準確的數值，所以使用扭矩板手將是比較符合作 業需求的方式。

4.不同的螺紋材料可以得到相同實驗結果，證明扭矩方程式及扭矩 係數與使用的材料無關。

5.2 鎖緊力對 M 型不銹鋼夾緊件產生的彎曲作用