외부 하중 조건에서 체결력과 조임력은 어떻게 작용할까요?

일반적으로 볼트나 너트에는 렌치로 토크를 주어 필요한 체결 하중을 발생시킵니다. 이 체결 하중을 체결력이라고 합니다. 체결력은 화스너를 조일 때 발생하는 인장력을 뜻하며, 이 인장력이 체결부가 서로 미끄러지지 않고 벌어지지 않도록 해줍니다. 조임력은 체결력에 반응하여 모재에 작용하는 힘입니다.

외부 하중이 체결부에 작용하면, 작용하는 하중을 고려하여 적용되는 각 요인을 분석해야 합니다. 체결부가 외부 하중에 어떻게 반응하는지 확인함으로써 체결부 거동을 예측할 수 있습니다.

따라서, 단일 볼트 체결부의 계산은 볼트 축에 있는 체결부의 탄성거동에 기반합니다. 이 영역은 볼트의 변형과 하중에 상당한 영향을 미칩니다.

체결 작업 중에 체결력 FM이 생성되어 접점에서 조임력 FK를 생성합니다. 강성 계수를 먼저 정의해야 합니다. 이는 하중에 대한 재료의 반응으로, 1mm를 늘이는 데 필요한 하중입니다.그런 다음, 조여진 부품을 통해 유입되고 볼트에 작용하는 축방향 외부 하중 FA 이 조여진 영역과 볼트를 통해 전달됩니다. 체결력과 함께 볼트로 전달되는 외부 하중의 비율은 볼트 하중 FSA로 지정되고, FPA는 외부 하중에 의한 체결력의 감소입니다. 이 분포의 비율은 체결부의 탄성 거동에 따라 달라집니다. 볼트 체결부에서 발생하는 힘과 변위는 체결부 다이어그램을 통해 설명할 수 있습니다. 기존 다이어그램은 다음과 같이 변화합니다.

이전 공식은 다음의 예를 통해 확인할 수 있습니다.

Step 1: 볼트 체결부는 5 kN으로 조입니다. 외부 하중이 작용하지 않습니다.

Step 2: 외부 정적 하중(4 kN)이 작용하지만 체결력보다 작습니다. 이제 초기 체결력이 잔류 체결력이 됩니다. 볼트 하중은 5.4 kN으로 계산되지만 조임력은 1.4 kN으로 감소합니다.

Step 3: 초기 체결력보다 더 큰 추가 외부 하중이 적용됩니다. 외부 하중이 체결력보다 훨씬 크기 때문에 부품이 분리되고 볼트의 하중이 최대 10 kN까지 증가합니다. (외부 하중의 100%)

이로써 체결부에 체결력이 발생했을 때 각 부품의 탄성 거동을 검토하였습니다. 추가로,
필요한 체결력의 정확한 예측을 위해 전단력, 온도, 진동 및 동적 하중과 같은 고려해야 할 다른 외부 요인이 있습니다. 더욱 자세한 내용은 가까운 노드락 사무소에 문의해 주세요.