کشش و گشتاور در مفهوم رایج و بسیار مهم در علم فیزیک یا در واقع مکانیک قدرت هستند؛ این دو اصطلاح در زمینه‌های بسیاری کاربرد و اهمیت دارند و در مورد پیچ و مهره نیز به کار می‌روند.
در حالت کلی کشش به نیرویی اطلاق می‌شود که به واسطه آن دو جسم به سمت یکدیگر کشیده می‌شوند و گشتاور سایه‌ای از نیروی چرخشی است که محرکی برای چرخش اجسام می‌باشد.
کشش و گشتاور از مهم‌ترین نیروها در ارتباط با پیچ و مهره‌ها است؛ در واقع بدون این دو نیرو، پیچ و مهره عملا کارایی در اتصال یا انفصال قطعات مکانیکی ندارند؛ باتوجه به اهمیت این دو مفهوم قصد داریم که در ادامه مفصلا به آن‌ها بپردازیم پس با ما همراه باشید.
منظور از کشش در پیچ و مهره‌ها
در دنیای پیچ و مهره‌ها کشش نیرویی است که بر روی مهره اعمال می‌شود تا آن را باز یا بسته کند؛ در واقع به کمک نیروی کشش، مهره به سمت باز شدن یا بسته شدن چرخش پیدا می‌کند.
کشش همان محرکی است که به مهره وارد شده تا تنش و فشار لازم برای باز شدن یا بسته شدن را به آن وارد کند؛ کشش در پیچ و مهره، جهت‌دادن به پیچ و مهره جهت بسته شدن (اتصال) و باز شدن (انفصال) است.
زمانی که شما یک پیچ را باز می‌کنید یا در اصل مهره را به سمت خارج می‌چرخانید شما در حال اعمال یک نیروی کششی به سمت بالا به مهره هستید؛ این نیرو فشار لازم را بین سوراخ مهره و پیچ ایجاد کرده تا مهره به سمت بالا حرکت کرده و پیچ باز شود.
از طرفی وقتی شما یک پیچ را می‌بندید یا به عبارتی یک مهره را به سمت داخل می‌چرخانید در حال اعمال کردن یک نیروی کششی به سمت پایین به مهره هستید؛ این نیروی باعث فشردگی بین پیچ و سوراخ مهره شده و آن را به سمت بسته شدن هدایت می‌کند.
منظور از گشتاور در پیچ و مهره‌ها
زمانی که شما پیچ یا مهره‌ای را می‌چرخانید در حقیقت نیرویی را جهت چرخش اعمال می‌کنید؛ این نیروی اعمال شده همان گشتاور در پیچ و مهره‌ها است.
گشتاور را می‌توان قدرت چرخشی دانست که پیچ و مهره را به سمت باز یا بسته شدن هدایت می‌کند؛ بنابراین زمانی که از بزرگ شدن گشتاور صحبت می‌کنیم منظور افزایش قدرت و سرعت چرخش پیچ و مهره‌ها است.
نیروی گشتاور در قوانین فیزیک توسط قضیه “دوران به-راستا” تعریف می‌شود؛ هرچقدر که زاویه بین پیچ و مهره یا نیروی اعمال شده بیشتر باشد گشتاور نیز افزایش خواهد یافت.
در مجموع گشتاور در پیچ و مهره به میزان قدرت چرخشی و تاثیر آن بر باز یا بسته شدن پیچ و مهره‌ها بستگی دارد؛ بنابراین تامین گشتاور مناسب در اتصالات مکانیکی که به واسطه پیچ و مهره انجام می‌شود بسیار حائز اهمیت است.
اهمیت کشش و گشتاور در پیچ و مهره
اکنون که بطور مختصر با مفهوم نیروی کشش و گشتاور در زمینه پیچ و مهره آشنا شدیم می‌توانیم به اهمیت وجود این دو نیرو در کارایی پیچ و مهره‌ها بیشتر پی ببریم؛ موارد زیر از مهم‌ترین دلایل اهمیت کشش و گشتاور در پیچ و مهره هستند.
تثبیت و اتصال
تثبیت و اتصال دو قطعه مکانیکی به یکدیگر به کمک اعمال کشش و گشتاور بر پیچ و مهره اتصال دهنده اتفاق می‌افتد؛ تامین کشش مناسب میان پیچ و مهره به واسطه نیروی دارکوبی که بر روی پیچ اعمال می‌شود به عنوان یک قوت فشار عمل می‌کند.
این قوت فشاری یا در واقع فشردگی باعث اتصال محکم و صحیح دو قطعه مکانیکی به یکدیگر می‌شود و از انفصال آن‌ها جلوگیری می‌کند.
قدرت و استحکام
یکی دیگر از دلایل اهمیت این دو نیرو ایجاد قدرت و استحکام در اتصال ایجاد شده است؛ کشش صحیح بین پیچ و مهره نتیجه فشردگی زیاد و استحکام بالای میان پیچ و مهره است؛ این قدرت از شل شدن یا باز شدن غیرمطلوب پیچ و مهره تحت لغزش، لرزش و… جلوگیری می‌کند.
از طرفی گشتاور مناسب مسئول تامین قدرت تاشو و جریان چرخشی بین پیچ و مهره است و به شما امکان باز و بسته کردن اتصال ایجاد شده را با تامین نیروی مورد نیاز می‌دهد.
عملکرد صحیح
به عنوان یکی دیگر از دلایل اهمیت کشش و گشتاور می‌توان به عملکرد صحیح و کارایی بهتر سیستم موردنظر اشاره کرد؛ در صورت کافی نبودن نیروی کشش، پیچ و مهره هنگام اتصال ممکن است شل شده و در اتصال مورد نظر تثبیت لازم ایجاد نشود.
به این ترتیب عملکرد صحیحی را از سیستمی که اتصالات ضعیف دارد انتظار داشت؛ همچنین با وجود گشتاور مناسب شما می‌توانید در زمان نیاز اتصالات موردنظر خود را باز و بسته کرده و به این شکل کارایی سیستم را تصحیح یا حفظ کنید.
نکاتی در مورد کشش و گشتاور در پیچ و مهره
- برای تامین نیروی کشش در پیچ و مهره می‌توان از ابزاری مانند کلید جوشکاری، سنگک آهنربایی و… استفاده کرد.
- برای تامین نیروی گشتاور از ابزاری مانند کلید گشتاور استفاده کرد.
- نوع پیچ و مهره تاثیر مستقیمی بر روش تامین نیروی کشش و گشتاور مورد نیاز دارد.
- برای اطمینان از استحکام پیچ و مهره در طول زمان می‌توان از قفل‌کننده‌هایی مانند واشر قفلی، چسب قفلی، برگه‌های قفلی و… استفاده کرد.
- میزان نیروی کششی یا گشتاور لازم جهت برقراری یک اتصال مستحکم و قوی به نوع پیچ و مهره و نوع قطعات مکانیکی تحت اتصال بستگی دارد.
جمع‌بندی
باتوجه به مطالب فوق می‌توان نتیجه گرفت که ما جهت برقراری هرنوع اتصالی به کمک پیچ و مهره نیازمند دو نیروی کشش و گشتاور هستیم، در اتصالات ظریف و کوچک این نیرو حتی به کمک دست انسان نیز می‌تواند تامین شود و در اتصالات بزرگ و قوی نیازمند بکارگیری ابزار تخصصی است.
این دو نیرو در موارد مختلف به ما امکان باز و بسته کردن پیچ و مهره و اتصال یا انفصال قطعات مکانیکی را می‌دهند و این دو نیرو در اتصالات زیر کاربرد دارند.
- اتصالات سازه‌ای: ساختمان‌ها، برج‌ها، پل‌ها، سازه‌های فلزی و…
- اتصالات صنعتی: خودروسازی، ماشین، آلات، برق و الکترونیک، صنایع معدنی و…
- اتصالات لوله‌کشی: لوله‌کشی نفت و گاز، لوله‌های آب و فاضلاب، فلنچ‌ها و…
نیروی کشش و گشتاور در اتصالات بسیار گسترده‌ای که به واسطه انواع پیچ و مهره صورت می‌گیرد کاربرد دارد و موارد فوق تنها تعدادی از این اتصالات هستند.