El par de torsión requerido se calcula básicamente de la forma en que calcularía cuánta fuerza necesita para empujar un tope de puerta de forma triangular entre la parte inferior de la puerta y el piso. Esta operación implica necesariamente una fricción que para cálculos precisos es necesario estimar. En general, los resultados calculados pueden tener una precisión de solo + o - 25%.
Hay ecuaciones simples, como la que proporciona el interrogador, y hay otras más precisas (a continuación). La fórmula del interrogador es errónea porque no incluye el efecto importante de la rosca del tornillo. La "K" en esa ecuación debe incluir tanto la fricción como el ángulo helicoidal del tornillo. Creo que esta forma simple de la ecuación comenzó con el acompañamiento de una figura o gráfico para buscar un valor adecuado para K, y luego se simplificó más, pero con el conocimiento de la física básica perdido.
Nosotros puede comenzar con esa ecuación, pero luego escribir K más como
K = {[(0.5 dp) (tan l + mt sec b) / (1 - mt tan l sec b)] + [0.625 mc D]} / D
o
K = {[0.5 p / p] + [0.5 mt (D - 0.75 p sen a) / sen a] + [0,625 mc D]} / D
donde D = diámetro nominal del vástago del perno p = paso de rosca (distancia longitudinal del perno por rosca) .a = ángulo del perfil de la rosca = 60 ° (para M , MJ, UN, UNR y UNJ) .b = ángulo medio del perfil de rosca = 60 ° / 2 = 30 ° .tan l = ángulo de la hélice de la rosca tan = p / (p dp) .dp = diámetro del paso del perno.mt = coeficiente de fricción de la rosca.mc = coeficiente de fricción del collar.
Estas expresiones contienen tanto los efectos de la fricción como los de la rosca. Se pueden encontrar en los textos acreditados, Shigley, Mechanical Engineering Design, 5 ed., McGraw-Hill, 1989, p. 346, ec. 8-19 y MIL-HDBK-60, 1990, Sect. 100.5.1, pág. 26, ec. 100.5.1, respectivamente. Pueden ser demasiado para algunas personas y podemos entender el deseo de simplificar.
No tengo experiencia práctica en comparar estos cálculos con el mundo real. Es posible que se considere que las expresiones más complicadas no valen la pena en comparación con su precisión. Sin embargo, en un foro de "Ingeniería", creo que es importante no perder de vista la física fundamental.