Усилие затяжки болтов


Таблица усилий затяжки при монтаже метрического крепежа. WikiСтатья.

В повседневной жизни множество людей и компаний использует крепеж. Чтобы эффективно использовать крепеж, необходимо знать его технические характеристики, в особенности степень затяжки.

Что такое момент затяжки резьбовых соединений?

Определение степени затяжки резьбовых элементов проводится с целью повышения прочности соединения, увеличения срока службы и повышения сопротивляемости соединения различным негативным факторам. Для каждого крепежного элемента есть оптимальная степень затяжки резьбовых элементов на посадочном месте, которая рассчитывается на основе приложенных нагрузок, температурных режимов и свойств материалов.

Момент затяжки – это усилие, прилагаемое к крепежному элементу при его закручивании в резьбовое соединение. Если мы будем закручивать крепеж с меньшим усилием, чем это необходимо, то, под воздействием внешних факторов (например, вибраций), резьбовое соединение может раскрутиться, не обеспечив необходимую герметичность между скрепляемыми деталями. И наоборот, если “перекрутить” крепежный элемент больше, чем это необходимо, может произойти разрушение самого крепежного элемента или скрепляемых деталей. Например, могут появиться сколы, трещины в деталях или сорваться резьба на крепежном элементе.

Для любого размера и класса прочности крепежного элемента определены наилучшие моменты затяжки. Данные значения занесены в специальную таблицу усилий затяжки метрических болтов динамометрическим ключом. Обозначение класса прочности болта обычно указывается на головке болта.

ТОП товаров из нашего каталога

Рассмотрим порядок определения момента затяжки с помощью динамометрического ключа.

Динамометрический ключ можно разделить на несколько видов.

Стрелочный ключ

Самый простой в использовании вид ключа. Принцип его работы основан на отклонении рычага со шкалой относительно неподвижного указателя. Ручка торсион используется для передачи усилия на крепежное изделие. Стрелка указатель с одной стороны прикреплена к головке ключа, а с другой стороны свободна и служит указателем, который показывает значение крутящего момента в определённый момент времени.

Из плюсов можно выделить:

  • низкую стоимость изделия;
  • шкала работает в обе стороны. Она позволяет закручивать крепежные изделия как с правой, так и с левой резьбой.

Из недостатков можно выделить:

  • низкую точность (погрешность измерений составлять от 4 до 10%);
  • данные ключи нельзя отрегулировать и, в связи с этим они со временем изнашиваются и теряют точность измерений, что делает их непригодным к использованию;
  • крайне сложно работать в труднодоступных местах, потому что необходимо всегда следить за затяжкой по стрелке указателю;
  • отсутствует храповый механизм, как у ключа трещотки, в связи с этим ключ приходится всегда переставлять заново;

Предельный ключ (белковый)

Конструкция данного динамометрического ключа показана на картинке. В данном ключе есть специальный механизм, который даёт установить на нём необходимый крутящий момент и передать его на закручиваемый элемент. Также у данного ключа есть храповый механизм, как у обычной ;трещотки. Необходимый момент затяжки можно выставить при помощи шкал, расположенных на корпусе изделия. Как только при закручивании необходимый момент затяжки будет достигнут, прозвучит щелчок и сработает фиксатор, который не позволит превысить выставленную силу момента. Предельный ключ очень удобен в работе, так как при его использовании необходимо просто закручивать соединение до щелчка. Данные ключи имеют большой диапазон крутящего момента (от 5 до 3000 Нм). Размеры присоединительных приводов от 1/4 дюйма до 1 дюйма.

Из плюсов можно выделить:

  • погрешность данного ключа составляет не более 4%;
  • достаточно прост в использовании, так как есть храповый механизм;
  • можно заранее выставить необходимый крутящий момент, при достижении которого ключ издаст характерный щелчок;
  • легко использовать в труднодоступных местах;
  • может работать с крепежными изделиями как с правой, так и с левой резьбой.

Из недостатков можно выделить:

  • необходимость калибровки данного ключи;
  • со временем храповый механизм может выйти из строя, но можно отдельно приобрести рем комплект для некоторых моделей ключа.

Цифровой

По сравнению с предыдущими моделями ключей, данный динамометрический ключ имеет множество возможностей. Специальный датчик ключа генерирует сигнал, который преобразуется в необходимую величину крутящего момента и выводится на экран электронного ключа. У данного ключа минимальная погрешность измерений, благодаря электронным компонентам. На дисплее выставляется необходимый момент закручивания, при достижении которого данный ключ издает звуковой сигнал. Во время работы на экране выводится значение крутящего момента в реальном времени.

Из плюсов можно выделить:

  • вывод значений крутящего момента в разных значениях силы;
  • имеет световую и звуковую индикацию;
  • высокая точность измерений (низкая погрешность);
  • может работать с крепежными изделиями как с правой, так и с левой резьбой;
  • не требует регулировки благодаря электронной начинке;
  • удобство работы за счет храпового механизма;
  • сохраняет измеряемые значения в память устройства.

Из недостатков можно выделить:

  • высокая стоимость по сравнению с ключами других видов.

Данный инструмент должен быть подобран таким образом, чтобы момент затяжки крепежного элемента был на 20−30% меньше, чем максимальный момент на используемом ключе. При попытке превысить предел, ключ быстро выйдет из строя. Усилие на затяжку и тип стали указывается на каждом болте.

Таблица усилий затяжки метрических болтов

Размер Класс прочности N.m*
3.6 4.6 5.6 5.8 6.8 8.8 9.8 10.9 12.9
М1,6 0,05 0,07 0,09 0,11 0,14 0,18 0,21 0,26 0,31
М2 0,11 0,14 0,18 0,24 0,28 0,38 0,42 0,53 0,63
М2,5 0,22 0,29 0,36 0,48 0,58 0,78 0,87 1,09 1,31
М3 0,38 0,51 0,63 0,84 1,01 1,35 1,52 1,90 2,27
М4 0,71 0,95 1,19 1,59 1,91 2,54 2,86 3,57 4,29
М5 1,71 2,28 2,85 3,80 4,56 6,09 6,85 8,56 10,3
М6 2,94 3,92 4,91 6,54 7,85 10,5 11,8 14,7 17,7
М8 7,11 9,48 11,9 15,8 19,0 25,3 28,4 35,5 42,7
М10 14,3 19,1 23,8 31,8 38,1 50,8 57,2 71,5 85,8
М12 24,4 32,6 40,7 54,3 65,1 86,9 97,7 122 147
М14 39 52 65 86,6 104 139 156 195 234
М16 59,9 79,9 99,8 133 160 213 240 299 359
М18 82,5 110 138 183 220 293 330 413 495
М20 117 156 195 260 312 416 468 585 702
М22 158 211 264 352 422 563 634 792 950
М24 202 270 337 449 539 719 809 1011 1213
М27 298 398 497 663 795 1060 1193 1491 1789
М30 405 540 675 900 1080 1440 1620 2025 2430
М33 550 734 917 1223 1467 1956 2201 2751 3301
М36 708 944 1180 1573 1888 2517 2832 3540 4248
М39 919 1226 1532 2043 2452 3269 3678 4597 5517
М42 1139 1518 1898 2530 3036 4049 4555 5693 6832
М45 1425 1900 2375 3167 3800 5067 5701 7126 8551
М48 1716 2288 2860 3313 4576 6101 6864 8580 10296
М52 2210 2947 3684 4912 5895 7859 8842 11052 13263
М56 2737 3650 4562 6083 7300 9733 10950 13687 16425
М60 3404 4538 5673 7564 9076 12102 13614 17018 20422
М64 4100 5466 6833 9110 10932 14576 16398 20498 24597
М68 4963 6617 8271 11029 13234 17646 19851 24814 29777

*где N.m - крутящий момент. Равен произведению силы на плечо ее применения и измеряется в ньютон-метрах. Таким образом, если к гаечному ключу длиной 1 метр (плечо), приложить силу в 1 Ньютон (перпендикулярно на конце ключа), то мы получим крутящий момент равный 1 Нм.

Как правильно рассчитывать момент затяжки болтов.

Момент затяжки болтов очень важен для качественного соединения.

Применение правильно рассчитанных усилий для затяжки резьбовых соединений обеспечит качественное соединение конструкций.

Чтобы достичь наиболее точного натяжение болта стоит следовать простому алгоритму: 1) Для начальной затяжки болта (75-90 % расчетных усилий) применяются гайковерты, чтобы обеспечить плотное прилегание деталей конструкции. 2) Для конечной затяжки необходимо использовать динамометрические ключи до конечного расчетного усилия. В процессе имеется возможность контроля крутящего момента, применяемого на болт.

Использование качественных инструментов с возможностью измерения прикладываемого усилия обеспечит более точную затяжку соединительных элементов. Не следует применять ключи-мультипликаторы для затяжки высокопрочных болтов. Точность контроля затяжки болтов обеспечит применение гидравлических динамометрических инструментов типа КЛЦ, с точность измерения ±4 %.

Недостаточная затяжка резьбовых соединений приводит, как следствие, к расшатыванию пакета деталей и потере качества соединения, чрезмерная – к разрыву соединительных элементов и дальнейшей деформации конструкции.

Формула, определяющая крутящий момент:

Мкр = KPd, где K – коэффициент закручивания, применяемого к болту (используется среднее значение из сертификата завода-производителя), P – величина контролируемого усилия затяжки болта (не учитываются потери от релаксации), кН;

d – номинальный диаметр резьбовой части болта, мм.

                Усилие предварительной затяжки и крутящий момент резьбового   соединения с мелким шагом резьбы и коэффициентом трения 0,14.

Номинальный диаметр резьбы

Шаг резьбы, P

Номинальная площадь сечения As, мм2

Усилие предварительной затяжки Q, H

Крутящий момент Мкр Hm

8,8

10,9

12,9

8,8

10,9

12,9

М8

1

39,2

19700

28900

33900

29,2

42,8

50,1

М10

1,25

61,2

30800

45200

52900

57

83

98

М12

1,25

92,1

46800

68700

80400

101

149

174

М14

1,5

125

63200

92900

108700

159

234

274

М16

1,5

167

85500

125500

146900

244

359

420

М18

1,5

216

115000

163000

191000

368

523

613

М20

1,5

272

144000

206000

241000

511

728

852

М22

1,5

333

178000

253000

296000

692

985

1153

М24

2

384

204000

290000

339000

865

1232

1442

М27

2

496

264000

375000

439000

1262

1797

2103

М30

2

621

331000

472000

552000

1756

2502

2927

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а так же:

                          Усилие предварительной затяжки и крутящий момент резьбового соединения с крупным шагом резьбы и коэффициентом трения 0,14.

Номинальный диаметр резьбы

Шаг резьбы, P

Номинальная площадь сечения As, мм2

Усилие предварительной затяжки Q, H

Крутящий момент Мкр Hm

4,6

5,6

8,8

10,9

12,9

4,6

5,6

8,8

10,9

12,9

М4

0,7

8,78

1280

1710

4300

6300

7400

1,02

1,37

3,3

4,8

5,6

М5

0,8

14,2

2100

2790

7000

10300

12000

2,0

2,7

6,5

9,5

11,2

М6

1,0

20,1

2960

3940

9900

14500

17000

3,5

4,6

11,3

16,5

19,3

М8

1,25

36,6

5420

7230

18100

26600

31100

8,4

11

27,3

40,1

46,9

М10

1,5

58

8640

11500

28800

42200

49400

17

22

54

79

93

М12

1,75

84,3

12600

16800

41900

61500

72000

29

39

93

137

160

М14

2,0

115

17300

23100

57500

84400

98800

46

62

148

218

255

М16

2,0

157

23800

31700

78800

115700

135400

71

95

230

338

395

М18

2,5

193

28900

38600

99000

141000

165000

97

130

329

469

549

М20

2,5

245

37200

49600

127000

181000

212000

138

184

464

661

773

М22

2,5

303

46500

62000

158000

225000

264000

186

250

634

904

1057

М24

3,0

353

53600

71400

183000

260000

305000

235

315

798

1136

1329

М27

3,0

459

70600

94100

240000

342000

400000

350

470

1176

1674

1959

М30

3,5

561

85700

114500

292000

416000

487000

475

635

1597

2274

2662

М33

3,5

694

107000

142500

636000

517000

605000

645

865

2161

3078

3601

М36

4,0

817

125500

167500

427000

608000

711000

1080

1440

2778

3957

4631

М39

4,0

976

151000

201000

512000

729000

853000

1330

1780

3597

5123

5994

Автор: Святослав Чередниченко

Затяжка болтов динамометрическим ключом: таблицы, способы определения усилий

Чтобы увеличить прочность и срок эксплуатации резьбовых соединений, а также повысить их сопротивление различным внешним факторам необходимо правильно закрутить крепежные элементы, рассчитав усилие завинчивания. Каждое соединение имеет свою определенную степень затяжки в зависимости от посадочного места. Момент затяжки рассчитывается в зависимости от температурного режима,  свойства материала и нагрузки, которая будет оказываться на резьбовое соединение.

К примеру, под воздействием температурных показателей металл начинает расширяться, а под воздействием вибрации на элемент оказывается дополнительная нагрузка. Соответственно, для минимизации воздействующих факторов, болты необходимо закручивать с расчетом правильного усилия. Предлагаем ознакомиться с таблицей силы затяжки болтов, а также методами и инструментами выполнения работ.

Что такое затяжное усилие и как его узнать?

Моментом затяжки называют показатель усилия, который необходимо приложить для резьбовых соединений в процессе их завинчивания. Если крепеж был закручен с прикладыванием небольшого усилия, чем это было нужно, то при воздействии различных механических факторов резьбовое соединение может не выдержать, теряется герметичность скрепленных деталей, что влечет за собой тяжелые последствия. Так же и при чрезмерном усилии, резьбовое соединение или скрепляемые детали могут попросту разрушиться, что приведет к срыву резьбы или появлению трещин в конструкционных элементах.

Каждый размер и класс прочности резьбовых соединений имеет определенный момент затяжки при работе с динамометрическим ключом, который указывается в специальной таблице. При этом обозначение класса прочности изделия располагается на его головке.

Маркировка и класс прочности деталей

Цифровое обозначение параметра прочности метрического болта указано на головке, и представлено в виде двух цифр через точку, к примеру: 4.6, 5.8 и так далее.

  1. Цифра до точки обозначает номинальный размер прочности предельного разрыва, рассчитывается как 1/100, и ее измерение осуществляется в МПа. К примеру, если на изделии указана маркировка — 9.2, то значение первого числа будет составлять 9*100=900 МПа.
  2. Цифра после точки является предельной текучестью по отношению к прочности, после расчета число необходимо умножить на 10, как указано в примере: 1*8*10=80 МПа.
Обозначение класса прочности метрических болтов

Предельная текучесть представляет собой максимальную нагрузку на конструкцию болта. Элементы, которые выполняются из нержавеющих видов стали, имеют обозначение непосредственно самого вида стали (А2, А4), и только после этого указывается предельная прочность.

К примеру, А2-50. Значение в подобной маркировке обозначает 1/10 прочностного предела углеродистой стали. При этом, изделия, для изготовления которых используется углеродистая сталь, имеют класс прочности – 2.

Обозначение прочности для дюймовых болтов отмечается насечками на его головке.

Обозначение класса прочности дюймовых болтов

В чем измеряется затяжное усилие?

Основная величина измерения усилия затяжки болтов – Паскаль (Па). Международная система «СИ» предполагает, что данной единицей измеряется как давление, так и механическое напряжение. Соответственно, Паскаль равен значению давления, которое вызывается силой равной одному Ньютону и равномерным образом распределяется на плоскости размером в 1 м2.

Чтобы понять как можно конвертировать одну единицу измерения в другую, посмотрим пример:

  • 1 Паскаль = 1 Нютону/м2;
  • 1 МПаскаль = 1 Ньютону/мм2;
  • 1 Ньютон/мм2 = 10 кгс/см2.

Значения усилий затяжки для различных типов болтов (таблица)

Для более удобного и точного восприятия представлена таблица затяжки болтов динамометрическим ключом.

Резьба  Класс прочности, Нм Головка, мм
3.6 4.6 5.8 6.8 8.8 9.8 10.9 12.9
М5 1.71 2.28 3.8 4.56 6.09 6.85 8.56 10.3 8
М6 2.94 3.92 6.54 7.85 10.5 11.8 14.7 17.7 10
М8 7.11 9.48 15.8 19 25.3 28.4 35.5 42.7 13
М10 14.3 19.1 31.8 38.1 50.8 57.2 71.5 85.8 17
М12 24.4 32.6 54.3 65.1 86.9 97.7 122 147 19
М14 39 52 86.6 104 139 156 195 234 22
М16 59.9 79.9 133 160 213 240 299 359 24
М18 82.5 110 183 220 293 330 413 495 27
М20 117 156 260 312 416 468 585 702 30
М22 158 211 352 422 563 634 792 950 32
М24 202 270 449 539 719 809 1011 1213 36

Также представим таблицу момента затяжки для дюймовых видов резьб по стандарту, который применяется в Соединенных Штатах.

Дюймы Нм Фунт
1/4 12±3 9±2
5/16  25±6 18±4.5
3/8 47±9 35±7
7/16 70±15 50±11
1/2 105±20 75±15
9/16 160±30 120±20
5/8 215±40 160±30
3/4 370±50 275±37
7/8 620±80 460±60

Значения усилий затяжки для ленточного хомута с червячным зажимом

Ниже приведенная таблица содержит ряд данных про первоначальную установку ленточных хомутов на новом шланге, а также про повторную затяжку уже обжатых шлангов.

Размер хомута Нм Фунт/Дюйм
16мм — 0,625 дюйма 7,5±0,5 65±5
13,5мм — 0,531 дюйма 4,5±0,5 40±5
8мм — 0,312 дюйма 0,9±0,2 8±2
Усилие затяжки для повторных стяжек
16мм 4,5±0,5 40±5
13,5мм 3,0±0,5 25±5
8мм 0,7±0,2 6±2

Определение момента затяжки

Динамометрическим ключом

Подбор этого инструмента должен осуществляться так, чтобы затяжной момент на крепежном элементе был на 20-30% меньше, нежели значение максимального момента на используемом ключе. Если попытаться превысить допустимый лимит, то инструмент может легко сломаться.

Затяжное усилие и марка материала должны присутствовать на каждом изделии, способы расшифровки маркировки описаны выше.

Чтобы выполнить вторичную протяжку болтов, следует придерживаться следующих рекомендаций:

  1. Точно знать значение необходимого затяжного усилия.
  2. Выполняя контрольную проверку затяжки, необходимо выставлять усилие и проверять по кругу каждый крепежный элемент.
  3. Запрещается пользоваться динамометрическим ключом как обычным, его не стоит использовать для закрутки деталей, гаек и болтов, чтобы получить лишь примерное усилие. Его стоит использовать для выполнения контрольной протяжки.
  4. У динамометрического ключа должен быть запас для измерения момента усилия.

Без использования динамометрического ключа

Чтобы выполнить проверку нам понадобится наличие:

  • накидного или рожкового ключа;
  • пружинного кантера или весов, с пределом не менее 30 кг;
  • таблицы, которая содержит сведения об усилии затяжки болтов и гаек.

Момент затяжки является усилием, которое необходимо приложить на рычаг размером в 1 метр. К примеру, требуется выполнить затяжку гайки рассчитав для этого усилие в 2 кГс/м:

  1. Нам потребуется узнать какой длины ключ. Например, длина составляет 20 см или 0,2 метра.
  2. Разделить единицу на наше полученное значение: 1/0,2 = 5.
  3. Умножить полученный результат: 5*2кГс/м = 10 кг.

Далее на практическом опыте крепим к ключу крючок и присоединяем его к весам. Выполняем натяжку к нужному значению (которое мы получили в ходе расчетов) и начинаем постепенно закручивать/проверять. Применение такого кустарного метода все же лучше, нежели закручивать болты на «глаз». Погрешность будет присутствовать в любом случае, однако с увеличением усилия она будет уменьшаться. Все зависит от того, какого качества весы. Однако для проведения серьезных и профессиональных работ лучше обзавестись специальным динамометрическим ключом.

Подписывайтесь на наш канал в Яндекс.Дзен. Каждый день свежая и полезная информация. Подписаться Оцените статью! Загрузка...

Усилие затяжки болта

Момент затяжки болтов – это сила, которая прикладывается к гайке при навинчивании ее на резьбовой стержень болта. Очень важно правильно ее рассчитать. Если она будет слишком маленькая, то воздействие нагрузок приведет к отвинчиванию гайки. При сильной затяжке произойдет разрушение метиза и, соответственно, всей конструкции. 

В наше время значения крутящих моментов для резьбовых сталей рассчитаны и занесены в различные справочники. Чтобы облегчить ваши поиски, ниже приведены таблицы со справочными значениями крутящего момента и предварительных усилий затяжки для высокопрочных болтов с нормальным (крупным) и мелким шагами резьбы.

Существует два метода затяжки болтов:

1.    Неконтролируемый – при данном методе используется оборудование или операции, при которых усилия, приложенные к крепежу не могут быть измерены. Нагрузка, действующая на крепление, обеспечивается с помощью молотка и гаечного ключа.

2.    Контролируемый метод затяжки – он обеспечивается с помощью использования калиброванного и / или измеряемого оборудования, соблюдения предписанных операций. Данный метод может осуществляться двумя способами:

  •     Затяжка с помощью динамометрического инструмента – нагрузка на крепежную пару достигается с помощью контролируемого использования инструмента.
  •     Натяжение болта – необходимая нагрузка на крепежные элементы достигается путем натяжения болта в осевом направлении с использованием специальных инструментов. 

Контролируемый метод затяжки имеет ряд преимуществ перед неконтролируемым:

1)    Точная нагрузка на крепеж – использование инструментов позволить применить более значительные усилия не опасаясь разрушения крепежа.

2)    Равномерность нагрузки – равномерность действия сил очень важна для узлов, в которых применяются уплотнительные прокладки, поскольку для них необходимо равномерное сжатие.

3)    Безопасность работы – использование инструментов позволяет уменьшить риск травм, так как работники должны иметь соответствующую подготовку, перед работой с оборудованием.

4)    Повышение производительности – время выполнения затяжки с помощью инструмента намного меньше, чем вручную, соответственно, снижается утомляемость рабочих и повышается производительность.

5)    Достижение нужного результата с первого раза. 

Все приведенные выше параметры предназначены для новых соединений. Необходимо помнить, что ранее использованные крепежи  при повторной затяжке будут создавать дополнительное «паразитное» трение. Даже если гайковерт покажет нужный момент затяжки, не будет достигнуто требуемое сжатие и, как следствие, при эксплуатации повысится риск разрушения или самоослабления соединения, что может привести к аварии. 

Метод приложения крутящего момента

Самый распространенный и, вероятно, самый простой метод затяжки резьбовых соединений. Он заключается в создании на гайке крутящего момента, обеспечивающего необходимое усилие предварительной затяжки. А главное его преимущество в том, что он очень прост, занимает минимум времени и используемый инструмент сравнительно не дорог.

Крутящий момент (Мкр, в Нм) – это момент силы, приложенной к гайке на определенном расстоянии от её центра (произведение силы на плечо), действие которого вызывает поворот гайки вокруг оси.

Болт в резьбовом соединении находится под постоянным механическим напряжением и устойчив к усталости. Однако, если первоначальное усилие слишком мало, под действием изменяющихся нагрузок болт быстро будет повреждаться. Если первоначальное усилие слишком велико, процесс затяжки может привести к разрушению болта. Следовательно, надежность зависит от правильности выбора первоначального усилия и, соответственно, необходим контроль крутящего момента на гайке.

Метод заключается в создании на гайке крутящего момента, в результате чего гайка закручивается по резьбе, создавая усилие затяжки

Расход приложенного усилия Расположение трущихся поверхностей

Критичным фактором при затяжке резьбового соединения является усилие предварительной затяжки соединяемых деталей. Крутящий момент косвенно характеризует величину усилия предварительной затяжки.

Усилие предварительной затяжки (Q, в H), на которое производится затяжка резьбового соединения, обычно принимается в пределах 75-80%, в отдельных случаях 90%, от пробной нагрузки.

Пробная нагрузка (N, в H) является контрольной величиной, которую стержневая крепежная деталь должна выдержать при испытаниях. Пробная нагрузка приблизительно, на 5%-10% меньше, произведения предела текучести стержневой крепежной детали на номинальную площадь сечения.

Пробная нагрузка, в соответствии с ГОСТ 1759.4, для крепежных деталей с классом прочности 6.8 и выше составляет 74-79% от минимальной разрушающей нагрузки (P, в H).

Минимальная разрушающая нагрузка соответствует произведению предела прочности (временному сопротивлению разрыву) стержневой крепежной детали на номинальную площадь сечения.

Соответственно, усилие предварительной затяжки не должно приводить к переходу стержневой крепежной детали из области упругой в область пластической деформации материала.

Нередко возникает вопрос почему «предварительной». Дело в том, что затяжка соединений подразумевает создание во всех деталях - и крепежных, и соединяемых, некоторых напряжений. При этом в упруго напряженных телах проявляются некоторые механизмы пластических деформаций, ведущие к убыванию напряжений во времени (явление релаксации напряжений). Поэтому по истечении некоторого времени усилие затяжки соединения несколько снижается без каких либо дополнительных силовых воздействий на него.

Требуемый крутящий момент затяжки конкретного соединения зависит от нескольких переменных:

  1. Коэффициент трения между гайкой и стержневой крепежной деталью;
  2. Коэффициент трения между поверхностью гайки и поверхностью соединяемой детали;
  3. Качество и геометрия резьбы.

Наибольшее значение имеет трение в резьбе между гайкой и стержневой крепежной деталью, а также гайкой и поверхностью соединяемой детали, которые зависят от таких факторов как, состояние контактных поверхностей, вид покрытия, наличие смазочного материала, погрешности шага и угла профиля резьбы, отклонение от перпендикулярности опорного торца и оси резьбы, скорость завинчивания и др.

Потери на трение могут быть достаточно большими. При практически сухом трении, грубой поверхности и усадке материала, потери могут быть такими большими, что при затяжке на непосредственно напряжение соединения останется не более 10% момента (см. рисунок выше). Остальные 90% уходят на преодоление сопротивления трения и усадку.

Для иллюстрации покажем следующий пример: когда оборудование установлено, соединения новые и чистые. Через несколько лет работы они становятся загрязненными, перекодированными и т.п. Таким образом, при откручивании и затяжке, «паразитное» трение больше. И хотя гайковерт будет показывать требуемый момент, требуемое сжатие соединения не будет достигнуто. И когда при эксплуатации, на резьбовое соединение будет воздействовать нагрузки или вибрация, велик риск самоослабления соединения и как результат — аварии.

Коэффициент трения можно снизить, используя масло, но не чрезмерно, поскольку при этом велика опасность чрезмерного падения сопротивления, и превышения силы напряжения соединения, что может привести к разрушению стержневой крепежной детали.

Значения коэффициента трения в реальных условиях сборки можно лишь прогнозировать. Как показывают многочисленные эксперименты, они не стабильны. В табл. приведены их справочные значения.

Таблица Значения коэффициентов трения в резьбе стержневой крепежной детали из стали µр и между поверхностью гайки и поверхностью соединяемой детали µт

Вид покрытия

Коэффициент трения

Без смазочного материала

Машинное масло

Солидол синтетический

Машинное масло с МоS2

Без покрытия

µр

0,32-0,52

0,19-0,24

0.16-0,21

0,11-0,15

µт

0,14-0,24

0,12-0.14

0,11-0,14

0,07-0,10

Цинкование

µр

0,24-0,48

0,15-0,20

0,14-0,19

0,14-0,19

µт

0,07-0.10

0.09-0,12

0,08-0,10

0,06-0,09

Фосфатирование

µр

0,15-0,50

0,15-0,20

0,15-0.19

0.14-0,16

µт

0,09-0,12

0,10-0,13

0,09-0,13

0,07-0,13

Оксидирование

µр

0.50-0,84

0,39-0.51

0,37-0,49

0.15-0,21

µт

0,20-0,43

0,19-0.29

0.19-0,29

0,07-0,11

Для крепежа из нержавеющей стали А2 и А4 коэффициенты трения:

  1. Без смазочного материала: µр– 0,23- 0,50 µт — 0,08-0,50
  2. Со смазкой, включающей хлоропарафин: µр– 0,10- 0,23 µт — 0,08-0,12

Номинальный крутящий момент рассчитывается по формуле:

Мкр = 0,001 Q*(0,16*Р + µр *0 ,58* d2 + µт *0,25*(dт + d0)),

где µр– коэффициент трения в резьбе между гайкой и стержневой крепежной деталью;

µт — коэффициент трения между поверхностью гайки и поверхностью соединяемой детали;

dт – диаметр опорной поверхности головки болта или гайки, мм;

d0 – диаметр отверстия под крепёжную деталь, мм;

Р – шаг резьбы, мм;

d2– средний диаметр резьбы, мм;

Q – усилие предварительной затяжки.

Для упрощения расчетов Мкр коэффициенты трения усредняют. Средние коэффициенты трения крепежных соединений из стали соответствуют следующим состояниям поверхности:

- 0,1 – фосфатированный или оцинкованный болт, хорошо смазанная поверхность -0,14 – химически оксидированный или оцинкованный болт, плохое качество смазки

-0,2 – болт без покрытия, нет смазки

Усилие предварительной затяжки определяются требованиями к соединению, поэтому наши рекомендации выбора усилий предварительной затяжки и крутящего момента, приведенные в таблицах, являются справочными и не могут быть приняты как руководство к действию, учитывая множество факторов оказывающих роль на качество соединения.

Для выбора усилия предварительной затяжки резьбовых соединений и крутящего момента различного класса прочности можно использовать приведенные ниже таблицы. Таблицы приведены для соединений, имеющих средний коэффициент трения 0,14.  

Усилие предварительной затяжки и крутящий момент резьбового соединения с крупным шагом резьбы и коэффициентом трения 0,14

Номинальный диаметр резьбы

Шаг резьбы, P

Номинальная площадь сечения As, мм²

Усилие предварительной затяжки Q, H

Крутящий момент Мкр Нм

4.6

5.6

8.8

10.9

12.9

4.6

5.6

8.8

10.9

12.9

М4

0,7

8,78

1280

1710

4300

6300

7400

1,02

1,37

3,3

4,8

5,6

М5

0,8

14,2

2100

2790

7000

10300

12000

2,0

2,7

6,5

9,5

11,2

М6

1,0

20,1

2960

3940

9900

14500

17000

3,5

4,6

11,3

16,5

19,3

М8

1,25

36,6

5420

7230

18100

26600

31100

8,4

11

27,3

40,1

46,9

М10

1,5

58

8640

11500

28800

42200

49400

17

22

54

79

93

М12

1,75

84,3

12600

16800

41900

61500

72000

29

39

93

137

160

М14

2,0

115

17300

23100

57500

84400

98800

46

62

148

218

255

М16

2,0

157

23800

31700

78800

115700

135400

71

95

230

338

395

М18

2,5

193

28900

38600

99000

141000

165000

97

130

329

469

549

М20

2,5

245

37200

49600

127000

181000

212000

138

184

464

661

773

М22

2,5

303

46500

62000

158000

225000

264000

186

250

634

904

1057

М24

3,0

353

53600

71400

183000

260000

305000

235

315

798

1136

1329

М27

3,0

459

70600

94100

240000

342000

400000

350

470

1176

1674

1959

М30

3,5

561

85700

114500

292000

416000

487000

475

635

1597

2274

2662

М33

3,5

694

107000

142500

363000

517000

605000

645

865

2161

3078

3601

М36

4,0

817

125500

167500

427000

608000

711000

1080

1440

2778

3957

4631

М39

4,0

976

151000

201000

512000

729000

853000

1330

1780

3597

5123

5994

Усилие предварительной затяжки и крутящий момент резьбового соединения с мелким шагом резьбы и коэффициентом трения 0,14

Номинальный диаметр резьбы

Шаг резьбы, P

Номинальная площадь сечения As, мм²

Усилие предварительной затяжки Q, H

Крутящий момент Мкр Нм

8.8

10.9

12.9

8.8

10.9

12.9

М8

1

39,2

19700

28900

33900

29,2

42,8

50,1

М10

1,25

61,2

30800

45200

52900

57

83

98

М12

1,25

92,1

46800

68700

80400

101

149

174

М14

1,5

125

63200

92900

108700

159

234

274

М16

1,5

167

85500

125500

146900

244

359

420

М18

1,5

216

115000

163000

191000

368

523

613

М20

1,5

272

144000

206000

241000

511

728

852

М22

1,5

333

178000

253000

296000

692

985

1153

М24

2

384

204000

290000

339000

865

1232

1442

М27

2

496

264000

375000

439000

1262

1797

2103

М30

2

621

331000

472000

552000

1756

2502

2927

ОТКРУЧИВАНИЕ

При откручивании гаек требуется крутящий момент большей величины, чем при затяжке. Это объясняется коррозией резьбового соединения, взаимным проникновением материалов болта и гайки в зоне резьбы под действием длительной нагрузки.

Общее правило – при откручивании требуется момент в 1,3-1,5 раза больший, чем при затяжке!

При откручивании прокорродированных и закрашенных соединений часто требуется инструмент с моментом в 2 раза больше, чем при затяжке. Но лучше в таких случаях использовать специальные средства для разрушения продуктов коррозии. Это снизит трение и, соответственно, силы воздействующие на упорную часть инструмента, продлевая срок его жизни.

Крутящий момент для затяжки оцинкованных болтов

Таблица Усилие предварительной затяжки и крутящий момент резьбового соединения с крупным шагом резьбы и коэффициентом трения 0,14

Номинальный диаметр резьбы Шаг резьбы, P Номинальная площадь сечения As, мм2 Усилие предварительной затяжки Q, H Крутящий момент Мкр Нм
4.6 5.6 8.8 10.9 12.9 4.6 5.6 8.8 10.9 12.9
М4 0,7 8,78 1280 1710 4300 6300 7400 1,02 1,37 3,3 4,8 5,6
М5 0,8 14,2 2100 2790 7000 10300 12000 2,0 2,7 6,5 9,5 11,2
М6 1,0 20,1 2960 3940 9900 14500 17000 3,5 4,6 11,3 16,5 19,3
М8 1,25 36,6 5420 7230 18100 26600 31100 8,4 11 27,3 40,1 46,9
М10 1,5 58 8640 11500 28800 42200 49400 17 22 54 79 93
М12 1,75 84,3 12600 16800 41900 61500 72000 29 39 93 137 160
М14 2,0 115 17300 23100 57500 84400 98800 46 62 148 218 255
М16 2,0 157 23800 31700 78800 115700 135400 71 95 230 338 395
М18 2,5 193 28900 38600 99000 141000 165000 97 130 329 469 549
М20 2,5 245 37200 49600 127000 181000 212000 138 184 464 661 773
М22 2,5 303 46500 62000 158000 225000 264000 186 250 634 904 1057
М24 3,0 353 53600 71400 183000 260000 305000 235 315 798 1136 1329
М27 3,0 459 70600 94100 240000 342000 400000 350 470 1176 1674 1959
М30 3,5 561 85700 114500 292000 416000 487000 475 635 1597 2274 2662
М33 3,5 694 107000 142500 363000 517000 605000 645 865 2161 3078 3601
М36 4,0 817 125500 167500 427000 608000 711000 1080 1440 2778 3957 4631
М39 4,0 976 151000 201000 512000 729000 853000 1330 1780 3597 5123 5994

Таблица Усилие предварительной затяжки и крутящий момент резьбового соединения с мелким шагом резьбы и коэффициентом трения 0,14

Номинальный диаметр резьбы Шаг резьбы, P Номинальная площадь сечения As, мм2 Усилие предварительной затяжки Q, H Крутящий момент Мкр Нм
8.8 10.9 12.9 8.8 10.9 12.9
М8 1 39,2 19700 28900 33900 29,2 42,8 50,1
М10 1,25 61,2 30800 45200 52900 57 83 98
М12 1,25 92,1 46800 68700 80400 101 149 174
М14 1,5 125 63200 92900 108700 159 234 274
М16 1,5 167 85500 125500 146900 244 359 420
М18 1,5 216 115000 163000 191000 368 523 613
М20 1,5 272 144000 206000 241000 511 728 852
М22 1,5 333 178000 253000 296000 692 985 1153
М24 2 384 204000 290000 339000 865 1232 1442
М27 2 496 264000 375000 439000 1262 1797 2103
М30 2 621 331000 472000 552000 1756 2502 2927


Смотрите также