Момент затяжки резьбовых соединений: Затяжка резьбовых соединений

Содержание

Правильная затяжка резьбовых соединений. Определение момента затяжки

Уровень качества крепежных элементов, технические характеристики используемого инструментария, а также корректный подход к выбору способа затягивания резьбового соединения – совокупность данных факторов играет главную роль в обеспечении высоких рабочих показателей объектов сферы стройиндустрии, узлов механизмов и машин. Продолжительный временной интервал сохранения усилия затяжки является гарантией надежности разъемного сопряжения, сформированного за счет резьбы, в ходе его эксплуатации.

Силовые характеристики резьбовых соединений

В число основных силовых характеристик резьбовых соединений входят:

  • величина минимальной разрушающей нагрузки;

  • численное значение пробной нагрузки. Для болта с прочностью класса не ниже 6.8 она берется равной примерно 75-79 процентов от вышеуказанного разрушающего воздействия.

    Пробная нагрузка служит в качестве контрольного показателя, который крепежный элемент должен выдержать в ходе испытаний.

Момент силы предварительной затяжки (обозначение МСПЗ) резьбового сопряжения обычно находится в диапазоне 75%≤МСПЗ≤80% от величины пробной нагрузки. В некоторых случаях МСПЗ принимается равным 90% от численного значения этой же характеристики. Приложенное усилие затяжки способствует проявлению в упруго напряженных компонентах крепежа механизма пластических деформаций. Его действие вызывает убывание напряжений. Данный фактор приводит к снижению затяжки соединения без дополнительных воздействий силового характера.


Конструкторская документация (сокращенно КД) содержит сведения о величине вращающего момента затяжки, либо соответствующего значения усилия предварительной затяжки.

К повреждению в резьбовых соединениях приводят, в основном, нижеперечисленные факторы.

Затягивание осуществлялось:

  • с неравномерно распределяемым усилием;

  • с усилием, превышающим указанное в КД либо, наоборот, недостаточным.

Были некорректно подобраны компоненты, формирующие соединение.

Основные способы затягивания резьбовых соединений

На территории нашей страны действует Руководящий Документ за номером 37.001.131, принятый в 1989 году. В нем прописаны нормы затяжки соединений, созданных с использованием резьбовой накатки с диаметром (обозначение d), изменяющемся в диапазоне M6≤d≤M24, а также выдвигаемые к ним технические требования. Кроме того, его положения устанавливают значения минимальных и максимальных крутящих моментов затяжки таких сопряжений с учетом размерных характеристик крепежа, его класса прочности в соответствии с регламентом ГОСТа1759-70 и принадлежности соединения к определенному классу.

Приложение крутящего момента

Данный способ затяжки получил наибольшее распространение ввиду простоты, незначительным затратам времени на реализацию и невысокой стоимости используемого инструментария. Его суть – формирование на крепежной детали (неважно, будь то гайка, болт либо винт) крутящего момента, благодаря которому обеспечивается требуемая сила предварительной затяжки. Для конкретики рассмотрим этот вопрос касательно метиза первого вида.

Крутящим моментом называется момент силы, которая приложена к гайке на определенной удаленности от центра, вызывающий ее поворот вокруг вертикальной оси. Рассчитывается этот параметр по следующей формуле:

                                               Мсилы =F×S Нм, где

Болт, как один из элементов резьбового соединения, находясь под постоянным напряжением механического характера, проявляет устойчивость к усталости. При очень небольшом первоначальном усилии этот метиз под воздействием внешних изменяющихся нагрузок станет быстро повреждаться. Когда же первоначальное усилие чересчур велико, не исключено разрушение данной крепежной детали. Исходя из вышесказанного, можно сделать следующий вывод: надежность соединения – характеристика производная от корректности выбора первоначального усилия. Таким образом, необходимо контролировать приложенный к гайке крутящий момент.


Крутящий момент является косвенной характеристикой величины усилия затяжки. Если соединение сконструировано корректно и при условии, что проводился контроль этого показателя, рассмотренный способ для большинства возможных случаев является удовлетворительным. В резьбовых соединениях, относящихся к категории ответственных, требуется применение прямых и намного более точных методик определения затягивающего усилия, способствующих уменьшению отклонения остаточного значения этого параметра от указанного в КД. В основе этих способов находятся:
  • измерение величины, на которую растянулся стержень крепежной детали;

  • контроль угла поворота накручиваемой гайки;

  • прямой контроль усилия затягивания.

Техническая документация содержит сведения о требуемой величине затягивающего усилия. Однако все не так просто. Соединение может подвергаться нескольким циклам сборки/разборки и эксплуатироваться большой промежуток времени. В результате проявятся неучтенные изменения, оказывающие влияние на его характеристики.

Необходимый момент затяжки определяется:

  1. геометрией и качеством резьбовой накатки, классом прочности стержневого крепежа;

  2. коэффициентом трения между поверхностью соединяемого элемента конструкции и опорной поверхностью навинчиваемой гайки;

  3. коэффициентом трения между стержнем шпильки/болта и гайкой.

Наиболее значимы в этом плане пункты №2 и №3. При усадке металла, грубо обработанной поверхности и трении, которое можно назвать практически сухим, потери именно от трения могут достичь такого высокого уровня, что при затягивании непосредственно на долю напряжения соединения останется не больше 10 процентов момента. Большая часть – 90 процентов – уходит на преодоление силы трения, а также усадку.

Данный фактор может негативно повлиять на надежность соединения. Исполнитель будет считать, что оно уже полностью затянуто, хоть в действительности это не так. Система, реализованная в гайковерте, покажет необходимый момент, но усилие затяжки требуемого уровня достигнуто еще не будет. В ходе эксплуатации резьбовое соединение подвергается воздействию внешних нагрузок, в том числе вибрационного характера, вызывающих его ослабление. Такой ход развития событий может привести к аварии.

Снижение коэффициента трения возможно путем использования машинного масла. Но излишне смазывать им контактирующие поверхности нельзя, поскольку усилие затяжки может быть превышено, в результате чего не исключено разрушение стержневого крепежа.

Величина крутящего момента при отвинчивании гаек превышает значение этого показателя, фиксируемого при их затяжке примерно в полтора раза. Объясняется данное явление:

  • проникновением – по-научному диффузией – металла элементов болтокомплекта одного в другой;

  • воздействием коррозии на резьбовое соединение.

Когда откручиваются проржавевшие и окрашенные соединения, может потребоваться инструмент, способный продуцировать момент, величина которого в 2 раза превышает значение этого параметра, указанное в КД. Здесь целесообразно применять спецсредства, обеспечивающие разрушение продуктов коррозии. Так будет уменьшено трение и снижен уровень сил, воздействующих на инструментарий, что продлит его рабочий ресурс.

Но встречаются ситуации, которые в этом плане принято называть безнадежными. Выход видится в использовании специального устройства, с помощью которого можно удалить гайку. Оно так и называется – гидравлический гайкорез.


Что же касается гайковерта, то подбирать его следует с запасом по параметру «крутящий момент» не меньше 30 процентов.

Осевая вытяжка

В данном методе объектом приложения усилия является стержневой крепеж – болт, винт либо шпилька. Это его принципиальное отличие от вышеописанного способа. Осевая вытяжка предполагает выполнение следующей последовательности действий:

  • предварительное растяжение стержневой соединительной детали. Величина прикладываемого при этом усилия должна быть равной требуемому усилию затягивания;

  • навинчивание гайки без применения какого-либо инструмента – просто от руки – пока она не войдет в контакт с опорной поверхностью;

  • сброс гидравлического давления. С болта таким образом снимается нагрузка. В результате усилие затяжки достигает заданной величины.

Требование такое: стержень крепежа должен выступать над торцом гайки не меньше чем на 0,8×Д, где Д – диаметр стержня. Основное достоинство осевой вытяжки – отсутствие потерь на преодоление силы трения в резьбовой накатке и между сопрягаемыми поверхностями. В цифрах картина выглядит так:

  • потери на деформацию имеющихся на резьбовых витках и поверхностях скрепляемых объектах микронеровностей составляют примерно 30 процентов;

  • на выполнение полезной работы, связанной с затяжкой резьбового соединения, приходится 70 процентов.

Здесь используются два способа, предусматривающие использование различных приспособлений. Рассмотрим их несколько подробнее.

Вытяжка тензорными домкратами

Этому методу присущи следующие преимущества:

  • сложные соединения затягиваются синхронно;

  • усилие затяжки прикладывается равномерно; характеризуется высокой точностью.

Посредством тензорных домкратов, в конструкцию которых входят 2 порта, оснащенные быстроразъемными соединениями, можно затягивать крепеж синхронно и сформировать систему этих устройств с подводом рабочей среды от единой насосной станции. Чтобы получить повышенную точность, профессионалы рекомендуют прикладывать силу к болту, а гайку навинчивать два раза.

Первое нагружение обеспечивает компенсацию зазоров, деформацию поверхностных микронеровностей, а также равномерность распределения нагрузки. Цель проведения второго нагружения – достижение требуемой точности финишного усилия затягивания соединения.


Возвращаясь к разговору, касающемуся синхронной затяжки, несколько слов о перекрестной методике ее выполнения. Она предусматривает одновременное затягивание всех либо нескольких болтов, формирующих соединение, исходя из количества имеющихся в распоряжении тензорных домкратов. Применяется этот способ, если необходимо затянуть стержневой крепеж теплообменников, герметичных аппаратов, именуемых автоклавами, фланцев трубопроводных систем и иного оборудования, работающего под давлением выше атмосферного.

Вытяжка гидравлическими гайками

Гидрогайки применяют, когда работа выполняется в условиях ограниченного пространства, и затягивающий инструмент не помещается в рабочую область. Также останавливать свой выбор на крепеже данного вида следует, когда собранное ответственное соединение будет подвергаться:

  • знакопеременным нагрузкам;

  • вибрационному воздействию;

  • циклическому напряжению давлением либо температурой.

Гидравлические гайки отличаются отсутствием при затягивании крутящего момента. Данный фактор позволяет исключить:

Ниже представлена последовательность вытяжки шпильки гидрогайкой.

  • Этап №1. Гидрогайка навинчивается на соответствующий сегмент шпильки или стержня болта, формирующих разъемное соединение.

  • Этап №2. В гидрогайку подается рабочая жидкость под давлением. Поршень метиза приводится в движение и стержневой крепеж испытывает нагрузку, работающую на растяжение.

  • Этап №3. Закручивается зажимное кольцо, фиксирующее гидрогайку. давление сбрасывается. Затяжка разъемного соединения завершена. Гидрогайка остается на резьбовой накатке.

Контроль степени затяжки разъемного соединения

В общем случае для проведения регулируемой затяжки резьбовых крепежных деталей используется динамометрический инструмент. Такой подход имеет следующие основные преимущества:

  • на соединительные элементы воздействует нагрузка заданной величины. Поэтому вероятность повреждения резьбы метиза и сопрягаемого объекта минимальна;

  • равномерное распределение нагрузки в ходе вкручивания. За счет этого надежность создаваемой конструкции возрастает;

  • соединение, сформированное с применением динамометрического инструмента, практически никогда не выводится в категорию брака;

  • экономия времени. На закручивание крепежа с помощью гаечного/рожкового ключа уходит больший временной интервал. Ведь обычно этот инструмент нужно переставлять под удобный захват рукой.

Наиболее популярен трещоточный динамометрический ключ. Величину предельного усилия закручивания нужно установить до проведения этой операции. При достижении данным параметром требуемого значения, ключ щелкнет. В ниже расположенной таблице отображены предельно допустимые значения момента затяжки для болтов различного класса прочности.

Диаметр резьбы/ее шаг

Класс прочности используемого стержневого крепежа

12.9

10.9

8.8

5.8

4.6

Величина момента затяжки, Нм

39,0/4,0

4742,4

3955,2

2820,2

1756,8

1056,0

36,0/4,0

3696,0

3081,6

2188,8

1363,2

820,8

33,0/3,5

2860,8

2380,8

1699,2

1056,0

636,5

30,0/3,5

2121,6

1766,4

1257,6

786,2

472,3

27,0/3,0

1555,2

1296,0

922,6

576,0

345,6

24,0/3,0

1075,2

897,6

638,4

399,4

239,0

22,0/2,5

839,0

698,9

497,3

311,0

186,2

20,0/2,5

623,0

519,4

369,6

230,4

138,2

18,0/2,5

444,5

370,6

264,0

165,1

98.9

16,0/2,0

319,7

265,9

189,1

118,1

71,0

14,0/2,0

208,3

173,8

122,9

76,8

46,1

12,0/1,75

130,6

109,4

77,8

49,0

28,8

10,0/1,5

75,8

69,4

45,1

27,8

16,3

8,0/1,25

38,4

31,7

23,0

14,4

8,5

6,0/1,0

16,3

13,4

9,4

5,9

3,6

5,0/0,8

9,3

7,8

5,5

3,5

2,1

Заключение

Необходимо знать один важный момент. Стандартизованные величины, в том числе и моменты затяжки, представленные в любой табличной форме, установлены исключительно для не бывших в употреблении крепежных деталей. При повторном использовании резьбовой накатки трение при вкручивании увеличивается. И в таком случае, если гайковерт показывает, что заданный момент затяжки уже достигнут, 100-процентной гарантией надежности соединения это не является. Поэтому, чтобы минимизировать вероятность возникновения аварий, следует применять только новые метизы.


Товары каталога:



Please enable JavaScript to view the comments powered by Disqus. comments powered by

Моменты затяжек резьбовых соединений

Маркировка – что указано на головках болтов.

Для изделий из углеродистой стали класса прочности — 2 на головке болта указаны цифры через точку. Пример: 3.6, 4.6, 8.8, 10.9, и др.

Первая цифра обозначает 1/100 номинальной величины предела прочности на разрыв, измеренную в МПа. Например, если на головке болта стоит маркировка 10.9 первое число 10 обозначает 10 х 100 = 1000 МПа.

Вторая цифра — отношение предела текучести к пределу прочности, умноженному на 10. В указанном выше примере 9 — предел текучести / 10 х 10. Отсюда Предел текучести = 9 х 10 х 10 = 900 МПа.

Предел текучести это максимальная рабочая нагрузка болта!

Для изделий из нержавеющей стали наносится маркировка стали — А2 или А4 — и предел прочности — 50, 60, 70, 80, например: А2-50, А4-80.

Число в этой маркировке означает — 1/10 соответствия пределу прочности углеродистой стали.

Перевод единиц измерения: 1 Па = 1Н/м2; 1 МПа = 1 Н/мм2 = 10 кгс/см2.
Предельные моменты затяжки для болтов (гаек).

Крутыщие моменты для затяжки болтов (гаек).

В таблице ниже приводятся закручивающие моменты для затяжки болтов и гаек. Не превышайте эти величины.

Резьба

Прочность болта

8.8

10.9

12.9

М6

10 Нм

13 Нм

16 Нм

М8

25 Нм

33 Нм

40 Нм

М10

50 Нм

66 Нм

80 Нм

М12

85 Нм

110 Нм

140 Нм

М14

130 Нм

180 Нм

210 Нм

М16

200 Нм

280 Нм

330 Нм

М18

280 Нм

380 Нм

460 Нм

М20

400 Нм

540 Нм

650 Нм

М22

530 Нм

740 Нм

880 Нм

М24

670 Нм

940 Нм

1130 Нм

М27

1000 Нм

1400 Нм

1650 Нм

М30

1330 Нм

1800 Нм

2200 Нм

М33

1780 Нм

2450 Нм

3000 Нм

М36

2300 Нм

3200 Нм

3850 Нм

М39

3000 Нм

4200 Нм

5050 Нм

М42

3700 Нм

5200 Нм

6250 Нм

Выше перечисленные величины даются для стандартных болтов и гаек, имеющих
метрическую резьбу. Для нестандартного и специального крепежа смотрите руководство по ремонту ремонтируемой техники.

Моменты затяжки стандартного крепежа с дюймовой резьбой стандарта США.

В следующих таблицах приведены общие нормативы
моментов затяжки для болтов и гаек SAE класса 5 и выше.

Размер

резьбы,

дюймы

Момент затяжки стандартных

болтов и гаек

Н м’

фунт фут

1/4

12± 3

9±2

5/16

3/8

25 ± 6

47± 9

18± 4,5

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

1

900 ± 100

660 ± +75

11/8

1300 ± 150

950 ± 100

1 1/4

1800 ±200

1325 ±150

1 3/8

2400 ± 300

1800 ± 225

1 1/2

3100 ± 350

2300 ± 250

1 ньютон-метр (Н.м) равен примерно 0,1 кГм.

ISO — Международная организация стандартов

Моменты затяжки стандартных ленточных хомутов с червячным зажимом для шлангов

В приводимой ниже таблице даются моменты затяжки
хомутов при их начальной установке на новом шланге, а
также при повторной установке или подтягивании хомутов
на шлангах, бывших в употреблении,

Момент затяжки для новых шлангов при начальной установке

Ширина хомута

Нм

фунт дюйм


16 мм
(

0,625 дюйма)

7,5 ± 0,5

65± 5


13,5 мм
(

0,531 дюйма)

4,5 ± 0,5

40± 5


8 мм
(

0,312 дюйма)

0,9 ± 0,2

8 ± 2

Момент затяжки для повторной сборки и подтягивания

Ширина хомута

Нм

фунт дюйм


16 мм
(

0,625 дюйма)

4,5 ± 0,5

40± 5


13,5 мм
(

0,531 дюйма)

3,0 ± 0,5

25± 5


8 мм
(

0,312 дюйма)

0,7 ± 0,2

6 ± 2


Таблица моментов затяжки типовых резьбовых соединений

Номинальный диаметр болта (мм)

Шаг резьбы (мм)

Момент затяжки Нм (кг.см, фунт.фут)

Метка на головке болта «4»

Метка на головке болта «7»

M5

0,8

3 ~ 4 (30 ~ 40; 2,2 ~ 2,9)

5 ~ 6 (50 ~ 60; 3,6 ~ 4,3)

M6

1,0

5 ~ 6 (50 ~ 50; 3,6 ~ 4,3)

9 ~ 11 (90 ~ 110; 6,5 ~ 8,0)

M8

1,25

12 ~ 15 (120 ~ 150; 9 ~ 11)

20 ~ 25 (200 ~ 250; 14,5 ~ 18,0 )

M10

1,25

25 ~ 30 (250 ~ 300; 18 ~ 22)

30 ~ 50 (300 ~ 500; 22 ~ 36)

M12

1,25

35 ~ 45 (350 ~ 450; 25 ~ 33)

60 ~ 80 (600 ~ 800; 43 ~ 58)

M14

1,5

75 ~ 85 (750 ~ 850; 54 ~ 61)

120 ~ 140 (1,200 ~ 1,400; 85 ~ 100)

M16

1,5

110 ~ 130 (1,100 ~ 1,300; 80 ~ 94)

180 ~ 210 (1,800 ~ 2,100; 130 ~ 150)

M18

1,5

160 ~ 180 (1,600 ~ 1,800; 116 ~ 130)

260 ~ 300 (2,600 ~ 3,000; 190 ~ 215)

M20

1,5

220 ~ 250 (2,200 ~ 2,500; 160 ~ 180)

360 ~ 420 (3,600 ~ 4,200; 260 ~ 300)

M22

1,5

290 ~ 330 (2,900 ~ 3,300; 210 ~ 240)

480 ~ 550 (4,800 ~ 5,500; 350 ~ 400)

M24

1,5

360 ~ 420 (3,600 ~ 4,200; 260 ~ 300)

610 ~ 700 (6,100 ~ 7,000; 440 ~ 505)


Ремонт ВАЗ 2106 (Жигули) : Моменты затяжки резьбовых соединений

Деталь

Резьба

Момент затяжки, Н.м (кгс.м)

ДВИГАТЕЛЬ

Болт крепления крышек коренных подшипников

М1×1,25

68,31–84,38 (6,97–8,61)

Болт крепления масляного картера

М6

5,10–8,20 (0,50–0,85)

Шпилька крепления крышки сапуна

М8

12,7–20,6 (1,3–2,1)

Гайка крепления крышки сапуна

М8

12,7–20,6 (1,3–2,1)

Болт крепления головки цилиндров:

  • предварительное затягивание

М12×1,25

33,3–41,16 (3,4–4,2)

  • окончательное затягивание

М12×1,25

95,94–118,38 (9,79–12,08)

Болт крепления головки цилиндров

M8

36,67–39,1 (3,13–3,99)

Гайка крепления впускного и выпускного трубопроводов

М8

20,87–25,77 (2,13–2,6)

Гайка болта крышки шатуна

М9×1

43,32–53,51 (4,42–5,4)

Болт крепления маховика

М10×1,25

60,96–87,42 (6,22–8,92)

Болт крепления башмака натяжителя цепи

М10×1,25

41,2–51,0 (4,2–5,2)

Гайка шпилек крепления корпуса подшипников распределительного вала

М8

18,33–22,6 (1,87–2,3)

Болт крепления звездочки распределительного вала

М10×1,25

41,2–51,0 (4,2–5,2)

Болт крепления звездочки вала привода масляного насоса

М10×1,25

41,2–51,0 (4,2–5,2)

Гайка регулировочного болта клапана

М12×1,25

43,3–53,5 (4,42–5,46)

Втулка регулировочного болта клапана

М18×1,5

83,3–102,9 (8,5–10,5)

Свеча зажигания

М14×1,25

30,67–39,0 (3,13–3.99)

Болт крепления насоса охлаждающей жидкости

М8

21,66–26,75 (2,21–2,73)

Гайка шпильки крепления выпускного патрубка рубашки охлаждения

М8

15,97–22,64 (1,63–2,31)

Храповик коленчатого вала

М20×1,5

101,3–125,6 (10,3–12,8)

Болт крепления кронштейна генератора

M10x1,25

44,1–64,7 (4,5–6,6)

Гайка крепления установочной планки генератора

M10x1,25

28,63–45,27 (2,86–4,62)

Гайка болта крепления генератора к кронштейну

M12x1,25

58,3–72,0(5,95–7,35)

Гайка крепления установочной планки к генератору

М10×1,25

28,08–45,3 (2,86–4,62)

Гайка крепления подушки к кронштейну передней опоры

M10x1,25

21,6–35,0 (2,21–3,57)

Гайка крепления подушки передней подвески двигателя к поперечине

M10x1,25

27,4–34,0 (2,8–3,46)

Гайка крепления пластины к подушке

M6

5,7–9,2 (0,58–0,94)

Гайка крепления задней подвески двигателя к кузову

М8

15,0–18,6 (1,53–1,9)

Гайка крепления задней опоры к коробке передач

М8

23,3–28,8 (2,38–2,94)

Гайка болта крепления задней опоры к поперечине

М8

15,9–25,7 (1,62–2,62)

Датчик электровентилятора

М22×1,5

40,0–49,4 (4,08–5,04)

CЦЕПЛЕНИЕ

Болт крепления сцепления

М8

19,1–30,9 (1,95–3,15)

Гайка болта крепления педалей сцепления и тормоза

М12×1,25

12,7–20,6 (1,3–2,1)

Гайки крепления главных цилиндров сцепления и тормозов

М8

9,8–15,7 (1,0–1,6)

Соединение трубок гидропривода тормозов

М10

14,7–18,6 (1,5–1,9)

Соединение трубок гидропривода сцепления

М12

24,5–31,4 (2,5–3,2)

КОРОБКА ПЕРЕДАЧ

Выключатель света заднего хода

М14×1,5

28,4–45,1 (2,9–4,6)

Болты крепления картера сцепления к двигателю

М12×1,25

53,9–87,2 (5,5–8,9)

Гайка крепления картера сцепления к коробке передач

М10×1,25

31,8–51,4 (3,25–5,25)

Гайка крепления картера сцепления к коробке передач

М8

15,7–25,5 (1,6–2,6)

Болт крепления крышки фиксаторов штоков

М8

15,7–25,5 (1,6–2,6)

Гайка крепления задней крышки

М8

15,7–25,5 (1,6–2,6)

Гайка заднего конца ведомого вала

М20×1

66,6–82,3 (6,8–8,4)

Болт зажимной шайбы подшипника промежуточного вала

М12×1,25

79,4–98,0 (8,1–10,0)

Болт крепления вилки к штоку переключения передач

М6

11,7–18,6 (1,2–1,9)

КАРДАННАЯ ПЕРЕДАЧА

Гайка вилки переднего карданного вала

М16×1,5

79,4–98,0 (8,1–10,0)

Гайки болтов крепления эластичной муфты

М12×1,25

57,8–71,5 (55,9–7,3)

Гайка болта крепления фланца карданного вала к фланцу редуктора

М8

27,4–34,3 (2,8–3,5)

ЗАДНИЙ МОСТ

Болт крепления редуктора

М8

35,0–43,2 (3,57–4,41)

Болт крепления крышки подшипника дифференциала

М10×1,25

43,3–53,5 (4,42–5,46)

Болт крепления ведомой шестерни

М10×1,25

83,3–102,9 (8,5–10,5)

Гайка крепления фланца к ведущей шестерне

см. Задний мост

Гайка пластины крепления подшипника полуоси и щита тормоза

М10×1,25

41,6–51,4 (4,25–5.25)

Рулевое управление

Гайка болта крепления картера рулевого управления

М10×1,25

33,3–41,2 (3,4–4,2)

Гайка болта крепления кронштейна маятникового рычага

М10×1,25

33,3–41,2 (3,4–4,2)

Гайка шарового пальца тяг рулевого привода

М14×1,5

42,1–53,0 (4,3–5,4)

Болт крепления рулевого вала к валу червяка

М8

22,5–27,4 (2,3–2,8)

Гайка крепления рулевого колеса

М16×1,5

31,4–51,0 (3,2–5,2)

Гайка крепления кронштейна вала рулевого управления и выключателя зажигания

М8

15,0–18,6 (1,53–1,9)

Гайка крепления сошки

М20×1,5

199,9–247,0 (20,4–25,2)

Гайка оси маятникового рычага

М14×1,5

63,7–102,9 (6,5–10,5)

ПЕРЕДНЯЯ ПОДВЕСКА

Болт крепления поперечины к лонжерону кузова

М12×1,25

78,4–98,0 (8,0–10,0)

Гайка нижних болтов крепления поперечины к лонжерону кузова

М12×1,25

66,6–82,3 (6,8–8,4)

Гайка болта крепления оси нижнего рычага

М12×1,25

66,6–82,3 (6,8–8,4)

Гайка оси нижнего рычага

М14×1,5

63,7–102,9 (6,5–10,5)

Гайка оси верхнего рычага

М14×1,5

57,3–92,1 (5,85–9,4)

Гайка крепления верхнего конца амортизатора

М10×1,25

27,4–34,0 (2,8–3,46)

Гайка крепления нижнего конца амортизатора

М10×1,25

50,0–61,7 (5,1–6,3)

Гайка подшипников ступицы переднего колеса

М18×1,5

см. Передняя подвеска

Болт крепления суппорта к кронштейну

М10×1,25

29,1–36,0 (2,97–3,67)

Гайка крепления штанги стабилизатора поперечной устойчивости

М8

15,0–18,6 (1,53–1,9)

Гайка крепления шаровых пальцев к поворотному кулаку

М14×1,5

83,3–102,9 (8,5–10,5)

Болт крепления колеса

М12×1,25

58,8–72,0 (6,0–7,35)

Гайка болтов поворотного кулака

М10×1,25

50,0–61,7 (5,1–6,3)

ЗАДНЯЯ ПОДВЕСКА

Гайки крепления амортизаторов

М12×1,25

38,2–61,7 (3,9–6,3)

Гайки болтов крепления поперечной и продольных штанг

М12×1,25

66.6–82,3 (6,8–8,4)

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 µ

р 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* d+ 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.

Затяжка резьбовых соединений

Технический уровень и качество крепежных деталей обеспечивают высокие потребительские характеристики машин, механизмов, строительных конструкций, бытовой техники и других изделий. Известно, что большинство отказов оборудования так или иначе связано с ослаблением резьбовых соединений, а любой ремонт – с отвинчиванием и завинчиванием болтов, гаек, винтов и т.д.


Следует помнить, что неграмотно выполненная затяжка резьбовых соединений может привести к срыву резьбы в случае приложения слишком большого усилия или к недостаточной герметичности при слабом закручивании.

Чтобы сохранить усилие предварительной затяжки на длительный период эксплуатации необходимо выбрать правильный способ затяжки, метод его контроля и стабилизации.


Силовые параметры резьбовых соединений

Для крепежных деталей ГОСТ 1759.4 устанавливает два вида разрушающей нагрузки: минимальную (Рр, Н) и пробную (N, Н). Пробная нагрузка является контрольной величиной, которую стержневая крепежная деталь должна выдержать при испытаниях. В крепеже классов прочности 6, 8 и выше она составляет 74-79 % от минимальной нагрузки.

Усилие предварительной затяжки (Q, Н) резьбового соединения обычно составляет 75-80 % (в отдельных случаях 90 %) от пробной нагрузки. Почему затяжка называется «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 механизмы пластических деформаций, которые со временем приводят к убыванию (релаксации) напряжений. Именно поэтому усилие затяжки соединения в определенной степени снижается само.


Способы затяжки

Существует несколько способов затяжки резьбовых соединений:

  • Затяжка до определенного момента
  • Затяжка до определенного угла
  • Затяжка до предела упругости
  • Затяжка в области пластических деформаций и др.

В отечественной практике чаще всего применяется затяжка путем приложения к крепежной детали необходимого крутящего момента (Мкр, Н*м), который обычно указывается в чертежах или технологии сборки. В автомобильной промышленности для назначения моментов затяжки используются руководящий документ и отраслевые стандарты, которые распространяются на резьбовые соединения с болтами, шпильками и гайками, имеющими цилиндрическую метрическую резьбу номинальным диаметром от М3 до М24.

Существенное влияние на затяжку резьбовых соединений оказывают условия контактного трения в резьбе и на опорной поверхности. Они зависят от состояния контактирующих поверхностей, погрешности шага и угла профиля резьбы, скорости завинчивания, вида покрытия, наличия смазочного материала и многих других факторов.

Значения коэффициента трения в реальных условиях сборки нестабильны, поэтому контролировать их сложно, можно только лишь прогнозировать.

В целях стабилизации коэффициента трения на резьбы наносятся специальные материалы – антифрикционные твердосмазочные покрытия (АТСП). Это позволяет оптимизировать момент затяжки и свести потери на трение к минимальным значениям.


Так, отечественные покрытия MODENGY, производимые на основе политетрафторэтилена (ПТФЭ), повышают надежность и долговечность крепежа благодаря свойствам твердых смазочных веществ: высокой несущей способности и износостойкости, низкому коэффициенту трения, разделительным и противозадирным способностям.

Покрытия MODENGY 1010,1011 и 1014 предназначены специально для крепежных деталей. Они обладают отличной химической устойчивостью, поэтому особенно активно используются в нефтедобывающей отрасли промышленности.

В зависимости от степени ответственности соединений назначаются их классы, а также соответствующие им величины максимальных и минимальных моментов затяжки.

Допустимое усилие затяжки крепежа обязательно указывается производителем в паспорте или сертификате. Однако при отсутствии такового или в случае крайней необходимости можно воспользоваться данными из следующей таблицы. В ней приведены крутящие моменты в Нм для разных марок резьбового крепежа при вворачивании в литую стальную основу в сухом состоянии (без смазки).


Порядок затяжки резьбового крепежа

Соблюдение технологии закручивания резьбового крепежа гарантирует прочное и надежное соединение элементов. Порядок работы подразумевает три этапа.

На первом, подготовительном, конструкция разбирается на элементы, которые очищаются от пыли, грязевых и коррозионных отложений. Детали без покрытия обрабатываются смазочным материалом, элементы с покрытием в смазке не нуждаются.

Второй этап – предварительный. В ходе него гайка накручивается на болт или шпильку без усилия, вручную. Если для соединения деталей используется целый ряд крепежных изделий, затяжка должна быть равномерной и постепенной. Опытные мастера закручивают гайки по определенной схеме – через одну или две. После того, как все гайки навинчены до легкого упора, можно переходить к следующему этапу.


На третьем, окончательном, этапе гайки прочно соединяются с болтами или шпильками. Для этих целей лучше всего использовать специальный инструмент – динамометрический ключ. Применение этого устройства для финальной затяжки позволяет полностью исключить превышение рекомендуемого усилия.

Существуют несколько видов динамометрических ключей. Инструменты с индикатором в виде шкалы со стрелкой показывают в процессе затяжки величину прилагаемого усилия, но с достаточно большой погрешностью (6-8%). Цифровые разновидности индикаторных ключей снабжены жидкокристаллическим экраном, вмонтированным в рукоятку инструмента. Некоторые экземпляры имеют звуковой оповещатель, могут выводить данные на дисплей компьютера или выполнять другие дополнительные функции. Такие инструменты работают с минимальной погрешностью (≤ 1 %).

Предельные динамометрические ключи снабжены щелчковым устройством, который сам прекращает затяжку при достижении установленной величины крутящего момента. Погрешность таких инструментов находится в пределах 4 %.


Методы контроля

Момент затяжки крепежа чаще всего измеряется с помощью динамометрического ключа, как это было описано выше. Основных методов контроля три.

  • Метод А: «момент страгивания с места». Измеряется непосредственно в начале вращения болта или гайки в направлении затягивания. Данный метод применяется для быстрого контроля затяжки и осуществляется не позднее 30 минут после нее.
  • Метод В: «момент вращения». Измеряется во время вращения при повороте на 10 – 15 в направлении завинчивания. Метод применяется для периодического, но более точного контроля.
  • Метод С: «момент повторной затяжки». Соединение освобождается и снова затягивается в прежнем положении, которое отмечено риской. Метод применяется для контроля окрашенных, загрязненных или покрытых оксидными пленками соединений.

В случае недостаточной величины момента затяжки резьбовое соединение подтягивается до необходимой величины момента. Контроль качества затяжки особо ответственных соединений (класса 1) с допускаемым отклонением момента ±5 % динамометрическим ключом, имеющим такую же точность, некорректен.

Таким образом, показано, что затяжка резьбовых соединений и ее контроль базируются на косвенных методах, в ходе которых к крепежной детали прилагается крутящий момент. Однако стоит отметить, что далеко не всегда это обеспечивает необходимое усилие затяжки.

Именно поэтому разработчики конструкций вынуждены применять достаточно большое количество недозатянутых крепежных элементов и увеличивать их диаметр.

Контроль момента затяжки резьбовых соединений

Определенная степень закрутки резьбовых элементов выполняется с целью увеличения срока службы, прочности и повышению сопротивления различным влияющим факторам. Для каждого крепежного элемента есть определенная степень затяжки на каждом посадочном месте, рассчитывается она на основе нагрузок, температурных режимов и свойств материалов.

Например, при воздействии температуры металлу свойственно расширяться, при условии влияния вибрации — крепеж получает дополнительную нагрузку, и чтобы минимизировать ее, закручивать нужно с правильным усилием. Рассмотрим силу затяжки болтов, таблицы, методы и инструменты для проведения работ

Маркировка деталей

Этот параметр указывается на головке болта. Для деталей, выполненных на основе углеродистой стали с классом прочности — 2, указываются цифры через точку, например: 3.5, 4.8 и т. д.

Первая цифра указывает 1/100 номинального размера прочностного предела на разрыв, измеряется в МПа. Например, если на головке болта, указано — 10.1, то первое число означает 10*100 = 1000 МПа.

Вторая цифра — отношение пределов текучести к прочности, умножается на 10, по вышеуказанному примеру — 1*10*10= 100 МПа.

Предел текучести — это максимальная нагрузка на болт. Для элементов, выполненных из нержавеющей стали, наносится тип стали А2 или А4, и далее предел прочности. Например: А4—40. Число в данной маркировке характеризует 1/10 предела прочности углеродистой стали.

Единицы измерения

Основной величиной является Паскаль, единица измерения давления, механического напряжения, согласно международной системе «СИ». Паскаль равняется давлению, вызванному силой в один ньютон, равномерно распределяющейся по плоской к ней поверхности с площадью в один квадратный метр.

Рассмотрим, как конвертируются единицы измерения:

  • 1 Па = 1Н/м2.
  • 1 МПа = 1 н/мм2.
  • 1 н/мм2 = 10кгс/см2.

Моменты затяжки резьбовых соединений

Ниже приведена таблица затяжки болтов динамометрическим ключом.

Прочность болта, в Нм
Размер резьбы8.810.912.9
М6101316
М8253340
М10506680
М1285110140
М14130180210
М16200280330
М18280380460
М20400540650

Таблица усилия затяжки болтов для дюймовой резьбы стандарта США для крепежных деталей SAE класса 5 и выше.

ДюймыНмфунт
¼12±39±2
5/1625±618±4,5
3/847±935±7
7/1670±1550±11
½105±2075±15
9/16160±30120±20
5/8215±40160±30
¾370±50275±37
7/8620±80460±60

1 ньютон метр (Нм) равняется 0,1кГм.

ISO -Международный стандарт.

Моменты затяжки ленточных хомутов с червячным зажимом

В нижеуказанной таблицеприведены данные для первоначальной установки на новом шланге, а также для повторной затяжки уже обжатого шланга.

Размер хомутаНмфунт / дюйм
16мм — 0,625 дюйма7,5±0,565±5
13,5мм — 0,531 дюйма4,5±0,540±5
8мм — 0,312 дюйма0,9±0,28±2
Момент затяжки для повторной стяжки
16мм4,5±0,540±5
13,5мм3,0±0,525±5
8мм0,7±0,26±2

Как определить момент затяжки

  • С помощью динамометрического ключа.

Этот инструмент должен быть подобран таким образом, чтобы момент затяжки крепежного элемента был на 20−30% меньше, чем максимальный момент на вашем ключе. При попытке превысить предел, ключ быстро выйдет из строя.

Усилие на затяжку и тип стали указывается на каждом болте, как расшифровывать маркировку описывалось выше. Для вторичной протяжки болтов нужно учитывать несколько правил:

  1. Всегда знать точное необходимое усилие для затяжки.
  2. При контрольной проверке затяжки стоит выставить усилие и проверить в круговом порядке все крепежные элементы.
  3. Запрещено использовать динамометрический ключ как обычный, им нельзя производить закрутку деталей, гайку или закручивать болт до примерного усилия, контрольная протяжка производится динамометрическим ключом.
  4. Динамометрический ключ должен быть с запасом.
  • Без динамометрического ключа.

Для этого потребуется:

  • Ключ накидной или рожковый.
  • Пружинный кантер или весы, с пределом в 30 кг.
  • Таблица, в которой указывается усилие затяжки болтов и момент затяжки гаек.

Момент затяжки — это усилие, приложенное на рычаг размерами в 1 метр. Например, нам требуется затянуть гайку с усилием 2 кГс/м:

  1. Измеряем длину нашего накидного ключа, она, к примеру, составила 0,20 метра.
  2. Делим 1 на 0,20 получаем цифру 5.
  3. Умножаем полученные результаты, 5 на 2кГс/м и получаем в итоге 10 кг.

Переходя к практике, берем наш ключ и весы, прикрепляем крючок к ключу и производим затяжку до нужного веса, согласно описанного выше расчета. Но даже такой способ в итоге окажется лучше, чем тянуть от «руки — на глаз», с погрешностью, чем выше усилие, тем она меньше. Это будет зависеть от качества весов, но лучше все-таки приобрести специальный ключ.

Контроль силы затяжки в стяжных соединениях.

При сборке необходимо точно выдерживать расчетные параметры затяжки. Применяют три основных способа контроля силы затяжки: 1) затяжкой гаек динамометрическим ключом; 2) завертыванием гаек на расчетный угол; 3) измерением упругого удлинения болта при затяжке.

При затяжке динамометрическим ключом выдерживают момент завинчивания Мзат, определяемый по заданной силе затяжки болтов расчетом [см. формулу (55)] или экспериментально. Этот способ недостаточно точен. Момент, необходимый для завертывания гаек, зависит от трения в резьбе и на опорной поверхности гайки, которое может колебаться в значительных пределах. Поэтому болты, затянутые одним и тем же моментом, фактически могут быть нагружены различно.

Для уменьшения влияния трения резьбу перед затяжкой покрывают дисульфидом молибдена, коллоидальным графитом и другими смазочными веществами. Такие соединения необходимо надежно стопорить, так как присутствие смазки увеличивает склонность к самоотвинчиванию.

Применяют также виброзатяжку (например, гайковертами ударно-вращательного действия). Уменьшение сил трения в результате вибраций необходимо учитывать при расчете момента затяжки.

При завертывании на расчетный угол гайку сначала доводят до плотного соприкосновения с опорной поверхностью, т. е. до такого положения, с которого начинается вытяжка болта. После этого гайку завертывают на расчетный угол с помощью угломерного ключа со стрелкой , перемещающейся по лимбу, установленному на корпусе. Угол завертывания определяют по заданной силе Рзат из следующих соображений: при затяжке гайки необходимо установить деформацию болта f1 = l·Pзат1 и корпуса f2 = l·Pзат2 (где I — длина соединения).

Осевое перемещение гайки относительно болта

Этому перемещению соответствует поворот гайки на угол

где s — шаг резьбы.

Практически гайки затягиваются следующим обратом. Сначала выбирают зазор в системе затяжкой всех гаек от руки до плотного соприкосновения с опорными поверхностями. После этого все гайки в последовательности, зависящей от расположения болтов и обеспечивающей по возможности равномерную затяжку стыка (в шахматном порядке, крест-на-крест, змейкой), завертывают сначала на угол 0,5v, а затем в той же последовательности на угол v.

Этот способ точнее первого, хотя в нем имеется источник ошибок (затруднительность определения фактического начала затяжки).

При завертывании корончатых гаек в большинстве случаев приходится дополнительно затягивать гайку до совмещения отверстия под шплинт в болте и пазов в гайке, причем максимальный угол дотягивания составляет 60° при одном отверстии в болте и 30° при двух крестообразно расположенных отверстиях (рис. 471, а). Таким образом, при дотягивании возможно значительное превышение расчетного угла завертывания. Кроме того, болты соединения оказываются затянутыми различной силой.

Регулирование угла дотягивания с помощью мерных подкладных шайб усложняет монтаж. При необходимости точно выдерживать расчетный угол надо применять бесступенчатое стопорение, например, отгибными шайбами увеличенного диаметра, допускающими стопорение гайки в любом положении (рис. 471, б).

У длинных и тонких болтов на точность измерения влияет их скручивание под действием сил трения, возникающих в резьбе при затяжке. Придерживание конца болта ключом при затяжке (см. рис. 449) усложняет монтаж. На рис. 472 представлена конструкция ключа, исключающая влияние скручивания на точность замера.

В стержне ключа установлен подпружиненный фиксатор 1 с пирамидальным хвостовиком крестообразного сечения, входящим в соответствующее гнездо на торце болта. Фиксатор соединен со штоком 2, на наружном конце которого фрикционно установлена стрелка 3, перемещающаяся по лимбу 4, закрепленному на торце ключа.

При наложении ключа на гайку хвостовик фиксатора заскакивает в гнездо болта, обеспечивая прямую связь между болтом и стрелкой. Перед силовой затяжкой стрелку устанавливают на нулевое деление лимба. При затяжке стрелка покатывает угол поворота гайки относительно болта, т. е. угол, определяющий значение затяжки.

Наиболее точен способ измерения вытяжки болта

Удлинение коротких болтов измеряют микрометром 1 (рис. 473), если можно подвести губки микрометра к торцам болта (болты шатунных головок, клеммных соединений и др.).

Вытяжку длинных болтов и шпилек измеряют индикаторами или оптическими приборами, установленными на независимом основании 2. Индикатор показывает сумму вытяжки болта и сжатия корпуса 3. Замеры производят по шарикам, закладываемым в конические гнезда на торцах болта (рис. 474), или по сферическим поверхностям, выполненным заодно с торцами (способ более удобный).

Так как жесткость головки болта и участка расположения гайки значительно выше жесткости стержня, то измерение по крайним точкам (длина l’) достаточно верно отражает вытяжку болта на длине l соединения.

На рис. 475 показана упругая вытяжка f1 болтов в функции их длины и напряжения растяжения σ1 (принято Е1 = 2·10 5 Мпа). Микрометры обычной точности позволяют с погрешностью не более ±10% измерять вытяжку порядка 0,03 мм. При σ1 = 100 МПа такую вытяжку приобретают болты длиной 60 мм, а при σ1 = 200 МПа — болты длиной 30 мм. Следовательно, этот способ позволяет достаточно уверенно определять вытяжку даже коротких болтов. При обычных же параметрах (l > 80—100 мм; σ1 = 200 МПа) вытяжка может быть определена с высокой степенью точности.

Иногда применяют систему деформируемых подкладных колец (рис. 476). Под гайку устанавливают жесткие шайбы 1, 2, мерное кольцо 3 из пластичного металла и сигнальную шайбу 4. Высоту кольца 3 выбирают так, чтобы при предварительной легкой затяжке между кольцом и сигнальной шайбой оставался расчетный зазор е, равный сумме упругих деформаций болта и стягиваемой системы под действием силы затяжки. При силовой затяжке мерное кольцо сплющивается. Затяжку прекращают тогда, когда выбирается зазор (е), о чем судят по потере подвижности сигнальной шайбы.

Другой способ мерной затяжки — нагрев болтов до температуры

где f1 — расчетная вытяжка, мм; l — длина болта, мм; α — коэффициент линейного расширения материала болта; t — температура сборки, °С.

Подставляя в это выражение значение f1 из формулы (110), получаем

Нагрев производят ТВЧ, паром или горячей жидкостью, пропускаемой через центральное сверление болта (последний способ применим при болтах большого диаметра). На нагретый болт навертывают гайку до плотного смыкания стыков, после чего дают соединению остыть.

Недостатки способа; значительное усложнение технологии сборки; затруднительность точного выдерживания температуры нагрева.

Автор: М.В. Верюгин (ООО «Сервисная Компания ИНТРА»).

Опубликовано в журнале Химическая техника №6/2018

Обслуживание болтовых соединений с контролируемым моментом затяжки или, как еще принято называть данный сервис, «болтинг», – неотъемлемая составляющая проведения ремонтных работ и планового технического обслуживания для поддержания условий эксплуатации оборудования предприятий нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей отрасли, машиностроения, горнодобывающей индустрии, металлургии, химической, энергетической и других отраслей промышленности.

Особое внимание обслуживанию болтовых соединений уделяется в нефтегазовой отрасли, что связано со спецификой переработки и транспортировки легковоспламеняющихся и взрывоопасных сред при высоких давлениях и температурах. Соблюдение требований сборки и технологии затяжки болтовых соединений как основного крепежного элемента технологического оборудования являются важным фактором безаварийной работы и предотвращения утечек взрывоопасных углеводородов. Некачественная сборка, неравномерная и недостаточная затяжка влекут за собой:

  • нарушение герметичности;
  • разрушение крепежа;
  • передавливание прокладки и повреждение уплотнительной поверхности фланца;
  • увеличение сроков ремонта и из-за неоптимальной технологии и повторных сборок;
  • потери расходных материалов: новых прокладок и крепежа взамен испорченных.

Надежность болтового соединения во многом зависит от качества применяемых материалов, правильности его сборки и подбора прокладочных изделий. При расчете момента затяжки резьбовых соединений используются математические модели и средства программной автоматизации, которые учитывают все факторы воздействия: температуру, давление среды, упругость фланца, коэффициент сжатия прокладки, вибрации, векторы напряжений, возникающие при атмосферных явлениях (ветровые нагрузки, сезонные перепады температуры и др.). На основе данных параметров выбираются требуемые материалы элементов, крепежи, прокладки и рассчитывается усилие, прикладываемое на болты (шпильки) при затяжке фланцевого соединения, которое обеспечивает в рабочих условиях давление на прокладку и герметичность соединения на весь срок эксплуатации технологического оборудования.

Критичным фактором при затяжке резьбового соединения является усилие затяжки соединяемых деталей. Крепеж в резьбовом соединении находится под постоянным механическим напряжением и устойчив к усталости. Если гайка затянута слишком слабо, то в процессе эксплуатации конструкция просто развалится под влиянием вибрации, температурных изменений и других факторов воздействия. Если перетянуть гайку, то шпилька или болт лопнут.

При закручивании крепежа происходит деформация тела. На него воздействует сила упругости, которая стремится восстановить прежние размеры и форму. Сила упругости твердых тел определяется законом Гука, в соответствии с которым напряжение в шпильке прямо пропорционально ее растяжению. При закручивании гайки по резьбе, преодолевая силы трения в резьбе и между упорной поверхностью гайки и фланца, прикладывается усилие к вытяжке шпилек. Под воздействием силы упругости крепежа соединяемые плоскости сжимаются ровно с тем же усилием, с которым он растягивается.

Рис. 1. Обслуживание болтовых соединений с контролируемым моментом затяжки

Напряжение и растяжение имеют диапазон упругих деформаций и диапазон пластических деформаций. В диапазоне упругих деформаций действует правило закона Гука: при снятии приложенной нагрузки на данном участке удлинение исчезает, и шпилька принимает свои первоначальные размеры. Когда нагрузка на крепеж превышает допустимую, он перестает вести себя как упругое тело, и наступает область пластической деформации. Деформация при пределе текучести происходит без роста напряжения, а растяжение сохраняется после снятия нагрузки, удлинившийся крепеж уже не вернется в свое начальное положение. По достижении точки предела прочности в материале начинают интенсивно рваться молекулярные связи, дальнейшее приложение нагрузки приводит к ситуации, в которой шпилька начинает разрушаться.

Более того, неравномерная нагрузка на крепеж также может привести к выходу оборудования из строя, так как одни соединения будут недогружены, а другие будут испытывать чрезмерную нагрузку. Прокладка на одной стороне будет раздавлена, а с другой стороны начнется разгерметизация.

Следовательно, надежность болтового соединения зависит от правильности выбора усилия и, соответственно, необходим постоянный контроль крутящего момента на гайке. Существует несколько методов затяжки резьбовых соединений, обеспечивающих требуемые качество и усилие затяжки резьбовых соединений:

  1. Метод приложения крутящего момента с применением гайковертов, динамометрических ключей мультипликаторов крутящего момента;
  2. Метод осевой вытяжки – предварительная нагрузка на крепежную сборку накладывается путем растяжки болта вдоль его оси при помощи специального инструмента.

Рис. 2. Монтаж и демонтаж с помощью гидравлических шпильконатяжителей

Помимо высокой точности по усилию затяжки, на герметичность сборки соединений влияет также ряд технологических аспектов подбора материала крепежа, его предварительная смазка ингибиторами коррозии, подбор уплотнительных поверхностей фланцев и другие особенности технологии осуществления болтинга. Значительную роль при выполнении болтинга играет квалификация специалистов и опыт работы.

Уже более десяти лет Сервисная компания «ИНТРА» осуществляет слесарно-монтажные работы по обслуживанию болтовых соединений помощью высокотехнологичного профессионального оборудования для затяжки зарекомендовавших себя на рынке производителей Hi-Force, Norbar, Usag, а также проводит супервайзинг сборки/разборки фланцевых соединений.

За десять лет были проведены работы на более чем 1 000 000 болтовых соединениях, при осуществлении следующего комплекса сервисов:

  • сборка, разборка, демонтаж шпилек фланцевых соединений технологического оборудования нефтеперерабатывающих предприятий;
  • сборка, разборка теплообменного оборудования;
  • ремонт бурового и нефтедобывающего оборудования;
  • ремонт турбинного оборудования на ГРЭС, АЭС, ГЭС;
  • ремонт насосно-компрессорного оборудования на нефтегазовых месторождениях;
  • ремонт газокомпрессорных станций; монтаж, демонтаж и обслуживание колонного оборудования химических и нефтехимических предприятий.

Работы выполняются высококвалифицированным персоналом с использованием профессионального гидравлического инструмента, позволяющего обслуживать крепеж с гайками размером от 12 до 165 мм и производить регулируемую затяжку болтовых соединений с точным контролем крутящего момента от 48 до 181 000 Н∙м, при этом погрешность затяжки составляет не более 3%.

Качественно осуществленный комплекс работ по болтингу позволяет достичь увеличения срока службы оборудования, сокращения простоев, уменьшения затрат на техническое обслуживание, при этом гарантируются:

  • равномерная затяжка, обеспечение оптимального момента;
  • минимизация износа крепежа, сохранение эффективного состояния прокладки;
  • оптимизация сроков ремонта благодаря замене ручного труда использованием регулируемых инструментов, сборка происходит с первого раза и минимизируются потери времени при работе с большими диаметрами и фланцами со сложным расположением;
  • минимизация рисков возникновения утечек;
  • увеличение показателей надежности оборудования;
  • безопасность выполнения работ.

195027, Санкт-Петербург, ул. Магнитогорская, 17.

Затяжка резьбовых соединений | ЭЛЕКО

Качество затяжки резьбовых соединений играет важнейшую роль при сборке различных механизмов, конструкций, отвечающих за надёжность контактов электрических соединений, а порой и за здоровье/жизнь людей. Ни для кого не секрет, что слабо затянутое соединение со временем разболтается и подведёт Вас в самый неподходящий момент, а слабо затянутые электрические контакты могут стать причиной нагрева места соединения, а возможно и обрыва цепи, вследствие отгорания контакта. Чрезмерное же усилие при затяжке может повлечь за собой срыв головки винта или резьбы соединительных деталей. Также не стоит забывать о том, что излишне затянутое соединение может вызвать небольшую, незаметную для человеческого глаза деформацию или повреждение крепежных деталей, что в будущем скажется на надёжности конструкции. А в случае с электрическими соединениями — деформированный излишне перетянутыми контактами провод периодически подвергается ещё и термическому воздействию, что ускоряет процесс его разрушения.

Для того, чтобы точно регулировать усилие при затяжке винтов, болтов и других крепежных деталей, имеющих резьбу, лучше всего использовать динамометрический инструмент. Он позволяет устанавливать необходимый момент силы затяжки и избежать чрезмерного перетягивания или недотягивания, а следовательно обеспечит надёжность соединения. Наш интернет-магазин предлагает широкий ассортимент профессиональных инструментов Wera, которые подходят для работы с любым типом винтов и насадных головок и выпускаются на базе фирменной рукоятки Kraftform, среди них имеются и различные динамометрические инструменты. Установка необходимого значения на таких инструментах не требует дополнительных приспособлений или навыков, а достижение критического момента сопровождается хорошо слышимым характерным сигналом-щелчком. Такие инструменты имеют регулируемый диапазон моментов затяжки со значениями от 0,1 до 8,8 Нм, устанавливаемые с высочайшей точностью, и специальный механизм Rapidaptor для мгновенной смены битов. При вращении в обратную сторону ограничения момента силы не происходит, это особенно удобно при отвинчивании трудноподдающихся винтов. А для работы с токоведущими частями лучше всего использовать специальные диэлектрические динамометрические отвертки.

Динамометрическая отвертка Wera 7441

Чтобы ваши крепежные детали, имеющие резьбу, приносили максимальный эффект от использования, необходимо прилагать соответствующий крутящий момент при завинчивании.

Таблица зависимости диаметра резьбы и крутящего момента для винтовых зажимов (согласно ГОСТ Р 51322.1-2011 МЭК 60884-1:2006):

Номинальный диаметр
резьбы, мм
Крутящий момент, Н х м
Винты без головок Винты с
головкой
Винты колпачковые
до 2,8 включ.0,20,4
свыше 2,8 до 3,0 включ.0,250,5
свыше 3,0 до 3,2 включ.0,30,6
свыше 3,2 до 3,6 включ.0,40,8
свыше 3,6 до 4,1 включ.0,71,21,2
свыше 4,1 до 4,7 включ.0,81,81,2
свыше 4,7 и более0,82,01,4

А вот официальное письмо от Legrand, в котором они рекомендуют затягивать клеммы своих электроустановочных механизмов со значениями крутящих моментов, представленными в таблице:

Элеко — Интернет магазин электрики в Иркутске www.eleko.pro

Роман Баранов, 13 января 2020 года

При использовании этой статьи ссылка на страницу исходной статьи обязательна

K-фактор: определение значений крутящего момента для болтовых соединений

Вот как должно работать болтовое соединение :

К крепежу болтового соединения прилагается ровно необходимый крутящий момент. Это означает хорошее усилие зажима на самой прокладке.

В конце концов, это то, что нас действительно волнует: прокладка.

[ Связанный : В этой статье объясняются основы работы спирально-навитых прокладок.]

Однако в большинстве конструкций соединений зажимная нагрузка достигается за счет использования определенного заданного значения крутящего момента с помощью динамометрического ключа для создания натяжения болта на крепежном элементе.

Что с этим не так?

Что ж, в большинстве случаев это значение крутящего момента требует регулировки. Его необходимо адаптировать к реальным условиям применения болта.

Здесь играет роль k-фактор.

Что такое К-фактор для крутящего момента болта?

К-фактор — это значение, которое важно для расчета целевого входного крутящего момента для вашего крепежа.

Точный коэффициент k можно определить только путем экспериментов со смазкой и крепежом, которые вы планируете использовать.

К-фактор и Nut-фактор — одно и то же?

Да. Термины «k-фактор» и «ореховый фактор» взаимозаменяемы.

Однако k-фактор (он же фактор гайки) не то же самое, что коэффициент трения или коэффициент трения. Это разные методы расчета крутящего момента, которые мы обсудим позже в этой статье.

Почему важен К-фактор?

У вас должен быть точный коэффициент k, чтобы добиться хорошего отношения крутящего момента к натяжению при расчете прилагаемого крутящего момента для резьбовых крепежных деталей.

Применение правильного крутящего момента необходимо для создания хорошего уплотнения вокруг прокладки, которая удерживает материал в трубах внутри труб.

Сопрягаемые поверхности и состояние резьбы болта могут сильно различаться из-за таких факторов, как:

  • относительно ослабленные допуски на изготовление резьбовых соединений гаек и болтов для резьбовых соединений,
  • проблемы состояния резьбы крепежа, влияющие на трение резьбы,
  • шаг резьбы,
  • новые крепежные детали по сравнению с повторно использованными,
  • наличие закаленных шайб по сравнению с вращением гайки на опорной поверхности,
  • изменения размеров гаек (примеры см. В этой статье о ПТФЭ),
  • температура,
  • и наличие покрытий и смазок.

Как определить K-фактор

Существует много недоразумений относительно того, как вычислить k-фактор.

В настоящее время нет хороших стандартов ISO или ASTM для испытаний крепежных изделий. Но есть несколько разных способов проверить k-фактор.

Обычно мы видим…

  1. Прогнозирование крутящего момента при установке крепежа
  2. Размещение его на датчике нагрузки (измерение удлинения болта допустимо, но более трудоемко)
  3. Смазка должным образом (включая резьбу болтов и сопрягаемые поверхности) для уменьшения трения резьбы и трения на опорных поверхностях.
  4. (Это помогает уменьшить стандартное отклонение результатов)
  5. Приложение крутящего момента с помощью калиброванного динамометрического ключа
  6. Измерение силы зажима на фланце путем измерения предварительного натяга крепежа

После определения коэффициента k вы можете подставить его в уравнение:

T = K D F / 12

Где:

  • T = целевой входной крутящий момент (фут-фунт)
    • Это ваш входной крутящий момент от вашего динамометрического ключа, определяемый указанным вами крутящим моментом.
  • K = коэффициент гайки
    • Это ваш X, если вы проводите тестирование,
  • D = номинальный диаметр (диаметр болта) крепежного элемента (дюймы)
  • F = целевой предварительный натяг (фунты)
    • ПРИМЕЧАНИЕ: не путайте это с пределом текучести болта или пределом текучести, на который вы нацеливаетесь, он выражается в фунтах силы.

Чем отличается коэффициент К для болтов с покрытием из ПТФЭ?

Для болтов из ПТФЭ необходимо испытание с коэффициентом К

.

Почему?

Потому что в отрасли нет производственных стандартов для покрытия, наносимого на эти крепежные детали.В результате вам придется тестировать методы каждого производителя.

Коэффициент k для болтов из ПТФЭ обычно ниже, так как гайка имеет чрезмерную резьбу для соответствия покрытию.

Это означает, что поверхность контакта гайки на резьбовом креплении будет меньше. Вот статья, в которой объясняется, как это работает.

Таблица К-фактора для болтов

Приведенная ниже диаграмма k-фактора: , а не для общего использования на болтовых соединениях без понимания переменных, которые могут быть на вашем объекте, и материалов, которые вы используете.

Эта диаграмма взята из ASME PCC-1 (2019) и представляет собой «Целевой индекс крутящего момента». Он показывает, как будет изменяться значение крутящего момента с различными значениями коэффициента k при нагрузке на болт 1 тыс. Фунтов / кв. Дюйм (корневой участок).

Целью этого целевого индекса крутящего момента является только для примеров о том, как рассчитать коэффициент k. Это НЕ то, что вы должны использовать вслепую.

Прочие термины и значения, которые необходимо знать для значения крутящего момента

Коэффициент трения

В общих чертах, коэффициент трения измеряется экспериментально.Он описывает соотношение силы трения между двумя телами и силы, прижимающей их друг к другу, обычно за счет использования плоскости снижения с блоком на ней.

Недостатком является то, что этот метод не учитывает предварительную нагрузку болта для болтового соединения. он учитывает только коэффициент трения между блоком и плоскостью спуска. Он не отражает того, что происходит с гайкой и болтом во время затяжки.

Коэффициент трения

Большинство факторов трения чрезвычайно сложны.Некоторые аспекты необходимо определить экспериментально. Вот почему мы рекомендуем метод орехового фактора.

Но простая математика вам в этом не поможет. Вам нужно провести старое хорошее тестирование.

В производстве болтовых соединений используется несколько калькуляторов коэффициента трения. Тот, который недавно был исключен из ASME PCC-1 для редакции 2019 года (ранее в версии 2013 года), был записан как:

  • De = эффективный диаметр опорной поверхности гайки, мм (дюйм.) = (do + di) / 2d2 = основной делительный диаметр резьбы, мм (дюймы)
  • di = внутренний диаметр подшипника на поверхности гайки, мм (дюймы) do = наружный диаметр подшипника на поверхности гайки, мм (дюймы)
  • F = предварительный натяг болта, Н (фунт) n = количество витков резьбы на дюйм, дюйм − 1 (применимо к дюймовой резьбе)
  • p = шаг резьбы, мм (для дюймовой резьбы обычно указывается в количестве резьбы на дюйм)
  • T = общий момент затяжки, Н · мм (дюйм-фунт)
  • β = половина включенного угла резьбы, град.
  • µn = коэффициент трения для поверхности гайки или головки болта
  • µt = коэффициент трения для резьбы

Статьи по теме:

Что такое раздражение и как его предотвратить

Подробное руководство по смазке для болтов

Работают ли шпильки с покрытием из ПТФЭ?

Присоединяйтесь к лидерам отрасли!

Подпишитесь на Hex Technology сегодня, и мы БЕСПЛАТНО подарим вам курсы по болтовым соединениям на сумму 700 долларов США.Здесь начинается ваш путь к более безопасному, надежному и прибыльному сайту.

»Напряжение в зависимости от крутящего момента

Мы будем стараться изо всех сил. Взаимосвязь между натяжением и крутящим моментом следует рассматривать с осторожностью, так как очень трудно указать диапазон условий, в которых, как ожидается, будет находиться крепежная деталь. Крутящий момент — это просто мера скручивающего усилия, необходимого для закручивания гайки по резьбе болта, тогда как натяжение — это растяжение или удлинение болта, которое обеспечивает зажимное усилие соединения.Болты предназначены для небольшого растяжения, и именно это удлинение скрепляет соединение. Крутящий момент является очень косвенным показателем натяжения, так как на эту взаимосвязь могут влиять многие факторы, такие как текстура поверхности, ржавчина, масло, мусор, серия резьбы и тип материала — и это лишь некоторые из них. Практически все разработанные таблицы крутящего момента / натяжения, включая нашу, основаны на следующей формуле:

Т = (К Д П) / 12

  • T = крутящий момент (фут-фунт)
  • D = номинальный диаметр (дюймы)
  • P = требуемое усилие зажима (фунты)
  • K = коэффициент крутящего момента (безразмерный)

Значение K представляет собой безразмерный коэффициент крутящего момента, который включает в себя такие переменные, как перечисленные выше, а также наиболее важную переменную — трение.Значение K может варьироваться от 0,10 для хорошо смазанной / вощеной сборки до более 0,30 для грязной или ржавой сборки. Значения, которые мы использовали при расчете наших значений:

  • 0,10 = вощеный / смазанный
  • 0,20 = Обычная в состоянии поставки, слегка маслянистая
  • 0,25 = горячее цинкование

Соответствующее значение крутящего момента для использования в конкретном приложении лучше всего получить с помощью калиброванного динамометрического ключа и устройства индикации нагрузки Скидмора-Вильгельма, чтобы приравнять фактический крутящий момент к желаемому натяжению.Для конструкционных болтов ASTM A325 и A490 Исследовательский совет по конструкционным соединениям (RCSC) рекомендует:

Процедуры проверки перед установкой, указанные в Разделе 7, должны выполняться ежедневно для калибровки установочного ключа. Значения крутящего момента, определенные из таблиц или из уравнений, которые утверждают, что крутящий момент связан с предварительным натяжением без проверки, не должны использоваться.
Технические условия РЦНК, июнь 2004 г., стр. 62, 8.2.2

Альтернативным и более точным методом обеспечения надлежащего натяжения могло бы быть использование индикатора прямого натяжения или DTI.Они доступны для использования со структурными болтами ASTM A325 и A490 и спроектированы так, чтобы сжиматься при надлежащем натяжении, обеспечивая установщику надлежащую нагрузку зажима. Надеюсь, это краткое введение в болтовые соединения поможет устранить некоторую путаницу, связанную с этой проблемой.

См. Расчетные значения крутящего момента

Написанный , г.

30.01.2015

(PDF) Экспериментальное исследование взаимосвязи между крутящим моментом и предварительным натягом резьбовых соединений

резьбовых соединений путем проведения эксперимента

с полнофакторным дизайном с рандомизированными блоками на 20

повторениях.Wang et al.

2

создал аналитическую модель жесткости взаимодействия

, мотивированную анализом распределения напряжений, и применил эту модель для изучения влияния

жесткости взаимодействия на изменение предварительной нагрузки

скрепленных болтов. Поскольку проблема повторного затягивания

и ослабления будет иметь огромное влияние на коэффициент трения

контактных поверхностей, W Eccles et al.

3

investi-

Ограничено влияние повторной затяжки на электро-

оцинкованные гайки, болты и шайбы.Результаты показывают

, что значительное истирание произошло на контактных поверхностях

поверхностей резьбы болта / гайки и поверхности гайки во время повторной затяжки

. Ю и его коллеги

4,5

смоделировали процесс затяжки до

с помощью метода конечных элементов

(FEM), в котором была создана детальная трехмерная (3D) модель конечных элементов

болтовых соединений.

с учетом угла винтовой линии, шага, типа резьбы, типа зуба

угла и других деталей.Кривые зависимости

между крутящим моментом и предварительным натягом были получены на основе анализа конечных элементов

и сравнены с рассчитанными

по теоретическим уравнениям. Изучено влияние коэффициента трения

, шага, модуля упругости, монтажного зазора и показателя деформационного упрочнения

на коэффициент гайки.

Результаты показывают, что коэффициент трения

имеет большее влияние, чем другие параметры. Метод, предложенный

в своей литературе, обеспечивает теоретическую основу для точного определения

значения коэффициента затяжки для резьбовых соединений

.D Croccolo и его коллеги

6–8

исследовали

взаимосвязь между моментом затяжки и предварительным натягом

, а также оценили состояние при растяжении креплений, чтобы

прояснил отказ в процессе затяжки. Кроме того,

они собрали данные, выполнив многократную затяжку

испытаний на разработанных образцах, что позволило выявить различное фрикционное поведение шестигранных винтов

с головкой под торцевой ключ, изготовленных из титанового сплава (Ti-

). 6Ал-4В).Анализ показал, что керамическая паста

показала лучший эффект с точки зрения коэффициента постоянного трения

на протяжении всей операции затяжки.

Экспериментально они продемонстрировали, что фрикционные свойства стальных болтов

зависят от различных покрытий и смазок винта

, и доказали, что покрытие поверхности

и смазка имеют большое значение.

Бибель и Эзелл

9

предложили процедуру для получения единого

напряжения формы болта путем экспериментального определения коэффициентов взаимодействия упругих

, а затем они использовали коэффициенты

для определения требуемых начальных нагрузок на болт. что

дает желаемые конечные напряжения.Mangalekar et al.

10

использовал

FEM для анализа соединения внахлест с двойной перемычкой, и было получено

распределения межфазного давления резьбовых соединений. Кроме того, было изучено влияние различных параметров

метров, таких как толщина пластины, диаметр головки болта

и материал пластины. Результаты

показывают, что угол полуконуса можно использовать для расчета

жесткости крышки в болтовых соединениях.

Grzejda

11

представил физическую модель многоболтовых соединений

, включая три подсистемы (болты, соединенный элемент

и контактный слой), и применил FEM к

для анализа влияния нелинейности контактный слой

по конечным значениям болтовых усилий в случае

последовательного предварительного нагружения многоболтовых соединений.

Результаты расчетов подтверждены экспериментальными результатами

.Gong et al.

12

получил эффективный радиус контакта подшипника

на основе фактического распределения давления подшипника

болтовых соединений, полученного с помощью

с помощью МКЭ. Кроме того, обсуждалось влияние различных геометрических параметров

, материала и факторов трения

на эффективный радиус контакта подшипника для болтовых соединений

. Разрушение крепежных болтов, вызванное

вызванной водородом межкристаллитной коррозионной трещиной под напряжением —

, было исследовано B Krstic et al.

13

Анализ конечных элементов

был применен для подтверждения того, что источник трещины

находился в области с максимальным растягивающим напряжением

в болте. Wang et al.

14

проанализировано влияние класса прочности болта

, наличия или отсутствия прокладки,

и наличия или отсутствия смазки на крутящий момент

коэффициента резьбовых соединений посредством испытаний

на предварительную затяжку Оцинкованные болты M16, используемые в опорах передач

.D Matsubara et al.

15

провел

испытания затяжки для оценки влияния скорости затяжки

на коэффициент крутящего момента, и результаты показывают, что коэффициент крутящего момента

уменьшился с увеличением скорости затяжки

. JH Ahn et al.

16

количественно исследовал остаточное усилие зажима болтовых соединений

на

с помощью тензодатчиков после зажатия и искусственного секционного повреждения гайки

.Было исследовано влияние размера болта, формы

и степени повреждения в разрезе на остаточную силу зажима

. GM Castelluccio и

MRW Brake.

17

исследовал зависимость реакции на смещение

резьбовых соединений от

атрибутов моделирования, таких как материал, сопротивление трения-

и геометрия, с использованием МКЭ, а также источников входных данных модели

и модели. Обсуждались ошибки формы.C

Friedrich и T Hoernig

18

провели эксперимент с

стяжных винтов с компонентами гайки, изготовленными из алюминиевых сплавов

минимум

, чтобы проанализировать их фрикционные свойства, а

дал рекомендации по усилению резьбы. M De

Agostinis et al.

19

провел исследование для оценки влияния смазки

на эволюцию фрикционных характеристик

шарниров после нескольких операций повторной затяжки

с помощью численного анализа конечных элементов

и экспериментального анализа напряжений техники.

Nassar et al.

20

изучали влияние толщины покрытия

на коэффициент трения и крутящий момент

болтов экспериментальным путем. Ли и Чжэнь

21

pro

сформулировали формулу путем теоретического анализа, чтобы

рассчитать момент затяжки болтов, используемых в резьбовых фланцах

. Компания Hwang

22

разработала метод установки установочного крутящего момента для соединения при проектировании транспортных средств на основе

характерных кривых крутящего момента-угла посредством численного моделирования

процесса затяжки.Процесс моделировался путем постепенного приложения крутящего момента до

2 Advances in Machine Engineering

Какая взаимосвязь между крутящим моментом, предварительным натягом и трением?

Одним из основных методов предварительного натяга болта является приложение крутящего момента к его головке. Это очень распространенный процесс в отрасли, однако его нелегко точно контролировать.

Когда застежка повернута вниз на спирали резьбы, вращательное движение трансформируется в линейное движение.Это заставляет болт растягиваться, а детали сжимаются. Однако только небольшая величина входного крутящего момента служит для предварительного натяжения болта. Большая часть его используется для преодоления резистивного эффекта трения, препятствующего вращению застежки.

Как трение влияет на крутящий момент и предварительную нагрузку?

Трение возникает на двух контактных интерфейсах; между точеной частью и зажатой частью (часто под головкой болта или под гайкой) и в резьбе.

Это означает, что часть крутящего момента, которая преобразуется в предварительную нагрузку, очень мала.Испытания на крутящий момент / растяжение помогают определить коэффициенты трения на обоих контактных поверхностях. Анализ крутящего момента обычно показывает, что полезны только 10% входного крутящего момента. Остальное расходуется трением.

Например, крутящий момент под головкой составляет 50% входного крутящего момента, а крутящий момент резьбы — 40%. Следовательно, процесс затяжки крутящим моментом не очень эффективен. Эта часть может быть увеличена за счет применения смазки с низким коэффициентом трения. Использование смазки снижает трение и уменьшает крутящий момент, необходимый для достижения той же предварительной нагрузки.

Scatter и его эффекты

Коэффициенты трения также сильно различаются (обычно +/- 20%), что вносит разброс в процесс. Кроме того, несмотря на то, что инструменты для затяжки могут быть очень точными (например, +/- 1% для калиброванных ручных динамометрических ключей), отклонение прилагаемого крутящего момента варьируется от +/- 10 до +/- 50%. Многие операторы сбиваются с толку, когда понимают, какое влияние оказывает положение их тела и то, как они обращаются с инструментом, на приложенный крутящий момент.

Общеизвестно, что разброс достигнутого предварительного натяга составляет +/- 30%.Это означает, что максимально возможный предварительный натяг может быть вдвое больше минимально возможного предварительного натяга. Разброс может быть еще выше для ржавых болтов или крепежа из нержавеющей стали, склонного к заеданию.

К счастью, разброс можно уменьшить, нанеся смазку или используя болты с заданным коэффициентом трения, например, с помощью верхнего покрытия или воска.

Хотите узнать больше о предварительном натяжении?

Момент затяжки для фитингов кабелепровода »Murrplastik

  • Рекомендуемый момент затяжки для соединительной резьбы.
  • Фитинг кабелепровода m-top, m-tec und m-fix
Резьба Пластик *
[Нм] [Нм]
Металл **
[Нм] [Нм]
M12x1,5 2.0 5.0
M16x1,5 3.0 7.0
M20x1,5 4.0 8.0
M25x1,5 5.0 10.0
M32x1,5 6.0 12.0
M40x1,5 11.0 16.0
M50x1.5 15.0 17.0
M63x1,5 16.0 18.0
Стр. 9 2.5 4.0
Стр. 11 3.5 6.0
Стр. 16 4.5 8.0
Стр. 21 7,5 10.0
Стр.29 9.0 13,0
Стр. 36 14.0 15.0
Стр. 48 16.0 17.0
* Пластиковая соединительная резьба для пластиковой стопорной гайки
** Металлическая соединительная резьба с металлической контргайкой
Примечание. Эти значения являются ориентировочными.С ними нужно обращаться в соответствии с материалом.

Правильный момент затяжки болтов | нулевые продукты вкл.

«С каким моментом затягивать болты?» — это вопрос, который поставщики болтов часто задают конечные потребители. Меня много раз спрашивали, опубликована ли таблица с рекомендуемым моментом затяжки для различных марок и размеров болтов.Я не знаю ни одного. В этой статье представлена ​​такая таблица для «Начального целевого момента затяжки». См. Рисунок 1. Формула для получения этих значений поясняется ниже.

Широко известная инженерная формула T = K x D x P (которая будет объяснена позже в этой статье) использовалась для получения значений диаграммы, но необходимо понимать, что каждое болтовое соединение уникально и оптимальный момент затяжки должен быть определяется для каждого приложения путем тщательного экспериментирования. Правильно затянутый болт — это болт, который растянут так, что действует как пружина с выступами, стягивающая сопрягаемые поверхности вместе.Вращение болта (крутящий момент) в какой-то момент заставляет его растягиваться (натягиваться). Несколько факторов влияют на величину натяжения при приложении заданного момента затяжки. Первый фактор — это диаметр болта. Для затяжки болта 3 / 4-10 требуется больше силы, чем для затяжки болта 318-16, потому что он больше в диаметре. Второй фактор — марка болта. Для растяжения болта SAE Grade 8 требуется больше усилий, чем для растяжения болта SAE Grade 5, из-за большей прочности материала.Третий фактор — коэффициент трения, часто называемый «ореховым фактором». Значение этого коэффициента указывает на то, что более твердые, гладкие и / или более гладкие поверхности болтов, такие как резьба и опорные поверхности, требуют меньшего вращающего усилия (крутящего момента) для растяжения (натяжения) болта, чем более мягкие, грубые и липкие поверхности. Базовая формула T = K x D x P, изложенная ранее, учитывает эти факторы и предоставляет пользователям отправную точку для определения начального целевого момента затяжки.

• Т

Целевой момент затяжки (результат этой формулы в дюймах-фунтах, деление на 12 дает фут-фунты

• K

Коэффициент трения (коэффициент гайки), всегда оценка в этой формуле

• D

Номинальный диаметр болтов в дюймах

• P

Требуемая растягивающая нагрузка болта в фунтах (обычно 75% предела текучести)

Причина, по которой все приложения должны быть оценены для определения оптимального момента затяжки, заключается в том, что коэффициент K в этой формуле всегда является оценочным.Наиболее часто используемые коэффициенты K для болтов составляют 0,20 для болтов с гладкой обработкой, 0,22 для оцинкованных болтов и 0,10 для болтов, покрытых воском или сильно смазанных.

Единственный способ правильно определить оптимальный момент затяжки для данного применения — смоделировать точное применение. Это должно быть сделано с помощью устройства индикации натяжения какого-либо типа на болте в приложении. Болт затягивается до тех пор, пока желаемое значение P (нагрузка) не будет указано устройством индикации натяжения.Момент затяжки, необходимый для достижения желаемого натяжения, является фактическим моментом затяжки, который следует использовать для данного применения. Чрезвычайно важно понимать, что это значение затяжки действительно только до тех пор, пока все аспекты применения остаются неизменными. Иногда поставщики болтов говорят клиентам, что их болты не годятся, потому что они начали ломаться во время установки. Тщательное расследование обычно показывает, что заказчик начал смазывать болты, чтобы облегчить сборку, но поддерживает тот же крутящий момент, который использовался при простой отделке.

Таблица в этой статье показывает, что, используя эту формулу, простой болт 1 / 2-13 класса 5 должен быть затянут с усилием 82 фут-фунта, но тот же болт, который покрыт воском, требует всего 41 фут-фунт для затягивания такого же усилия.Идеальный вощеный болт 1 / 2-13 Grade 5 сломается, если его затянуть с усилием 81 фут-фунт, потому что коэффициент K значительно ниже. Болты в порядке, но приложение изменилось. Поставщики должны понимать это и уметь обучать своих клиентов разрешению этой распространенной жалобы клиентов на поломку болтов.

Таблица предназначена для быстрой справки поставщиками крепежных изделий и пользователями для выбора начального целевого момента затяжки. Эта диаграмма была получена с использованием формулы, показанной ранее.Пример расчета следующий:

Изделие: Болт оцинкованный, 3 / 4-10, класс 5

Формула: T = K x D x P

• K =

0,22 (оцинкованный)

• D =

.750 (номинальный диаметр 3 / 4-10

• P =

23.046 фунтов

Надеюсь, эта таблица поможет поставщикам с первоначальным ответом на вопрос клиента: «Какой момент затяжки я должен использовать для затяжки болтов?» Имейте в виду, что это только приблизительная стоимость. Он может обеспечить удовлетворительную работу, но может и нет. Каждое приложение следует оценивать отдельно, чтобы определить оптимальное значение крутящего момента для каждого приложения.Основные поставщики болтов должны иметь оборудование для индикации натяжения, необходимое для помощи своим клиентам в определении соответствующих значений затяжки для их конкретных применений. Помните, что при замене смазки на комбинации болта и гайки значение момента затяжки необходимо изменить для достижения желаемой величины натяжения болта.

Джо Гринслейд — президент компании Greenslade and Company, Inc., расположенной в Рокфорде, штат Иллинойс. Его фирма специализируется на поставках производственной оснастки и контрольно-измерительного оборудования поставщикам винтов, болтов, заклепок и гаек по всему миру.

Джо — изобретатель, писатель и преподаватель. Он имеет одиннадцать патентов США. Написал более 80 технических статей для промышленных журналов и часто выступал на собраниях торговых ассоциаций и технических конференциях по вопросам, связанным с промышленным качеством в течение последних десяти лет.

Он является ассоциированным членом Института промышленных креплений и членом Комитета по спецификации резьбы B1 Американского общества инженеров-механиков. В 1992 году Джо получил признание за свой технический и инновационный вклад в производство крепежных изделий, когда в возрасте 44 лет он стал самым молодым человеком, включенным в Зал славы Национальной промышленной выставки крепежа.»

Укажите момент затяжки и последовательность затяжки для критически важных крепежных соединений.

Эти общие рекомендации призваны помочь выявить потенциальные ошибки, связанные с затяжкой болтовых соединений.

Используйте откалиброванный динамометрический инструмент: Убедитесь, что используется откалиброванный динамометрический инструмент и значение крутящего момента указано в технических характеристиках затяжки. Имейте в виду, что некоторые инструменты для автоматической затяжки, такие как ударные гайковерты, могут привести к значительным колебаниям крутящего момента и предварительной нагрузки болтов.Поэтому для окончательной затяжки или проверки следует использовать откалиброванный динамометрический инструмент.

Укажите правильный момент затяжки: По возможности, укажите момент затяжки на основе фактических результатов испытаний, а не теоретически рассчитанного значения. Экспериментальное определение момента затяжки может быть установлено путем измерения удлинения болта, тензодатчиков или с помощью датчика нагрузки, встроенного в соединение.

Укажите последовательность затяжки: Большинство соединений состоят из более чем одного болта и соединяют вместе не полностью плоские поверхности.Последовательность затяжки болтов может иметь большое влияние на результирующие предварительные нагрузки. При таких соединениях следует учитывать последовательность, в которой должны быть затянуты болты. Поскольку стыковые поверхности сжимаются, затягивание одного болта рядом с другим повлияет на предварительную нагрузку, создаваемую первым затянутым болтом.

Правильная последовательность затяжки обеспечивает равномерное распределение предварительного натяга в соединении (см. Рис. A). Поскольку соединения, содержащие обычные прокладки, имеют сравнительно низкую жесткость на сжатие, предварительные нагрузки болтов в таких соединениях особенно чувствительны к последовательности затяжки.Исходя из опыта, если болты расположены по кругу, обычно следует указывать последовательность затяжки крест-накрест. Для некруглых схем расположения болтов обычно указывается спиральная последовательность, начинающаяся с середины (см. Рис. B).

Для критических соединений можно указать схему затяжки, при которой болты затягиваются более одного раза, чтобы обеспечить равномерное распределение предварительной нагрузки.

Будьте осторожны при использовании плоских шайб: Зазор между стержнем болта и отверстием под шайбу может привести к относительному боковому смещению.Он может изменить поверхность трения с гайки и шайбы на шайбу и поверхность соединения во время затяжки. Это влияет на соотношение крутящего момента и натяжения и приводит к большим колебаниям предварительной нагрузки. В некоторых ситуациях, например, чтобы закрыть пазы или уменьшить поверхностное давление под головкой болта, традиционно используются плоские шайбы. В таких обстоятельствах убедитесь, что они имеют достаточную толщину и твердость и хорошо подходят к стержню болта.

Болты с фланцевой головкой: На относительно мягких материалах или при использовании болтов с высокой прочностью на разрыв следует рассмотреть возможность использования болтов и гаек с фланцевой головкой.Такие крепежные детали снижают поверхностное давление под поверхностью гайки, уменьшая потерю предварительного натяга из-за заделки. Из-за большего диаметра опорных поверхностей обычно требуется более высокий момент затяжки, поскольку больший крутящий момент рассеивается за счет трения.

Прокладки: Обычные прокладки неэластичны; это приводит к уменьшению предварительного натяга болтов с течением времени. В большинстве случаев такое неэластичное состояние обычно возникает вскоре после установки. Обычно это вызывает ослабление болта.Чтобы уменьшить влияние таких проблем, повторная затяжка болтов часто завершается по прошествии некоторого времени после первоначальной затяжки.

Заливка: Заливка — это пластическая деформация, которая возникает в резьбе застежки и в самом соединении. Это вызвано высокими напряжениями, возникающими в процессе затяжки. Такое заделывание приводит к потере растяжения болта и, следовательно, предварительного натяга. Обычно потери предварительной нагрузки из-за заливки составляют около 10%.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *