Усилие затяжки болтов: определение момента

Автор статьи: ООО «ПКМ»

Дата актуализации статьи: 20.11.2024, время чтения статьи: 5 минут👁 12253

Чтобы обеспечить надежное соединение с помощью резьбовых крепежных элементов, необходимо использовать качественные метизы, и правильно выполнять затягивание болтов и гаек. Перед началом работы следует узнать, с каким усилием нужно тянуть болты. Момент усилия затяжки болтов равен модулю величины силы, которую прикладывают к гайке в процессе накручивания на стержневую часть винта.

Разболтанный или излишне сильно затянутый крепеж приводит к различным негативным последствиям. Что может произойти, если усилие затягивания болтов рассчитано неправильно:

• самооткручивание гаек в процессе эксплуатации. Например, неопытные мастера шиномонтажа часто допускают небрежности при закручивании гаек, что может привести к неожиданному откручиванию колеса. После визита в незнакомый шиномонтаж стоит проверить затягивание гаек баллонным ключом;
• если гайка раскрутилась на фланцевом соединении, может произойти протечка трубопровода. Для предотвращения раскручивания гаек на фланцевых соединениях используют гравер (круглая рассеченная шайба со специальным профилем квадратной формы, ее ставят между гайкой и плоской шайбой);
• если удлинение шпильки винта превышает рекомендованные нормативы (от 0,03 до 0,15 мм на каждый 100 мм длины), снижается надежность соединения. Это может стать причиной разъединения деталей в стандартных условиях эксплуатации крепежного соединения.

Рассчитывать момент закручивания болтов по формулам не нужно: необходимая информация есть в свободном доступе. Таблица усилий затяжки метрических болтов содержит значение крутящего момента в Нм, а также основные характеристики крепежа:

• диаметр и шаг резьбы метиза в мм;
• площадь сечения стержня в мм;
• усилие предварительной затяжки болтов.

Для определения момента затяжки болтов в алюминий и другие материалы по таблицам с практическими данными (также измеряются в Нм) достаточно знать класс прочности и тип резьбы метиза.

Виды затяжки болтов

Затяжка болтов производится неконтролируемым или контролируемым способом. В первом случае монтажник применяет молоток и рожковый гаечный ключ. С каким усилием закручивать болты, в данном случае мастер определяет “на глаз”, на основе субъективного опыта. Проверить качество крепежа в этом случае нельзя.

Контролируемый метод заключается в использовании калибровочного инструмента, который позволяет соблюсти момент затяжки болтов в соответствии с таблицей.

Контроль над затяжкой крепежных элементов

Рекомендуем выполнять контролируемую затяжку крепежных элементов. С помощью применения динамометрических приспособлений вы получаете сразу несколько преимуществ:

• Точная нагрузка на элементы крепежа позволяет не опасаться за целостность метиза, гайки и надежность резьбы.
• Распределение нагрузки при вкручивании становится равномерным. Это позволяет гарантировать равномерное сжатие в крепежных соединениях и повышает надежность конструкции в целом.
• Исключен риск травматизма на работе. Прибор помогает избежать чрезмерно высокого усилия, и делает работу с крепежными элементами более простой и безопасной.
• Экономия времени. Чтобы закрутить гайку, требуется намного меньше времени, чем при отсутствии динамометрических приборов.
• Отсутствие брака при выполнении крепежных соединений.

Чтобы каждый желающий мог затянуть болты с нужным усилием, применяются динамометрические ключи. Динамометрические приспособления востребованы во всех сферах строительства, в ремонте и производстве автомобилей, при сборке мебели, бытовой техники и во многих других областях. Существует несколько разновидностей этого инструмента:

• Динамометрический ключ щелчкового типа — наиболее распространенная разновидность инструмента. Когда достигнуто требуемое усилие затяжки болтов, ключ щелкает и перестает передавать крутящий момент на крепежное соединение. Предельное значение силы закручивания выставляется заранее.
• Стрелочный динамометрический ключ — требует контроля над прилагаемым усилием во время применения. Главный недостаток — требуемое значение силы невозможно выставить предварительно. Это особенно неудобно, если крепеж нужно установить в труднодоступном месте. Принцип работы инструмента: рукоятка со шкалой перемещается на некий угол. Указатель ключа при этом остается зафиксированным. Стрелочный ключ не подойдет для человека без опыта — он требует профессионализма и умения «почувствовать» усилие при закручивании гаек.
• Цифровой динамометрический ключ работает так же, как и предельный ключ. Разница в том, что замер усилия затягивания болтов производится с помощью электронного механизма. Когда необходимая величина крутящего момента при завинчивании гайки достигнута, раздается звуковой сигнал. Отследить изменение силы закручивания во времени можно на цифровом дисплее устройства.

Когда требуется затянуть высокопрочные болты, может потребоваться дополнительный инструмент для усиления крутящего момента. Для этих целей принято использовать ключ-мультипликатор. Также этот инструмент пригодится для затягивания гаек в труднодоступных местах. Мультипликатор следует выбирать с учетом характеристик динамометрического ключа. Специалисты рекомендуют покупать динамометрический ключ с усилием, которое в 5 раз меньше, чем у мультипликатора. Форма мультипликатора может быть любой — выбор зависит от личных предпочтений и удобства в работе. Применять ключ-мультипликатор без динамометрического инструмента нельзя. Это равнозначно приложению рычага значительной длины без контроля усилия крутящего момента. В результате можно получить перетянутое крепежное соединение.

Если вам нужно рассчитать, с каким усилием затягивать болты во время смены колес легкового или грузового автомобиля, вы можете просто установить на смартфон специальное приложение. Подходящее ПО для гаджетов выпустила компания Bridgestone. Приложение работает очень просто: пользователь вводит марку авто, и получает величину момента силы затяжки болтов с необходимыми допусками. Теперь не нужно сохранять таблицы в облако или носить с собой бумажные инструкции — программа подскажет, как нужно закручивать метизы в соответствии с рекомендациями производителя.

Моменты затяжки болтов — таблица

Важное уточнение: любая таблица стандартизованных величин подходит только для новых болтов и гаек, которые ранее не были в использовании. Повторная эксплуатация резьбовых соединений приводит к увеличению трения в системе крепежа. Если гайковерт подтверждает, что вы затянули болт до нужного значения крутящего момента, это не будет гарантией надежности крепежного соединения. Не применяйте для работы и ремонта метизы, бывшие в употреблении — их использование повышает риск аварийных ситуаций.

Затягиваем болт без динамометрического ключа

Выполнять установку автомобильных болтов на глаз, не измеряя прикладываемое усилие, опасно. Каждый крепежный элемент, используемый в конструкции автомобиля, имеет определенный срок эксплуатации. Надежность крепежных узлов и износостойкость болтовых соединений зависит в том числе от усилия затяжки. Перетянутые болты и гайки склонны к закисанию. Недостаточное усилие затяжки может стать причиной самопроизвольного отвинчивания метизов которое чревато аварией. Однако не всегда в наличии есть динамометрический ключ, а потребность установить болты может возникнуть внезапно.

Среди автомобилистов известен народный лайфхак по установке болтов на случай, когда нужного инструмента нет под рукой. Если усилие затяжки болтов известно, для контроля процесса установки крепежных элементов подойдет комбинация из обычного ключа под шестигранник и безмена. Ручные весы с неравным рычагом и противовесом используются в быту для определения веса грузов без гирь. Для затягивания болтового соединения лучше использовать электронный безмен: величина прикладываемого усилия отображается на цифровом экране, что упрощает процесс монтажа.

Схема действий при установке болта с применением безмена выглядит так. Сперва надо найти рожковый или накидной ключ. Безмен фиксируют с помощью крючка к свободному концу ключа. При закручивании болта важно соблюдать два условия:

• угол между ключом и осью безмена должен составлять 90°;
• показания на шкале безмена должны соответствовать моменту силы, который производитель установил для данного крепежного элемента.

Как понять, какой вес в килограммах должен показывать безмен в процессе затягивания болта? Не всегда получится найти ключ длиной в 1 м. В этом случае при вычислениях необходимо сделать поправку на длину плеча.

Выполним расчет на примере. По таблице или с помощью приложения выясняем, что для затягивания определенного болта необходимо приложить усилие величиной в 28,8 Нм. Эта цифра соответствует моменту силы, требуемому для установки метиза с использованием ключа длиной 1 м. Если у вас в распоряжении инструмент длиной 15 см, для расчета показателя веса на безмене берем следующую формулу:

F=M/0,1 × L, где F — вес в килограммах на безмене, M — усилие затяжки, взятое из таблицы, L — длина ключа в см. Вычисляем показания безмена для нашего случая: 28,8 Нм / 0,1 × 15 см = 19,2 кг. Эту цифру нужно получить на безмене при затягивании болта с помощью рожкового или накидного ключа.

Важный нюанс: прежде чем искать безмен и рожковый ключ для болта, следует провести расчеты. Если усилие затяжки выражается в десятках килограмм и вы не уверены в собственных силах, стоит отправиться на поиски динамометрического ключа.

Народные умельцы умудряются решить проблемы с затягиванием болтового крепежа в гаражном сервисе даже без накидного ключа, обходясь куском трубы с засверленным сквозным отверстием и отверткой. Вариант подходит для болтов с прессшайбой. Система выглядит так: трубу надевают на головку метиза, вставляют отвертку в сквозное отверстие. Крючок безмена цепляют за ушко в рукоятке отвертки и прикладывают нужное усилие. Важно понимать, что такой подход не дает никаких гарантий надежности соединения: можно затянуть болты таким образом, чтобы дотянуть до СТО, но для постоянных работ необходимо иметь в распоряжении динамометрический ключ.