Главная Статьи Усилие затяжки болтов: расчет момента

Усилие затяжки болтов: расчет момента

← Предыдущая Следующая →
0
Усилие затяжки болтов: расчет момента

Правильно затянутый болт — это тот, который затянут так, что он действует как очень ребристая пружина, стягивающая сопрягаемые поверхности вместе. Вращение болта (крутящий момент) в какой-то момент вызывает его растяжение (натяжение). На величину натяжения, возникающего при приложении заданного момента затяжки, влияет несколько факторов:

  1. Первый — диаметр болта. Для затяжки болта маленького диаметра требуется прикладывать существенно больше усилий, чем для затяжки крупного болта.
  2. Второй — класс болта. Для затягивания болта меньшего класса требуется больше усилий, чем для растягивания более высококлассного болта, из-за большей прочности материала.
  3. Третий — коэффициент трения, иногда называемый «фактором гайки». Значение этого коэффициента указывает на то, что более твердые, гладкие или скользкие болтовые поверхности, такие как резьба и опорные поверхности, требуют меньшего вращательного усилия (крутящего момента) для натяжения болта, чем более мягкие, грубые и липкие поверхности.

Если болт затянут достаточно, то соединение будет более надежным и прослужит дольше. При этом не будет деформированных деталей.

raschet-usilia-pri-zatiazhke-bolta

Требуемое осевое усилие болта

Соотношение между приложенным крутящим моментом и осевой силой или нагрузкой в болте может быть рассчитано по формуле T = K х F х d, где:

  • T — крутящий момент гаечного ключа (Нм, в кг);
  • K — константа, зависящая от материала и размера болта;
  • d — номинальный диаметр болта (в метрах);
  • F — осевое усилие болта (в кг).

Следует иметь в виду, что табличные показатели обычно являются грубым расчетом. Кроме того, точность динамометрического ключа обычно не превышает +-25%.

Приведенный ниже расчет можно использовать для вычисления крутящего момента, необходимого для достижения заданного осевого усилия болта или нагрузки. Способ является универсальным и может использоваться для неметрических и метрических единиц измерения до тех пор, пока использование единиц измерения является последовательным.

Обратите внимание, что стандартные сухие крутящие моменты обычно рассчитываются для создания растягивающего напряжения или осевой силы, а также нагрузки зажима в болте, которая равна 70% минимальной прочности на растяжение или 75% запаса прочности.

Пример расчета: пробная нагрузка для метрического болта М30 является 373000 N. Крутящий момент, необходимый для достижения этого натяжения с помощью сухого болта, можно рассчитать следующим образом: Тсухой = (0,2) х (373000 Н) х (30 мм) х (10-3 м / мм) = 2238 (Н/м).

Смазка болта маслом SAE 30 уменьшает крутящий момент, необходимый для достижения того же напряжения, примерно на 40%. Уменьшенный крутящий момент можно рассчитать по формуле ТSAE30 = (2238 Н/м) х (1 – (40%) / (100%)) = 1343 Н/м.

klas-prochnosti-boltov

Прочность болта

В следующей таблице приведены характеристики прочности для различных классов свойств метрических стальных болтов, винтов и шпилек:

Класс

Диапазон номинальных размеров (мм)

Прочность (МПа)

Предел растяжимости, мин (МПа)

Предел прочности при растяжении, мин (МПа)

Материал

4.6

5-100

225

240

400

Низкоуглеродистая или среднеуглеродистая сталь

4.8

1.6-16

310

340

420

Низкоуглеродистая или среднеуглеродистая сталь; полностью или частично отожженная

5.8

5-24

380

420

520

Низко- или среднеуглеродистая сталь; холодная обработка

8.8

До 16 (вкл.)

660

640

800

Среднеуглеродистая сталь; закаленная

8.8

17-72

580

660

830

Среднеуглеродистая сталь; закаленная

9.8

1.6-16

650

720

900

Среднеуглеродистая сталь; закаленная

10.9

5-100

830

940

1040

Легированная сталь; закаленная

12.9

1.6-100

970

1100

1220

Легированная сталь; закаленная

Предел прочности или предельная прочность на растяжение может быть определена как максимальная величина растягивающего напряжения, которое компонент может выдержать до того, как он сломается. Запас прочности может быть определен как наибольшая величина растягивающего напряжения, которое компонент способен выдержать до начала проявления пластической или постоянной деформации при снятии приложенного напряжения.

Предел растяжимости — это единица растягивающего напряжения, которое компонент может выдержать, когда он проявляет 0,2% пластической или постоянной деформации. Класс обычно штампуется на головке болта. Эти две цифры указывают на прочность болта или винта при предельном растяжении.

В случае болта класса 8.8 первая цифра означает, что предел прочности при растяжении составляет не менее 800 МПа. Вторая цифра означает, что крепеж начнет давать выход на 80% от предела прочности при растяжении, то есть не менее 640 МПа.

kontrol-za-natiazhkoy-krepezha

Контроль над затяжкой крепежа

Если гайки и болты, закрепляющие сменную деталь или механическую систему, имеют требуемое давление затяжки, то динамометрический ключ необходим по нескольким причинам. В большинстве случаев при попытках затянуть крепежные детали с помощью накидного ключа или ручного ключа-храповика произойдет две вещи:

  1. Затяжка будет слишком свободная. Если крепежная деталь слишком свободна, она может создать зазор между гайкой или болтом и частью, которую она закрепляет. Когда это происходит, накапливается избыточное тепло, которое ослабляет крепежную деталь до такой степени, что болт защелкивается или деталь отваливается. С колесами и компонентами рулевого управления/торможения это может привести к несчастным случаям и даже смертельному исходу.
  2. Затяжка будет слишком тугая. Большинство механиков не понимают, насколько они сильны. На самом деле, чрезмерное затягивание является более распространенным явлением, чем оставление крепежных деталей слишком свободными. Когда они слишком тугие, опасность возникает в виде слишком большой силы, которая обычно деформирует, сгибает или повреждает болты и саму деталь.

Всегда при техническом обслуживании транспортного средства или другой конструкции лучше пользоваться заводским руководством. Инструкция позволит правильно выполнить необходимые действия, получив желаемый результат.

Вот несколько общих советов по использованию динамометрического ключа:

  1. Нужно очистить болты и крепежные детали перед установкой. Всегда лучше удалить ржавчину, грязь и мусор с любого крепежа перед монтажом. Если есть чрезмерное накопление ржавчины, используйте проникающую жидкость, такую как WD-40, чтобы удалить ржавчину. Перед установкой гаек или болтов следует убедиться, что излишки WD-40 удалены.
  2. Установить динамометрический ключ на рекомендуемое давление. В руководстве по техническому обслуживанию указывается рекомендуемое давление затяжки. В нижней части динамометрического ключа имеется ряд цифр, указывающих на установку давления. Нужно следовать инструкциям по настройке динамометрического ключа, так как каждый динамометрический ключ уникален и имеет разные шаги.
  3. Затягивать компоненты лучше в два этапа. Направить гайку или болт на деталь с помощью ручного ключа, пока он не станет плотным, но не тугим. В этот момент используется динамометрический ключ, установленный на рекомендуемое давление крутящего момента. Тянуть динамометрический ключ в направлении затяжки нужно, пока не прозвучит щелчок в ручке ключа. Далее необходимо остановиться и затянуть еще раз, пока снова не станет слышен тот же звук. Второй щелчок подтверждает правильную настройку затяжки.

Чтобы затянуть болты повышенной прочности, зачастую требуется дополнительное оборудование, позволяющее усилить крутящий момент. Обычно в подобной ситуации применяется ключ-мультипликатор.

moment-zatiazhki  

Таблица момента затяжки болтов

В таблице ниже указаны значения предварительной нагрузки и моменты затяжки для стальных крепежных деталей с тонкой метрической резьбой:

Класс свойств предварительной нагрузки (N) по стандарту ГОСТ Р ИСО 898-1-2011

Момент Затяжки (Нм)

Нитки

Коэффициент Трения

8.8

10.9

12.9

8.8

10.9

12.9

M8 x 1

0.100

19 500

27 500

33 000

22

30

36

0.125

18 600

26 200

31 500

25

35

42

0.140

18 100

25 500

30 600

27

38

45

M10 x 1.25

0.100

30 500

42 900

51 500

42

59

71

0.125

29 110

40 900

49 100

49

68

82

0.140

28 300

39 800

47 700

52

73

88

M12 x 1.25

0.100

46 600

65 500

78 500

76

105

130

0.125

44 600

62 500

75 000

88

125

150

0.140

43 300

6100

7300

95

135

160

M14 x 1.5

0.100

63 000

88 500

106 000

120

165

200

0.125

60 500

85 000

102 000

140

195

235

0.140

58 500

82 500

99 000

150

210

250

М16 х 1,5

0.100

85 000

120 000

144 000

180

250

300

0.125

81 500

114 000

137 000

210

295

350

0.140

79 000

111 000

133 000

225

315

380

М18 х 1,5

0.100

111 000

156 000

187 000

260

365

435

0.125

106 000

149 000

179 000

305

425

510

0.140

103 000

145 000

174 000

325

460

550

М20 х 1,5

0.100

140 000

197 000

236 000

360

360

510

0.125

134 000

189 000

226 000

425

600

720

0.140

130 000

183 000

220 000

460

640

770

М22 х 1,5

0.100

172 000

242 000

291 000

480

680

810

0.125

165 000

234 000

279 000

570

800

960

0.140

161 000

226 000

271 000

610

860

1050

M24 x 2

0.100

197 000

277 000

332 000

610

860

1050

0.125

188 000

265 000

318 000

720

1000

1200

0.140

183 000

257 000

30 900

780

1100

1300

Если вы планируете приобрести болты оптом, то лучшим решением будет воспользоваться каталогом интернет-магазина «Первый крепеж». У нас вы найдете огромный ассортимент крепежных деталей (винты, гайки, саморезы, монтажные системы и т. д.) любых классов и типов. Доставка крупных партий осуществляется бесплатно по всей территории России.

Консультанты магазина всегда готовы помочь в выборе оптимального продукта, рассказать об особенностях товара и принципе его использования. Чтобы связаться со специалистом компании для получения дополнительной информации, звоните по телефону 8-800-201-81-96.