Моменты затяжки резьбовых соединений — таблица

Выход из строя резьбовых соединений при чрезмерной затяжке может произойти из-за разрушения стержня болта или из-за срыва резьбы гайки и/или болта.

Болт или винт в сборе с гайкой соответствующего класса предназначены для создания соединений, которые можно затянуть до установленного значения пробной нагрузки болта без срыва резьбы. Пробная нагрузка обычно составляет 85-95% от предела текучести и определяется как максимальное растягивающее усилие, которое можно приложить к болту и которое не приведет к его пластической деформации.

Значение крутящего момента для конкретного размера болта зависит от:

1. Материала и класса прочности болта.
2. Материала соединяемых деталей (сталь, цветной металл или пластик).
3. Наличия или отсутствия антикоррозийного покрытия у винта.
4. Является ли крепеж сухим или в смазке.
5. Длины резьбы.

Таблицы ниже даны только для ознакомления, так как приведенные в них значения являются приблизительными. Из-за множества факторов, влияющих на соотношение крутящего момента и натяжения, единственный способ определить правильный крутящий момент — это провести эксперименты в реальных условиях соединения и сборки.

Таблица 1. Моменты затяжки – винт (болт) без покрытия (черный), коэффициент трения 0,14.

Крупная резьба

Диаметр резьбы	Класс прочности
	5.6		8.8		10.9		12.9
	Nm	ft lb.	Nm	ft lb.	Nm	ft lb.	Nm	ft lb.
М3	0.6	0.44	1.37	1.01	1.92	1.42	2.3	1.7
М4	1.37	1.01	3.1	2.29	4.4	3.05	5.25	3.87
М5	2.7	1.99	6.15	4.54	8. 65	6.38	10.4	7.6
М6	4.6	3.3	10.5	7.7	15	11	18	13
М7	7.6	5.6	17.5	12.9	25	18.4	29	21.3
М8	11	8.1	26	19	36	26	43	31
М10	22	16	51	37	72	53	87	64
М12	39	28	89	65	125	92	150	110
М14	62	45	141	103	198	146	240	117
М16	95	70	215	158	305	224	365	269
М18	130	95	295	217	420	309	500	368
М20	184	135	420	309	590	435	710	523
М22	250	184	570	420	800	590	960	708
М24	315	232	725	534	1020	752	1220	899
М27	470	346	1070	789	1510	1113	1810	1334
М30	635	468	1450	1069	2050	1511	2450	1806
М33	865	637	1970	1452	2770	2042	3330	2455
М36	1111	819	2530	1865	3560	2625	4280	3156
М39	1440	1062	3290	2426	4620	3407	5550	7093

Мелкая резьба

Диаметр резьбы	Класс прочности
	8. 8		10.9		12.9
	Nm	ft lb.	Nm	ft lb.	Nm	ft lb.
М8х1	27	19	38	28	45	33
М10х1,25	52	38	73	53	88	64
М12х1,25	95	70	135	99	160	118
М14х1,5	150	110	210	154	250	184
М16х1,5	225	165	315	232	380	280
М18х1,5	325	239	460	339	550	405
М20х1,5	460	339	640	472	770	567
М22х1,5	610	449	860	634	1050	774
М24х2	780	575	1100	811	1300	958

Таблица 2.

Моменты затяжки –  винт электролитически оцинкованный, коэффициент трения 0,125.

Крупная резьба

Диаметр резьбы	Класс прочности
	5.6		8.8		10.9		12.9
	Nm	ft lb.	Nm	ft lb.	Nm	ft lb.	Nm	ft lb.
М3	0.56	0.41	1.28	0.94	1. 8	1.33	2.15	1.59
М4	1.28	0.94	2.9	2.14	4.1	3.02	4.95	3.65
М5	2.5	1.84	5.75	4.24	8.1	5.97	9.7	7.15
М6	4.3	3.1	9.9	7.3	14	10. 3	16.5	12.1
М7	7.7	5.2	16.5	12.1	23	16.9	27	19.9
М8	10.5	7.7	24	17.7	34	25	40	29
М10	21	15	48	35	67	49	81	59
М12	36	26	83	61	117	86. 2	140	103
М14	58	42	132	97	185	136	220	162
М16	88	64	200	147	285	210	340	250
М18	121	89	275	202	390	287	470	346
М20	171	126	390	287	550	405	660	486
М22	230	169	530	390	745	549	890	656
М24	295	217	675	497	960	708	1140	840
М27	435	320	995	733	1400	1032	1680	1239
М30	590	435	1350	995	1900	1401	2280	1681
М33	800	590	1830	1349	2580	1902	3090	2278
М36	1030	759	2360	1740	3310	2441	3980	2935
М39	1340	988	3050	2249	4290	3163	5150	3798

Мелкая резьба

Диаметр резьбы	Класс прочности
	8. 8		10.9		12.9
	Nm	ft lb.	Nm	ft lb.	Nm	ft lb.
М8х1	25	18	35	25	42	30
М10х1,25	49	36	68	50	82	60
М12х1,25	88	64	125	92	150	110
М14х1,5	140	103	195	143	235	173
М16х1,5	210	154	295	217	350	258
М18х1,5	305	224	425	313	510	376
М20х1,5	425	313	600	442	720	531
М22х1,5	570	420	800	590	960	708
М24х2	720	531	1000	737	1200	885

Почему важен момент затяжки болта?

Даже опытные мастера иногда затягивают болты с чрезмерным или недостаточным усилием. Честно говоря, значения крутящего момента редко можно найти в технической информации о продукте. А ведь именно недостаточная или чрезмерная затяжка болтового соединения является частой причиной выхода крепежа из строя. Оптимальный момент затяжки жизненно важен для обеспечения безопасного и надлежащего функционирования винта.

Что происходит при затягивании болта?

Прилагаемый к гайке крутящий момент, заставляет ее скользить вверх по наклонной плоскости резьбы. При этом уменьшается расстояние между опорными поверхностями болта и гайки. Этот размер представляет собой длину захвата болтового соединения.

При дальнейшей затяжке на болт действует  нагрузка на растяжение. Его материал, чаще всего сталь, сопротивляется этому этому растяжению и создает усилие зажима на скрепляемых компонентах. Точно так же материалы подложки сопротивляются сжатию, чтобы сбалансировать давление зажима. Создаваемое напряжение называется предварительным натягом крепежа.

Конструктивные соединения, относящиеся к категории ответственных, требуют затяжки до определенного крутящего момента для обеспечения правильного предварительного натяга.

• Правильно затянутый болт немного растягивается, но не выходит за область своей упругой деформации. Находясь под постоянным напряжением, он сохраняет усилие затяжки и проявляет устойчивость к усталостному разрушению.
• Чрезмерно затянутый болт растягивается за границы упругого удлинения, что приводит к его необратимой пластической деформации и последующему разрушению.
• Недостаточно затянутый болт допускает незначительный зазор между соединяемыми заготовками, который будет увеличиваться после постоянной динамической нагрузки или других рабочих нагрузок. Зазор в соединении означает отсутствие предварительного натяжения, что неизбежно приведет к разрушению соединения.

Таким образом, момент затяжки — это оптимальный крутящий момент, приложенный к гайке, чтобы болт мог надежно удерживать нагрузку, не деформируясь и не ломаясь. Единица измерения в системе СИ: Н·м (Ньютон-метр).

Момент силы предварительной затяжки резьбового соединения является расчетным значением и составляет 75-80% от величины пробной нагрузки. Последняя же служит в качестве контрольного показателя, который винт должен выдержать в ходе испытаний. Если вы превысите значение пробной нагрузки при затягивании, вы рискуете вывести из строя крепежный элемент.

Еще одно преимущество предварительного натяга

При первом взгляде на болтовой узел создается впечатление, что резьбовой крепеж сам несет все нагрузки, действующие извне в процессе эксплуатации. Но это не так. Когда к предварительно нагруженному соединению, прикладывается внешняя нагрузка, болт воспринимает неполное ее действие, а обычно только небольшую ее часть. Когда же рабочая нагрузка прикладывается к крепежному узлу, который не был предварительно нагружен, вся величина нагрузки ложится только на болт, что повышает вероятность его отказа.

Но это правило работает только в том случае, когда дополнительные внешние нагрузки не превышают предварительную нагрузку болтов, в противном случае нагрузка на резьбовой крепеж возрастает.

Роль сил трения и смазки в соединении

Для определения затягивающего усилия используются несколько специальных методов расчета, учитывающих не только класс прочности и диаметр резьбы винта, но и влияние гальванических покрытий, специальных смазочных материалов или эффект твердых и гладких сопрягаемых поверхностей и т. д.

Следует иметь в виду, что табличные данные являются грубым расчетом, не учитывающим сколько в реальных условиях сборки будет потеряно крутящего момента из-за трения.

При сухой сборке и грубых поверхностях приблизительно 90% приложенного крутящего момента приходится на преодоление сил трения: 50% на опорную поверхность гайки и 40 % между сопрягаемыми витками резьбы. Таким образом, для создания напряжения используется всего порядка 10% усилия затяжки.

Но выход найден! — Уменьшить трение за счет смазки. При смазанной резьбе потребуется на 15-25% меньший крутящий момент для достижения того же напряжения, кроме того, это снизит вероятность поломки крепежного изделия во время установки и продлит срок его службы. Производители смазочных материалов обычно указывают значение коэффициента трения крепежа, который обеспечивает смазка.

Также можно использовать болты с заданным коэффициентом трения, например, с цинковым покрытием, которое снижает сопротивление при завинчивании.

Инструмент для установки с регулируемым моментом затяжки

Приложение точного момента затяжки к крепежным деталям достигается с помощью динамометрического ключа. При затягивании он показывает прилагаемое усилие в аналоговом или цифровом формате. Однако все динамометрические инструменты имеют определенную погрешность, которую необходимо учитывать для определения подходящего момента затяжки.  

Как правило, о точности динамометрического ключа можно узнать у производителя или продавца. 

Заключение

Хотя предварительная нагрузка является главным приоритетом в болтовом соединении, существует множество внешних факторов, влияющих на возможность достижения или сохранения усилия затяжки, таких как рабочие температуры, коррозионные среды, нагрузки на сдвиг, вибрация. Поэтому для обеспечения длительной гарантии надежности разъемного сопряжения важно контролировать и поддерживать предварительный натяг на уровне в процессе эксплуатации и при ремонтных работах.

Полезные советы Обновлено: 28.11.2022 16:57:00

Максим

Специалист в области крепежных и такелажных изделий. Более 10 лет работы в сфере строительства, ремонта и оборудования.
— «Мы стараемся донести до Вас только актуальную и достоверную информацию, будем рады Вашему отзыву относительно данной статьи»

Автор статьи

Максим

Специалист в области крепежных и такелажных изделий. Более 10 лет работы в сфере строительства, ремонта и оборудования.
— «Мы стараемся донести до Вас только актуальную и достоверную информацию, будем рады Вашему отзыву относительно данной статьи»

Автор статьи

Поставить оценку

Успешно отправлено, Спасибо за оценку!

Нажмите, чтобы поставить оценку

Таблицы усилий затяжки болтов динамометрическим ключом. Таблицы для динамометрического ключа

Момент затяжки – это усилие, которое прикладывается к резьбовому соединению при его завинчивании. Если закрутить крепеж с меньшим усилием, чем это необходимо, то, под воздействием вибраций, резьбовое соединение может раскрутиться, не обеспечивая нужную герметичность между скрепляемыми деталями, что может привести к тяжелым последствиям. Наоборот, если приложить к метизу большее усилие, чем требуется, произойдет разрушение резьбового соединения или скрепляемых деталей, например, может произойти срыв резьбы или появление трещин в деталях.

Для каждого размера и класса прочности резьбового соединения указаны определенные моменты затяжки. Все значения занесены в специальную таблицу усилий для затяжки динамометрическим ключом. Обычно, класс прочности болта указывается на его головке.

Классы прочности для метрических болтов

Класс прочности указывается цифрами на головке.

Классы прочности для дюймовых болтов

Информация о прочности выполнена в виде насечек на головке.

Резьбовые соединения затягивают стрелочным, предельным или цифровым динамометрическим ключом.

Таблица усилий затяжки метрических болтов

Усилие указано в Ньютон-метрах.

Таблица усилий затяжки дюймовых болтов

SAE класс болтов	1 или 2			5			6 или 7			8
Размер	Усилие			Усилие			Усилие			Усилие
(дюймы)-(резьба) 1/4 — 20       — 28	Ft-Lb 5 6	Кг/м 0. 6915 0.8298	Н/м 6.7791 8.1349	Ft-Lb 8 10	Кг/м 1.1064 1.3830	Н/м 10.8465 13.5582	Ft-Lb 10	Кг/м 1.3630	Н/м 13.5582	Ft-Lb 12 14	Кг/м 1.6596 1.9362	Н/м 16.2698 18.9815
5/16 — 18       -24	11 13	1. 5213 1.7979	14.9140 17.6256	17 19	2.3511 2.6277	23.0489 25.7605	19	2.6277	25.7605	24 27	3.3192 3.7341	32.5396 36.6071
3/8 — 16       — 24	18 20	2. 4894 2.7660	24.4047 27.1164	31 35	4.2873 4.8405	42.0304 47.4536	34	4.7022	46.0978	44 49	6.0852 6.7767	59.6560 66.4351
7/16 — 14       — 20	28 30	3. 8132 4.1490	37.9629 40.6745	49 55	6.7767 7.6065	66.4351 74.5700	55	7.6065	74.5700	70 78	9.6810 10.7874	94.9073 105.7538
1/2 — 13       — 20	39 41	5. 3937 5.6703	52.8769 55.5885	75 85	10.3785 11.7555	101.6863 115.2445	85	11.7555	115.2445	105 120	14.5215 16.5860	142.3609 162.6960
9/16 — 12       — 18	51 55	7. 0533 7.6065	69.1467 74.5700	110 120	15.2130 16.5960	149.1380 162.6960	120	16.5960	162.6960	155 170	21.4365 23.5110	210.1490 230.4860
5/8 — 11       — 18	83 95	11. 4789 13.1386	112.5329 128.8027	150 170	20.7450 23.5110	203.3700 230.4860	167	23.0961	226.4186	210 240	29.0430 33.1920	284.7180 325.3920
3/4 — 10       — 16	105 115	14. 5215 15.9045	142.3609 155.9170	270 295	37.3410 40.7985	366.0660 399.9610	280	38.7240	379.6240	375 420	51.8625 58.0860	508.4250 568.4360
7/8 — 9       — 14	160 175	22. 1280 24.2025	216.9280 237.2650	395 435	54.6285 60.1605	535.5410 589.7730	440	60.8520	596.5520	605 675	83.6715 93.3525	820.2590 915.1650
1 — 8     — 14	236 250	32. 5005 34.5750	318.6130 338.9500	590 660	81.5970 91.2780	799.9220 849.8280	660	91.2780	894.8280	910 990	125.8530 136.9170	1233.7780 1342.2420

---

Для закручивания резьбовых соединений в соответствии с данными таблиц необходимо использовать специальный инструмент — динамометрический ключ.

Ниже представлены популярные модели ключей, диапазоны которых перекрывают большинство значений определенных моментов затяжки. Максимальную точность передачи крутящего момента обеспечивают электронные динамометрические ключи.

---

Таблицы моментов затяжки колес

Примерные значения для легковых автомобилей

Для легковых автомобилей используют ключи с присоединительным квадратом 1/2. Самыми популярными ключами являются модели с затяжкой до 200-210 Нм, например, ключи с диапазоном 28-210 или 42-210. Ниже представлены варианты подобных ключей.

---

---

Примерные значения для грузовых автомобилей и автобусов

Для коммерческого транспорта используют ключи с присоединительным квадратом 1/2, 3/4 и даже 1 дюйм. Ниже представлены варианты ключей для автобусов, коммерческих и грузовых автомобилей.

---

---

Порядок затяжки

Компания AIST располагает широким ассортиментом профессиональных ключей для выполнения различных работ с резьбовыми соединениями. У нас всегда возможно подобрать необходимый динамометрический ключ для автомобиля, как для легкового, так и для грузового транспортного средства.

*Значения таблиц моментов затяжки носят информационный характер, без ссылки на какой-либо ГОСТ.

Полезные статьи:

• Виды динамометрических ключей
• Как пользоваться динамометрическим ключом
• Как выбрать динамометрический ключ

Объяснение и демонстрация угла крутящего момента

Если вы когда-либо восстанавливали двигатель LS (среди прочего), вы сталкивались со спецификацией, называемой углом крутящего момента. Проще говоря, угол крутящего момента заменяет максимальное значение крутящего момента для крепежа с определенным количеством поворотов крепежа. После установки низкого базового крутящего момента, просто для того, чтобы убедиться, что застежка установлена, застежка поворачивается на точную величину, чтобы установить конечное положение и усилие зажима.

Если все, о чем вы заботитесь, это следовать инструкциям и двигаться дальше, посмотрите приведенное выше видео от Summit Racing, и все готово. Однако, если вам вообще интересно, что происходит на самом деле и почему измерение угла крутящего момента становится все более и более распространенным в руководствах по обслуживанию в отрасли, тогда читайте дальше.

Почему угол крутящего момента?

Прежде чем двигаться дальше, нам нужно развеять распространенное заблуждение. В то время как многие крепежные изделия, используемые OEM-производителями, требуют измерения угла крутящего момента, этот процесс не является специфичным для крепежа T-T-Y. Тем не менее, это удивительно точный способ растянуть болт на определенную величину, что абсолютно необходимо для крепежа с предельным усилием затяжки.

Поскольку мы возвращаемся к основам, давайте рассмотрим основное назначение застежки. Болт используется для соединения двух предметов. В автомобильных приложениях часто существуют спецификации относительно того, насколько плотно вы хотите, чтобы две конкретные детали были скреплены вместе. Слишком сильно, и вы рискуете повредить детали или сам крепеж. Слишком слабое соединение, недостаточная нагрузка зажима, и две части могут протекать или смещаться под нагрузкой.

Величина зажимной нагрузки (насколько застежка «сжимает» два объекта, которые она соединяет) определяется диаметром застежки, материалом и степенью растяжения застежки. Поскольку мы не можем измерить фактическое растяжение болта (за исключением стержневых болтов, обсуждаемых в статье по ссылке ниже), нам нужно найти другой способ измерения растяжения болта.

На протяжении многих лет автомобильная промышленность использовала в качестве эталона значения крутящего момента. Мыслительный процесс заключался в том, что путем расчета величины сопротивления вращению можно было определить, какая сила воздействует на нити. Хотя это по-прежнему очень эффективный метод определения нагрузки на зажим, у этого метода могут быть некоторые недостатки и несоответствия.

Здесь вы можете увидеть, как используется недорогой измеритель угла крутящего момента. Нога слева удерживает корпус на месте, в то время как квадратный хвостовик перемещает указатель при повороте ключа.

В предыдущих статьях (таких как эта и эта) мы обсуждали некоторые тонкости затяжки крепежа. Хотя с ними можно заблудиться, они иллюстрируют некоторые проблемы, связанные с использованием сопротивления застежки движению в качестве меры ее растяжения.

Несмотря на то, что существуют «сухие» и «мокрые» значения крутящего момента, чтобы принять во внимание отсутствие или наличие смазки для резьбы, а также смазки для резьбы таких компаний, как ARP, разработанные специально для устранения недостатков сухой резьбы или резьбы с использованием 30w моторного масла, дело в том, что существует большое количество переменных, которые вступают в игру с методом внешнего крутящего момента. Появились современные инженеры, которым нужен был более точный способ обеспечить точное растяжение крепежа.

Как работает угол крутящего момента

Чтобы объяснить, как работает угол крутящего момента, нам нужно работать в обратном порядке. Инженеры сначала определяют желаемую нагрузку зажима для предметов. Как только они узнают об этом, они смогут вычислить числа в зависимости от размера и материала крепежа, чтобы определить необходимое растяжение болта для достижения этой нагрузки на зажим. Оттуда нужно просто взять шаг резьбы застежки и определить, сколько градусов поворота требуется, чтобы застежка растянулась на желаемую величину.

Хотя это кажется сложным, реальность такова, что все расчеты большого мозга выполняются инженерами приложения заранее. Все, что вам нужно сделать, это иметь возможность точно установить крутящий момент первой ступени (который обычно относительно низок, чтобы иметь возможность лучше выдерживать любые изменения условий), а затем правильно измерить вращение от этой точки вперед.

Для этого есть инструменты на обоих концах ценового диапазона, начиная от самодельных шаблонов, изготовленных из транспортира, маркера и бумаги, и заканчивая недорогими циферблатными индикаторами, которые помещаются между трещоткой и головкой вверх. к цифровым динамометрическим ключам со встроенными угловыми датчиками.

Увидим ли мы, как измерение угла крутящего момента захватит автомобильную промышленность? Вероятно, не в ближайшее время. Однако спецификации угла крутящего момента становятся все более и более распространенными, поэтому понимание и знание того, как правильно их использовать, станет ценным навыком в вашем умственном наборе инструментов.

Резьба крепежа SAE измеряется в витках на дюйм. Предположим, это был болт с мелкой резьбой диаметром 3/8 дюйма. Это означало бы, что на дюйм приходится 24 нити. Если мы разделим единицу на количество TPI, мы получим расстояние, которое болт проходит за один оборот (0,0416 дюйма). Если инженеры рассчитали, что им нужно, скажем, 0,010 дюйма растяжения болта сверх того, что вызвано базовой линией в 15 фунт-футов, математика вычисляет до 86,4 градуса угла крутящего момента.

Какой угол поворота необходим для затяжки крепежа? – Контргайка безопасности

Подсказка: не так много, как вы думаете.

Чтобы ответить на этот вопрос, давайте начнем с примера крепежного узла с болтом и гайкой 3/4″ x 10 класса 5 и расстоянием зажима 2 дюйма, как показано на рис. 1 .

Рисунок 1

В этом примере, как только торец гайки и головка болта соприкоснутся с поверхностью зажима, гайке достаточно повернуться всего на 15° (как показано рис. 2 ), чтобы перейти от практически нулевого усилия зажима к полному усилию зажима 21 300 фунтов. Как это возможно?

Рисунок 2

Чтобы понять эту ситуацию, сначала полезно просмотреть

две простые детали о резьбах UN (дюймовая) и ISO (метрическая).

1.

Расстояние между каждым потоком известно из вызова потока. Например, на метрической резьбе М24 х 3,0 это совсем просто. 3.0 указывает расстояние между каждой нитью. Конечно, это должно быть немного сложнее для дюймовой резьбы или резьбы серии UN. На резьбе 3/4” x 10 цифра 10 указывает число витков на дюйм. Чтобы рассчитать расстояние между витками, 1 дюйм делится на 10. В результате получается 0,10 дюйма между витками. Иллюстрация этого показана на рисунок 3 .

2.

Расстояние, которое пройдет крепеж относительно центральной оси за один полный оборот (360°), равно расстоянию между каждой резьбой. Иллюстрация для резьбы 3/4 x 10 показана на рис. 4 ниже.

Рисунок 4

Расчет угла поворота

В предыдущем посте мы показали расчет растяжения болта, необходимого для достижения полной нагрузки зажима. В примере с болтом и гайкой 3/4″ x 10 класса 5 и расстоянием зажима 2 дюйма эта величина растяжения составляет всего 0,0043 дюйма. Зная, что один оборот (360°) растягивает болт на 0,100 дюйма (или на один шаг), этот расчет использовался для определения угла поворота, необходимого для достижения этой величины растяжения:

Используя приведенный выше пример: (0,0043 / 0,100) x 360 ≈ 15°

Вот ссылка на электронную таблицу, которую можно использовать для расчета нагрузки зажима, крутящего момента, растяжения болта и угла поворота для любого известного расстояния зажима и крепежа тип. Скриншот электронной таблицы показан ниже.

Загрузить

---

Последнее примечание

Приведенные выше сведения представляют собой упрощенное описание ситуации, которое можно использовать в практических целях. Мы показали, что требуется лишь небольшое вращение болта или гайки, чтобы перейти от практически нулевого усилия зажима к полной нагрузке зажима в болтовом соединении. В реальной ситуации сборки большая часть вращения после контакта гайки с поверхностью зажима только стягивает соединение. После достижения этого «плотного» крутящего момента указанный угол затяжки начинается с этой точки. Величина вращения, стягивающего соединение и фактически не добавляющего усилия зажима, будет зависеть от состояния сборки, отделки поверхностей зажима и используемых материалов.

• Состояние сборки – некоторое вращение и сжатие зажима могут не способствовать затягиванию соединения, а сгибать компоненты на место, если они не являются плоскими или параллельными.