Как проверить динамометрический ключ своими руками

При проведении технического обслуживания автомобиля зачастую возникают вопросы, которые лишь вскользь оговариваются на форумах или в литературе. Одним из них является момент затяжки креплений основных узлов автомобиля. Для выяснения всех нюансов крепления болтов головки блока цилиндров сконцентрируемся на двигателе, «сердце» автомобиля. А при понимании принципов момента затяжки резьбовых соединений полученные знания несложно будет экстраполировать на любой узел автомобиля.

Закручиваем болты правильно

Любое резьбовое соединение рассчитано на определённый момент затяжки. Он регламентирован отраслевыми стандартами качества, например, «ОСТ 37.001.050–73 Затяжка резьбовых соединений. Нормы затяжки» и руководящими документами заводов-изготовителей транспортных средств. Иностранные производители используют другие стандарты, но в основном они сходны с отечественными. Приведённая ниже информация будет излагаться, опираясь на российские стандарты.

До какой степени можно затягивать резьбовые соединения

Почему важно выдерживать правильный момент затяжки? Только грамотное затягивание обеспечит надёжную фиксацию детали, с одной стороны, и предотвратит повреждение резьбы и/или самой детали — с другой стороны.

Рассмотрим, что произойдёт при превышении момента затяжки на примере болта с гайкой:

1. Немедленная деформация резьбы. Из-за слишком большого прилагаемого усилия происходит деформация и срыв резьбы на детали. Болт или гайка не подлежит дальнейшей эксплуатации, кроме того, возникнут определённые сложности при попытке открутить гайку для замены. Скорее всего, придётся воспользоваться дрелью или пилой по металлу, чтобы срезать гайку.
2. Повреждение металла, скрытое от глаз. Может показаться, что гайка затянута правильно, однако из-за превышения предела текучести в болте или гайке происходят необратимые изменения: деформация, нарушения кристаллической решётки металла. Такой случай особенно опасен, так незаметен сразу, но через какое-то время трещина болта может привести к печальным последствиям.

Затяжка болтов головки блока цилиндров динамометрическим ключом

Пределом текучести называют механическую характеристику материала, характеризующую напряжение, при котором деформации продолжают расти без увеличения нагрузки. Обозначение σ_т.

Единица измерения — Паскаль [Па] либо кратные [МПа].

Это важный параметр, с помощью которого рассчитываются допустимые напряжения для пластичных материалов.

После прохождения предела текучести в металле образца начинают происходить необратимые изменения, перестраивается кристаллическая решётка металла, появляются значительные пластические деформации.

Wikipedia

Если же, напротив, недотянуть гайку с соответствующим моментом, через некоторое время она просто открутиться, что также может привести к нежелательным последствиям. Поэтому настоятельно рекомендуется затягивать резьбовые соединения не «со всей силы», не от руки, а с умом, используя специальное оборудование.

Инструменты для контроля момента затяжки

Основным инструментом контроля момента затяжки является динамометрический ключ. Так называется гаечный ключ, в который встроен динамометр (прибор для измерения момента силы). Существуют следующие виды устройств:

• Индикаторный — при затягивании отображает прилагаемую силу в цифровом виде или с помощью стрелки. Погрешность — 6–8%.
  Индикаторный динамометрический ключ недорог, но обладает самой большой погрешностью
• Цифровой — подвид индикаторного, но для отображения момента использует ЖК-дисплей. Поддерживает возможности оповещения звуком, выгрузки данных на компьютер и прочее. Погрешность — до 1%.
  Цифровой динамометрический ключ — самый точный
• Предельный — при достижении заданного момента прекращает затяжку, используя щелчковый механизм. Погрешность — до 4%.

Предельный (щелчковый) динамометрический ключ отличается удобством в использовании

Для непрофессионального использования или небольшого автосервиса подойдут индикаторный или предельный ключ, как самые доступные. Цифровой будет востребован в крупном автосервисе.

Как выбрать усилие, чтобы затянуть соединение правильно

При работе с ключом предельного вида для того, чтобы достичь необходимого момента, следует:

1. Перед началом затяжки подобрать необходимое усилие при закручивании, например, 50 Нм. Усилие выставляется на основной шкале устройства, но не 50, а 48 Нм.
2. На вспомогательной шкале выставляется усилие в 2 Нм, что в сумме даст нам требуем 50 Нм.
3. Используя торцевую головку необходимого размера, затягиваем гайку. При достижении усилия в 50 Нм раздастся щелчок и затягивание прекратится.

Контроль за усилием при работе с ключом индикаторного типа осуществляется визуально.

Помимо динамометрического ключа, в продаже можно найти динамометрические отвёртки и шуруповёрты, работают они по такому же принципу. При выборе динамометрического ключа помните, что нужный вам момент затяжки должен быть на 25% меньше максимально допустимого для ключа. Используя ключ «на пределе», вы довольно быстро выведите его из строя. И также обязательно изучите инструкцию по его использованию.

Ну а проверить правильность затяжки соединения можно угломером.

Порядок работы с самодельным динамометрическим ключом

Как правило, динамометрический ключ — довольно дорогой инструмент. Его покупка вряд ли будет оправдана для частного использования. Однако простейшее приспособление несложно изготовить самому. Для этого понадобятся:

• обычные пружинные весы с крючком и круглой шкалой, позволяющие взвесить до 20 кг (так называемый безмен);
• отрезок довольно толстой трубы (2,5 см) длиною около полуметра.

Закрепив на конце трубы крючок весов, вставляем в другой конец гаечный ключ и тянем за весы, закручивая гайку. При этом для создания момента в 10 Нм потребуется приложить усилие в 2 кг. По этой схеме можно заранее посчитать, какое усилие в килограммах вам потребуется приложить для затягивания.

Безусловно, самодельный ключ будет иметь довольно большую погрешность, но это всё же лучше, чем ничего.

Видео: как изготовить динамометрический ключ своими руками

Стандартные моменты затяжки болтов головки блока цилиндров

Чтобы знать наверняка, с каким усилием затягивать конкретное резьбовое соединение, можно использовать следующие данные.

Таблица: моменты затяжки соединений в зависимости от диаметра резьбы

Номинальный диаметр резьбы	Размер «под ключ» головки, болта (гайки), мм	Шаг резьбы, мм	Классы прочности по ГОСТ 1759–70
			Болт
			5.8	6.8	8.8	10.9	12.9
			Гайка
			4;5;6	5;6	6;8	8;10	10;12
6	10	1	0,5	0,8	1,0	1,25	1,6
8	12 — 14	1,25	1,6	1,8	2,5	3,6	4,0
10	14 — 17	1,25	3,2	3,6	5,6	7,0	9,0
12	17 — 19	1,25	5,6	6,2	10,0	12,5	16,0
14	19 — 22	1.5	8,0	10,0	16,0	20,0	25,0
16	22 — 24	1,5	11,0	14,0	22,0	32,0	36,0
18	24 — 27	1,5	16,0	20,0	32,0	44,0	50,0
20	27 — 30	1,5	22,0	28,0	50,0	62,0	70,0
22	30 — 32	1,5	28,0	36,0	62,0	80,0	90,0
24	32 — 36	1,5	36,0	44,0	80,0	100,0	—

Основные резьбовые соединения в двигателе

Перечень основных резьбовых соединений двигателя и особенности их затягивания:

• Головка блока цилиндров (ГБЦ). Очень важный узел, поэтому при её креплении к блоку важно соблюдать не только момент затяжки, но и порядок затягивания болтов. Как правило, ГБЦ затягивается довольно большим моментом, начиная от центра блока к краям в несколько заходов. Обязательно уточняйте эту информацию в руководстве по эксплуатации автомобиля (для каждой модели двигателя цифры и порядок могут быть различны)!
• Клапанная крышка. Из-за того, что шпильки креплений клапанной крышки имеют маленький диаметр, при их затягивании следует соблюдать особую осторожность и не превышать необходимый момент. Порядок затягивания и момент также уточняйте в руководстве.
• Свечи зажигания и свечи накаливания. Они затягиваются в произвольном порядке, но очень внимательно, так как в случае повреждения резьбы в двигателе потребуется дорогостоящий ремонт.
• При затягивании форсунок также соблюдайте осторожность: из-за их небольшого диаметра легко повредить резьбу.
• Затягивать подушки двигателя следует после полной установки двигателя, когда уже он своим весом держится на них. Если затянуть подушки до того, как двигатель полностью ляжет на них и будет убран домкрат, подушки быстро порвутся при эксплуатации.

Такой порядок затяжки ГБЦ чаще всего используется для рядных четырехцилиндровых двигателей

Итак, теперь вам известны основные правила при работе с резьбовыми соединениями. Если нет динамометрического ключа, но необходимо затянуть что-либо в двигателе, лучше приобретите или одолжите такой ключ у кого-нибудь. В крайнем случае, воспользуйтесь самодельным, но не затягивайте гайки «на глазок», этим вы скорее навредите и двигателю и своему кошельку, ремонт ДВС у автомобилей с пробегом — недешёвое удовольствие.

Около полугода назад, я разжился замечательным и недорогим динамометрическим ключом Force 5-25 Нм. Сразу после покупки попробовал затянуть им несколько болтов, в качестве теста, и отложил его на полку, ведь ТО мотоцикла планировалось еще не скоро. Через пол года, когда ключ понадобился, я с ужасом обнаружил, что после последнего использования, я забыл выкрутить вороток в нулевое положене… получается все это время инструмент лежал в «напряженном» состоянии…

«На точность измерений это вряд ли повлияет в лучшую сторону», подумал я, и решил подвергнуть ключ нехитрому тесту. Дабы понять, можно ли продолжать пользоваться этим инструментом, или же моя невнимательность привела к его порче… Для проверки, нам понадобиться обычный бытовой «безмен», и 10 минут свободного времени. Кому интересно, добро пожаловать под кат! )))

1) Первым делом проверим точность весов. В «паспорте» к весам указана точность измерения +-10 грамм. Однако, не будем верить на слово производителям, и взвесим на них два литра холодной воды… Весы оказались достаточно точными, приступаем к шагу два…

2) Возьмем болт на 8, накрутим на него две гайки ( одну до самой шляпки болта, а вторую лишь немного «наживим»), зажмем в тиски, затянем болт до предела обычным длинным воротком ( моментом затяжки явно больше 25 Нм).

3) Насадим ключ на подготовленный болт так, чтобы вороток смотрел либо вверх, либо вниз (да, удобней проводить измерения когда вороток ключа располагается горизонтально, но в этом случае расчеты сильно усложняются).

4) Выставляем на ключе любой момент затяжки, и плавно, постепенно тянем крюком безмена за заранее выбранное, приметное место на воротке, до тех пор пока ключ не сработает. Запоминаем показания весов, в момент срабатывания ключа. Направление силы, с которой мы тянем наш безмен, должно быть строго перпендикулярно воротку ключа. После этого замеряем расстояние от центра головки нашего ключа до того места на воротке, к которому мы прикладывали силу. Эксперимент необходимо повторить несколько раз, для разных значений момента затяжки. У моей модели ключа, длина воротка меняется, в зависимости от выставленного момента, поэтому измерение плеча ( расстояния от центра головки ключа до точки приложения силы) я производил после каждой смены момента затяжки. Заносим полученные результаты в таблицу, для удобства и наглядности.

5) Производим расчет экспериментальных значений момента затяжки по формуле: М = m*g*l
где M — искомый теоретический момент затяжки ( Нм ), m — показания нашего безмена( Кг), l — плече (м), g — ускорение свободного падения.

6) Сравниваем полученные теоретические результаты, с моментами, выставленными на ключе. Я проводил измерения для 5, 7, 10, 15, 20 и 25 Нм.
Для моей модели ключа, производитель заявил допустимую погрешность в 4%. Мы видим, что полученные значения укладываются в эту погрешность.

Вывод: ключ исправен и пригоден для использования.

Советы по эксплуатации динамометрических ключей.

Динамометрический ключ – это точный измерительный прибор, поэтому он требует к себе соответствующего отношения. Чтобы динамометрический ключ срабатывал максимально точно, следует следовать определенным правилам по его эксплуатации:

• Перед использованием ключу необходимо пролежать не менее трех часов в том помещении, где будет производится непосредственно ремонт. Необходимо это для того, чтобы пружинный механизм «адаптировался» к температуре.
• Для того, чтобы погрешность ключа свести до минимума, следует избегать использования переходников между посадочным квадратом ключа и торцевой головкой.
• После окончания работы, не забывайте устанавливать ключ на нулевое значение. В противном случае пружинный механизм будет находиться в постоянно нагруженном состоянии, а это в последствии приведет к погрешности в измерениях.
• Не стоит забывать, что динамометрический ключ – это не просто ключ и потому он не подходит для простого использования. И уж тем более не пытайтесь срывать им крепеж резьбовых соединений! Используйте ключ только по назначению!
• Ни в коем случае не превышайте максимальный момент, на который рассчитан ключ! Это может привести к повреждению его механизма.
• Для того чтобы избежать повреждений и деформаций ключа, следует хранить его в заводской упаковке (обычно это – пластиковый кейс) и в местах где он точно не свалится с полки и не будет подвергаться ударам. Повреждения ключа могут привести к подклиниванию механизма и неточности его показаний.
• Следует оберегать ключ от высокой влажности, низких температур и т.п.
• Если ключ долго пролежал без дела, перед его использованием, следует прогнать его ручку регулировки момента затяжки с минимума до максимума и назад 2 раза. В противном случае ключ может сработать при более высоком, чем нужно моменте.
• Если компонент закреплен несколькими элементами крепления, соблюдайте последовательность затяжки, особенно это важно в соединениях подвергающимся высоким нагрузкам (например, головка блока цилиндров). Последовательность обычно указывается производителем. Если нет, то всегда начинайте от центра и перемещайтесь к краям в перекрестной последовательности. При этом, для начала затяните все крепления от руки, а потом дотяните динамометрическим ключом до нужного момента затяжки.
• Затяжку важных соединений (таких как, например, головка блока цилиндров или нижние головки шатуна) следует производить в 2-3 приема. При первом нагружении достигается компенсация зазоров, деформация микронеровностей поверхностей и равномерное распределение нагрузки. Второе нагружение обеспечивает необходимую точность конечного усилия затяжки соединения.
• Учитывайте такой не маловажный факт, что, после нескольких циклов сборки-разборки соединений, а также после длительной эксплуатации, произойдут неучтенные изменения в характеристиках резьбового соединения. Это не значит, что нужно затягивать соединение с большим усилием, чем то, которое указано в технической документации. В этом случае следует использовать такие составы, как тредлоки или фиксаторы резьбы, а также антифрикционные смазки.
• Ну и последний совет: не применяйте фантазию в выборе момента затяжки – как правило заканчивается это всегда одинаково.