Расчет усилия затяжки болтов

В большинстве случаев для ответственных резьбовых соединений предусмотрен такой параметр как момент затяжки болтов. Это означает, что каждый конкретный болт или гайка, должны быть затянуты в определённом узле с точно измеренным усилием, для того чтобы можно было гарантировать надёжность его дальнейшей эксплуатации. Определение момента затяжки болтов возможно расчётным путём (что делается при разработке и проектировании оборудования и техники).

Для того, чтобы рядовые пользователи имели возможность без расчета момента затяжки болтов, избежать проблемы "свёрнутой" резьбы (особенно когда дело касается автомобилей, где принято затягивать каждый винт с предельно возможной силой) и, с другой стороны, не допускать самопроизвольного откручивания крепежа применяются динамометрические ключи. С использованием динамометрического ключа момент затяжки болтов головки измеряется с высокой точностью и даёт возможность самостоятельного качественного выполнения работ.

Этот инструмент по своей конструкции может быть измерительным или контрольно-измерительным.

Таблица 1. Практические моменты затяжек болтов из углеродистой стали

При проектировании, сборке и монтаже узлов, очень важно учитывать момент затяжки болтов. Момент затяжки болта контролируется динамометрическим ключом, а назначается исходя из определённых условий.

Требуемое осевое усилие болта

По сути, момент затяжки болта создает силу прижатия поверхностей. Усилие очень важно, так как соединения бывают разные, в некоторых случаях важно прижать поверхности, например при контакте метал-метал, а в некоторых излишнее усилие может навредить соединению, например установка крышки через резиновую прокладку, или установка пластиковой детали на металлический каркас.

Сначала конструктор определяет необходимое усилие прижатия поверхностей, затем определяет диаметр болтов или их количество. О том, как определить диаметр и количество, я рассказывал в уроке «Расчет болтов». Затем назначается момент затяжки. Тут есть маленькая хитрость: Когда требуется небольшое усилие (прокладка или пластик), лучше назначить чуть больше болтов меньшего диаметра, что позволит их расположить с меньшим шагом и более равномерно прижать поверхности. И, чем ближе момент затяжки болта к рекомендуемому значению, тем меньше шансов, что произойдет самопроизвольное откручивание.

Прочность болта

Рекомендуемые значения затяжки болтов назначаются из условия прочности болтов. В уроке «Прочность болтов» я рассказывал про прочность, какие бывают болты и как маркируются. Обычно рекомендуемый момент затяжки обеспечивает осевое усилие болта в 2/3 от предела текучести, то есть затянутый болт будет иметь запас прочности.

Ниже представлена таблица для затяжки болтов и гаек со стандартным шагом метрической резьбы.

Как видим из таблицы, момент затяжки любого болта прочностью 12.9 в разы выше момента затяжки болта класса прочности 4.6. Обращаю Ваше внимание, что данные моменты затяжек действуют только для болтов и гаек из углеродистых сталей со стандартным шагом. Ни в коем случае нельзя затягивать с такими значениями в алюминиевый или чугунный корпус. Данная таблица также не распространяется на самоконтрящиеся гайки и на элементы с мелким шагом резьбы.

Контроль момента затяжки болтов

Как я писал выше, требуемый момент затяжки обеспечивается динамометрическим ключом или иным настраиваемым инструментом (пневматический или электрический гайковерт). При затяжке обращаем внимание на качество резьбы, следим, чтобы гайка или болт закручивались от усилия пальцев и без закусывания.

Иногда, при осуществлении контролируемой затяжки, смазывают резьбу и поверхность под головкой болта или гайки. Раскрутить соединение обычно сложнее, может понадобиться значительно больший момент. Связано это с деформациями, окислением между болтом и поверхностью, коррозией в резьбе. Если требуется проверить, с нужным моментом затянут болт или нет, достаточно просто настроить ключ и попробовать подтянуть болт.

В соединениях с несколькими болтами, контролируемая затяжка осуществляется в несколько приёмов, о том, как это сделать, я расскажу в уроке «Порядок затяжки болтов».

Прочитав данный урок, Вы знаете, с каким усилием можно тянуть болты в обычных соединениях. Помимо простых соединений, меня часто спрашивают какой момент затяжки болтов ГБЦ (головки блока цилиндров) и некоторых других ответственных узлов. Этому вопросу будет посвящен отдельный урок.

В одной из следующих статей мы более подробно обсудим момент затяжки гаек на конкретных примерах, а на сегодня все, спасибо за внимание.

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.