С каким усилием затягивать
Autoservice-ryazan.ru

Автомобильный портал

С каким усилием затягивать

Момент затяжки болтов и гаек на колёсах

От того, как затянут колёсный крепёж, зависит безопасность езды, так что это весьма ответственно для любого автомобиля. У автотранспорта диски фиксируются к ступице либо болтами, либо соединением гайка-шпилька. Третий вариант, когда колесо крепят лишь по центру, можно видеть только на гоночных машинах, поэтому принимать его в расчёт мы не будем. Рассмотрим, что значит момент затяжки болтов, и как при завинчивании добиться нужной величины.

Подбираем правильный крепёж

Главное при установке колёс на машину – закрутить крепёж так, чтобы не допустить его ослабления при движении. Это может привести к самопроизвольному снятию колеса, и понятно, какие будут последствия. Хотя, достаточно опытный водитель уже по характерному стуку поймёт, что ослабилось крепление колеса и примет меры.

Иногда самоослабление соединения происходит по причине неправильного подбора крепежа к дискам. Имеется в виду, конечно, не резьба – если шаг не тот, то гайку или болт попросту не вкрутишь. Речь идёт о форме головки болта или нижней кромки гайки, которая может быть как конической, так и сферической. А гайка к тому же может быть глухой, сквозной, короткой, высокой, иметь прижимную шайбу.

Если крепёж подобран правильно, он в процессе езды даже самостоятельно подтягивается. Кроме функции удержания колеса на ступице, болты и гайки ещё центрируют обод относительно оси вращения. Помогает в этом именно форма головки или кромки крепежа, под которые в диске имеются посадочные места соответствующего типа. Конус центрируется с конусом, сфера со сферой — нарушение такого тандема приводит к ослаблению болтов или гаек уже через несколько километров движения.

Затяжка болтов на колесе

Несколько важных нюансов

Дабы защитить автомобиль, ночующий под дверями подъезда, многие автовладельцы ставят на колёса секретки. Это набор из четырёх гаек или болтов (по одному на колесо), которые обычным ключом открутить невозможно.

  • Для этого в наборе присутствует спецключ, конфигурация которого соответствует индивидуальной форме отверстия на гайке или в шляпке болта. Секретки не обязательно затягивать так же сильно, как и основной крепёж, так что момент затяжки колесных болтов или гаек на них не распространяется.
  • Очень важно не использовать для фиксации колёс крепеж с нарушенной резьбой, смятыми гранями. Если увидели такой дефект, замените гайку или болт на новый, аналогичный не только по резьбе, но и по прочностным характеристикам. А обеспечивает их только заводское изготовление.
  • Сегодня нередко литые диски выпускают в универсальном варианте – с таким расчётом, чтобы их можно было установить на разные автомобили. Размер ступичного отверстия (DIA) при этом делается максимально большим, а на меньший размер переходят за счёт установки ступичных адаптеров.
  • Без этих вкладышей, даже если разница составляет все миллиметр, нагрузка на крепёж увеличивается. Его отверстия деформируются и колесо начинает вращаться по траектории овала, а не круга. Руль начинает бить, и особенно это чувствуется на скорости ближе к 100 км/час.

Не понимая, что происходит, автовладелец обращается в шиномонтажку. Новая балансировка проблему не решает, а между тем на машине разрушаются амортизаторы и элементы ходовой части, ломаются шпильки колеса. Виной всему отсутствие маленьких пластмассовых колечек ценою в 50-75 рублей.

С каким усилием затягивать колесные гайки

Сила затяжки болтов у каждого автомобиля своя и определяет её производитель, указывая в инструкции по эксплуатации модели.

Только как понять, что при закручивании приложено именно то усилие, которое нужно? И как не перестараться и не сорвать резьбу? Для этого существует специальный ключ со встроенным динамометром (отсюда и название динамометрический). Он обеспечит контроль момента затяжки колесных гаек, для которых пережим так же нежелателен, как и слабое крепление.

Он может привести не только к срыву резьбы или деформации болта или шпильки, но и к появлению трещины на диске. К тому же, перетянутый крепёж имеет свойство прикипать к ступице, после чего его невозможно открутить – нужно только срезать. Перетянуть резьбу можно не только гайковёртом, но и балонником, рычаг которого имеет достаточную длину.

Поэтому, после завинчивания крепежа обычным инструментом, рекомендуется произвести окончательную затяжку болтов динамометрическим ключом. С его помощью соединение можно как дотянуть до нормируемого, так и ослабить, если изначально было приложено чрезмерное усилие.

Таблица моментов затяжки колесных болтов и гаек

Сориентироваться, какой момент затяжки колесных болтов и гаек определяет производитель для той или иной модели автомобиля, поможет представленная ниже таблица.

Усилие затяжки болтов: определение момента

От качества крепежа зависит долговечность и надежность соединений. Чтобы крепеж не был излишне затянутым или разболтанным, нужно знать, с каким усилием закручивать болты. Момент усилия затяжки болтов — это модульная величина силы, приложенной к гайке во время накручивания на стержень винта. Неправильный расчет усилия закручивания болтов приводит к тому, что гайка не выдерживает нагрузок и самопроизвольно отвинчивается в самый неподходящий момент. Например, если гайка разболталась на фланцевом соединении трубопровода, это приведет к утечке воды. Другой вариант последствий ошибки в расчетах — сорванная резьба и растяжение шпильки винта. Удлинение шпильки приводит к тому, что винт теряет свои крепежные качества. Из-за деформации метиза конструкция может развалиться даже при небольшой нагрузке.

Необязательно выполнять расчеты вручную. Гораздо удобнее и надежнее узнать момент затяжки болтов по таблице, где значения крутящего момента указаны в Нм. Согласно системе СИ, 1 Нм — это крутящий момент, полученный в результате перпендикулярного воздействия силы в 1 Н на рычаг длиной в 1 м. В стандартных таблицах, как правило, есть следующие параметры метиза для определения нужного значения силы затяжки болтов: диаметр и шаг резьбы, площадь сечения стержня метиза, усилие предварительной затяжки. В таблицах с практическими значениями (без усилия предварительной затяжки) можно узнать нормативные значения крутящего момента по параметрам резьбы и классу прочности определенного вида болтов.

Методика затяжки болтов бывает неконтролируемой и контролируемой. В первом случае для закручивания используется обычный гаечный ключ и молоток. При таком способе закручивания невозможно узнать, правильно ли затянута резьба — качество резьбового соединения зависит от мастерства того, кто выполнял работу. Во втором случае для затягивания крепежа используются специальные калибровочные инструменты, которые обеспечивают соблюдение табличных или расчетных значений оптимального крутящего момента.

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

Резьба/шаг мм. Класс прочности болтов
4,6 5,8 8,8 10,9 12,9
Момент затяжки Н*м
5/0.8 2,1 3,5 5,5 7,8 9,3
6/1.0 3,6 5,9 9,4 13,4 16,3
8/1.25 8,5 14,4 23,0 31,7 38,4
10/1.5 16,3 27,8 45,1 62,4 75,8
12/1.75 28,8 49,0 77,8 109,4 130,6
14/2.0 46,1 76,8 122,9 173,8 208,3
16/2.0 71,0 118,1 189,1 265,9 319,7
18/2.5 98,9 165,1 264,0 370,6 444,5
20/2.5 138,2 230,4 369,6 519,4 623,0
22/2.5 186,2 311,0 497,3 698,9 839,0
24/3.0 239,0 399,4 638,4 897,6 1075,2
27/3.0 345,6 576,0 922,6 1296,0 1555,2
30/3.5 472,3 786,2 1257,6 1766,4 2121,6
33/3.5 636,5 1056,0 1699,2 2380,8 2860,8
36/4.0 820,8 1363,2 2188,8 3081,6 3696,0
39/4.0 1056,0 1756,8 2820,2 3955,2 4742,4

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.

Таблица затяжки болтов динамометрическим ключом

Определенная степень закрутки резьбовых элементов выполняется с целью увеличения срока службы, прочности и повышению сопротивления различным влияющим факторам. Для каждого крепежного элемента есть определенная степень затяжки на каждом посадочном месте, рассчитывается она на основе нагрузок, температурных режимов и свойств материалов.

Например, при воздействии температуры металлу свойственно расширяться, при условии влияния вибрации — крепеж получает дополнительную нагрузку, и чтобы минимизировать ее, закручивать нужно с правильным усилием. Рассмотрим силу затяжки болтов, таблицы, методы и инструменты для проведения работ

Маркировка деталей

Этот параметр указывается на головке болта. Для деталей, выполненных на основе углеродистой стали с классом прочности — 2, указываются цифры через точку, например: 3.5, 4.8 и т. д.

Первая цифра указывает 1/100 номинального размера прочностного предела на разрыв, измеряется в МПа. Например, если на головке болта, указано — 10.1, то первое число означает 10*100 = 1000 МПа.

Вторая цифра — отношение пределов текучести к прочности, умножается на 10, по вышеуказанному примеру — 1*10*10= 100 МПа.

Предел текучести — это максимальная нагрузка на болт. Для элементов, выполненных из нержавеющей стали, наносится тип стали А2 или А4, и далее предел прочности. Например: А4—40. Число в данной маркировке характеризует 1/10 предела прочности углеродистой стали.

Единицы измерения

Основной величиной является Паскаль, единица измерения давления, механического напряжения, согласно международной системе «СИ». Паскаль равняется давлению, вызванному силой в один ньютон, равномерно распределяющейся по плоской к ней поверхности с площадью в один квадратный метр.

Рассмотрим, как конвертируются единицы измерения:

  • 1 Па = 1Н/м2.
  • 1 МПа = 1 н/мм2.
  • 1 н/мм2 = 10кгс/см2.

Моменты затяжки резьбовых соединений

Ниже приведена таблица затяжки болтов динамометрическим ключом.

Прочность болта, в Нм
Размер резьбы 8.8 10.9 12.9
М6 10 13 16
М8 25 33 40
М10 50 66 80
М12 85 110 140
М14 130 180 210
М16 200 280 330
М18 280 380 460
М20 400 540 650

Таблица усилия затяжки болтов для дюймовой резьбы стандарта США для крепежных деталей SAE класса 5 и выше.

Дюймы Нм фунт
¼ 12±3 9±2
5/16 25±6 18±4,5
3/8 47±9 35±7
7/16 70±15 50±11
½ 105±20 75±15
9/16 160±30 120±20
5/8 215±40 160±30
¾ 370±50 275±37
7/8 620±80 460±60

1 ньютон метр (Нм) равняется 0,1кГм.

ISO -Международный стандарт.

Моменты затяжки ленточных хомутов с червячным зажимом

В нижеуказанной таблицеприведены данные для первоначальной установки на новом шланге, а также для повторной затяжки уже обжатого шланга.

Размер хомута Нм фунт / дюйм
16мм — 0,625 дюйма 7,5±0,5 65±5
13,5мм — 0,531 дюйма 4,5±0,5 40±5
8мм — 0,312 дюйма 0,9±0,2 8±2
Момент затяжки для повторной стяжки
16мм 4,5±0,5 40±5
13,5мм 3,0±0,5 25±5
8мм 0,7±0,2 6±2

Как определить момент затяжки

  • С помощью динамометрического ключа.

Этот инструмент должен быть подобран таким образом, чтобы момент затяжки крепежного элемента был на 20−30% меньше, чем максимальный момент на вашем ключе. При попытке превысить предел, ключ быстро выйдет из строя.

Усилие на затяжку и тип стали указывается на каждом болте, как расшифровывать маркировку описывалось выше. Для вторичной протяжки болтов нужно учитывать несколько правил:

  1. Всегда знать точное необходимое усилие для затяжки.
  2. При контрольной проверке затяжки стоит выставить усилие и проверить в круговом порядке все крепежные элементы.
  3. Запрещено использовать динамометрический ключ как обычный, им нельзя производить закрутку деталей, гайку или закручивать болт до примерного усилия, контрольная протяжка производится динамометрическим ключом.
  4. Динамометрический ключ должен быть с запасом.
  • Без динамометрического ключа.

Для этого потребуется:

  • Ключ накидной или рожковый.
  • Пружинный кантер или весы, с пределом в 30 кг.
  • Таблица, в которой указывается усилие затяжки болтов и момент затяжки гаек.

Момент затяжки — это усилие, приложенное на рычаг размерами в 1 метр. Например, нам требуется затянуть гайку с усилием 2 кГс/м:

  1. Измеряем длину нашего накидного ключа, она, к примеру, составила 0,20 метра.
  2. Делим 1 на 0,20 получаем цифру 5.
  3. Умножаем полученные результаты, 5 на 2кГс/м и получаем в итоге 10 кг.

Переходя к практике, берем наш ключ и весы, прикрепляем крючок к ключу и производим затяжку до нужного веса, согласно описанного выше расчета. Но даже такой способ в итоге окажется лучше, чем тянуть от «руки — на глаз», с погрешностью, чем выше усилие, тем она меньше. Это будет зависеть от качества весов, но лучше все-таки приобрести специальный ключ.

Как правильно затягивать болты головки блока цилиндров?

При капитальном ремонте двигателя важно в точности соблюдать технические параметры и нормы, необходимые для корректной его работы. Соблюдая нужные параметры и следуя указаниям по ремонту, итоговый результат будет успешный.

Назначение и строение ГБЦ

Современные автомобили в подавляющем большинстве используют различные виды топлива для совершения работы за счет его сгорания. Воспламенение воздушно-топливной смеси происходит в двигателе внутреннего сгорания.

При детонации топлива в камере сгорания происходит «взрыв» смеси и при этом выделяется газы, которые и толкают поршень к нижней мертвой точке. Чтобы работа двигателя была корректна, все отработавшие газы через выпускной коллектор выводятся в атмосферу. Для этого в конструкции двигателя предусмотрена система газораспределения. Наиболее важной составляющей этого механизма является головка блока цилиндров.

Головка блока цилиндров механизма газораспределения предназначена для обеспечения герметичности между поршнем и поверхностью камеры сгорания двигателя.

В зависимости от конструкции автомобильного двигателя, головки блока цилиндров могут изготавливаться из чугуна или более легкого алюминия. Форму ГБЦ обычно придают путем литья. Конструктивные особенности могут быть различны, но в основном головка содержит такие части, как:

  • камеры сгорания;
  • клапана (различают впускные и выпускные, в соответствие с их назначением – впускные открывают доступ рабочей смеси из топлива и воздуха в цилиндр, выпускные – осуществляют вентиляцию цилиндра за счет выталкивания поршнем отработавших газов в выпускной коллектор);
  • участок газораспределительного механизма;
  • рубашка охлаждения;
  • отливка для форсунок или свечей зажигания;
  • масляные каналы.

Между блоком цилиндров и головкой обычно устанавливается прокладка, которая не допускает прорыва газов из-под камеры сгорания, а также масла и охлаждающей жидкости из каналов, соединяющие ГБЦ и сам блок.

Важно! При неправильной и не равномерной затяжке болтов крепления головки блока цилиндров, будет нарушена герметичность камеры сгорания, а это приведет к потере мощности, прогоранию прокладки и выходу из строя самой головки (возможна деформация или растрескивание корпуса).

О силах, действующих на ГБЦ во время работы мотора

При работе мотора автомобиля, головка подвергается воздействию высокого давления (за счет такта сжатия в камере сгорания давление может достигать до 15 атмосфер), высокой температуры сгорания смеси (около 550-600 ºС), вибрации со стороны кривошипно-шатунного механизма.

Между блоком цилиндров и головкой устанавливается прокладка, которая имеет определенную толщину – при затягивании болтов крепления головки, эта толщина уменьшается (дает усадку) и ГБЦ плотно прилегает к корпусу двигателя. Но во время затяжки, головка имеет свойство деформироваться на тысячные доли миллиметра, поэтому болты всегда заворачивают в определенном порядке.

Силы, действующие на ГБЦ во время затягивания болтов

В процессе затягивания болтов в местах их крепления давление на поверхность значительно повышается, что в свою очередь приводит к V- образной деформации «подошвы». При не соблюдении порядка затягивания, а также с не регламентированным моментом (усилием), монтаж головки может привести к прогоранию прокладки в следствии прорыва газов, что поведет за собой более серьезные последствия.

Когда необходимо производить затяжку ГБЦ?

На современных автомобилях уже не требуется повторная протяжка болтов крепления головки цилиндров – данные работы ранее осуществлялись на старых автомобилях семейства ВАЗ, УАЗ, МОСКВИЧ – эта операция являлась основной при прохождении машины ТО-1.

При замене прокладки нужно иметь нужное оборудование, благоприятные погодные условия (или учитывать существующие), прямые руки и светлую голову. Нужно учитывать, что температура окружающей среды довольно сильно может повлиять на процесс установки ГБЦ.

Применяемый инструментарий

Из оборудования необходим динамометрический ключ с калибровкой усилия под конкретный автомобиль (на разных машинах момент затяжки креплений может существенно отличаться), торцевая головка нужного размера, которая подходит к конкретному виду крепежа.

Итак, динамометрические ключи бывают нескольких видов:

  • щелчковый;
  • стрелочный;
  • цифровой;
  • иные приспособления.

Щелчковый ключ

Щелчковый (также предельный или пружинный) ключ применяется для быстрой затяжки резьбовых соединений с заданным крутящим моментом. При достижении нужного усилия, внутри ключа срабатывает пружинный механизм, в следствии чего слышен щелчок, свидетельствующий об необходимости прекращения затяжки текущим моментом (усилием). Погрешность такого ключа не превышает 4% (при условии корректного хранения и использования).

Стрелочный ключ

Стрелочный (торсионный) ключ являет собой рычаг со стрелкой и шкалой усилия (или индикатором часового вида), что делает его самым простым в использовании. При использовании такого ключа стрелка указывает на текущий момент затяжки при проворачивании рычага. Из минусов таких ключей стоит отметить довольно большую погрешность (от 5 до 20%), и со временем сталь утрачивает свою упругость, что делает невозможным его регулировку.

Цифровой ключ

Цифровой ключ (или цифровой адаптер) является самым точным инструментом в своей категории – его погрешность составляет всего 1%. Поэтому такие ключи часто используют при монтаже «ответственных» резьбовых соединений.

Иные приспособления

Самодельными динамометрическими ключами пользуются тогда, когда других приспособлений под рукой не имеется – обычно это самодельные механизмы, состоящие из трещотки и старых пружинных весов или современных цифровых. Но погрешность таких приспособлений намного выше, чем заводские ключи – это обусловлено неправильной калибровкой усилия.

Момент затяжки болтов (усилие)

Момент затяжки болтов для каждого автомобиля разный (в виду конструктивных особенностей). Для конкретного автомобиля есть своя таблица моментов затяжки креплений. В следующем разделе рассмотрим усилия крепежа ГБЦ на примере «вазовской» головки.

Правильный порядок затяжки

Существует определенный порядок затяжки болтов, почти на всех автомобилях он одинаковый – от центра головки к ее краям, крест на крест. Так, например, первыми затягиваются два центральных болта правого и левого рядов, затем два болта, находящиеся слева от центральных, затем два справа от центральных, потом два болта находящиеся слева в обоих рядах и завершают порядок болты находящиеся справа в обоих рядах.

Важно помнить, что крепеж всегда выполняется в три — четыре подхода:

  1. Первый подход – усилие 3-4 кгс.
  2. Второй подход – усилие 7 кгс.
  3. Третий подход – усилие 9 кгс.
  4. Последний подход – усилие 11,5 – 12 кгс.

Ошибки при монтаже головки

Если не использовать динамометрический ключ при монтаже головки блока цилиндров, то можно ошибиться с усилием, что приведет к неравномерному моменту. В таких случаях будет чрезмерное или недостаточное усилие, которое повлечет за собой либо деформацию поверхности головки, либо допуск прорыва газов, масла или охлаждающей жидкости. В обоих случаях это чревато тяжелыми последствиями для двигателя.

При соблюдении правил затягивания крепежных болтов, а также нужного момента, всегда можно рассчитывать на надежную и долговечную работу установленных деталей. Механизм газораспределения в двигателе играет основную роль, поэтому пренебрегать правилами монтажа составляющих элементов не стоит.

Затяжка резьбовых соединений

Технический уровень и качество крепёжных деталей и соединений имеют важное значение для обеспечения высоких потребительских характеристик машин, механизмов, строительных конструкций, бытовой техники, другой продукции. Известно, что большинство отказов в автотранспортных средствах так или иначе связано с крепёжными деталями, ослаблением соединений, а любые ремонты и обслуживание – с отвинчиванием и завинчиванием болтов, гаек, винтов и т.д.

Надёжность соединений узлов зависит от технического уровня конструкции в целом, качества крепёжных деталей и качества сборки [1].

Надёжность резьбовых соединений — это, в первую очередь, гарантия длительного сохранения усилия предварительной затяжки в период эксплуатации. Как обеспечить это?

Силовые параметры резьбовых соединений. Надёжность крепежа.

Чтобы ответить на поставленный вопрос, сначала назовём основные силовые параметры резьбовых соединений. ГОСТ 1759.4 устанавливает для крепёжных деталей минимальную разрушающую нагрузкур, Н) и пробную нагрузку(N, Н), которая для классов прочности 6.8 и выше составляет 74-79% от минимальной разрушающей нагрузки. Пробная нагрузка является контрольной величиной, которую стержневая крепёжная деталь должна выдержать при испытаниях.

Усилие предварительной затяжки (далее – усилие затяжки – Q, Н), на которое производится затяжка резьбового соединения, обычно принимаетсяв пределах 75-80%, в отдельных случаях и 90%, от пробной нагрузки[1]. Нередко возникает вопрос почему «предварительной»? Дело в том, что затяжка соединений подразумевает создание во всех деталях – и крепёжных, и соединяемых, некоторых напряжений. При этом в упруго напряжённых телах проявляются некоторые механизмы пластических деформаций, ведущие к убыванию напряжений во времени (явление релаксации напряжений). Поэтому по истечении некоторого времени усилие затяжки соединения несколько снижается без каких либо дополнительных силовых воздействий на него. В табл. 1 для справок приведены значения усилий затяжки нескольких размеров соединений.

Значения усилий затяжки,Q, Н

Размер резьбы болта

Класс прочности 6.8

Класс прочности 8.8

Класс прочности 10.9

Существует несколько способов затяжки резьбовых соединений: затяжка до определённого момента, затяжка до определённого угла, затяжка до предела упругости, затяжка в области пластических деформаций и другие.

Затяжка соединений до определённого момента

В отечественной практике чаще всего применяется затяжка путём приложения к крепёжной детали необходимого крутящего момента затяжки (далее – момента затяжки, Мкр, Н*м), который обычно указывается в чертежах или технологии сборки. В автомобильной промышленности для назначения моментов затяжки используются отраслевые стандарты [2; 3] и руководящий документ [4], которые распространяются на резьбовые соединения с болтами, шпильками и гайками с цилиндрической метрической резьбой номинальным диаметром от М3 до М24 в зависимости от размеров, класса прочности крепёжной детали и класса соединения.

В зависимости от степени ответственности соединений назначаются классы резьбовых соединений и соответствующие им величины максимальных и минимальных моментов затяжки, объёма их контроля (проверки), приведенные в табл.2.

Таблица 2. Классы резьбовых соединений по [3]

Допускаемое отклон. от расчетного Мкр, %

Объем контроля затяжки

Периодически, согласно техдок.

Несколько иные, но во многом аналогичные классы резьбовых соединений приводит, например, стандарт фирмы Renault[5], называя их классами точности прилагаемого момента:

имеет поле допуска Мкр на инструменте

имеет поле допуска Мкр на инструменте

имеет поле допуска Мкр на инструменте

имеет поле допуска Мкр на инструменте

имеет поле допуска Мкр на инструменте

имеет поле допуска Мкр на инструменте

Видно, что классы А, В, С, D соответствуют по полю допуска классам по табл.2.

Номинальный крутящий момент рассчитывается по известной формуле [1; 4;7]:

где µр– коэффициент трения в резьбе;

µт — коэффициент трения на опорном торце;

dт – диаметр опорной поверхности головки болта или гайки,мм;

d – диаметр отверстия под крепёжную деталь, мм;

Р – шаг резьбы, мм;

d2– средний диаметр резьбы, мм.

Существенное влияниена затяжку крепёжных соединений оказывают условия контактного трения в резьбе и на опорной поверхности, зависящие от таких факторов, как состояние контактных поверхностей, вид покрытия, наличие смазочного материала, погрешности шага и угла профиля резьбы, отклонение от перпендикулярности опорного торца и оси резьбы, скорость завинчивания и др. Значения коэффициента трения в реальных условиях сборки можно лишь прогнозировать. Как показывают многочисленные эксперименты, они не стабильны. В табл. 3 приведены их справочные значения [6].

Таблица 3. Значения коэффициентов трения в резьбе µри на опорном торце µт

Без смазочного материала

Машинное масло с МоS2

Для упрощения расчётов Мкр коэффициенты трения обычно усредняют. В качестве примера в табл. 4 приведены результаты сравнительного расчёта моментов затяжки соединения болт-гайка размером М8, класса прочности 8.8-8. Значения коэффициентов трения µриµт взяты средними от приведённых в табл.3. Конечные результаты расчётов достаточно близки.

Таблица 4. Результаты сравнительного расчёта момента затяжки крепежа

Вид смазки и покрытия

Разные коэффициенты трения

Усреднен. к-ты трения

Без смазки и покрытия

Для понимания и правильного назначения режимов сборки резьбовых соединений важно знать на что расходуется Мкр. В табл. 5 приведены результаты расчёта момента затяжки в целом и по составляющим. Три составляющие момента затяжки (см. формулу) отражают их доли, идущие на создание усилия затяжки (12-15%), на преодоление сил трения в резьбе (32-39%) и на преодоление сил трения под головкой болта или под гайкой (47-54%) [1].

Как видим на создание усилия затяжки расходуется лишь до 15% Мкр.

Таблица 5. Моменты затяжки соединений и их составляющие, Мкр, Н*м

Размер резьбы ишестигр., мм

На создание усилия затяжки

На трение в резьбе

На трение под головкой

При применении соединений с фланцевыми болтами и гайками важно учитывать влияние на момент затяжки увеличенной опорной поверхности под головкой. Момент требуется на 10-15% выше, чем без фланца.

Крепёж. Точность способа затяжки по моменту

Итак, все действия разработчиков крепёжных соединений в машинах и механизмах сводится к назначению Мкр. Но обеспечит ли этот момент получение необходимого усилия затяжки? Зная сильное влияние условий трения и класса соединения на зависимость между усилием и моментом затяжки, покажем каков может быть разброс достигаемых значений Q при сборке. В качестве примера рассмотрим соединение болт-гайка М8 класса прочности 8.8-8, покрытие цинковое с хроматированием без смазочного материала. Номинальное усилие затяжки Q= 15900 Н.По [4] имеемМкр макс = 24,4 Н*м.

Близкие значения Q и Мкр приводятся в материалах фирм Renault, Gedore, Facom и других.

Рассчитаемпри возможных значениях коэффициентов трения 0,3, 0,14 и 0,10 величины достигаемого усилия затяжки при названных моментах затяжки для соединений II и III классов (табл. 6) и построим диаграмму в координатах Q– Мкр (рис. 1). Виден весьма существенный разброс достигаемых значений усилия затяжки (заштрихованная четырехугольная зона) при заданных крутящих моментах. Для соединений II класса это А2ВСD2, а III класса – А3ВСD3.

Минимально достигаемое усилие затяжки Qминполучается при приложении минимального крутящего момента затяжки Мкр. мин при максимальном коэффициенте трения µмакс(точки А2 и А3 на диаграмме).

Таблица 6. Результаты расчётов усилия затяжки, Q, Н

Момент затяжки, Н/м

Коэффициент трения, µ

Мкр.мин = 19,8;11 класс

Мкр. мин = 15,1; 111класс

Максимальное усилие затяжки Qмакс достигается при приложении максимального крутящего момента Мкр. макс при наименьшем коэффициенте трения µмин (точка С на диаграмме).

Подобные графические изображения могут быть построены для каждого конкретного резьбового соединения. Точка соответствующего соотношения Мкр – Q находится внутри четырёхугольника.

Еще одна характеристика резьбовых соединений, влияющая на точность затяжки по моменту, назовём её «плотность» или «герметичность» стыка соединяемых деталей. Чем больше в пакете деталей (слоев), тем сильнее влияние заусенцев, неровностей, шероховатости контактных поверхностей.

Минимальное удельное усилие на контактных поверхностях должно устанавливаться из условия плотности стыкови не должно быть меньше s0 мин=(0,4 – 0,5)sт. Максимальное значение удельных усилий, обеспечивающих надёжность затяжки должно быть s0 макс=(0,8 – 0,9)sт.

Ранее мы приводили данные [1] о нежелательности применения плоских и пружинных шайб в соединениях и приводили варианты перехода, в частности, на фланцевый крепёж, что существенно повышает надёжность. Там же показаны отрицательные стороны применения болтов с шестигранной уменьшенной головкой, у которых контактные напряжения под головкой превышают sт.

Как видно способ затяжки с контролем момента даже при его точной фиксации не обладает необходимой надёжностью, далеко не всегда обеспечивает нужное усилие затяжки.

Методы контроля затяжки крепежа

Наиболее распространен метод контроля при помощи динамометрических ключей, имеющих точность в пределах ±5%. Ошибка в измерении величины момента зависит от принятого метода его определения. В [4] предусматриваются следующие методы.

Метод А. Момент измеряется непосредственно в начале вращения болта или гайки в направлении затягивания, измеренный таким образом момент называется «моментом страгивания с места». Метод применяется для быстрого контроля и осуществляется не позднее 30 минут после затяжки.

Метод В. Момент измеряется во время вращения при повороте на 10 о – 15 о в направлении завинчивания. Момент, полученный при этом, называется «моментом вращения». Метод применяется для периодического, но более точного контроля.

Метод С. Соединение освобождается и снова затягивается в прежнем положении, которое должно быть отмечено риской. Этот момент называется «моментом повторной затяжки» и применяется для контроля соединений, имеющих оксидные пленки, окраску, загрязнения.

Величины моментов затяжки при контрольных измерениях должны находитьсяв следующих диапазонах :

Метод А

Метод В

Метод С

От

До

В случае недостаточной величины момента затяжки производится подтяжка резьбового соединения до заданной величины момента. Заметим, что контроль качества затяжки особо ответственных соединений (класс 1 ) с допускаемым отклонением момента ±5% динамометрическим ключом, имеющим такую же точность, едва ли корректен.

Таким образом, показано, что как затяжка резьбовых соединений, так и её контроль базируются на косвенных методах путём приложения к крепёжной детали крутящего момента, но это далеко не всегда обеспечивает получение необходимого усилия затяжки.

Поэтому разработчики конструкции вынуждены для обеспечения требуемого усилия сжатия соединяемых деталей применять большее количество недозатянутых крепёжных деталей и увеличивать их диаметр.

Приведем примеры ошибок, которые стали возможными из-за указания в техдокументации только момента затяжки.

На автомобилях семейства ГАЗель при сборке крепления задней опоры двигателя имели место случаи разрушения болтов М10х6gх30 (210406) с полукруглой головкой и квадратным подголовком. Испытания болтов показывали, что они соответствуют требованиям ОСТа и имеют класс прочности 4.8. Оказалось, что, указанный в чертежах узла крутящий момент затяжки Мкрравнялся 28-36 Нм. Это соответствует соединению класса прочности 6.8.в результате усилие затяжки при Мкр. минзавышалось в 1,4 раза, а при Мкр.макс в 1,9 раза! После замены класса прочности болта на 6.8 дефекты сборки были исключены.

При сборке суппорта переднего тормоза автомобилей ВАЗ 2108(09) разрушался болт 2108-3501030 М12х1,25х30, имеющий класс прочности 10.9. Болт, имеющий покрытие фосфат с промасливанием, опирается на шайбу с таким же покрытием и закручивается в чугунный суппорт с цинковым покрытием. По чертежу Мкр.макс=118,4 Нм. В стандартах ВАЗа не было данных по коэффициенту трения для данного сочетания контактных поверхностей. По разным источникам отклонение Мкр могут составлять от ±10% до ±30%. Проведённые исследования этого резьбового соединения и условий его сборки на конвейере позволили выявить, объяснить и устранить причины разрушения болтов[1]. На рис. 2 показана диаграмма Q– Мкр, рассчитанная по методике Фиат-ВАЗ, где n — коэффициент использования предела текучести (n=s:sт, где s — суммарное напряжение в болте, создаваемое при затяжке). Для ответственного соединения (11 класса) коэффициент трения в резьбе и на опорной поверхности варьировался в пределах 0,1–0,18. Было определено, что при m=0,1 момент Мкр.мин=96,5 Нм, а усилие затяжки Q=59536 Н. При Мкр.макс=118,4 Нм усилие Q=73130 Н, что выше нагрузки до предела пропорциональности Qупр=72750 Н, то есть возможна пластическая деформация болта или его разрушение при сборке. Известно, что при случайном попадании масла и колебаниях толщины покрытий коэффициент трения может уменьшится до значения 0,08 и даже 0,06. В то же время было выявлено,что перед сборкой болты проходили операции мойки и промасливания, что недопустимо, ибо ещё больше увеличивало усилие затяжки.

Результаты исследований показали также целесообразность замены цилиндрической головки с внутренним шестигранником у болтана головку с волнистым приводом (типа ТОRХ) и 2-х радиусной поднутренной галтелью под головкой. За счёт этого удалось снизить напряжения под головкой и еще больше повысить надёжность крепления.

Приведённые примеры показывают, что исследования конструкций узлов и технологии сборки позволяют выяснить и исключить возможные дефекты, а также подтверждают необходимость перенесения внимания с момента на усилие затяжки.

О затяжке крепёжных соединений с контролем усилий

В мировой практике используются методы и инструменты, которые непосредственно контролируют усилие затяжки в ходе сборки. Осуществить затяжку резьбового соединения с контролем по усилию в лабораторных условиях несложно. Исследования показывают, что наибольшая точность обеспечения усилий затяжки в производственных усло

Усилие затяжки болтов головки блока цилиндров

Головка блока цилиндров — важнейшая часть в двигателе автомобиля. Она расположена на верхней части блока цилиндров, выполняя большую роль в двигателе машины. ГБЦ выплавляется из алюминиевого сплава, крепление к блоку цилиндров получается крепким за счёт специальных крепежных болтов.

Непосредственный ремонт этой детали проводите основательно, если не соблюсти правила затяжки, можно нарушить герметичность соединения головки болта цилиндров и блока. Некоторые автовладельцы самостоятельно выполняют ремонт ГБЦ, пренебрегая правилами, за счёт чего теряется герметичность соединения, протекает масло, пробивается прокладка, и иногда даже снижается компрессия в двигателе. Не пренебрегайте правилами и требованиями при установке ГБЦ.

Стоит так же помнить, что чрезмерное усилие при затяжке болтов в некоторых случаях вызывает деформацию корпуса самой ГБЦ. При затяжке болтов головки блока цилиндров соблюдайте момент затяжки колесных болтов, соблюдайте схему и технологию затяжки.

Когда необходимо производить затяжку ГБЦ

Многие современные авто уже не требуют затяжки болтов гбц, но старые модели отечественного автопрома нуждаются в своевременной затяжке, особенно перед техническим осмотром вашего автомобиля.

Если вы открываете капот автомобиля и видите, что в местах болтов головки блока цилиндров скопилась влага, необходима срочная затяжка болтов. Утечка смазки может стать причиной появления влаги в этих местах.

Нарушенная структура блоков приводит расслаблению болтов. Чаще всего нарушение структуры происходит из-за перегрева двигателя, с чем тоже нужно разбираться.

Нарушенная герметичность ГБЦ является распространённой причиной нарушения правильной затяжки болтов. Момент затяжки болтов рекомендовано производить по прохождению машиной определенного километража.

После проведения ремонтных работ, связанных с двигателем и цилиндром двигателя нужно проводить затяжку болтов головки блока цилиндров.

Раньше затяжку болтов гбц проводили непосредственно на первом техническом осмотре машины, новые машины всё реже подвергаются этой манипуляции.

Момент затяжки болтов головки блока цилиндров

Зависит от версии вашего автомобиля, на старых отечественных машинах их только два, на более современных версиях уже 4. Решившись на самостоятельную затяжку болтов ГБЦ приготовьте достаточно теплое помещение, или если вы собираетесь делать ремонт в теплое время года выберите день с погодными условиями, когда температура достигает более 20 градусов тепла. Если же проводите ремонт в холодное время года, подготовьте обогреваемое помещение, в котором будет удобно работать.

При ремонтных работах не забывайте очищать все болты, соединения от грязи, излишков масла, особенно, если в конструкции протекла прокладка. После каждой манипуляции затяжки желательно ждать 20 минут, пока металл придёт в изначальную форму, чтобы избежать перегрева и деформации металлического корпуса.

Желательно посмотреть момент затяжки на гбц вашего автомобиля в оригинальном справочнике вашей машины или узнать у опытного механика, компетентного в этих вопросах. Обязательно утоните модель и год выпуска своего автомобиля, чтобы не ошибиться.

Соблюдайте правильный порядок затяжки болтов гбц, иначе работу придётся переделывать, ваши старания окажутся напрасны.

Как правильно проводить затяжку ГБЦ

В первую очередь найдите оригинальное руководство по эксплуатации вашего автомобиля. Даже если вы покупали авто с рук, в интернете можно найти руководство по использованию. Внимательно изучите все, что вам потребуется при перетяжке гбц, а именно:

  • какие вам понадобятся болты для затяжки гбц;
  • какое усилие затяжки требует отдельный момент(для каждого нужна разная сила);
  • порядок затяжки гбц.

В современных автомобилях используются специальные пружинные болты, не требующие дополнительной затяжки, обратите на это внимание. Такие детали при усилии и попытке их затяжки могут не только деформироваться, но и повредить детали, расположенные рядом. Будьте осторожны, обязательно узнайте, какие болты стоят на вашем автомобиле.

Во время ремонтных работ поставьте специальную прокладку, не дающие усадку болта, это исключит необходимость протяжки болтов.

Для самостоятельной затяжки моментов обязательно понадобится специальный ключ, движения которым придётся делать с точностью до миллиметров, которые производитель указывает в инструкции к автомобилю. Забудьте про мысли, что чем туже вы затянете болт, тем лучше он будет держаться и так далее, в этом деле придётся чётко следовать инструкции, иначе рискуете повредить двигатель автомобиля, что приведет к более дорогостоящему ремонту.

Работа с динамометрическим ключом

В начале монтажа установите динамометрический ключ в положение, называемое у механиков нулевым. Такое положение — момент, когда показания ключа равны изначальному положению болта. Внимательно посмотрите на цифры в момент начала крепежа, запомните, а лучше запишите.

Медленными и аккуратными движениями начинайте крутить ключ и внимательно следите за показателями, если момент остаётся на том же месте, значит крепеж поддался растяжению. Если момент резко изменяется, значит нужно добиваться движения болта. Резкое увеличение момента говорит о том, что держатель не до конца растянут. Тогда монтаж придётся совершать после стабилизации.

Если же при затяжке момент резко начинает уменьшаться — крепеж деформирован, замена неизбежна.

Езда по проселочным дорогам сразу же после трассы губительно влияет на двигатели отечественных автомобилей. При езде двигатель машины постоянно то нагревается, то остывает, что плохо сказывается на качественном креплении. Болты разбалтываются, что приводит к поломкам, протечкам масла. Резкие перепады температур негативно влияют на правильное крепеление болтов. Ответственно относитесь к замене этой маленькой, но важной детали автомобиля.

Вот таблица моментов, которые нельзя превышать при затяжке.

Резьба
Прочность болта
8.8 10.9 12.9
М6 10Нм 13Нм 16Нм
М8 25Нм 33Нм 40Нм
М10 50Нм 66Нм 80Нм
М12 85Нм 110Нм 140Нм
М14 130Нм 180Нм 210Нм
М16 200Нм 280Нм 330Нм
М18 280Нм 380Нм 460Нм
М20 400Нм 540Нм 650Нм
М22 530Нм 740Нм 880Нм
М24 670Нм 940Нм 1130Нм
М27 1000Нм 1400Нм 1650Нм
М30 1330Нм 1800Нм 2200Нм
М33 1780Нм 2450Нм 3000Нм
М36 2300Нм 3200Нм 3850Нм
М39 3000Нм 4200Нм 5050Нм
М42 3700Нм 5200Нм 6250Нм

Как контролировать момент затяжки

Есть специальные методы контроля правильной затяжки болтов, чтобы не переусердствовать в этом деле и не затянуть их недостаточно. Прикладывайте к болту момент, который равен моменту страгивания болта, а именно при начале поворота контролируйте момент страгивания болтов. Когда момент не увеличивается, вы выполняете все правильно, болт начал растяжку.

Когда вы прикладываете неправильный момент, растяжка болтов может не получаться, поэтому и стоит четко следовать инстукции, где сказано, какие моменты на какие болты нужно прикладывать. Эти требования объясняются работой блока цилиндров, каждый из цилиндров работает в постоянном режиме нагрева и охлаждения.

Это лишь общие рекомендации к затяжке моментов блока циллиндров, повторюсь, всё остальное обязательно прочтите в руководстве по ремонту вашей марки и модели автомобиля.

В заключении хочется пожелать решившим самостоятельно проводить ремонт ГБЦ, терпения и удачи в этом сложном деле. Помните обо всех нюансах процедуры, не пренебрегайте важными правилами по ремонту собственного автомобиля.

Читать еще:  Киа форте фото
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector