- Что такое затяжное усилие и как его узнать?
- Маркировка и класс прочности деталей
- В чем измеряется затяжное усилие?
- Значения усилий затяжки для различных типов болтов (таблица)
- Значения усилий затяжки для ленточного хомута с червячным зажимом
- Определение момента затяжки
- Динамометрическим ключом
- Без использования динамометрического ключа
- Устройство и принцип работы динамометрического ключа
- Индикаторного типа
- Электронный индикатор
- Щелчковый механизм
- Практическое применение: как правильно пользоваться инструментом
- Универсальная таблица затяжки болтов
- Как пользоваться динамометрическим ключом, видео инструкция
Всем привет любителям ремонта легкового автотранспорта. Искал на форуме информацию по Динамометрическим ключам, сервисному обслуживанию, ремонту динамометрических ключей, калибровку динамометрических ключей и конечно же правильность использования Динамометрических ключей во время работы ими. Поэтому решил создать блог по ремонту и сервисному обслуживанию Динамометрических ключей всех крупных производителей которые присутствуют на нашем рынке в России, и конечно же пользуются автолюбители в гаражах. Но для начала необходимо понять, что такое крутящий момент, какими единицами СИ он измеряется? Что происходит с болтом во время затягивания? Сейчас попробуем разобраться во всём по порядку.
1.Что такое крутящий момент?
Дадим определение крутящему моменту – это приложенная физическая величина (усилие), равная произведению модуля силы, приложенной к рычагу, на расстоянии от точки приложения силы до оси вращения рычага.
Одна шкала идёт в Международной системе СИ, а вторая в местной системе измерений. Для примера могут быть фунты. Ниже приведена таблица для перевода крутящего момента с разных единиц измерений в единицы СИ.
Теперь необходимо разобрать с каким максимальным моментом можно затягивать болты, шпильки, гайки. Если взять болт в руки на нём будут стоять цифры 3,6: 4,6: 5,6: 5,8: 6,8: 8,8: 9,8: 10,9: 12,9
Это цифры класса прочности болта. Класс прочности гаек, винтов, болтов и шпилек определен их механическими свойствами. По ГОСТ 1759.4-87 (ISO 898.1-78) . Правила расшифровки класса прочности болтов достаточно просты. Если первую цифру обозначения умножить на 100, то можно узнать номинальное временное сопротивление или предел прочности материала на растяжение (Н/мм2), которому соответствует изделие. К примеру, болт класса прочности 10.9 будет иметь прочность на растяжение 10/0,01 = 1000 Н/мм2.
Умножив второе число, стоящее после точки, на 10, можно определить, как соотносится предел текучести (такое напряжение, при котором у материала начинается пластическая деформация) к временному сопротивлению или к пределу прочности на растяжение (выражается в процентах). Например, у болта класса 9.8 минимальный предел текучести составляет 8 × 10 = 80%.
Предел текучести – это такое значение нагрузки, при превышении которой в материале начинаются не подлежащие восстановлению деформации. При расчете нагрузок, которые будут воздействовать на резьбовой крепеж, закладывается двух — или даже трехкратный запас от предела текучести.
Выше в таблице приведены примеры всех болтов по классу прочности и на какой максимальный момент можно затягивать работая динамометрическим ключом.
Надеюсь данная статья поможет работать правильно Динамометрическими ключами и затягивать болты с правильным моментом. Всем удачи в ремонтах автотранспорта.
Чтобы увеличить прочность и срок эксплуатации резьбовых соединений, а также повысить их сопротивление различным внешним факторам необходимо правильно закрутить крепежные элементы, рассчитав усилие завинчивания. Каждое соединение имеет свою определенную степень затяжки в зависимости от посадочного места. Момент затяжки рассчитывается в зависимости от температурного режима, свойства материала и нагрузки, которая будет оказываться на резьбовое соединение.
К примеру, под воздействием температурных показателей металл начинает расширяться, а под воздействием вибрации на элемент оказывается дополнительная нагрузка. Соответственно, для минимизации воздействующих факторов, болты необходимо закручивать с расчетом правильного усилия. Предлагаем ознакомиться с таблицей силы затяжки болтов, а также методами и инструментами выполнения работ.
Что такое затяжное усилие и как его узнать?
Моментом затяжки называют показатель усилия, который необходимо приложить для резьбовых соединений в процессе их завинчивания. Если крепеж был закручен с прикладыванием небольшого усилия, чем это было нужно, то при воздействии различных механических факторов резьбовое соединение может не выдержать, теряется герметичность скрепленных деталей, что влечет за собой тяжелые последствия. Так же и при чрезмерном усилии, резьбовое соединение или скрепляемые детали могут попросту разрушиться, что приведет к срыву резьбы или появлению трещин в конструкционных элементах.
Каждый размер и класс прочности резьбовых соединений имеет определенный момент затяжки при работе с динамометрическим ключом, который указывается в специальной таблице. При этом обозначение класса прочности изделия располагается на его головке.
Маркировка и класс прочности деталей
Цифровое обозначение параметра прочности метрического болта указано на головке, и представлено в виде двух цифр через точку, к примеру: 4.6, 5.8 и так далее.
- Цифра до точки обозначает номинальный размер прочности предельного разрыва, рассчитывается как 1/100, и ее измерение осуществляется в МПа. К примеру, если на изделии указана маркировка — 9.2, то значение первого числа будет составлять 9*100=900 МПа.
- Цифра после точки является предельной текучестью по отношению к прочности, после расчета число необходимо умножить на 10, как указано в примере: 1*8*10=80 МПа.
Обозначение класса прочности метрических болтов
Предельная текучесть представляет собой максимальную нагрузку на конструкцию болта. Элементы, которые выполняются из нержавеющих видов стали, имеют обозначение непосредственно самого вида стали (А2, А4), и только после этого указывается предельная прочность.
К примеру, А2-50. Значение в подобной маркировке обозначает 1/10 прочностного предела углеродистой стали. При этом, изделия, для изготовления которых используется углеродистая сталь, имеют класс прочности – 2.
Обозначение прочности для дюймовых болтов отмечается насечками на его головке.
Обозначение класса прочности дюймовых болтов
В чем измеряется затяжное усилие?
Основная величина измерения усилия затяжки болтов – Паскаль (Па). Международная система «СИ» предполагает, что данной единицей измеряется как давление, так и механическое напряжение. Соответственно, Паскаль равен значению давления, которое вызывается силой равной одному Ньютону и равномерным образом распределяется на плоскости размером в 1 м2.
Чтобы понять как можно конвертировать одну единицу измерения в другую, посмотрим пример:
- 1 Паскаль = 1 Нютону/м2;
- 1 МПаскаль = 1 Ньютону/мм2;
- 1 Ньютон/мм2 = 10 кгс/см2.
Значения усилий затяжки для различных типов болтов (таблица)
Для более удобного и точного восприятия представлена таблица затяжки болтов динамометрическим ключом.
Класс прочности, Нм | 3.6 | 4.6 | 5.8 | 6.8 | 8.8 | 9.8 | 10.9 | 12.9 | |
М5 | 1.71 | 2.28 | 3.8 | 4.56 | 6.09 | 6.85 | 8.56 | 10.3 | 8 |
М6 | 2.94 | 3.92 | 6.54 | 7.85 | 10.5 | 11.8 | 14.7 | 17.7 | 10 |
М8 | 7.11 | 9.48 | 15.8 | 19 | 25.3 | 28.4 | 35.5 | 42.7 | 13 |
М10 | 14.3 | 19.1 | 31.8 | 38.1 | 50.8 | 57.2 | 71.5 | 85.8 | 17 |
М12 | 24.4 | 32.6 | 54.3 | 65.1 | 86.9 | 97.7 | 122 | 147 | 19 |
М14 | 39 | 52 | 86.6 | 104 | 139 | 156 | 195 | 234 | 22 |
М16 | 59.9 | 79.9 | 133 | 160 | 213 | 240 | 299 | 359 | 24 |
М18 | 82.5 | 110 | 183 | 220 | 293 | 330 | 413 | 495 | 27 |
М20 | 117 | 156 | 260 | 312 | 416 | 468 | 585 | 702 | 30 |
М22 | 158 | 211 | 352 | 422 | 563 | 634 | 792 | 950 | 32 |
М24 | 202 | 270 | 449 | 539 | 719 | 809 | 1011 | 1213 | 36 |
Также представим таблицу момента затяжки для дюймовых видов резьб по стандарту, который применяется в Соединенных Штатах.
Дюймы | Нм | Фунт |
1/4 | 12±3 | 9±2 |
5/16 | 25±6 | 18±4.5 |
3/8 | 47±9 | 35±7 |
7/16 | 70±15 | 50±11 |
1/2 | 105±20 | 75±15 |
9/16 | 160±30 | 120±20 |
5/8 | 215±40 | 160±30 |
3/4 | 370±50 | 275±37 |
7/8 | 620±80 | 460±60 |
Значения усилий затяжки для ленточного хомута с червячным зажимом
Ниже приведенная таблица содержит ряд данных про первоначальную установку ленточных хомутов на новом шланге, а также про повторную затяжку уже обжатых шлангов.
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 |
16мм | 4,5±0,5 | 40±5 |
13,5мм | 3,0±0,5 | 25±5 |
8мм | 0,7±0,2 | 6±2 |
Определение момента затяжки
Динамометрическим ключом
Подбор этого инструмента должен осуществляться так, чтобы затяжной момент на крепежном элементе был на 20-30% меньше, нежели значение максимального момента на используемом ключе. Если попытаться превысить допустимый лимит, то инструмент может легко сломаться.
Затяжное усилие и марка материала должны присутствовать на каждом изделии, способы расшифровки маркировки описаны выше.
Чтобы выполнить вторичную протяжку болтов, следует придерживаться следующих рекомендаций:
- Точно знать значение необходимого затяжного усилия.
- Выполняя контрольную проверку затяжки, необходимо выставлять усилие и проверять по кругу каждый крепежный элемент.
- Запрещается пользоваться динамометрическим ключом как обычным, его не стоит использовать для закрутки деталей, гаек и болтов, чтобы получить лишь примерное усилие . Его стоит использовать для выполнения контрольной протяжки.
- У динамометрического ключа должен быть запас для измерения момента усилия.
Без использования динамометрического ключа
Чтобы выполнить проверку нам понадобится наличие:
- накидного или рожкового ключа;
- пружинного кантера или весов, с пределом не менее 30 кг;
- таблицы, которая содержит сведения об усилии затяжки болтов и гаек.
Момент затяжки является усилием, которое необходимо приложить на рычаг размером в 1 метр. К примеру, требуется выполнить затяжку гайки рассчитав для этого усилие в 2 кГс/м:
- Нам потребуется узнать какой длины ключ. Например, длина составляет 20 см или 0,2 метра.
- Разделить единицу на наше полученное значение: 1/0,2 = 5.
- Умножить полученный результат: 5*2кГс/м = 10 кг.
Далее на практическом опыте крепим к ключу крючок и присоединяем его к весам. Выполняем натяжку к нужному значению (которое мы получили в ходе расчетов) и начинаем постепенно закручивать/проверять. Применение такого кустарного метода все же лучше, нежели закручивать болты на «глаз». Погрешность будет присутствовать в любом случае, однако с увеличением усилия она будет уменьшаться . Все зависит от того, какого качества весы. Однако для проведения серьезных и профессиональных работ лучше обзавестись специальным динамометрическим ключом.
Для обеспечения правильных моментов затяжки болтов и гаек, требуется инструмент, точно дозирующий усилие.
Чтобы не пристраивать внешний динамометр к рукоятке, выпускается достаточно удобное приспособление: динамометрический ключ. Однако многие автолюбители не знают, как им пользоваться: особенно, если инструмент вместо измерительной шкалы оснащен установочным регулятором усилия.
Несмотря на единый принцип применения динамометрического ключа: обеспечение заданного усилия при затягивании крепежа, технология работы в разных моделях отличается принципиально.
Устройство и принцип работы динамометрического ключа
Для начала разберемся с единицами измерения. Крутящий момент измеряется в ньютонах на метр (Н.м. или Nm). Чтобы пользоваться этой величиной на практике, достаточно запомнить простое определение из школьного курса физики: 10 Н.м. означает усилие в 1 кг, приложенное к рычагу длиной 1 метр.
Любая шкала динамометрического ключа размечена именно по такому принципу.
Рассмотрим различные конструкции инструмента.
Это самый недорогой вариант исполнения, удобен и прост в использовании. На рукоятке расположена шкала с разметкой значения крутящего момента.
К наконечнику с квадратом (для установки торцевых головок) прикреплено две тяги: рычаг и стрелка. При затягивании крепежа, рукоятка изгибается на тарированный угол.
В результате происходит смещение шкалы относительно неподвижной стрелки. Механик фиксирует требуемое значение в ньютонах на метр, и в нужный момент прекращает затяжку.
Преимущество – низкая стоимость и возможность контроля результата «в реальном времени». Недостатки также имеются:
- достаточно высокая погрешность – до 8%;
- качество работы сильно зависит от твердости рук оператора. Высокая вероятность перетянуть гайку.
Тем не менее, работать таким инструментом можно, и он достаточно часто встречается в гаражах автолюбителей.
Индикаторного типа
Принцип работы такой же, как у стрелочного, но отображение результата более точное. Головка имеет поворотный механизм со спиральной пружиной. К нему механически присоединен стрелочный прибор со шкалой, размеченной в Н.м.
Поворачивая рычаг, слесарь создает усилие, отклоняющее поворотный механизм. Крутящий момент отображается стрелочным индикатором. Пользоваться таким динамометрическим ключом удобно лишь в открытом пространстве – когда индикатор контролируется визуально.
Если необходимо затянуть крепеж в скрытой полости – лучше выбрать инструмент с фиксацией стрелки. После снятия нагрузки, индикатор сохраняет показания, затем стрелка сбрасывается до нулевой отметки с помощью кнопки.
Затяжка происходит поэтапно: с постепенным наращиванием усилия. Погрешность такого динамометрического ключа обычно не превышает 6%.
Электронный индикатор
На первый взгляд, технология такая же, как у стрелочного инструмента. Пружинный механизм в головке фиксирует крутящий момент, который отображается на электронном табло.
Простейшие экземпляры так и работают. Но если вы хотите пользоваться динамометрическим ключом максимально эффективно – лучше приобрести комплект с дополнительными функциями.
Какие опции могут быть на электронном табло?
- выбор единиц измерения (Н.м., Кг/см, Кг/м, и др.);
- фиксация максимального результата (сбрасывается кнопкой);
- звуковая индикация.
На последнем параметре остановимся подробнее:
Вы заранее устанавливаете предел срабатывания. При достижении заданного значения крутящего момента, звучит зуммер. Инструментом с такой опцией удобно пользоваться при ограниченном доступе, когда работа выполняется фактически «на ощупь».
Погрешность порядка 5%-6%, при визуальном контроле за результатом, точность затяжки по-прежнему зависит от твердости руки.
Инструмент лишь показывает усилие, прилагаемое к рукоятке. Ограничений по затяжке нет, поэтому при неосторожном обращении, можно повредить обслуживаемый узел. При работе с ответственным крепежом (головки блока цилиндров, впускной и выпускной коллекторы, механизмы ГРМ) надо быть предельно внимательным.
Щелчковый механизм
Такой прибор напоминает обыкновенную трещотку для торцевых головок. Внешнее отличие – более толстая рукоятка с нанесенными делениями шкалы.
Это классика жанра – используется как в мастерских по ремонту автомобилей, так и в личных гаражах. Пользоваться динамометрическим ключом с щелчковым механизмом можно, не опасаясь повредить крепеж или устанавливаемую деталь.
При достижении установленного значения крутящего момента, срабатывает ограничитель. Перетянуть гайку (болт) не получится.
Как работает система? Внутреннее устройство на иллюстрации:
Внутри головки расположено направленное зубчатое колесо (1), как в обыкновенной трещотке. Вместо традиционного храповика, в динамометрическом ключе применяется стопорный механизм (2). Принцип его работы не в остановке проскальзывания, а в ограничении усилия.
Поворотная часть рукоятки (3) имеет установочную штангу (4), которая находится в подпружиненном состоянии. Пружина (5) удерживает стопорный механизм, пока не будет преодолено значение выставленного крутящего момента.
После чего, храповой механизм стопора проскальзывает в обоих направлениях: свыше выбранного усилия приложить невозможно. Рукоятка прокручивается вокруг головки, издавая характерные щелчки.
Чтобы механикам было удобно пользоваться динамометрическим ключом, некоторые модели предусматривают сменные головки, под различный размер квадрата.
Однако опытные мастера их не рекомендуют. Дополнительное соединение дает небольшой люфт, снижая точность инструмента.
Главное достоинство щелчкового механизма – относительно низкая погрешность установки крутящего усилия. Даже в самых дешевых моделях, показатель не превышает 4%. Им можно пользоваться практически вслепую, при достижении выставленного значения, вы услышите щелчки.
С индикаторным инструментом следует обращаться аккуратно: держать надо только за рукоять за пределами шкалы, не перекашивать головку. Щелчковые трещотки прощают любые ошибки: можно работать хоть двумя руками, хоть под углом к болту.
Недостатки храповой-щелчковой системы:
Измерение (правильнее сказать – ограничение) момента затяжки происходит дискретно. Плавная установка значения невозможна. Характерная особенность – чем шире диапазон шкалы – тем крупнее (грубее) шаг.
То есть, чтобы пользоваться динамометрическим ключом щелчкового типа более точно – необходимо приобретать несколько экземпляров инструмента: для различных диапазонов.
Практическое применение: как правильно пользоваться инструментом
Индикаторные приборы не вызывают сложностей. Вы просто читаете показания, и видите крутящий момент. А вот щелчковый механизм требует привыкания и правильного понимания разметки шкалы. Грубые показания нанесены на неподвижный стержень рукоятки. Точные деления на поворотной части.
На иллюстрации изображены метки в 98 Nm и 2 Nm (на поворотной ручке). Значения складываются: итоговый показатель – 100 Nm. Чтобы протянуть таким динамометрическим ключом болты колес автомобиля (например, значение 120 Nm), необходимо выставить 112 Nm на неподвижной рукоятке и 8 Nm на поворотной части.
Если понять общий принцип, пользоваться инструментом будет удобно.
Существуют различные варианты исполнения разметки:
При этом для всех типов рукояток есть общее правило: на торце откручивается стопорное колесико, производится установка значения, после чего крепление механизма снова затягивается. Большинство динамометрических ключей такого типа, устроены еще проще.
Прокручивания трещотки не происходит, вы просто слышите громкий щелчок. Принципиально, это ничего не меняет: просто после характерного звука следует прекратить затяжку.
Моменты затяжки болтов и гаек указываются в инструкциях по ремонту и обслуживанию автомобиля. Таблица не универсальна: крепеж с одинаковой метрической размерностью, на различных узлах может иметь разные показатели.
Даже усилие затяжки колесных болтов на автомобилях одного производителя (собранных на одной платформе) может отличаться. Например, Volkswagen Passat – 120 Nm, а одноплатформенный Volkswagen Sharan – 170 Nm.
Крайне желательно соблюдать заводские установки, иначе можно повредить узлы и детали. Но бывают ситуации, когда информация не доступна. В таких случаях поможет таблица затяжки болтов динамометрическим ключом.
Универсальная таблица затяжки болтов
Зависимость указана не только от диаметра и шага резьбы. Одна из важных характеристик – класс прочности. Это ограничение связано с так называемой текучестью металла, когда деформация может привести к срыву как минимум резьбы, а как максимум – головки болта (стержня шпильки).
Использовать этот справочник при монтаже узлов и деталей автомобиля, и тем более колесных дисков – недопустимо! Установленные заводом изготовителем моменты затяжки крепежа, связаны не только с прочностью болтов.
Пострадать может геометрия детали, герметичность прокладки. Изменятся условия работы подшипников, сальников.
Как пользоваться динамометрическим ключом, видео инструкция
Выводы:
• Чтобы пользоваться динамометрическим ключом, не обязательно высшее образование. Достаточно понимать величины, в которых измеряется крутящий момент.
• Даже самой недорогой модели достаточно для выполнения большинства работ в условиях собственного гаража.