×

СПб, Офис
+7 (812) 748‑26-26

СПб, пр. Просвещения
+7 (921) 182-79-42

СПб, Удельная
+7 (931) 252-37-33

СПб, Звездная
+7 (931) 252-28-06

Москва
+7 (495) 120-44-92

Бесплатно регионам
8 (800) 333‑21-68

Интернет-магазин крепежа и сопутствующих товаров
Моменты затяжки метрических болтов, винтов и гаек

Моменты затяжки метрических болтов, винтов и гаек

Рейтинг:

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?

Затягивание болта - чертеж, схема

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.

Сила трения от смазки в болтовом соединении - диаграмма, схема

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
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
Нажмите, чтобы поставить
оценку


Дмитрий

Расскажите про ПВХ, нейлоновые, поликарбонатные резьбовые соединения, моменты затяжки, используемые смазки

27.08.2022 21:45:22

Георгий

Из каких элементов состоит резьбовая стяжка?

17.02.2022 10:04:55