Как правильно затягивать болты

Как правильно затягивать болты

Затягивание большей части болтов , гаек и других соединений следует производить с усилиями, определяемыми требованиями конкретных спецификаций и инструкций (под усилием затягивания крепежа следует понимать прикладываемый к нему крутящий момент). Если переборщить с затягиванием, то это может привести к нарушению целостности крепежного соединения, а недотягивание приведет к ненадежности крепежного соединения. Болты , винты и шпильки , в зависимости от материала, марки стали и класса прочности, из которого они изготовлены, и диаметра резьбовой части, обычно имеют строго определенные допустимые усилия затягивания.

Маркировка класса прочности болтов (вверху – дюймовые /SAE/USS, внизу – метрические)

Строго придерживайтесь приведенных рекомендаций по усилиям затягивания применяемого на автомобиле крепежа. Для тех случаев, когда нет под рукой нет никаких спецификаций и руководств, можете пользоваться приведенной ниже таблицей допустимых крутящих моментов. Приведенные в таблице значения ориентированы на крепеж высоких классов прочности (крепеж более высокого класса допускает затягивание с большим усилием), кроме того, подразумевается, что производится затягивание сухого (с несмазанной резьбой) крепежа, ввернутого в стальную или литую (не алюминиевую) деталь.

Резьбы американского стандарта

Расположенный по периметру какого-либо агрегата крепеж (такой как болты головки цилиндров, поддона картера и различных крышек) во избежание деформации детали должен откручиваться и затягиваться в строго определенном порядке. Если специальный порядок не оговорен, то во избежание искривления компонента, следует придерживаться приведенной ниже инструкции.

[list type=”bolt”]
[list_item]На первой стадии все болты или гайки должны быть затянуты от руки.[/list_item]
[list_item]Каждый из элементов крепежа по очереди дотягивается еще на один полный оборот, причем переход от одного болта или гайки к другому должен осуществляться в диагональном порядке (крест-накрест).[/list_item]
[list_item]Вернувшись к первому элементу, следует повторить процедуру в том же порядке, затягивая крепеж еще на пол-оборота.[/list_item]
[list_item]Продолжайте выполнение процедуры, дотягивая каждый элемент теперь уже на четверть оборота за один подход до тех пор, пока все они не окажутся затянутыми с требуемым усилием.[/list_item]
[list_item]При откручивании крепежа следует действовать в аналогичной манере, но в обратном порядке.[/list_item]
[/list]

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. 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.

Как правильно затягивать болты ГБЦ – видео

Требуемое осевое усилие болта

Соотношение между приложенным крутящим моментом и осевой силой или нагрузкой в болте может быть рассчитано по формуле T = K х F х d, где:

• T — крутящий момент гаечного ключа (Нм, в кг);
• K — константа, зависящая от материала и размера болта;
• d — номинальный диаметр болта (в метрах);
• F — осевое усилие болта (в кг).

Следует иметь в виду, что табличные показатели обычно являются грубым расчетом. Кроме того, точность динамометрического ключа обычно не превышает +-25%.

Приведенный ниже расчет можно использовать для вычисления крутящего момента, необходимого для достижения заданного осевого усилия болта или нагрузки. Способ является универсальным и может использоваться для неметрических и метрических единиц измерения до тех пор, пока использование единиц измерения является последовательным.

Обратите внимание, что стандартные сухие крутящие моменты обычно рассчитываются для создания растягивающего напряжения или осевой силы, а также нагрузки зажима в болте, которая равна 70% минимальной прочности на растяжение или 75% запаса прочности.

Пример расчета: пробная нагрузка для метрического болта М30 является 373000 N. Крутящий момент, необходимый для достижения этого натяжения с помощью сухого болта, можно рассчитать следующим образом: Тсухой = (0,2) х (373000 Н) х (30 мм) х (10-3 м / мм) = 2238 (Н/м).

Смазка болта маслом SAE 30 уменьшает крутящий момент, необходимый для достижения того же напряжения, примерно на 40%. Уменьшенный крутящий момент можно рассчитать по формуле ТSAE30 = (2238 Н/м) х (1 – (40%) / (100%)) = 1343 Н/м.

Виды ключей для правильной затяжки резьбовых соединений

Затяжка резьбового соединения должна делаться с таким усилием, чтобы исключить:

• неплотное прилегание сопрягаемых поверхностей скрепляющихся деталей;
• срыв ниток резьбы;
• механическое разрушение тела болта;
• проворачивание граней у гайки или головки болта;
• разрушение гравёрных шайб.

Любой материал, из которого сделан блок (головка цилиндров, крепёжные болты), имеет свой предел прочности. Именно наименьший предел прочности самого слабого звена в узле крепления определяет наибольшее усилие затяжки. Самое слабое звено в креплении головки блока цилиндров — болты (шпильки) и резьба в отверстиях блока. Их слабость определяется не столько прочностью материала их изготовления, сколько несопоставимыми размерами (диаметром) с габаритами, массой блока и головки цилиндров. Понятно, что для разрушения солидного чугунного блока или массивной дюралевой головки нужно приложить гораздо больше усилий, чем для разрыва тонкого болта, сделанного из высокопрочной легированной стали.

Какое усилие нужно прикладывать

Пороговое или предельное значение прочности ответственных деталей обычно даётся в паспортных данных двигателя. Там же приводятся значения максимальных усилий затяжки болтов крепления ГБЦ. Для выполнения затяжки с требуемым усилием служат специальные динамометрические ключи.

По способу регулирования и индикации динамометрические ключи делятся на следующие категории:

• Нерегулируемые с постоянным моментом затяжки. Они применяются для затяжки ГБЦ на конвейерах при сборке двигателей. Их достоинства — высокая надёжность.
• Регулируемые на предельный момент затяжки. Это так называемые трещотки с возможностью установки определённого момента затяжки. При достижении этого усилия трещотка срабатывает, и дальнейшее закручивание становится невозможным. Трещоточная насадка часто оснащается реверсом. В этом случае ей можно не только закручивать болты и гайки, но и откручивать их. Трещоткой комплектуются многие наборы головок.
• Со шкалой и стрелкой. Таким ключом можно вести затяжку резьбовых соединений с разными усилиями. Главные условия: нужно много свободного места и возможность удобного наблюдения за шкалой. Входит в набор инструментов слесарей-мотористов.
• Цифровая индикация в компактном приборе, измеряющем приложенное усилие. Очень точный, надёжный, удобный в работе инструмент. С его помощью можно затягивать болты крепления головки блока с точностью до сотых долей Нм непосредственно на двигателе автомобиля.
• Комбинация выставляемого усилия затяжки с контролем по цифровой или стрелочной индикации. Такие ключи защищают резьбу от прикладывания чрезмерного усилия затяжки, одновременно позволяя контролировать величину момента с помощью прибора индикации.

Фотогалерея: виды динамометрических ключей

Общие правила затяжки креплений головки блока

У головок разных моделей двигателей параметры порядка и момента затяжки ГБЦ сильно отличаются друг от друга. Но есть общий набор универсальных правил, которые подойдут ко всем типам моторов:

1. Затяжка головки блока ведётся согласно схеме, разработанной производителем двигателя.
2. Момент затяжки болтов крепления или гаек также определён производителем и отражён в инструкции по эксплуатации этого легкового автомобиля.
3. Затяжка ведётся исправным и калиброванным динамометрическим ключом.
4. Болты крепления или шпильки с гайками используются в идеальном состоянии без повреждения резьбы и тела болта или шпильки. Резьба должна быть чистой, без зазубрин и заусенцев.
5. Свою специфику имеют болты для затяжки головки блока типа TTY. У них указывается не момент силы, а установочный градус. Нужные сведения содержатся в инструкции по эксплуатации силового агрегата.
6. В глухих отверстиях в блоке под болты ничего не должно находиться. Маслом следует поливать резьбу болта, а заливать смазку в «слепое» гнездо не рекомендуется.
7. Перед использованием болтов следует произвести контрольную проверку их состояния. Если при воздействии на болт моментом в 20 кГм момент текучести не достигается — его нужно менять. Причина — повышенная прочность. Если наблюдается, что момент затяжки начал уменьшаться при нагрузке — это сигнал о начале разрушения болта. Его обязательно нужно менять.
8. Прокладку головки блока для замены нужно покупать только оригинальную, потому что она не даёт усадки.

Как сделать динамометрический ключ своими руками

Чтобы самостоятельно смастерить необходимый всем механикам инструмент, нужно знать его устройство. В принципе, конструкция динамометрического ключа проста. Это накидной ключ или четырёхгранник под головку с воротком, в который встроен динамометр.

Для работы вам понадобятся:

• вороток;
• ручной динамометр с пределом взвешивания 35–40 кг;
• удлинитель;
• таблица предельных усилий для затяжки крепления ГБЦ.

Усилие затяжки в таблице приводится в Нм (Ньютон-метрах), а динамометр измеряет вес в кг. Поэтому сначала нужно разобраться с числами.

Длина воротка постоянна. Её легко измерить. Если в таблице предельное усилие равно 30 Нм, а длина воротка равна 0,3 м, то усилие, показываемое динамометром, должно равняться 30 : 0,3 = 100 Н.

Один кг равняется 10 ньютон. Следовательно, прибор должен фиксировать усилие, равное 10 кг.

Чтобы сделать усилие меньше, нужно длину воротка увеличить. Для этого воспользоваться удлинителем. А дальше всё просто. На конце удлинителя сверлим дырку для верхнего крючка безмена. За нижний конец весов тянем до достижения нужного усилия.

Порядок и момент затяжки

Прежде чем рассказать о моментах затяжки колёсных болтов, нужно разобраться в последовательности крепления.

Существует определённый принцип, согласно которому следует затягивать крепежи. Это позволит равномерно распределить усилие затяжки болтов устанавливаемых колёс, предназначенных для легковых автомобилей.

Ориентироваться нужно на число гаек, то есть креплений колеса и ступицы. Чаще всего их бывает 4, 5 или 6. Для каждой ситуации своя последовательность:

• Если на колесе 4 крепежа, тогда затяжка выполняется в такой последовательности 1-3-4-2.
• Если это 5 болтов, тогда схема выглядит так 1-4-2-5-3.
• Для 6 болтов принцип иной 1-4-5-2-3-6.

Очень важно не закручивать по часовой стрелке. Выбирайте любой условный для себя первый болт, и от него ведите счёт остальных. Можете для удобства нанести метки, чтобы не перепутать последовательность.

В мануале от автопроизводителя есть чёткие указания касательно того, каким должен быть момент затяжки для колёсных гаек или болтов для конкретного автомобиля. Иногда доступна и соответствующая таблица по моделям авто.

Имея в распоряжении динамометрический ключ, на нём выставляется требуемое значение, в чём поможет таблица затяжки, а затем этим инструментом выполняется завершающий этап крепления колёсных болтов к ступице. Научиться правильно работать с динамометрическим ключом не сложно. Самые простые в этом плане модели с ограничителем. Они просто перестают создавать усилие, достигая выставленного значения. Тяжелее работать со стрелочными моделями, где приходится следить за затяжкой и стараться не выйти за ограничения.

Всё чаще на колёса устанавливаются алюминиевые гайки. Они выглядят красиво, не ржавеют, но требуют более тщательного соблюдения правил затяжки, поскольку резьба менее прочная и её можно легко сорвать.

Прежде чем приступать к работе, сопоставьте требования по моменту затяжки для своего автомобиля и определите, на какой момент рассчитаны используемые гайки.

В этом отлично помогает специальная таблица, разработанная для затяжки колёсных болтов соответствующим инструментом, то есть динамометрическим ключом.

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.

Затяжка с помощью ручных весов

Как вариант, в качестве замены заводского или самодельного динамометрического ключа в виде трещотки можно взять обычный гаечный или накидной ключ. Крепим к нему ручные весы типа «кантер» или «безмен» (или можно, например, взять с цифровым дисплеем), и затягиваем болт или гайку. Тоже вполне себе рабочий вариант в домашних условиях, если под рукой нет вообще ничего.

Для затяжки гаек или болтов с определенным усилием с помощью ручных весов чаще всего будет достаточно «безмена» на 20-30 кг и отрезка стальной трубы длиной 50 см (но можно и меньше) с подходящим внутренним диаметром — не менее 25–30 мм, чтобы можно было надеть на ключ. В том случае, если требуется затяжка больших моментов, нужно подбирать соответствующие весы.

Что понадобится для работы:

1. ключ гаечный (рожковый или накидной) на который надевается кусок стальной трубы длиной около 40–50 см;
2. пружинный кантер (ручные весы) с «лимитом» примерно до 20–30 кг. Можно также использовать для изготовления динамометрического устройства электронные весы.

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

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

Как надежно зафиксировать резьбовое соединение

Методы делятся на: механические приспособления и специальные составы, предотвращающие ослабление соединения. Ниже приведены самые распространенные механические приспособления, которые используют для предотвращения ослабления резьбового крепежа.

Стопорная пружинная шайба или гровер — представляет собой один виток пружины, который подкладывается под гайку при закручивании. Создает распорное усилие на гайку, благодаря этому противостоит её ослаблению и раскручиванию в условиях вибрации.

Стопорная шайба с внутренними зубцами. Зубцы придают стопорной шайбе эффект пружины и предотвращают ослабление крепежа если конструкция подвергается деформации или вибрации. Используется при болтовом соединении, так же сочетается с винтами, шпильками и штифтами. Задействуют соединения с подобным стопорным механизмом при сборке мебели и постройке деревянных сооружений, домов.

Стопорная шайба с наружными зубцами — применяются для фиксации электрических проводов. При использовании болтов или винтов в электрических цепях используется контактная шайба с наружными зубцами. Благодаря своей форме, шайба с наружными зубцами увеличивает площадь контакта в месте соединения, а эффект пружины добавляет надежности фиксации. Такие шайбы изготавливают из нержавеющей стали или подвергают дополнительной оцинковке.

Стопорная шайба Nord-Lock — состоит из двух одинаковых стопорных шайб, с радиальными ребрами на одной стороне и клиновыми поверхностями на другой. Радиальные ребра оказывают силовое воздействие на поверхность соединения прикрепляемой детали. Клиновые поверхности увеличивают усилие затяжки. Применяются в условиях сильной вибрации и при значительных динамических нагрузках.

Гайка с зубчатым фланцем, по сути это гайка со встроенной зубчатой шайбой, имеет такие же свойства, что и зубчатая гайка — создает пружинящий эффект и увеличивает площадь контакта, предотвращая самораскручивание, но сокращает количество элементов конструкции.

Гайка самоконтрящаяся с нейлоновым кольцом. За счет нейлоновой вставки происходит торможение хода завинчивания и гасятся механические колебания, защищая резьбовое соединение от ослабления.

Стопорение проволокой — используется в аэрокосмической отрасли, оборонной промышленности и автоспорте, там, где открутившийся элемент попав в другие движимые части конструкции, нанесет непоправимый вред. Метод фиксации трудоемкий и весьма сложный в освоении — установка стальной проволоки в отверстие в винте или гайке и жесткая фиксация этой проволоки к другой детали. Используется и для совместной фиксации двух деталей, как на фото. Самое сложное при установке стопорящей проволоки правильно сориентироваться в направлении движения резьбы, и выбрать верное направление вязки, иначе установка подобного фиксатора бесполезна.

Корончатая гайка выглядит как обыкновенная шестигранная гайка с одной стороны, но с другой стороны у нее по контуру расположен ряд зубьев в форме короны, отсюда и название. Количество прорезей от 6 до 8, в зависимости от диаметра. Металлический шплинт продевается через резьбу и фиксируется между зубьями корончатой гайки, тем самым надежно блокирует резьбовое соединение от самопроизвольного раскручивания.

Такой метод используется для фиксации ступицы колеса автомобиля.

Адгезив — вещество, способное соединять материалы путём поверхностного сцепления.

Часто для фиксации резьбы используется специальный состав или клей. Сам фиксирующий состав не в состоянии удерживать детали, но запросто может предотвратить раскручивание гайки либо болта.
К примеру, в нефтедобывающей промышленности, где на механизмы и конструкции действует постоянная вибрация используют сочетания пружинных шайб и фиксирующих составов.

Чтобы фиксирующий состав выполнял свое прямое назначение, он должен полимеризоваться — перейти из жидкого состояния в твердое. Компоненты состава вступают в реакцию с кислородом и отвердевают, но сложность в том, что рабочая поверхность внутри витков резьбы герметична, к ней нет доступа кислорода. Чтобы обойти эту проблему в химических фиксаторах резьбы состав вступает в реакцию с металлом и отвердевает при отсутствии кислорода. В итоге, между внутренней и внешней резьбой образуется пластиковый полимер, который обладает высокой адгезией. Для демонтажа крепежных элементов, зафиксированных подобным образом, придется приложить существенное усилие.

Составы бывают жидкие и пастообразные. Выбор зависит от типа соединения: для крепежа малого диаметра применяется жидкий фиксатор, он равномерно распределяется по поверхности; для крепежа больших диаметров используют пастообразные средства, так как они хорошо удерживаются на большой площади нанесения.

Порядок затяжки болтов на колесах

Число болтов в колесах может быть различным. Все зависит от каждой конкретной машины. Обычно присутствует от 4 до 6 болтов.

• Если болта 4, то закручивают сначала 1 и 3 болт, потом 2 и 4.
• Если болтов 5, после первого болта нужно будет закрутить 4, и лишь затем 2, 5 и 3.
• Если же болтов 6, то как и в предыдущем случае, сначала закручивают 1 и 4 болты, затем 5 и 2, и только после этого 3 и 6.

Для надежного крепления колеса, с правильным моментом, необходимо пользоваться специальными схемами затяжки, в зависимости от того, сколько болтов на колесе.