Скачать полный каталог продукции Norbar
Полный ассортимент мультипликаторов Gedore Крутящий момент – это физическая величина, равная произведению модуля силы, приложенной к рычагу, на расстояние от точки приложения силы до оси вращения рычага.
Измерение крутящего момента
Представим, что кто-либо затягивает болт, используя головку, прикрепленную к рычагу длиной в метр. Если при этом перпендикулярно стержню прикладывается усилие 10 кг-сил (кгс), то на оси (центре болта) образуется крутящий момент в 10 кгс-м.
В международной системе единиц СИ сила выражается в ньютонах (Н), а не в кгс.
Преобразование: кгс x 9,807=Ньютон,таким образом, прикладываемый крутящий момент составит 98,07 Нм.Момент = сила x расстояние
Пример 1: Расстояние = 1 м, сила = 100 Н, момент = 100 Нм
Пример 2: Расстояние = 2 м, сила = 100 Н, момент = 200 Нм
Пример 3: Расстояние = 1 фут, сила = 100 фунт-сила, момент =100 lbf.ft (фунт-сила-фут или футо-фунт)
Важность контроля крутящего момента затяжкиХотя существует много методов соединения двух или более частей, простота сборки и разборки, которая обеспечивается резьбовыми соединениями, делает такие соединения идеальным выбором во многих случаях.
Резьбовое крепежное соединение должно зафиксировать соединяемые части с усилием, превосходящим внешние силы,стремящиеся разъединить эти части. При этом болт подвергается постоянному напряжению и устойчив к усталости.Однако, если первоначальное усилие слишком мало, под действием изменяющихся нагрузок болт быстро выйдет из строя. Если первоначальное усилие слишком велико, процесс затяжки может привести к разрушению болта.Следовательно, надежность зависит от правильности приложения первоначального усилия. Наиболее практичным способом обеспечения надежности является определение и регулирование момента затяжки.
Натяжение болтаКогда узел зажат за счет затяжки гайки и болта, приложенное усилие вызывает растяжение болта. Равная по величине сила вызывает сжатие деталей, зажатых таким способом.Максимально допустимая нагрузка болта, обычно определяется при проведении испытаний и представляет собой нагрузку, которая создает остаточную деформацию в болте, также известную как предел текучести. Обычно болты затягивают до величины, находящейся в диапазоне между 40% и 90% от предела текучести.
Трение в болтовом соединенииПри затяжке резьбового соединения приложенное усилие вызывает трение под головкой болта и в резьбе. Общепринято, что 50% от приложенного момента тратится на преодоление трения между головкой болта и прилегающей поверхностью, и еще от 30% до 40% – на трение в резьбе. И всего лишь 10% от прикладываемого момента используется в полезной работе при натяжении болта.
1 Трение под головкой болта
2 Трение в резьбе
3 Полезная работа при натяжении болта
Учитывая, что до 90% от приложенного момента затрачивается на трение, можно сделать вывод,что любые изменения коэффициента трения, обусловленные различиями в шероховатости поверхности, состоянием поверхности и смазкой, могут оказывать существенное влияние на зависимость натяжения болта от крутящего момента. Можно сделать несколько общих выводов:
1. В большинстве соединений, затянутых динамометрическим ключом, не используются шайбы, так как они вызывают относительное смещение между гайкой и шайбой или шайбой и поверхностью соединения во время затяжки. Это приводит к изменению радиуса трения и, следовательно, влияет на зависимость натяжения болта от крутящего момента. Там, где требуется большая опорная поверхность, можно использовать гайки и болты с фланцами. В случае необходимости использования шайб, следует предпочесть твердые шайбы с хорошей пригонкой к телу болта, которые обеспечивают более низкую и более подходящую величину трения.
2. Удаление с крепежных деталей слоя смазки, которая обычно наносится на заводе,увеличивает трение в болтовом соединении, что приводит к уменьшению натяжения болта или шпильки при заданном крутящем моменте, т.е. желаемый момент достигнут, а требуемое натяжение не достигнуто, что может привести к слабой обтяжке соединяемых частей.
3.Наиболее качественные смазки, в состав которых входят графит, дисульфид молибдена и воск и, обеспечивают минимальное трение. Если не указан допуск на заданный момент затяжки, приложенное натяжение может оказаться избыточным, что приведет к деформации болта и выходу его из строя. Однако, при использовании под контролем указанные смазки выполняют важную функцию,снижая момент для создания желательного натяжения, что обеспечивает возможность использования инструмента меньшей мощности.
4.Для придания надлежащего вида или для защиты от коррозии крепежные детали могут иметь покрытие.Обработка поверхности крепежных деталей влияет на коэффициент трения и, следовательно, на зависимость натяжения болта от крутящего момента.
5.Часто специально создают трение в крепежной детали для уменьшения возможности ослабления в результате вибрации. При определении соответствующего момента затяжки следует принимать во внимание такие детали.
Ориентировочно расчетный момент затяжки следует умножать на коэффициент из приведенной таблицы в соответствии с обработкой поверхности и смазкой.
Состояние поверхности гайки
| Состояние поверхности болта
|
| Необработанная поверхность
| Цинк | Кадмий | Фосфат |
Необработанная поверхность
| 1.00
| 1 | 0.80
| 0.90 |
Цинк | 1.15 | 1.20 | 1.35 | 1.15 |
Кадмий
| 0.85 | 0.90 | 1.20 | 1.00 |
Фосфат и масло
| 0.70 | 0.65 | 0.70 | 0.75 |
Цинк с воском
| 0.60 | 0.55 | 0.65 | 0.55 |
Затяжка до предела текучести
Теоретически, болт, затянутый до 75 % от предела текучести материала болта, обеспечивает наиболее прочное и стойкое к воздействию усталости соединение, насколько это возможно, с учетом ограничений физического характера материала болта и процесса изготовления.Недостатком данного метода является стоимость сложного оборудования, необходимого для определения момента, когда болт достигает предела текучести.
Если крутящий момент не равен предельному усилию
Было установлено, что решающим фактором является натяжение в крепежной детали, а не момент. Крутящий момент представляет собой непрямое средство установления натяжения, но для правильно сконструированного соединения и при контроле процесса затяжки этот метод является удовлетворительным в большинстве случаев.Однако, в соединениях, которые имеют особое значение для обеспечения безопасности или из-за расходов и последствий,связанных с простоем оборудования, необходимы прямые методы определения натяжения. Для этого имеются различные средства, в том числе несколько видов болтов или шайб, контролирующих предельное усилие натяжения. Один из наиболее универсальных методов заключается в измерении ультразвуком удлинения болта во время затяжки
Рекомендованные значения максимального крутящего моментаИнформация, дана в качестве справочной при нормальных условиях эксплуатации. Для особо важных случаев применения потребуется дополнительная информация и исследования. Приняты следующие исходные допущения:
• Болты новые, с нормальной чистотой поверхности, без покрытия и без смазки (за исключением слоя обычной защитной смазки).
• Нагрузка составляет 90% от предела текучести болта.
• Коэффициент трения равен 0,14
.• Окончательная последовательность затяжки выполняется плавно и медленно.Если необходимо нанести смазку на гайку/болт, то рекомендуемый крутящий момент следует умножить на соответствующий коэффициент, указанный в таблице см выше.
| Класс прочности болта
| |
3.6 | 4.6 | 5.6 | 5.8 | 6.8
| 8.8 | 9.8 | 10.9 | 12.9
|
крутящий момент , Нм
|
М1.6
| 0.05 | 0.07 | 0.09 | 0.11 | 0.14 | 0.18 | 0.21 | 0.26 | 0.31 | 3.2 |
М2 | 0.11 | 0.14 | 0.18 | 0.24 | 0.28 | 0.38 | 0.42 | 0.53 | 0.63 | 4 |
М2.5 | 0.22 | 0.29 | 0.36 | 0.48 | 0.58 | 0.78 | 0.87 | 1.09 | 1.31 | 5 |
М3 | 0.38 | 0.51 | 0.63 | 0.84 | 1.01 | 1.35 | 1.52 | 1.9 | 2.27 | 5.5 |
М4 | 0.71
| 0.95 | 1.19 | 1.59
| 1.91 | 2.54 | 2.86 | 3.57 | 4.29 | 7
|
М5
| 1.71
| 2.28 | 2.85 | 3.8 | 4.56
| 6.09
| 6.85 | 8.56 | 10.3 | 8
|
М6 | 2.94 | 3.92 | 4.91 | 6.54
| 7.85 | 10.5 | 11.8 | 14.7
| 17.7 | 10 |
М8 | 7.11 | 9.48
| 11.9
| 15.8
| 19
| 25.3 | 28.4
| 35.5 | 42.7
| 13
|
М10
| 14.3 | 19.1
| 23.8 | 31.8 | 38.1 | 50.8 | 57.2
| 71.5 | 85.8 | 17 |
М12
| 24.4 | 32.6 | 40.7 | 54.3 | 65.1
| 86.9
| 97.7 | 122 | 147
| 19 |
М14 | 39
| 52
| 65
| 86.6 | 104
| 139 | 156 | 195
| 234 | 22
|
М16 | 59.9
| 79.9
| 99.8 | 133 | 160 | 213 | 240 | 299 | 359
| 24 |
М18
| 82.5
| 110
| 138
| 183
| 220 | 293 | 330
| 413
| 495 | 27 |
М20 | 117
| 156 | 195
| 260 | 312 | 416
| 468 | 585 | 702 | 30 |
М22 | 158 | 211 | 264 | 352 | 422
| 563
| 634
| 792 | 950 | 32
|
М24 | 202 | 270 | 337 | 449 | 539 | 719 | 809 | 1011 | 1213 | 36
|
М27 | 298
| 398 | 497 | 663 | 795 | 1060 | 1193
| 1491 | 1789 | 41 |
М30 | 405 | 540
| 675 | 900 | 1080 | 1440
| 1620 | 2025 | 2430 | 46 |
М33 | 550 | 734 | 917
| 1223 | 1467 | 1956 | 2201
| 2751
| 3301 | 50
|
М36 | 708 | 994 | 1180
| 1573
| 1888 | 2517 | 2832
| 3540 | 4248
| 55 |
М39 | 919
| 1226 | 1532
| 2043 | 2452
| 3269
| 3678 | 4597
| 5517 | 60 |
М42
| 1139 | 1518 | 1898 | 2530 | 3036 | 4049 | 4555 | 5693
| 6832 | 65 |
М45 | 1425
| 1900 | 2375 | 3167 | 3800 | 5067 | 5701 | 7126
| 8551
| 70
|
М48
| 1716 | 2288
| 2860 | 3813 | 4576 | 6101
| 6864
| 8580
| 10296 | 75 |
М52 | 2210 | 2947
| 3684
| 4912
| 5895
| 7859
| 8842
| 11052 | 13263 | 80 |
М56 | 2737
| 3650 | 4562
| 6083 | 7300
| 9733
| 10950
| 13687
| 16425 | 85 |
М60
| 3404 | 4538
| 5673
| 7564
| 9076 | 12102 | 13614
| 17018 | 20422
| 90
|
М64
| 4100
| 5466 | 6833
| 9110
| 10932 | 14576 | 16398
| 20498
| 24597 | 95 |
М68
| 4963
| 6617 | 8271 | 11029 | 13234
| 17646
| 19851
| 24814
| 29777
| 10 |
Коэффициенты преобразования для крутящего момента Преобразуемые единицы измерения
| Единицы системы СИ
| Единицы британской системы измерения
| Метрические единицы
|
cHм | Hм
| унция-сила-дюйм | фунт-сила-дюйм
| фунт-сила-фут
| кгс*см | кгс*м
|
1cHм= | 1 | 0,01 | 1,416 | 0,088 | 0,007 | 0,102 | 0,001 |
1Нм= | 100 | 1 | 141,6 | 8,851 | 0,738 | 10,20 | 0,102 |
1 унция-сила-дюйм=
| 0,706 | 0,007 | 1 | 0,0625 | 0,005 | 0,072 | 0,0007 |
1 фут-сила-дюйм=
| 11,3 | 0,113 | 16 | 1 | 0,083 | 1,152 | 0,0115 |
1lbf.ft= | 135,6 | 1,356 | 192 | 12 | 1 | 13,83 | 0,138 |
1кгс*см= | 9,807 | 0,098 | 13,89 | 0,868 | 0,072 | 1 | 0,01 |
1кгс*м= | 980,7 | 9,807 | 1389 | 86,8 | 7,233 | 100 | 1 |
Формулы
Принятые формулы для крутящего момента и натяжения, полученные на основе многочисленных испытаний:
M = P x D/60М = крутящий момент,lbf.ft
Р = натяжение болта, фунт-сила
D = диаметр болта, дюймы
или для размеров в метрических единицах
M = P x D/5000М = крутящий момент, Нм
Р = натяжение болта, ньютоны
D = диаметр болта, мм
Данные формулы можно использовать для болтов, которые не указаны в данных таблицах.
Формула для расчета воздействия удлинителей динамометрического ключа
M1=M2 x L1/L2Где L1 представляет собой обычную длину, а L2 – увеличенную длину, М1 означает заданный крутящий момент, а М2 –фактический крутящий момент, приложенный к гайке.
Пример
Необходимый момент на соединении 130Нм (М2). Какой момент требуется выставить по шкале ключа?
L1=500 L2=650
(размерность величин не имеет значения, т.к.необходимо учитывать их отношение)
M1=130х500/650
M1=100