Вопрос

Существуют ли «стандартные» значения крутящего момента для крепёжных элементов?

Существуют ли стандартные или типичные значения крутящего момента для крепежных элементов при «обычном» использовании (например, при установке масляного поддона или клапанной крышки)? Мне интересно, можно ли использовать эмпирическое правило для таких крепежных элементов, если у вас нет доступа к руководству по эксплуатации.



Перевод вопроса с Mechanics Stack Exchange
Лицензия: CC BY-SA (2.5–4.0)
Оригинальный вопрос: https://mechanics.stackexchange.com/questions/33455/are-there-standard-torque-values-for-fasteners

10 Комментариев

  1. Приблизительную оценку можно получить, исходя из размеров крепежных элементов для «большинства» узлов, хотя существует множество исключений и особых случаев. Например, если у вас нет данных о крутящем моменте для теплозащитного экрана, вы можете ориентироваться на размер крепежного элемента.



    Следует быть осторожным: любые приблизительные расчёты предполагают, что поверхность не подвержена коррозии, а резьба обычно сухая. При работе с автомобилями многие болты ржавеют и/или пропитываются маслом, что существенно меняет их зажимные свойства.


  1. Существуют стандартные таблицы крутящего момента. Они подходят для соединений «сталь-сталь» со статическими нагрузками. В этих таблицах крутящий момент определяется таким образом, чтобы нагрузка на болт находилась в пределах упругой деформации. Если используются прокладки, смешанные материалы с большой разницей в тепловом расширении, а также при высоких перепадах температур или динамических нагрузках, необходимо более точно рассчитать винтовое соединение, а не просто убедиться, что оно находится в пределах упругой деформации.



    Дело в «прокладке»
    Когда вы устанавливаете прокладку между двумя скрепляемыми материалами, теоретическое значение крутящего момента бесполезно, поскольку прокладка обычно сжимается или деформируется.



    Случай «динамической нагрузки»
    Таблицы крутящего момента не рассчитаны на высокие динамические нагрузки, поэтому для настройки винтов требуется тщательный расчёт/моделирование. Пример: болты головки, шатунные болты.



    Случай «высоких температурных перепадов»
    То же самое, что и при динамических нагрузках, особенно при использовании смешанных материалов (например, магниевый материал, скреплённый стальными болтами)



    Просто несколько практических правил:




    • Если ни одна из вышеперечисленных ситуаций не подходит и требуется соединение «сталь по стали» без смазки (без покрытия), используйте таблицу крутящего момента.

    • Если используется резиновая прокладка: затягивайте до тех пор, пока не увидите, что прокладка деформируется, а момент затяжки начнет увеличиваться. Если прокладка очень мягкая, а винт очень жесткий, вы можете повредить прокладку. Если прокладка слишком жесткая, а винт слишком мягкий, вы повредите резьбу/винт.

    • В любой другой ситуации: извините, но такого правила нет. Некоторые люди просто пытаются «почувствовать» его, и результаты бывают разными. Другие предпочитают перестраховаться и использовать руководство.



    Как понять, что крутящий момент достаточен:



    Для тренировки я использовал разные винты из разных материалов (старые автомобильные детали) и затягивал их до тех пор, пока они не ломались. Со временем вы научитесь понимать, как ведёт себя тот или иной материал. Это также отличная тренировка по извлечению сломанных болтов / восстановлению резьбы.


  1. Если погуглить, то в интернете можно найти таблицы и расчёты крутящего момента, но если речь идёт о чём-то, что крепится к прокладке, я бы приложил дополнительные усилия, чтобы найти эту информацию (говорит он после того, как прошлым летом сорвал болт клапанной крышки на двигателе Subaru...)


  1. Дело было не в прокладке, а в том, что я слишком сильно затянул один из болтов. Проблема с прокладкой заключается в том, что для болтов, скрепляющих две поверхности с прокладкой между ними, очень важен правильный момент затяжки: слишком большой момент — и болт может срезаться, слишком маленький — и прокладка не сможет выполнять свою функцию.
  1. Интересно, я бы не подумал, что прокладка может как-то повлиять на нагрузку на крепёжный элемент. Можете объяснить, что, по вашему мнению (или знанию), там происходило?
  1. Ответ: нет. Совершенно точно нет. Эти графики не предназначены для автомобильных двигателей.



    Каждая «диаграмма» или «таблица» с указанием конкретных марок крепежа предназначена для достижения условия, называемого критическим моментом затяжки. Это очень редко является критерием для затяжки автомобильных крепежных элементов. Исключением являются болты головки блока цилиндров и некоторые компоненты подвески.



    Удельный крутящий момент, необходимый для стандартных автомобильных креплений, зависит от области применения, а не от класса крепежа. В примере с «масляным поддоном» вы можете сорвать резьбу в чугунном блоке, прежде чем достигнете указанного в таблице крутящего момента для винта с шестигранной головкой класса 8.8 диаметром 6 мм или 8 мм. (Не говоря уже о том, что вы полностью раздавите прокладку, и она перестанет выполнять свою функцию, как уже упоминали другие пользователи.)



    Для компонентов подвески риск использования значений крутящего момента, указанных в таблице, ниже при условии, что внутренняя резьба имеет тот же класс. Поскольку обычно это не так или это невозможно легко определить [например, приваренная гайка в цельнометаллическом кузове для болта рычага подвески], единственная информация о таблице, на которую следует ссылаться, должна быть получена из сервисных инструкций.



    Интернет — отличное место для поиска необходимой информации о конечном крутящем моменте, если у вас нет прямого доступа к данным из руководства по эксплуатации.


  1. Вы можете посмотреть маркировку головки в чём-то вроде этого, а затем воспользоваться таблицей, например этой, чтобы приблизительно определить момент затяжки. Возможно, это не идеальный вариант, но в крайнем случае сойдёт.

    Редактировать: я подумал, что было бы неплохо выделить маркировку SAE и включить её в этот ответ. Изображения в формате JPEG не идеальны, но сойдут.
    Маркировка марки головки болтаТаблица крутящего момента


  1. Вкратце: нет. Слишком много переменных.



    При затягивании крепления масляного поддона нужно учитывать два фактора:




    1. Какой крутящий момент может выдержать крепёжное изделие?

    2. Насколько сильно может деформироваться прокладка, прежде чем она перестанет обеспечивать герметичность?



    Значения крутящего момента для болтов различаются в зависимости от размера и твёрдости. Болт ARP любого размера выдерживает гораздо большую нагрузку на растяжение, чем обычный болт, поскольку высококачественный материал не так сильно растягивается.



    Однако вам всё равно нужно учитывать, что именно вы закрепляете. В некоторые прокладки встроены металлические шайбы, с помощью которых можно затянуть детали в разумных пределах и не повредить прокладку.



    В общем, проще всего следить за тем, чтобы прокладка не деформировалась, и не беспокоиться о динамометрическом ключе. Звучит как шутка, но я так делаю всю свою жизнь... на старых двигателях. С новыми двигателями дело обстоит иначе. Во многих двигателях с алюминиевым поддоном (например, LS1) поддон используется в качестве опоры для двигателя. Правильная затяжка поможет избежать проблем с деформацией, нарушением структурной целостности двигателя и утечками. В старых двигателях нужно просто следить за тем, чтобы прокладка не была перетянута. Убедитесь, что прокладка везде прилегает одинаково, и всё будет в порядке. Звучит очень просто, и, вероятно, так оно и есть... Хотя у меня никогда не возникало с этим проблем.


  1. Один и тот же крепёжный элемент можно легко использовать для стали и алюминия при выполнении одной и той же работы (например, чтобы сократить количество уникальных деталей и избежать путаницы). Вы можете легко сорвать резьбу на алюминиевой детали, если она недостаточно плотно прилегает к стали.
  1. Почти так же важно, как правильно затянуть болты масляного поддона/крышек клапанов, — равномерно затянуть все болты: сначала слегка затяните их, а затем по часовой стрелке ещё немного подтяните каждый болт.
Вы уже ответили на этот вопрос