Таблицы моментов затяжки болтов динамометрическим ключом

Общие правила

Автопроизводители в своих рекомендациях всегда указывают на следующие моменты:

• Затяжка болтов должна выполняться согласно требованиям к усилию. Контроль осуществляется с помощью динамометрического ключа. Обычные ключи для затяжки применять нельзя.
• Затяжка выполняется без рывков, очень плавно. Рекомендуется на финальном этапе притягивания головки к БЦ использовать ключ с удлиненным плечом.
• Затяжке должен предшествовать контроль состояния резьбы, чтобы исключить использование болтов с повреждением или другими дефектами резьбы. Не допускать попадание посторонних предметов и частиц.

В рекомендациях некоторых автопроизводителей можно встретить совет смазывать резьбу моторным маслом, что облегчает вкручивание болтов в место посадки. Однако нельзя допускать попадание масла в отверстия, особенно глухие. В таких случаях крепеж по инструкции выполнить невозможно.

Распространенные ошибки

Несмотря на то, что автопроизводители четко указывают порядок и нюансы затяжки ГБЦ, многие автолюбители допускают ошибки при сборке мотора. Самыми распространенными из них являются:

• Заливка масла в крепежные отверстия для смазки резьбы (жидкость несжимаема, поэтому залитое масло не даст нормально затянуть головку);
• Перетяжка (превышение усилий при затягивании приводит к повреждениям ГБЦ и самих крепежных элементов);
• Применение поврежденных или несоответствующих ключей (возможен срыв граней головок болтов, после чего нормально затянуть или выкрутить их будет проблематично);
• Использование на замену неподходящих болтов (крепежи с разных двигателей могут отличаться по длине, межвитковому расстоянию резьбы, высотой и диаметром головки);

Чтобы в дальнейшем проблем не возникло, следует использовать только крепежные элементы, предназначенные для конкретного двигателя и полностью соблюдать условия выполнения работ.

Преимущества контролируемой затяжки

1. Известная, контролируемая и точная нагрузка на болт. Выходной контролируемый инструмент используется для расчета требуемого значения настройки инструмента. 2. Равномерная нагрузка на болты

Это особенно важно в соединениях с уплотняющими прокладками, поскольку для обеспечения эффективности прокладок требуется равномерное сжатие. 3

Безопасная работа в соответствии с графиком. Устранено опасное действие ручной неконтролируемой затяжки, и операторы должны быть квалифицированными и следовать предписанным методам. 4. Сократите время работы и повысьте производительность. Используйте контролируемые инструменты вместо ручного труда, чтобы сократить время затяжки и трудоемкость оператора. 5. Надежные и воспроизводимые результаты. Используйте откалиброванное и испытанное оборудование, следуйте предписанным методам, опытным операторам и постоянно достигайте известных результатов. Получайте правильные результаты сразу. Многие неопределенности, связанные с отказом болтов в работе, устраняются за счет обеспечения правильной сборки и затяжки болтов. .

Затяжка болта без динамометрического ключа

При необходимости можно получить нужное затяжное усилие без динамометрического ключа. Чтобы сделать затяжку, понадобится обычный ключ, лучше всего подойдет рожковый или накидной, рулетка или линейка и кантор с пределом измерения до 40 кг, оптимально подойдет электронный прибор.

Сначала в таблице нужно выяснить величину момента затяжки резьбового соединения. Далее требуется измерить длину ключа от центральной части головки болта до места приложения вращающей силы в сантиметрах. После этого вычисляем значение, которое должно быть на канторе по формуле F=M/(0.1·L), где М – момент силы из таблицы, а L – длина ключа в сантиметрах. Например, если нужно затянуть болт М6 класса прочности 8.8 ключом длиной 25 см, нужно действовать так:

• В таблице находим значение момента затяжки, которое равно 10,5 Н·м.
• Производим вычисление по формуле F= 10,5/(0.1•25)=4,2 кг•м или килограмм силы на метр.
• На расстоянии 25 см от головки болта, под углом 90 градусов к продольной оси ключа располагаем кантор и натягиваем его до тех пор, пока он не покажет 4,2 кг.

Очевидно, что данный метод не идеален и не может применяться в ответственном монтаже. Но все же это гораздо лучше, чем затягивать элементы конструкции, основываясь только на собственных ощущениях.

Несмотря на существование подобных «народных» способов затягивания болтов, желательно купить качественный динамометрический ключ, который позволит избежать подобных неудобств. Это станет гарантией качества, прочности и долговечности монтажа, который прослужит весь срок эксплуатации конструкций, машин или оборудования.

Порядок выполнения работ

Существуют определенные нюансы при затягивании болтов разных автопроизводителей, однако в целом схема похожа. При строгом выполнении разработанного алгоритма работ негативных последствий возникнут не должно.

Алгоритм работы:

• Изучить мануал автопроизводителя для определения последовательности и усилия затяжки.
• Подготовить и проверить работоспособность динамометрического ключа.
• Осмотреть поверхность головки и блока цилиндров, протереть ветошью или очистить сжатым воздухом.
• Поставить прокладку ГБЦ на место, разместить сверху головку в соответствии с направляющими втулками.
• Смазать резьбу болтов моторным маслом (если предусмотрено инструкцией).
• Установить болты в отверстия и затянуть от руки.
• Затянуть болты. Практически на всех автомобилях есть определенный порядок затяжки болтов: от центра ГБЦ к ее краям, крест на крест. В качестве примера: сначала затягивают два центральных болта правого и левого рядов, потом два болта слева от центральных, далее два болта справа от центральных, потом два болта, расположенных слева в обоих рядах, последними затягивают болты, находящиеся справа в обоих рядах.

Важно! Крепеж всегда выполняют в 3-4 подхода:

• первый подход с усилием 3-4 кгс;
• второй подход с усилием 7 кгс;
• третий подход с усилием 9 кгс;
• заключительный подход с усилием 11,5-12 кгс.

Также в инструкции может быть указано о необходимости дополнительной протяжки до определенного угла. После нескольких дней эксплуатации рекомендуется проверить усилие, с каким закручен крепеж. При показателях, отличающихся от номинальных, необходимо докрутить болты с использованием динамометрического ключа.

Условия затяжки болтов

При установке головки блока важно соблюдение технологии затяжки, которая включает в себя ряд критериев:

• Порядок затягивания;
• Усилие;
• Состояние крепежей (к примеру, шпилек с гайками);

У каждого двигателя свой порядок затягивания, который необходимо соблюдать, чтобы обеспечить равномерное притягивание головки к блоку и исключить возникновение напряжений на каких-либо участках поверхности. К примеру, на ВАЗ 2105 это выглядит так.

Усилие – еще один немаловажный фактор для правильного крепления данного элемента двигателя. Притягивание плиты осуществляется в несколько подходов (на разных моторах количество их отличается), каждый из которых выполняется со своим усилием.

Крепежи головки блока затягиваются с достаточно большим усилием, что приводит к их вытягиванию. Поэтому на множестве двигателей не допускается повторное использование болтов, они в обязательном порядке заменяются. Но есть и моторы, у которых замена крепежей не нужна и возможна их повторная установка.

Вся информация относительно технологии затяжки ГБЦ указывается в тех. документации к авто, также нередко ее указывают на упаковках прокладки головки и крепежей.

Моментное крепление

При затяжке обычно можно затягивать только по одному болту за раз, что может привести к точечной нагрузке и рассеиванию нагрузки. Чтобы этого не произошло, крутящий момент следует прикладывать поэтапно в соответствии с предписанным режимом.

Порядок загрузки

Шаг 1: быстро затяните гайку гаечным ключом, чтобы из гайки торчало 2-3 витка резьбы.

Часть 2: затяните каждый болт до 1/3 окончательного крутящего момента в режиме, показанном выше.

Часть 3: затяните каждый болт до 2/3 окончательного требуемого крутящего момента в режиме, показанном выше.

Часть 4: увеличьте крутящий момент до полного в показанном выше режиме.

Шаг 5: начиная с болта №. 1, затяните каждый болт по часовой стрелке в последний раз с окончательным значением крутящего момента.

Прочность болта

Рекомендуемые значения затяжки болтов назначаются из условия прочности болтов. В уроке «Прочность болтов» я рассказывал про прочность, какие бывают болты и как маркируются. Обычно рекомендуемый момент затяжки обеспечивает осевое усилие болта в 2/3 от предела текучести, то есть затянутый болт будет иметь запас прочности.

Ниже представлена таблица для затяжки болтов и гаек со стандартным шагом метрической резьбы.

Как видим из таблицы, момент затяжки любого болта прочностью 12.9 в разы выше момента затяжки болта класса прочности 4.6

Обращаю Ваше внимание, что данные моменты затяжек действуют только для болтов и гаек из углеродистых сталей со стандартным шагом. Ни в коем случае нельзя затягивать с такими значениями в алюминиевый или чугунный корпус

Данная таблица также не распространяется на самоконтрящиеся гайки и на элементы с мелким шагом резьбы.

Выбор класса прочности болта

Если говорить о практическом подборе марок болтов и других резьбовых крепежей в комплектации узлов и механизмов, обоснованием выбора является требование к усилию затяжки. Основная часть соединений придерживается условиям не менее 20-25% запаса прочности по отношению к техническим характеристикам в виде усилий затяжки конкретных сборочных резьбовых креплений.

Так, к примеру технические требования к монтажу маховика двигателя Д-240, Д-243 трактора МТЗ 82 составляет усилие 160 -180 Н·м каждого штатного болта, где соответствующий болт М14Х1.5 имеет максимальный предел усилия в затяжке 235 Н·м в классе прочности 12.9, что в общем соответствует запасу прочности в 20-25%.

Вместе с этим, в отдельных случаях, особенно, что касается затяжки головок цилиндров, данный алгоритм не работает в виду факторов: использования специальных высокопрочных сплавов в изготовлении шпилек, особенностей конструкции силовых установок,  действия термодинамических нагрузок, а также учёта поправок на усадку уплотнительной прокладки и материала изготовления головки цилиндров и блока двигателя. В таких случаях нужно руководствоваться только техническими рекомендациями завода производителя основанных на проектных расчётах.

П.С.

В заключении, от себя отмечу, что приводить раскладку всех принципов теории расчёта крепежей по науке «Сопромата» (Сопротивления материалов) не вижу смысла, так как для большинства пользователей это будет мало понятно и неинтересно, а отдельные уникумы и перфекционисты в любом случае будут не удовлетворены изложенным материалом и при желании сами найдут свою индивидуальную истину на просторах сети.

Особенности детали

Головка блока цилиндров – конструктивно достаточно сложная деталь. Представляет она собой массивную плиту, в которой проделаны каналы для циркуляции жидкостей системы смазки и охлаждения, и технологические отверстия – свечные, для форсунок (в дизелях), крепежные.

Также сверху на ГБЦ имеется так называемая «постель» распределительного вала – посадочное место под его установку.

Несмотря на свою массивность, головка блока является хрупкой деталью из-за пустот внутри, поэтому чрезмерное усилие при затяжке часто приводит к трещинам в стенках и перемычках.

Для изготовления ГБЦ используется два вида металлов – алюминий (наиболее распространенный) и чугун.

Для закрепления последней применяются стальные болты или шпильки с гайками. К примеру, головка блока УАЗ 31519 крепится шпильками.

Разница в материалах изготовления головки и ее крепежных элементов имеет один негативный фактор – разное температурное расширение компонентов при нагреве, особенно это касается ГБЦ из алюминия.

Неравномерная затяжка крепежных элементов (гайки, шпильки и т.д.) при тепловом расширении приводит к появлению излишних напряжений в структуре металла, вследствие чего происходит коробление головки.

Моменты затяжки для популярных моделей

Разнообразие автомобилей на российском рынке поражает. Но есть определённые категории наиболее популярных моделей, которые чаще остальных встречаются на местных автодорогах.

Приведём примеры необходимых моментов затяжки для самых распространённых и востребованных автомобилей в России.

• Весь модельный ряд Audi, не считая кроссоверы Q5 и Q7, предусматривают использование одинакового момента. Это 120 Нм. Для Q5 требуется усилие 140, а для Q7 все 160 Нм.
• Легковые модели BMW 1, 3 и 5 серий требуют 120 Нм. А кроссоверы 140 Нм.
• Для Chevrolet Cruze и Captiva регламентированный момент составляет 140 и 125 Нм соответственно.
• У Ford Mondeo этот показатель 85 Нм. У Fiesta до 2008 года момент был 90 Нм, а затем вырос до 110 Нм по регламенту.
• Весь модельный ряд Hyundai предусматривает одинаковое значение затяжки, и оно составляет 110 Нм.
• Линейка автомобилей Honda отличается незначительно, и тут регламентированный диапазон варьируется в пределах от 108 до 110 Нм.
• Для Kia Rio установленный момент составит 103 Нм.
• У автомобилей Lada диапазон составит от 70 до 78 единиц, в то время как у Niva это 88-91.
• С моделями Lexus всё просто. У всех по регламенту затяжка делается при 103 Нм.
• У Mercedes S и M класс целых 150 Нм. Для остальных затяжка выполняется в диапазоне от 103 до 110 единиц.
• Mitsubishi Lancer и Outlander требуют выставить ограничитель динамометрического ключа на отметку в 98 единиц.
• Если у вас Nissan Qashqai, готовьте усилие на 133 Нм. Аналогично для моделей Patrol и Terrano.
• У Renault Logan усилие составляет 105 единиц.
• Модельный ряд Skoda рассчитан на затяжку болтов при усилии 120.
• У автомобилей Passat, Golf и Polo момент одинаковый, и составляет 120 Нм. Для Touareg требуется уже 180 Нм.
• Avensis, Corolla и Camry вместе с Yaris нуждаются в усилии 103 Нм. А вот Land Cruiser рассчитан на 209 единиц.

Это лишь базовые параметры, на которые следует ориентироваться. С завода устанавливаются определённые колёса и крепёжные элементы. Но их автомобилист может заменить. Тогда и значения при затяжке поменяются на такие, которые будут заметно отличаться от заводского регламента.

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.

Таблица затяжки болтов динамометрическим ключом

Таблица усилий затяжки колесных болтов

В последнее время многие автовладельцы устанавливают облегченные колесные гайки литых дисков, изготовленные из алюминия. Они смотрятся стильно.

Особенности работы резьбовых соединений

В любом резьбовом креплении важно, чтобы крепёж не был перетянут или несколько ослаблен (недотянут), то есть усилие соответствовало определённому моменту. Слишком перетянутый или ослабленный крепёж приводит к быстрому выходу из строя крепежа, что в итоге приводит к поломке или снижению рабочего ресурса в целом конструкции

Болт затянутый с оптимальным моментом немного растягивается, не превышая порога сил упругости материала, в случае превышения которых происходит необратимое разрушение крепежа. При этом созданное усилие упругости максимально работает на сжатие двух соединяемых деталей и характеризуется устойчивостью к усталостному разрушению. Одновременно силой упругости болта в соединяемых крепежом деталей возникают уравновешивающие силы сопротивления материала соединяемых поверхностей. Такое явление называют предварительным натягом в соединении деталей.

Действие сил в затянутом резьбовом соединения

В недотянутом крепеже сдавливающая сила упругости будет отсутствовать или будет недостаточной, что в результате динамических нагрузок приведёт к дальнейшему ослаблению, увеличению зазора с последующим разрушением соединения.

Перетянутый крепёж характеризуется превышением порога упругости материала болта, и его пластичное линейное удлинение в конечном итоге приводит к разрушению соединения, учитывая потерю сдавливающей силы.

В составе любой спроектированной, сертифицированной конструкции все усилия технически обоснованы с учётом:

• диаметра резьбовых элементов,
• материала их изготовления,
• шага резьбы,
• высоты крепёжной гайки и мощности головки болта,
• числа крепежей в составе крепления одной детали,
• с учётом статических, динамических, температурных нагрузок,
• в отдельных случаях с учётом коррозийного действия на детали

Поэтому в сборочных технологических картах любых машин или конструкций различного назначения производители обязательно расписывают все усилия протяжки.

Требуемое осевое усилие болта

По сути, момент затяжки болта создает силу прижатия поверхностей

Усилие очень важно, так как соединения бывают разные, в некоторых случаях важно прижать поверхности, например при контакте метал-метал, а в некоторых излишнее усилие может навредить соединению, например установка крышки через резиновую прокладку, или установка пластиковой детали на металлический каркас

Сначала конструктор определяет необходимое усилие прижатия поверхностей, затем определяет диаметр болтов или их количество. О том, как определить диаметр и количество, я рассказывал в уроке «Расчет болтов». Затем назначается момент затяжки. Тут есть маленькая хитрость: Когда требуется небольшое усилие (прокладка или пластик), лучше назначить чуть больше болтов меньшего диаметра, что позволит их расположить с меньшим шагом и более равномерно прижать поверхности. И, чем ближе момент затяжки болта к рекомендуемому значению, тем меньше шансов, что произойдет самопроизвольное откручивание.

Контроль момента затяжки болтов

Как я писал выше, требуемый момент затяжки обеспечивается динамометрическим ключом или иным настраиваемым инструментом (пневматический или электрический гайковерт)

При затяжке обращаем внимание на качество резьбы, следим, чтобы гайка или болт закручивались от усилия пальцев и без закусывания

Иногда, при осуществлении контролируемой затяжки, смазывают резьбу и поверхность под головкой болта или гайки. Раскрутить соединение обычно сложнее, может понадобиться значительно больший момент. Связано это с деформациями, окислением между болтом и поверхностью, коррозией в резьбе. Если требуется проверить, с нужным моментом затянут болт или нет, достаточно просто настроить ключ и попробовать подтянуть болт.

В соединениях с несколькими болтами, контролируемая затяжка осуществляется в несколько приёмов, о том, как это сделать, я расскажу в уроке «Порядок затяжки болтов».

Прочитав данный урок, Вы знаете, с каким усилием можно тянуть болты в обычных соединениях. Помимо простых соединений, меня часто спрашивают какой момент затяжки болтов ГБЦ (головки блока цилиндров) и некоторых других ответственных узлов. Этому вопросу будет посвящен отдельный урок.

В одной из следующих статей мы более подробно обсудим момент затяжки гаек на конкретных примерах, а на сегодня все, спасибо за внимание. Основные типы крепежных деталей

Основные типы крепежных деталей

Затяните крутящий момент

1. Что такое крутящий момент? Крутящий момент — это мера количества силы, действующей на объект, заставляющей его вращаться.

2. Что такое моментная затяжка? Приложите предварительную нагрузку к креплению, вращая гайку крепления.

3. Момент затяжки и предварительная нагрузка Величина предварительной нагрузки, создаваемой при приложении крутящего момента, в значительной степени зависит от трения.

4. В основном есть три разных «компонента крутящего момента».

4.1 крутящий момент удлиненных болтов 4.2 крутящий момент для преодоления трения в резьбе болтов и гаек. 4.3 крутящий момент для преодоления трения в опорной плоскости отверстия гайки.

Смазка снижает трение

Смазка во время затяжки снижает трение, снижает риск поломки болта при установке и продлевает срок службы болта. Изменение коэффициента трения может повлиять на величину предварительного натяга, достигаемого при заданном крутящем моменте. Чем выше трение, тем меньше крутящий момент преобразуется в предварительную нагрузку. Для точного достижения требуемого значения крутящего момента необходимо знать коэффициент трения, указанный производителем смазки. Смазку следует наносить на опорные поверхности и резьбу гаек.

Момент затяжки

Потери на трение

Как определить момент затяжки

Чтобы определить момент затяжки на конкретном болте, необходимо воспользоваться динамометрическим ключом. Промышленность предлагает несколько видов этих инструментов:

• Индикаторный ключ – оснащается специальной системой, которая выводит прилагаемое усилие на механическую шкалу или электронный экран. Это надежная конструкция, ключ применяется в строительстве, промышленности, машиностроении. Его единственным минусом является недостаточная точность, поскольку погрешность может достигать 8 %, что в точном машиностроении может стать проблемой.
• Цифровой ключ – представляет собой подвид индикаторного устройства. В его рукоятку встроен датчик крутящего момента и жидкокристаллический дисплей, на который выводится прилагаемое затяжное усилие. Для удобства использования при достижении нужного момента может издаваться звук, его можно подключать к ноутбуку или компьютеру. В современных динамометрических ключах данного типа погрешность не превышает 1 %.
• Предельный ключ – еще один подвид, главной особенностью которого является возможность установки предельного усилия на болт. При достижении этого усилия срабатывает храповик, ключ начинает проскальзывать со щелчками, а затяжка прекращается. Это исключительно практичный инструмент, но нужно знать, что он имеет погрешность около 4 %.

Чтобы правильно определить затяжной момент, нужно соблюдать определенные правила:

• Болт устанавливается в посадочное место или поджимается гайкой.
• Первичная затяжка производится обычным рожковым или накидным ключом.
• Подбирается такой динамометрический ключ, чтобы его максимальное значение минимум на 20 % превышало необходимое для затяжки болта значение.
• Аккуратно подтягивается болт динамометрическим ключом до достижения нужного значения силового момента.

Если деталь затягивают несколькими болтами, требуется сделать контрольную подтяжку по кругу, чтобы ее не перекосило. Важным моментом является то, что динамометрическим ключом нельзя пользоваться как обычным, он нужен только на конечном этапе затяжки с требуемым усилием.

Общие правила выполнения работ, используемые методы

Есть ряд общих правил, которые необходимо соблюдать при установке головки блока:

Важно строго соблюдать усилие затяжки. Для этих целей используется специальный инструмент – динамометрический ключ

Выполнять эту операцию обычными ключами не рекомендуется;

Болты головки необходимо тянуть плавно, рывки не допускаются. Поскольку усилие затяжки на последних подходах значительно, упростить процедуру и обеспечить плавное равномерное затягивание позволяет наращивание плеча ключа трубой;
Перед установкой болтов внимательно нужно осмотреть состояние резьбы на них. Никакой грязи и сторонних частиц на витках быть не должно.
Резьбу крепежных элементов перед закручиванием следует смазать моторным маслом. А вот заливать смазку в отверстия под болты не следует (особенно это касается «глухих» отверстий), поскольку в дальнейшем она не даст полноценно затянуть крепежи.

Несмотря на то, что у каждого двигателя имеются свои особенности затяжки головки блока, общая технология этой операции – одинакова. В целом, для затягивания крепежей применяется два метода:

• В несколько подходов доведением усилия затяжки до требуемого значения;
• Затягивание крепежей до определенного усилия (в один или несколько подходов), а затем – двойное доворачивание болтов на определенный угол.

Метод затягивания выбирается исходя из типа болтов.

Первый способ применяется при использовании не растягивающихся болтов (сейчас такие не используются, но их можно встретить на старых авто). Но нередко этот тип крепежей требует дотяжки после определенного периода эксплуатации двигателя, чтобы компенсировать усадку прокладки ГБЦ. Зато такие крепежные элементы допускаются для повторного использования, причем неоднократно.

Второй метод затяжки блока является актуальным для большинства современных авто. И все из-за использования растягивающихся болтов (так называемый тип TTY).

Такие крепежи за счет упругой деформации способны компенсировать тепловые расширения головки и усадку прокладки, но для этого их необходимо вывести в режим деформации (по сути, просто немного растянуть).

Для этого и необходимо двойное доворачивание болтов на определенный угол. На одних авто этот угол составляет 45 град., на других – 90 град.

Но после вывода элементов в режим упругой деформации, они уже будут не способны вернуться в исходное состояние, поэтому и не допускается их повторное использование из-за высокой вероятности разрушения.