Единицы измерения усилия затяжки болтов

Немного теории для полного понимания момента затяжки резьбовых соединений.

Момент силы, приложенный к гаечному ключу.

Момент силы (он же: крутящий момент, вращательный момент, вертящий момент, вращающий момент) — векторная физическая величина, равная произведению радиус-вектора, проведенного от оси вращения к точке приложения силы, на вектор этой силы. Характеризует вращательное действие силы на твёрдое тело.

Но понятия «вращающий» и «крутящий» моменты в общем случае не тождественны, т.к в технике понятие «вращающий» момент рассматривается как внешнее усилие, прикладываемое к объекту, а «крутящий» — внутреннее усилие, возникающее в объекте под действием приложенных нагрузок (этим понятием оперируют в сопротивлении материалов).

В физике момент силы можно понимать как «вращающая сила». В системе СИ единицами измерения для момента силы является ньютон-метр, Символ момента силы M . Момент силы иногда называют моментом пары сил, это понятие возникло в трудах Архимеда над рычагами. Сила, приложенная к рычагу, умноженная на расстояние до оси вращения рычага, есть момент силы. Например, сила в 3 ньютона, приложенная к рычагу на расстоянии 2 метров от его оси вращения, это то же самое, что сила в 1 ньютон, приложенная к рычагу на расстоянии 6 метров до оси вращения. Более точно, момент силы частицы определяется как векторное произведение:

где F — сила, действующая на частицу, а r — радиус-вектор частицы.

Момент силы измеряется в ньютон-метрах. 1 Н•м — момент силы, который производит сила 1 Н на рычаг длиной 1 м. Сила приложена к концу рычага и направлена перпендикулярно ему.

Посчитать: — кликни на любое число
Определения величин: наведи на любую величину

Ньютон (Н, N) — Newton.

Производная единица системы СИ, имеющая специальное название.

1 ньютон равен силе, сообщающей телу массой 1 кг. ускорение 1 м/с 2 в направлении ее действия.

Названа в честь Исаака Ньютона (1643-1727)- английского физика и математика, создавшего теоретические основы механики и астрономии и открывшего закон всемирного тяготения.

Дина (дин, dyn) — dyne.

Название происходит от греческого dýnamis — сила.

Дина — Основная единица давления системы СГС, которую в настоящее время вытеснила система СИ.

Дина равная силе, которая массе в 1 грамм сообщает ускорение 1 см/с 2 и , соответственно, соотношение между диной и ньютоном (единицей силы в Международной системе единиц): 1 Дина = 0,00001 Ньютонов (точно).

Килограмм-сила (кгс или кГ, kgf или kG), kilogram-force

Единица силы системы единиц МКГСС.

Равен силе, сообщающей телу массой один килограмм, ускорение 9,80665 м/с 2 (нормальное ускорение свободного падения, принятое 3-й Генеральной конференцией по мерам и весам, 1901).

1 кгс = 9,80665 ньютонов (точно).

В ряде европейских государств для килограмм-силы официально принято название килопонд (обозначается kp).

Фунт силы (lbf, иногда Lb), pound-force.

Британская единица силы.

Масса фунта-силы равна весу одного фунта.

Ускорение свободного падения в британской системе мер было равно 32,1740 футов в секунду за секунду, а после принятия международного значения нормального ускорения свободного падения (1901) равного 9,80665 м/c 2 , преобразовалось в 32,1740485564304 футов в секунду в секунду.

Cейчас 1 фунт силы равен 4,4482216152605 ньютонов (точно) или 0,45359237 килограмм силы (точно).

kip (килофунт силы)

Единица силы, распространенная в США с 20-го века по настоящее время и используется в основном архитекторами и инженерами. Образовано от слияния ’kilo’ + ’pound’.

1 kip равен 1000 фунтов силы или 4448,2216152605 ньютонов (точно).

Грамм-сила, pond, понд (гс или Г, p, pond, G) pond, gramm — force.

Грамм-сила — дольная единица силы в системе единиц МКГСС .

В ряде стран эту меру силы называют pond (русское ’понд’ почти никогда не используется).

1 грамм силы равен 0,001 килограмм-силы (точно) или 0,00980665 ньютонов.

Также может быть определен как сила, сообщающая массе 1 грамм ускорение, равное 980,665 см/с 2 .

Источник

Таблица усилий затяжки при монтаже метрического крепежа

В повседневной жизни множество людей и компаний использует крепеж. Чтобы эффективно использовать крепеж, необходимо знать его технические характеристики, в особенности степень затяжки.

Что такое момент затяжки резьбовых соединений?

Определение степени затяжки резьбовых элементов проводится с целью повышения прочности соединения, увеличения срока службы и повышения сопротивляемости соединения различным негативным факторам. Для каждого крепежного элемента есть оптимальная степень затяжки резьбовых элементов на посадочном месте, которая рассчитывается на основе приложенных нагрузок, температурных режимов и свойств материалов.

Момент затяжки – это усилие, прилагаемое к крепежному элементу при его закручивании в резьбовое соединение. Если мы будем закручивать крепеж с меньшим усилием, чем это необходимо, то, под воздействием внешних факторов (например, вибраций), резьбовое соединение может раскрутиться, не обеспечив необходимую герметичность между скрепляемыми деталями. И наоборот, если “перекрутить” крепежный элемент больше, чем это необходимо, может произойти разрушение самого крепежного элемента или скрепляемых деталей. Например, могут появиться сколы, трещины в деталях или сорваться резьба на крепежном элементе.

Для любого размера и класса прочности крепежного элемента определены наилучшие моменты затяжки. Данные значения занесены в специальную таблицу усилий затяжки метрических болтов динамометрическим ключом. Обозначение класса прочности болта обычно указывается на головке болта.

Определение момента затяжки

Рассмотрим порядок определения момента затяжки с помощью динамометрического ключа.

Динамометрический ключ можно разделить на несколько видов.

Стрелочный ключ

Самый простой в использовании вид ключа. Принцип его работы основан на отклонении рычага со шкалой относительно неподвижного указателя. Ручка торсион используется для передачи усилия на крепежное изделие. Стрелка указатель с одной стороны прикреплена к головке ключа, а с другой стороны свободна и служит указателем, который показывает значение крутящего момента в определённый момент времени.

Из плюсов можно выделить:

низкую стоимость изделия;
шкала работает в обе стороны. Она позволяет закручивать крепежные изделия как с правой, так и с левой резьбой.

Из недостатков можно выделить:

низкую точность (погрешность измерений составлять от 4 до 10%);
данные ключи нельзя отрегулировать и, в связи с этим они со временем изнашиваются и теряют точность измерений, что делает их непригодным к использованию;
крайне сложно работать в труднодоступных местах, потому что необходимо всегда следить за затяжкой по стрелке указателю;
отсутствует храповый механизм, как у ключа трещотки, в связи с этим ключ приходится всегда переставлять заново;

Предельный ключ (белковый)

Конструкция данного динамометрического ключа показана на картинке. В данном ключе есть специальный механизм, который даёт установить на нём необходимый крутящий момент и передать его на закручиваемый элемент. Также у данного ключа есть храповый механизм, как у обычной ;трещотки. Необходимый момент затяжки можно выставить при помощи шкал, расположенных на корпусе изделия. Как только при закручивании необходимый момент затяжки будет достигнут, прозвучит щелчок и сработает фиксатор, который не позволит превысить выставленную силу момента. Предельный ключ очень удобен в работе, так как при его использовании необходимо просто закручивать соединение до щелчка. Данные ключи имеют большой диапазон крутящего момента (от 5 до 3000 Нм). Размеры присоединительных приводов от 1/4 дюйма до 1 дюйма.

Из плюсов можно выделить:

погрешность данного ключа составляет не более 4%;
достаточно прост в использовании, так как есть храповый механизм;
можно заранее выставить необходимый крутящий момент, при достижении которого ключ издаст характерный щелчок;
легко использовать в труднодоступных местах;
может работать с крепежными изделиями как с правой, так и с левой резьбой.

Из недостатков можно выделить:

необходимость калибровки данного ключи;
со временем храповый механизм может выйти из строя, но можно отдельно приобрести рем комплект для некоторых моделей ключа.

Цифровой

По сравнению с предыдущими моделями ключей, данный динамометрический ключ имеет множество возможностей. Специальный датчик ключа генерирует сигнал, который преобразуется в необходимую величину крутящего момента и выводится на экран электронного ключа. У данного ключа минимальная погрешность измерений, благодаря электронным компонентам. На дисплее выставляется необходимый момент закручивания, при достижении которого данный ключ издает звуковой сигнал. Во время работы на экране выводится значение крутящего момента в реальном времени.

Из плюсов можно выделить:

вывод значений крутящего момента в разных значениях силы;
имеет световую и звуковую индикацию;
высокая точность измерений (низкая погрешность);
может работать с крепежными изделиями как с правой, так и с левой резьбой;
не требует регулировки благодаря электронной начинке;
удобство работы за счет храпового механизма;
сохраняет измеряемые значения в память устройства.

Из недостатков можно выделить:

высокая стоимость по сравнению с ключами других видов.

Данный инструмент должен быть подобран таким образом, чтобы момент затяжки крепежного элемента был на 20−30% меньше, чем максимальный момент на используемом ключе. При попытке превысить предел, ключ быстро выйдет из строя. Усилие на затяжку и тип стали указывается на каждом болте.

Таблица усилий затяжки метрических болтов

Размер	Класс прочности N.m*
Размер	3.6	4.6	5.6	5.8	6.8	8.8	9.8	10.9	12.9
М1,6	0,05	0,07	0,09	0,11	0,14	0,18	0,21	0,26	0,31
М2	0,11	0,14	0,18	0,24	0,28	0,38	0,42	0,53	0,63
М2,5	0,22	0,29	0,36	0,48	0,58	0,78	0,87	1,09	1,31
М3	0,38	0,51	0,63	0,84	1,01	1,35	1,52	1,90	2,27
М4	0,71	0,95	1,19	1,59	1,91	2,54	2,86	3,57	4,29
М5	1,71	2,28	2,85	3,80	4,56	6,09	6,85	8,56	10,3
М6	2,94	3,92	4,91	6,54	7,85	10,5	11,8	14,7	17,7
М8	7,11	9,48	11,9	15,8	19,0	25,3	28,4	35,5	42,7
М10	14,3	19,1	23,8	31,8	38,1	50,8	57,2	71,5	85,8
М12	24,4	32,6	40,7	54,3	65,1	86,9	97,7	122	147
М14	39	52	65	86,6	104	139	156	195	234
М16	59,9	79,9	99,8	133	160	213	240	299	359
М18	82,5	110	138	183	220	293	330	413	495
М20	117	156	195	260	312	416	468	585	702
М22	158	211	264	352	422	563	634	792	950
М24	202	270	337	449	539	719	809	1011	1213
М27	298	398	497	663	795	1060	1193	1491	1789
М30	405	540	675	900	1080	1440	1620	2025	2430
М33	550	734	917	1223	1467	1956	2201	2751	3301
М36	708	944	1180	1573	1888	2517	2832	3540	4248
М39	919	1226	1532	2043	2452	3269	3678	4597	5517
М42	1139	1518	1898	2530	3036	4049	4555	5693	6832
М45	1425	1900	2375	3167	3800	5067	5701	7126	8551
М48	1716	2288	2860	3313	4576	6101	6864	8580	10296
М52	2210	2947	3684	4912	5895	7859	8842	11052	13263
М56	2737	3650	4562	6083	7300	9733	10950	13687	16425
М60	3404	4538	5673	7564	9076	12102	13614	17018	20422
М64	4100	5466	6833	9110	10932	14576	16398	20498	24597
М68	4963	6617	8271	11029	13234	17646	19851	24814	29777

*где N.m — крутящий момент. Равен произведению силы на плечо ее применения и измеряется в ньютон-метрах. Таким образом, если к гаечному ключу длиной 1 метр (плечо), приложить силу в 1 Ньютон (перпендикулярно на конце ключа), то мы получим крутящий момент равный 1 Нм.

Источник