Как определить спецификацию крутящего момента

Jun 21, 2023

Построение кривой зависимости крутящего момента от угла для серии пусков может помочь инженерам установить характеристики крутящего момента для конкретного применения. Иллюстрация предоставлена ​​компанией Peak Innovations Engineering

Испытательное оборудование, такое как SCHATZ-INSPECTpro, позволяет инженерам определять характеристики крутящего момента и угла. Фото предоставлено Kistler Instrument Corp.

Поскольку гальванические покрытия, покрытия и смазочные материалы влияют на трение, они оказывают значительное влияние на характеристики крутящего момента. Фото любезно предоставлено NOF Metal Coatings North America Inc.

Независимо от метода испытаний, испытания следует проводить с использованием реальных производственных деталей. Фото предоставлено Desoutter Industrial Tools

Машина для испытания на кручение УНИВЕР ТОК-3001 используется для проверки пригодности высокопрочных сборок болтов, гаек и шайб для конкретного применения. Фото предоставлено Univer Technologies Group

Доступно множество технологий, обеспечивающих установку резьбовых креплений в правильной последовательности, с правильным крутящим моментом и углом.

Например, электроинструменты постоянного тока серии QE компании Ingersoll Rand и контроллеры серии IC измеряют крутящий момент с точностью ±0,2 процента и угол до ±1 градуса. Разрешение измерения составляет ±0,025 процента от полной шкалы крутящего момента. Инженеры могут реализовать множество стратегий затяжки, включая контроль крутящего момента; контроль крутящего момента с контролем угла; контроль крутящего момента с коррекцией выхода; контроль угла; контроль угла с контролем крутящего момента; контроль угла с коррекцией выхода; контроль урожайности; преобладающий крутящий момент; и тянуть крутящий момент. Инструменты выпускаются в версиях с пистолетной рукояткой, линейным исполнением и угловой головкой. Эта серия охватывает диапазон крутящего момента от 0,3 до 400 ньютон-метров.

Конечно, качество даже самых точных инструментов зависит от тех характеристик, для которых они предназначены. Прежде чем головка ударится о головку болта, необходимо проделать целый ряд инженерных работ. Инженеры должны определить тип и количество крепежных элементов, необходимых для фиксации соединения. Им необходимо подумать о гальванических покрытиях, смазочных материалах и фиксаторах резьбы. Им необходимо подумать о том, как будет установлен крепеж. Достаточно ли затянуть крепеж с определенным моментом затяжки? Или нужно будет контролировать и крутящий момент, и угол? После того, как все решено, инженеры должны установить спецификации крутящего момента, угла и последовательности крепления.

«Существует множество переменных, связанных с затяжкой резьбовых соединений, [и крутящий момент] не является абсолютным. На самом деле это руководство», — говорит Гай Т. Авеллон, президент GT Technical Consultants Ltd., консалтинговой фирмы, которая обеспечивает обучение и анализ конструкции болтовых соединений. «Вы добавляете смазку, различные покрытия, допуски и множество других вещей. Есть даже разница между затягиванием гайки и затягиванием головки болта».

Независимо от изделия, все начинается с расчета, какое усилие зажима необходимо для правильной и безопасной работы узла. Это определяется нагрузками и условиями, которым будет подвергаться соединение, а также коэффициентом безопасности.

Инженеры должны выбрать крепеж или крепежные детали, которые смогут успешно передавать зажимную силу между деталями и выдерживать возникающие при этом нагрузки. Но все крепежные детали имеют пределы нагрузки, которую они могут выдержать. Это зависит от материала крепежного элемента и его геометрии, включая площадь поперечного сечения и площадь резьбы. Этот лимит не может быть превышен.

Цель состоит в том, чтобы затянуть крепежные детали настолько, чтобы достичь заданной силы зажима, но не настолько, чтобы крепежный элемент не смог выдержать нагрузку. Требуемый крутящий момент зависит от геометрии болта и того, смазана ли резьба. (Смазанная резьба требует меньшего крутящего момента для достижения той же силы зажима, поскольку во время затяжки приходится преодолевать меньше трения.)

Есть два способа определить спецификацию крутящего момента: «Правильный и неправильный путь», — язвит Дэвид Арчер, главный инженер Peak Innovations Engineering, консалтинговой фирмы, специализирующейся на проектировании и анализе болтовых соединений.