Усилие нм в кг

Инструкция по затягиванию болтов головки блока цилиндров (ГБЦ)

Очередная затяжка ГБЦ должна осуществляться при каждом текущем ремонте или обслуживании силового агрегата (смена масла или расходников). Обязательно выполнение процедуры после вмешательства в конструкцию ДВС, и дополнительная обтяжка спустя 500-700 километров пробега. Больше лазить в механизм не рекомендуется и незачем.
После полной подтяжки, болты прочно сидят в гнездах и не раскручиваются при вибрации. В противном случае возможно появление протечек или прогорания прокладки ГБЦ, что чревато капитальным ремонтом.

Современные моторы, произведенные после 2010 года, не требуют периодической подтяжки шпилек по причине обновления устройства и механизма.

Сколько килограммов в одном ньютоне

Прежде чем отвечать на вопрос о количестве килограммов в одном ньютоне, необходимо разобраться с предложенными понятиями с точки зрения общепринятой системы СИ, учитывая, что ньютон является не столько базовой единицей системы СИ, сколько единицей метрической.

Таблицы усилий затяжки болтов динамометрическим ключом. Таблицы для динамометрического ключа

Таблица моментов затяжки резьбовых соединений. В таблице представлены крутящие моменты затяжки болтов в зависимости от класса прочности.

Таблица усилий затяжки метрических болтов

Усилие указано в Ньютон-метрах.

Порядок решения задачи

При решении физических задач значения физических величин измерения массы, представленные в единицах, отличных от единиц массы, необходимо перевести в единицы СИ, т. е. в килограммы.

Перевод осуществляем следующим образом:

• 1 Н = 1 кг x 1 м/с 2 .

Если рассматривать поставленный вопрос буквально, то ответ будет следующим:

• 1 кг/1 Н = 1 кг/(1 кг x 1 м/с 2 ) = 1/(1 м/с2) = 1 с 2 /м.

Получаем обратную единицу измерения ускорения. В этом нет здравого смысла.

Маркировка и класс прочности деталей

Цифровое обозначение параметра прочности метрического болта указано на головке, и представлено в виде двух цифр через точку, к примеру: 4.6, 5.8 и так далее.

1. Цифра до точки обозначает номинальный размер прочности предельного разрыва, рассчитывается как 1/100, и ее измерение осуществляется в МПа. К примеру, если на изделии указана маркировка — 9.2, то значение первого числа будет составлять 9*100=900 МПа.
2. Цифра после точки является предельной текучестью по отношению к прочности, после расчета число необходимо умножить на 10, как указано в примере: 1*8*10=80 МПа.

Предельная текучесть представляет собой максимальную нагрузку на конструкцию болта. Элементы, которые выполняются из нержавеющих видов стали, имеют обозначение непосредственно самого вида стали (А2, А4), и только после этого указывается предельная прочность.

К примеру, А2-50. Значение в подобной маркировке обозначает 1/10 прочностного предела углеродистой стали. При этом, изделия, для изготовления которых используется углеродистая сталь, имеют класс прочности – 2.

Обозначение прочности для дюймовых болтов отмечается насечками на его головке.

Обозначение класса прочности дюймовых болтов

Момент затяжки высокопрочного болта М22 40х»селект»

Определение натяжение высокопрочного болта выполняется в соответствии ниже перечисленных пунктов

1. Крутящий момент (момент закручивания-затяжки) (Н×м) при натяжении высокопрочных болтов М22 за гайку следует определять по формуле:
   • Мкр = 22×Р×К; где
   • Р=220 кН — контролируемое усилие натяжения болта (22,16т)
     • 7700 кг/см² (расчетное сопротивление стали 40Х)
     • 0,95 — Коэффициент условий работы
     • 3,03 расчетная площадь болта по сечение нетто
   • К-коэффициент закручивания (берется из сертификатных данных завода-изготовителя). Так, при коэффициенте закручивания 0,175 крутящий момент равен Мкр = 847 Н×м. (86,4 кг×м). При натяжении высокопрочных болтов за их головку величину крутящего момента следует увеличить на 5%.
2. Роспуск. На указанной длине сваривать на монтаже после сварки поясов и затягивания высокопрочных болтов на 50% контролируемого усилия.
3. Количество высокопрочных болтов, гаек и шайб необходимо увеличить на 2% (учитывая возможные потери).
4. Обработка контактных поверхностей соединений на высокопрочных болтах — пескоструйная.
5. Марка стали высокопрочных болтов 40х»селект»

Как затянуть болты ГБЦ без динамометрического ключа

Цена на профессиональный инструмент, приемлемой точности доходит до 200$, что не по карману простому обывателю. Однако физика дает пользователям право на самостоятельное изготовление «подобия» данного инструмента за умеренную плату.

Для этого понадобится:

• стандартный ключ;
• рычаг (труба или другой предмет);
• рулетка или линейка;
• стандартные весы (кантер).

Чтобы затянуть болты без динамометрического ключа, необходимо вспомнить немного физики. Момент затяжки является приложенным усилием к метровому рычагу (кгс.м). Следовательно, требуется замерить длину ключа и разделить 1 на получившееся число. Далее результат умножается на момент затяжки и ответом будет необходимый показатель на весах.

Для примера можно смоделировать ситуацию:

• гайка с требуемым усилием 3 кгс*м;
• рожковый ключ длиной 25 см;
• весы с показателем до 20 кг.

Таким образом, если к ключу присоединить весы, тянуть за крючок требуется с силой 12 кг. Если необходимо закрутить болт с маркировкой в Ньютонах, при помощи стандартного соотношения вычисляется усилие и здесь.

В чем измеряется затяжное усилие?

Основная величина измерения усилия затяжки болтов – Паскаль (Па). Международная система «СИ» предполагает, что данной единицей измеряется как давление, так и механическое напряжение. Соответственно, Паскаль равен значению давления, которое вызывается силой равной одному Ньютону и равномерным образом распределяется на плоскости размером в 1 м2.

Чтобы понять как можно конвертировать одну единицу измерения в другую, посмотрим пример:

• 1 Паскаль = 1 Нютону/м2;
• 1 МПаскаль = 1 Ньютону/мм2;
• 1 Ньютон/мм2 = 10 кгс/см2.

Требуемое осевое усилие болта

Соотношение между приложенным крутящим моментом и осевой силой или нагрузкой в болте может быть рассчитано по формуле T = K х F х d, где:

• T — крутящий момент гаечного ключа (Нм, в кг);
• K — константа, зависящая от материала и размера болта;
• d — номинальный диаметр болта (в метрах);
• F — осевое усилие болта (в кг).

Следует иметь в виду, что табличные показатели обычно являются грубым расчетом. Кроме того, точность динамометрического ключа обычно не превышает +-25%.

Приведенный ниже расчет можно использовать для вычисления крутящего момента, необходимого для достижения заданного осевого усилия болта или нагрузки. Способ является универсальным и может использоваться для неметрических и метрических единиц измерения до тех пор, пока использование единиц измерения является последовательным.

Обратите внимание, что стандартные сухие крутящие моменты обычно рассчитываются для создания растягивающего напряжения или осевой силы, а также нагрузки зажима в болте, которая равна 70% минимальной прочности на растяжение или 75% запаса прочности.

Пример расчета: пробная нагрузка для метрического болта М30 является 373000 N. Крутящий момент, необходимый для достижения этого натяжения с помощью сухого болта, можно рассчитать следующим образом: Тсухой = (0,2) х (373000 Н) х (30 мм) х (10-3 м / мм) = 2238 (Н/м).

Смазка болта маслом SAE 30 уменьшает крутящий момент, необходимый для достижения того же напряжения, примерно на 40%. Уменьшенный крутящий момент можно рассчитать по формуле ТSAE30 = (2238 Н/м) х (1 – (40%) / (100%)) = 1343 Н/м.

Как сделать динамометрический ключ своими руками, чтобы им было удобно пользоваться?

Метровая рукоятка ключа – не самый практичный вариант. Воспользуемся правилом расчета силы в зависимости от длины рычага. Формулы изучать нет смысла, величины рассчитываются в пропорциях.

Чем короче рычаг, тем большее усилие необходимо приложить (при сохранении величины крутящего момента):

• рычаг 1 м, крутящий момент 10 Н.м., усилие 1 кг;
• рычаг 0,5 м, крутящий момент 10 Н.м., усилие 2 кг;
• рычаг 33 см (уже удобно работать), крутящий момент 10 Н.м., усилие 3 кг.

Для изготовления понадобятся:

• рукоятка для работы с торцевыми головками под квадрат (для большей универсальности – с удлинителем).
• хомут для фиксации точки измерения силы.
• измерительное устройство: можно использовать обычные весы типа «безмен» или «кантор». Оптимальный диапазон измерений от 100 грамм до 50 кг.

Отмерив от центра вращения необходимую длину, закрепляем хомут на рычаге.

Устройство готово за 15 минут. Можно наметить несколько точек установки хомута, в зависимости от измеряемого момента.

Если не хочется делать своими руками отдельный инструмент – воспользуйтесь стандартным набором ключей (с одной стороны рожковый, с другой – накидной). Принцип действия такой же точно.

Для каждого ключа (поскольку они разной длины), заранее составляем таблицу расчета. Можно воспользоваться готовым приложением для смартфона:

Вводим полученные данные (длина рычага, показания кантора), и видим готовый результат в ньютонах на метр.

Затягиваем болт самодельным динамометрическим ключом — видео

Вывод: Имея на руках безмен стоимостью 300 – 500 руб. (он есть практически в каждом доме), можно сэкономить на покупке фабричного динамометрического ключа: цена порядка 2000 – 3000 рублей.

Закручиваем болты правильно

Любое резьбовое соединение рассчитано на определённый момент затяжки. Он регламентирован отраслевыми стандартами качества, например, «ОСТ 37.001.050–73 Затяжка резьбовых соединений. Нормы затяжки» и руководящими документами заводов-изготовителей транспортных средств. Иностранные производители используют другие стандарты, но в основном они сходны с отечественными. Приведённая ниже информация будет излагаться, опираясь на российские стандарты.

До какой степени можно затягивать резьбовые соединения

Почему важно выдерживать правильный момент затяжки? Только грамотное затягивание обеспечит надёжную фиксацию детали, с одной стороны, и предотвратит повреждение резьбы и/или самой детали — с другой стороны.

Рассмотрим, что произойдёт при превышении момента затяжки на примере болта с гайкой:

1. Немедленная деформация резьбы. Из-за слишком большого прилагаемого усилия происходит деформация и срыв резьбы на детали. Болт или гайка не подлежит дальнейшей эксплуатации, кроме того, возникнут определённые сложности при попытке открутить гайку для замены. Скорее всего, придётся воспользоваться дрелью или пилой по металлу, чтобы срезать гайку.
2. Повреждение металла, скрытое от глаз. Может показаться, что гайка затянута правильно, однако из-за превышения предела текучести в болте или гайке происходят необратимые изменения: деформация, нарушения кристаллической решётки металла. Такой случай особенно опасен, так незаметен сразу, но через какое-то время трещина болта может привести к печальным последствиям.

Затяжка болтов головки блока цилиндров динамометрическим ключом

Пределом текучести называют механическую характеристику материала, характеризующую напряжение, при котором деформации продолжают расти без увеличения нагрузки. Обозначение σт.

Единица измерения — Паскаль [Па] либо кратные [МПа].

Это важный параметр, с помощью которого рассчитываются допустимые напряжения для пластичных материалов.

Значения усилий затяжки для ленточного хомута с червячным зажимом

Ниже приведенная таблица содержит ряд данных про первоначальную установку ленточных хомутов на новом шланге, а также про повторную затяжку уже обжатых шлангов.

Размер хомута	Нм	Фунт/Дюйм
16мм — 0,625 дюйма	7,5±0,5	65±5
13,5мм — 0,531 дюйма	4,5±0,5	40±5
8мм — 0,312 дюйма	0,9±0,2	8±2
Усилие затяжки для повторных стяжек
16мм	4,5±0,5	40±5
13,5мм	3,0±0,5	25±5
8мм	0,7±0,2	6±2

Что такое затяжное усилие и как его узнать?

Моментом затяжки называют показатель усилия, который необходимо приложить для резьбовых соединений в процессе их завинчивания. Если крепеж был закручен с прикладыванием небольшого усилия, чем это было нужно, то при воздействии различных механических факторов резьбовое соединение может не выдержать, теряется герметичность скрепленных деталей, что влечет за собой тяжелые последствия. Так же и при чрезмерном усилии, резьбовое соединение или скрепляемые детали могут попросту разрушиться, что приведет к срыву резьбы или появлению трещин в конструкционных элементах.

Каждый размер и класс прочности резьбовых соединений имеет определенный момент затяжки при работе с динамометрическим ключом, который указывается в специальной таблице. При этом обозначение класса прочности изделия располагается на его головке.

Прочность болта

В следующей таблице приведены характеристики прочности для различных классов свойств метрических стальных болтов, винтов и шпилек:

Класс

Диапазон номинальных размеров (мм)

Прочность (МПа)

Предел растяжимости, мин (МПа)

Предел прочности при растяжении, мин (МПа)

Материал

Низкоуглеродистая или среднеуглеродистая сталь

Низкоуглеродистая или среднеуглеродистая сталь; полностью или частично отожженная

Низко- или среднеуглеродистая сталь; холодная обработка

Среднеуглеродистая сталь; закаленная

Среднеуглеродистая сталь; закаленная

Среднеуглеродистая сталь; закаленная

Легированная сталь; закаленная

Легированная сталь; закаленная

Предел прочности или предельная прочность на растяжение может быть определена как максимальная величина растягивающего напряжения, которое компонент может выдержать до того, как он сломается. Запас прочности может быть определен как наибольшая величина растягивающего напряжения, которое компонент способен выдержать до начала проявления пластической или постоянной деформации при снятии приложенного напряжения.

Предел растяжимости — это единица растягивающего напряжения, которое компонент может выдержать, когда он проявляет 0,2% пластической или постоянной деформации. Класс обычно штампуется на головке болта. Эти две цифры указывают на прочность болта или винта при предельном растяжении.

В случае болта класса 8.8 первая цифра означает, что предел прочности при растяжении составляет не менее 800 МПа. Вторая цифра означает, что крепеж начнет давать выход на 80% от предела прочности при растяжении, то есть не менее 640 МПа.

Инструменты для контроля момента затяжки

Основным инструментом контроля момента затяжки является динамометрический ключ. Так называется гаечный ключ, в который встроен динамометр (прибор для измерения момента силы). Существуют следующие виды устройств:

Индикаторный — при затягивании отображает прилагаемую силу в цифровом виде или с помощью стрелки. Погрешность — 6–8%.

Индикаторный динамометрический ключ недорог, но обладает самой большой погрешностью

Цифровой динамометрический ключ — самый точный

Предельный (щелчковый) динамометрический ключ отличается удобством в использовании

Для непрофессионального использования или небольшого автосервиса подойдут индикаторный или предельный ключ, как самые доступные. Цифровой будет востребован в крупном автосервисе.

Как выбрать усилие, чтобы затянуть соединение правильно

При работе с ключом предельного вида для того, чтобы достичь необходимого момента, следует:

1. Перед началом затяжки подобрать необходимое усилие при закручивании, например, 50 Нм. Усилие выставляется на основной шкале устройства, но не 50, а 48 Нм.
2. На вспомогательной шкале выставляется усилие в 2 Нм, что в сумме даст нам требуем 50 Нм.
3. Используя торцевую головку необходимого размера, затягиваем гайку. При достижении усилия в 50 Нм раздастся щелчок и затягивание прекратится.

Контроль за усилием при работе с ключом индикаторного типа осуществляется визуально.

Помимо динамометрического ключа, в продаже можно найти динамометрические отвёртки и шуруповёрты, работают они по такому же принципу. При выборе динамометрического ключа помните, что нужный вам момент затяжки должен быть на 25% меньше максимально допустимого для ключа. Используя ключ «на пределе», вы довольно быстро выведите его из строя. И также обязательно изучите инструкцию по его использованию.

Ну а проверить правильность затяжки соединения можно угломером.

Порядок работы с самодельным динамометрическим ключом

Как правило, динамометрический ключ — довольно дорогой инструмент. Его покупка вряд ли будет оправдана для частного использования. Однако простейшее приспособление несложно изготовить самому. Для этого понадобятся:

• обычные пружинные весы с крючком и круглой шкалой, позволяющие взвесить до 20 кг (так называемый безмен);
• отрезок довольно толстой трубы (2,5 см) длиною около полуметра.

Закрепив на конце трубы крючок весов, вставляем в другой конец гаечный ключ и тянем за весы, закручивая гайку. При этом для создания момента в 10 Нм потребуется приложить усилие в 2 кг. По этой схеме можно заранее посчитать, какое усилие в килограммах вам потребуется приложить для затягивания.

Безусловно, самодельный ключ будет иметь довольно большую погрешность, но это всё же лучше, чем ничего.

Видео: как изготовить динамометрический ключ своими руками

Таблица усилий затяжки дюймовых болтов

SAE
класс болтов

Для закручивания резьбовых соединений в соответствии с данными таблиц необходимо использовать специальный инструмент – динамометрический ключ.

Ниже представлены популярные модели ключей, диапазоны которых перекрывают большинство значений определенных моментов затяжки. Максимальную точность передачи крутящего момента обеспечивают электронные динамометрические ключи.

Моменты затяжки болтов — таблица

Резьба/шаг мм.	Класс прочности болтов
4,6	5,8	8,8	10,9	12,9
Момент затяжки Н*м
5/0.8	2,1	3,5	5,5	7,8	9,3
6/1.0	3,6	5,9	9,4	13,4	16,3
8/1.25	8,5	14,4	23,0	31,7	38,4
10/1.5	16,3	27,8	45,1	62,4	75,8
12/1.75	28,8	49,0	77,8	109,4	130,6
14/2.0	46,1	76,8	122,9	173,8	208,3
16/2.0	71,0	118,1	189,1	265,9	319,7
18/2.5	98,9	165,1	264,0	370,6	444,5
20/2.5	138,2	230,4	369,6	519,4	623,0
22/2.5	186,2	311,0	497,3	698,9	839,0
24/3.0	239,0	399,4	638,4	897,6	1075,2
27/3.0	345,6	576,0	922,6	1296,0	1555,2
30/3.5	472,3	786,2	1257,6	1766,4	2121,6
33/3.5	636,5	1056,0	1699,2	2380,8	2860,8
36/4.0	820,8	1363,2	2188,8	3081,6	3696,0
39/4.0	1056,0	1756,8	2820,2	3955,2	4742,4

Важное уточнение: любая таблица стандартизованных величин подходит только для новых болтов и гаек, которые ранее не были в использовании. Повторная эксплуатация резьбовых соединений приводит к увеличению трения в системе крепежа. Если гайковерт подтверждает, что вы затянули болт до нужного значения крутящего момента, это не будет гарантией надежности крепежного соединения. Не применяйте для работы и ремонта метизы, бывшие в употреблении — их использование повышает риск аварийных ситуаций.

Как определить момент затяжки

• С помощью динамометрического ключа.

Этот инструмент должен быть подобран таким образом, чтобы момент затяжки крепежного элемента был на 20−30% меньше, чем максимальный момент на вашем ключе. При попытке превысить предел, ключ быстро выйдет из строя.

Усилие на затяжку и тип стали указывается на каждом болте, как расшифровывать маркировку описывалось выше. Для вторичной протяжки болтов нужно учитывать несколько правил:

1. Всегда знать точное необходимое усилие для затяжки.
2. При контрольной проверке затяжки стоит выставить усилие и проверить в круговом порядке все крепежные элементы.
3. Запрещено использовать динамометрический ключ как обычный, им нельзя производить закрутку деталей, гайку или закручивать болт до примерного усилия, контрольная протяжка производится динамометрическим ключом.
4. Динамометрический ключ должен быть с запасом.

• Без динамометрического ключа.

Для этого потребуется:

• Ключ накидной или рожковый.
• Пружинный кантер или весы, с пределом в 30 кг.
• Таблица, в которой указывается усилие затяжки болтов и момент затяжки гаек.

Момент затяжки — это усилие, приложенное на рычаг размерами в 1 метр. Например, нам требуется затянуть гайку с усилием 2 кГс/м:

1. Измеряем длину нашего накидного ключа, она, к примеру, составила 0,20 метра.
2. Делим 1 на 0,20 получаем цифру 5.
3. Умножаем полученные результаты, 5 на 2кГс/м и получаем в итоге 10 кг.

Переходя к практике, берем наш ключ и весы, прикрепляем крючок к ключу и производим затяжку до нужного веса, согласно описанного выше расчета. Но даже такой способ в итоге окажется лучше, чем тянуть от «руки — на глаз», с погрешностью, чем выше усилие, тем она меньше. Это будет зависеть от качества весов, но лучше все-таки приобрести специальный ключ.

При проведении технического обслуживания автомобиля зачастую возникают вопросы, которые лишь вскользь оговариваются на форумах или в литературе. Одним из них является момент затяжки креплений основных узлов автомобиля. Для выяснения всех нюансов крепления болтов головки блока цилиндров сконцентрируемся на двигателе, «сердце» автомобиля. А при понимании принципов момента затяжки резьбовых соединений полученные знания несложно будет экстраполировать на любой узел автомобиля.

Моменты затяжки резьбовых соединений

Ниже приведена таблица затяжки болтов динамометрическим ключом.

Прочность болта, в Нм
Размер резьбы	8.8	10.9	12.9
М6	10	13	16
М8	25	33	40
М10	50	66	80
М12	85	110	140
М14	130	180	210
М16	200	280	330
М18	280	380	460
М20	400	540	650

Основные резьбовые соединения в двигателе

Перечень основных резьбовых соединений двигателя и особенности их затягивания:

• Головка блока цилиндров (ГБЦ). Очень важный узел, поэтому при её креплении к блоку важно соблюдать не только момент затяжки, но и порядок затягивания болтов. Как правило, ГБЦ затягивается довольно большим моментом, начиная от центра блока к краям в несколько заходов. Обязательно уточняйте эту информацию в руководстве по эксплуатации автомобиля (для каждой модели двигателя цифры и порядок могут быть различны)!
• Клапанная крышка. Из-за того, что шпильки креплений клапанной крышки имеют маленький диаметр, при их затягивании следует соблюдать особую осторожность и не превышать необходимый момент. Порядок затягивания и момент также уточняйте в руководстве.
• Свечи зажигания и свечи накаливания. Они затягиваются в произвольном порядке, но очень внимательно, так как в случае повреждения резьбы в двигателе потребуется дорогостоящий ремонт.
• При затягивании форсунок также соблюдайте осторожность: из-за их небольшого диаметра легко повредить резьбу.
• Затягивать подушки двигателя следует после полной установки двигателя, когда уже он своим весом держится на них. Если затянуть подушки до того, как двигатель полностью ляжет на них и будет убран домкрат, подушки быстро порвутся при эксплуатации.