Tämä ilmainen verkkopohjainen pulttien vääntömomenttilaskuri auttaa insinöörejä ja teknikkoja määrittämään oikean kiristysmomentin pulttiliitoksille. Se laskee kansainvälisten standardien ISO 16047 ja VDI 2230 perusteella esijännitysvoiman, K-kertoimen (kitkakerroin) ja tarjoaa vaiheittaiset kiristyssekvenssit. Tukee metrisiä pultteja M3-M48 ja tuumaisia pultteja 1/4"-1-1/4", ominaisuusluokat 4.6 - 12.9, SAE-luokat 2-5-8 ja erilaisia voiteluolosuhteita, mukaan lukien kuiva, öljytty, MoS2 ja PTFE. Laskin käyttää kaavaa T = K × F × d, jossa T on vääntömomentti, K on kitkakerroin, F on esijännitysvoima ja d on pultin halkaisija.

Laskentatulokset

Suositeltu vääntömomentti
—
Esikuormitusvoima
—
Vääntömomenttikerroin (K)
—
Vääntömomenttialue
—
📋 Kiristysjärjestys
  • 1 Kiristä käsin kunnes tiukka
  • 2 Kiristä — (30% vääntömomenttia)
  • 3 Kiristä — (70% vääntömomenttia)
  • 4 Kiristä — (100% vääntömomenttia) tasaisessa liikkeessä

📘 Teoria ja viitetiedot

Vääntömomentin laskentakaava

Vaadittava kiristysmomentti lasketaan VDI 2230 -kaavalla:

T = K × F × d
  • T — kiristysmomentti (Nm)
  • K — kitkakerroin (dimensioton, tyypillisesti 0,10–0,25)
  • F — esijännitysvoima (N)
  • d — pultin nimellishalkaisija (m)

Esikuormitusvoima

F = S × As × η
  • S — vahvuusperuste: Rp (saanto) tai Sp (todiste) (MPa)
  • Kuten — vetojännityspinta-ala (mm²)
  • η — käyttöaste (50–90%)

Vääntömomenttikerroin (K-kerroin / mutterikerroin)

Pinnan kunto K-kerroin Huomautukset
Kuivat langat 0,20–0,25 Epäjohdonmukaisia tuloksia, vältä
Kevytöljy 0,14–0,18 Vakiovalinta
Molybdeenirasva 0,10–0,12 Suuret kuormat, ruostumaton teräs
PTFE / Teflon 0,08–0,10 Minimaalinen kitka
Sinkkipinnoitettu 0,17–0,20 Riippuu laadusta

Pulttien ominaisuusluokat (ISO 898-1)

Luokka Rm (MPa) Rp (MPa) Sp (MPa) Hakemus
4.6 400 240 225 Ei-kriittiset yhteydet
8.8 800 640 580 (≤16 mm), 600 (>16 mm) Vakioliitännät
10.9 1000 900 830 Korkean lujuuden sovellukset
12.9 1200 1080 970 Kriittiset yhteydet

Läpinäkyvyyden Sp-arvot näytetään (ISO 898-1 -yhteenvetotaulukko): Boltport). Kriittisissä töissä tarkista virallisen ISO 898-1 -standardin ja halkaisija-alueen mukaisesti.

Käytännön esimerkkejä

🔧 Esimerkki 1: Pumpun laippa

Edellytykset: M12-pultit, luokka 8.8, kevytöljyvoitelu

Laskeminen: K=0,16, F=40 kN, d=12 mm → T = 0,16 × 40000 × 0,012 = 77 Nm

Kuvio: Ristikkäiskuvion kiristys kolmessa vedossa

⚙️ Esimerkki 2: Vaihteiston kiinnitys

Edellytykset: M20-pultit, luokka 10.9, tarttumisenestoaine

Laskeminen: K=0,12, F=166 kN, d=20 mm → T = 0,12 × 166000 × 0,020 = 398 Nm

Huom: Tarkista kiristysmomentti uudelleen 24 tunnin kuluttua

⚠️ Tärkeitä huomioita

  • Liian suuri kiristysmomentti voi rikkoa kierteet tai pultin
  • Liian alhainen kiristysmomentti johtaa nivelten löystymiseen ja vuotoihin
  • Kalibroi momenttiavain säännöllisesti
  • Puhdista kierteet ennen kokoamista – lika muuttaa kitkakerrointa
  • Uudelleenkäytetyt luokan 10.9+ pultit tulee vaihtaa

Kiristyskuviot

4 pulttia: Ristikuvio (1-3-2-4)

6 pulttia: Tähtikuvio (1-4-2-5-3-6)

8+ pulttia: Täysin vastakkain, sitten 90°

Monivaiheinen kiristys: 30% → 70% → 100% → tarkista

📋 ISO 16047:2005 -standardin täydellinen viiteopas

ISO 16047:2005 — Kansainvälinen standardi "Kiinnittimet — Vääntömomentti-/puristusvoimakokeet". Määrittelee ehdot kierteitettyjen kiinnittimien ja vastaavien osien vääntömomentti- ja puristusvoimakokeiden suorittamiselle.

1. Standardin soveltamisala

Standardi määrittelee seuraavien vääntömomentin ja puristusvoiman testausolosuhteet:

  • Pultit, ruuvit ja mutterit metrisellä kierteellä M3–M39
  • Hiili- ja seosteräksestä valmistetut kiinnikkeet
  • Tuotteet, joiden mekaaniset ominaisuudet ovat standardien ISO 898-1 ja ISO 898-2 mukaisia

Ei sovellu: kiinnitysruuvit, puristetuilla kierteillä varustetut pultit, itselukittuvat kiinnikkeet.

Testilämpötila: 10 °C — 35 °C (ellei toisin sovita).

2. Keskeiset termit ja määritelmät

Termi Symboli Määritelmä
Puristusvoima F Pultin varteen vaikuttava aksiaalinen vetovoima tai puristusvoima kiinnitettyihin osiin kiristyksen aikana
Myötöpuristusvoima Fy Puristusvoima, jolla pultin varren venymä ylittää kimmorajan yhdistetyssä jännitystilassa
Äärimmäinen puristusvoima Fu Suurin puristusvoima, jolla pultin varsi murtuu
Kiristysmomentti T Mutteriin tai pulttiin kiristämisen aikana kohdistettu vääntömomentti
Kierteen momentti T. päivä Vääntömomentti välittyy vastakierteen kautta pultin varteen
Laakeripinnan kitkamomentti Tb Laakeripintojen kautta kiinnitettyihin osiin kiristyksen aikana välittyvä vääntömomentti
K-kerroin K Vääntömomenttikerroin: K = T / (F × d)

3. Täydellinen symbolitaulukko (ISO 16047)

Symboli Kuvaus Yksikkö
dNimellinen kierteen halkaisijamm
d₂Pultin kierteen nousun halkaisijamm
dAPultin reiän halkaisija testikiinnityksessämm
dhAluslevyn tai laakerilevyn reiän halkaisijamm
TietokantaLaakeripinnan kitkavääntömomentin halkaisijamm
TehdäLaakeripinnan ulkohalkaisijamm
DpTasaisen laakerilevyn pinnan halkaisijamm
FPuristusvoima (esikuormitus)N, kN
FpKoestuskuormitus standardin ISO 898-1/898-2 mukaisestiN, kN
FuLopullinen puristusvoimaN, kN
FyMyötöpuristusvoimaN, kN
hLaakerilevyn tai aluslevyn paksuusmm
KVääntömomenttikerroin (K-kerroin)—
LcKiinnitetty pituusmm
LuutnanttiTäysi kierteen pituus laakeripintojen välillämm
PKierteen nousumm
TKiristysmomenttiN·m
TbLaakeripinnan kitkavääntömomenttiN·m
T. päiväKierteen vääntömomenttiN·m
TiLopullinen kiristysmomenttiN·m
TyMyötöraja kiristysmomenttiN·m
θKiertokulma°
μbKitkakerroin laakeripinnalla—
μthKitkakerroin kierteessä—
μkokKokonaiskitkakerroin—

4. Laskentakaavat ISO 16047 -standardin mukaisesti

4.1. K-kerroin (vääntömomenttikerroin)

K = T / (F × d)

Määritetty puristusvoimalla 75% koestuskuormitusta (0,75 Fp). K-kerroin on voimassa vain kiinnittimille, joilla on identtiset kitkaolosuhteet, identtinen halkaisija ja geometria.

4.2. Kellermann-Kleinin yhtälö

Täydellinen kiristysmomentin kaava:

T = F × [ (P / 2π) + (1,154 × μth × d₂) + (μb × (Do + dh) / 4) ]

4.3. Kokonaiskitkakerroin μtot

Approksimaatio (virhe 1-2%):

μtot = (T/F - P/2π) / (0,577 × d₂ + 0,5 × Db)

missä: Db = (Do + dh) / 2 — laakeripinnan keskimääräinen halkaisija

Tärkeää: μtot-yhtälö perustuu oletukseen, että kierteen kitkakerroin ja laakeripinnan kitkakerroin ovat yhtä suuret (μth = μb).

4.4. Kierteen kitkakerroin μth

μth = (Tth/F - P/2π) / (0,577 × d₂)

jossa kierteen vääntömomentti: T = T - Tb

4.5. Laakeripinnan kitkakerroin μb

μb = Tb / (0,5 × Db × F)

jossa laakeripinnan vääntömomentti: Tb = T - T:s

5. Menetelmät kiristysominaisuuksien määrittämiseksi

Kiinteistö F T T. päivä Tb θ
K-kerroin●●———
Kokonaiskitkakerroin μtot●●———
Kierteen kitkakerroin μth●—●——
Laakeripinnan kitkakerroin μb●——●—
Myötöpuristusvoima Fy●———●
Myötöraja kiristysmomentti Ty●●——●
Suurin puristusvoima Fu●————
Suurin kiristysmomentti Tu●●———

● — pakollinen mittaus, — — ei vaadita

6. Testauslaitteiden vaatimukset

6.1. Testiteline

  • Mittaustarkkuus: ±2% mitatusta arvosta
  • Kulman mittaustarkkuus: ±2° tai ±2% (kumpi tahansa on suurempi)
  • Tulokset tallennetaan sähköisesti
  • Koneen jäykkyyden on pysyttävä vakiona

6.2. Kiristysnopeus

Kierteen halkaisija Pyörimisnopeus
M3–M1610–40 rpm
M16–M395–15 rpm

6.3. Testilaitteisto

  • Kierteen pituus Lt ≥ 1d kiristettäessä myötö- tai murtumispisteeseen asti
  • Reiän halkaisija dA standardin ISO 273:1979 mukaisesti, tiivis sovitesarja
  • Varaosat on asennettava koaksiaalisesti ja lukittava pyörimisen estämiseksi.

7. Varaosat testausta varten

7.1. Vaihtolaakerilevyt / aluslevyt

Parametri Tyyppi HH (korkea kovuus) Tyyppi HL (alhainen kovuus)
Kovuus50–60 HRC200–300 HV
Pinnan karheus Ra(0,5 ± 0,3) μm≤1,6 μm (k≤3 mm), ≤3,2 μm (k>3 mm)
Reikä dhISO 273 -standardin mukainen, keskikokoinen sarja
Paksuus hISO 7093-1 -standardin mukaisesti
TasaisuusISO 4759-3:2000 -standardin mukainen, luokka A

7.2. Paksuuden vaihtelu Δh samassa kappaleessa

d, mm 3–5 6–10 12–20 22–33 36
Δh, mm 0.05 0.1 0.15 0.2 0.3

7.3. Testauspulttien korvaavat mutterit

  • Pultit, luokka ≤10.9 → mutteri standardin ISO 4032/8673 mukaisesti, lujuusluokka 10
  • Pultit, luokka 12.9 → mutteri standardin ISO 4033/8674 mukaisesti, lujuusluokka 12

7.4. Testimuttereiden korvaavat pultit

  • ISO 4014-, 4017-, 4762-, 8765-, 15071- tai 15072-standardien mukaisesti
  • Ominaisuusluokka ≥ pähkinäluokka, mutta ei alle 8,8
  • Lanka on rullattava
  • Kierteen ulkonema: 2–7 nousua

7.5. Varaosien valmistelu

  • Poistaa rasvan, öljyn ja epäpuhtaudet
  • Puhdista ultraäänellä sopivalla liuottimella
  • Pinnan kunto: puhdas pinnoittamaton tai sinkki A1J ISO 4042 -standardin mukaisesti
  • Osia saa käyttää vain kerran!

8. Testiolosuhteet

8.1. Normaaliolosuhteet

  • Lämpötila: 10 °C — 35 °C
  • Tuomarikokeet: aikaisintaan 24 tuntia pinnoituksen jälkeen
  • Vaihto-osien on oltava huoneenlämpöisiä
  • K-kertoimen ja μtot:n määritys, kun F = 0,75 Fp

8.2. Erityisehdot

Sopimuspuolten kesken sovittava:

  • Epästandardit varaosat
  • Erikoiskiristysnopeudet
  • Lukittavat pultit/mutterit (lukittavilla aluslevyillä)

9. Liittyvät standardit

Standardi Otsikko
ISO 898-1Kiinnittimien mekaaniset ominaisuudet — Pultit, ruuvit ja tapit
ISO 898-2Kiinnittimien mekaaniset ominaisuudet — Mutterit
ISO 68-1ISO-yleiskierteet metrisille ruuvikierteille — Perusprofiili
ISO 273Kiinnittimet — Pulttien ja ruuvien vapaat reiät
ISO 4042Kiinnittimet — Galvanoidut pinnoitteet
ISO 4759-3Kiinnittimien toleranssit — Sileät aluslevyt
ISO 7093-1Sileät aluslevyt — Suuret sarjat
VDI 2230Erittäin rasitettujen pulttiliitosten systemaattinen laskenta

10. Testiraportin sisältö

10.1. Kiinnittimien kuvaus

Pakollinen:

  • Standardimerkintä
  • Laskettu Db-arvo
  • Pinnoite
  • Voitelu
  • Langan valmistusmenetelmä

Soveltuvin osin:

  • Todelliset mekaaniset ominaisuudet
  • Pinnan karheus
  • Valmistusmenetelmä

10.2. Testitulokset

  • Näytteiden lukumäärä
  • Db-arvo (jos sitä ei laskettu)
  • Vääntömomentti määritellyllä puristusvoimalla
  • Kääntökulma (tarvittaessa)
  • K-kerroin, μtot, μth, μb
  • T/F tai F/T-suhde

11. Käytännön suosituksia

📌 Kitkan kuvausmenetelmän valitseminen
Menetelmä Monimutkaisuus Soveltuvuus
T/F-suhde Yksinkertainen Vain tietyille testatuille liitoksille
K-kerroin Keskikokoinen Yksi halkaisija samoissa olosuhteissa
Kertoimet μth, μb Kompleksi Kaikki koot samoilla kitkaolosuhteilla

⚠️ Kriittiset huomautukset

  • K-kerroin on kelvollinen vain yhdelle halkaisijalle – ei voida ekstrapoloida!
  • Kokonais-μtot olettaa μth = μb – tämä on yksinkertaistus!
  • Vaihto-osat ovat vain kertakäyttöön
  • Levyjen uudelleenkäyttö – dokumentoi alkuperäinen kunto
  • Testit, kun T > Ty tai T > Tu – lopeta välittömästi huipun ylittymisen jälkeen

12. Lähdeluettelo

  • ISO 16047:2005 — Kiinnittimet — Vääntömomentin/puristusvoiman testaus
  • ISO 16047:2005/Muutos 1:2012 — Tarkistus 1
  • VDI 2230:2015 — Erittäin kuormitettujen pulttiliitosten systemaattinen laskenta
  • Kellermann, R. und Klein, H.-C. - Untersuchungen über den Einfluss der Reibung auf Vorspannung und Anzugsmoment von Schraubenverbindungen (1955)
  • DIN 946 — Pultti-/mutterikokoonpanojen kitkakertoimen määrittäminen
  • ECSS-E-HB-32-23A — Kierrekiinnikkeiden käsikirja (ESA)

❓ Usein kysytyt kysymykset (UKK)

Millä kaavalla lasketaan pultin kiristysmomentti?

Pulttien kiristysmomentin vakiokaava on:

T = K × F × d

Jossa:

  • T = Kiristysmomentti (N·m)
  • K = Kitkakerroin (K-kerroin), tyypillisesti 0,10–0,25
  • F = Tavoite-esijännitysvoima (N)
  • d = Pultin nimellishalkaisija (m)

Tämä kaava perustuu VDI 2230 standardi ja tarjoaa tarkkoja tuloksia standardinmukaisille pulttiliitoksille.

Mikä on K-kerroin pulttien kiristämisessä?

K-kerroin (kutsutaan myös vääntömomenttikertoimeksi tai mutteritekijäksi) on dimensioton arvo, joka edustaa pulttiliitoksen yhdistettyjä kitkaominaisuuksia. Se sisältää sekä kierteiden kitkan (μth) että laakeripinnan kitkan (μb).

Tyypilliset K-kertoimen arvot:

  • Kuivat langat: 0,20–0,25
  • Öljytyt langat: 0,14–0,18
  • MoS₂-voitelu: 0,10–0,12
  • PTFE-pinnoite: 0,08–0,10

Per ISO 16047, K-kerroin määritetään 75%:n koestuskuormituksella (0,75 Fp) ja se on voimassa vain kiinnikkeille, joilla on identtiset kitkaolosuhteet ja halkaisija.

Mikä on pulttien suositeltu esijännitysprosentti?

Suositeltu esijännitys prosentteina valitusta lujuusperusteesta riippuu sovelluksesta:

  • 50% — Kevyet, tärinälle alttiit kokoonpanot
  • 65% — Keskiraskaat käyttökohteet
  • 75% — Vakiokäytäntö teollisuudessa (yleisin)
  • 85% — Korkean suorituskyvyn liitokset
  • 90% — Vain kriittiset sovellukset

Esijännitysvoima lasketaan seuraavasti: F = S × As × η, jossa S on Rp (myötöraja) tai Sp (vetojännitys) (MPa), As on vetojännityspinta-ala (mm²) ja η on käyttöaste (0,50–0,90).

Mitä ISO 16047 -standardi määrittelee?

ISO 16047:2005 (Kiinnittimet — Vääntömomentti-/puristusvoimakokeet) määrittelee:

  • Soveltamisala: Metriset pultit M3–M39 standardin ISO 898-1/898-2 mukaisesti
  • Testauslaitteet: ±2%-mittaustarkkuus
  • Kiristysnopeudet: 10–40 rpm (M3–M16), 5–15 rpm (M16–M39)
  • Vaihto-osat: HH (50–60 HRC) ja HL (200–300 HV) -tyypit
  • Kaavat: K-kertoimen, μtot-, μth- ja μb-laskelmat
  • Testiolosuhteet: Lämpötila 10–35 °C
  • Kellermann-Kleinin yhtälö täydelliseen vääntömomenttianalyysiin

Standardi varmistaa yhdenmukaisen ja vertailukelpoisen vääntömomentti-/puristusvoimatestauksen maailmanlaajuisesti.

Miten voitelu vaikuttaa pultin vääntömomenttiin?

Voitelu vähentää merkittävästi K-tekijä, eli vähemmän vääntömomenttia vaaditaan saman esijännitysvoiman saavuttamiseksi:

KuntoK-kerroinVaikutus
Kuiva0.22Lähtötilanne
Kevytöljy0.1627% vähemmän vääntöä
MoS₂0.1150% pienempi vääntömomentti
PTFE0.0959% pienempi vääntömomentti

Varoitus: Kuivan K-kertoimen käyttäminen voidellulle pultille johtaa voimakkaaseen ylikiristämiseen, mikä voi johtaa pultin pettämiseen. Sovita K-kerroin aina todellisiin olosuhteisiin.

Mikä on oikea pulttien kiristysjärjestys?

Oikea kiristysjärjestys varmistaa tasaisen kuorman jakautumisen:

  1. Kiristä käsin kaikki pultit tiukalle asti
  2. Kiristä 30% lopullisesta vääntömomentista (kuviossa)
  3. Kiristä 70% lopullisesta vääntömomentista (kuviossa)
  4. Kiristä 100% lopullinen vääntömomentti tasaisessa liikkeessä
  5. Vahvista kaikkien pulttien lopullinen kiristysmomentti

Kuviot:

  • 4 pulttia: Ristikkäiskuvio (1-3-2-4)
  • 6 pulttia: Tähtikuvio (1-4-2-5-3-6)
  • 8+ pulttia: Vastakkain, sitten 90° kierto

Mitä pultin ominaisuusluokkaa minun pitäisi käyttää?

Ominaisuusluokan valinta per ISO 898-1:

LuokkaRp (MPa)Rm (MPa)Hakemus
4.6240400Ei-kriittiset, matalat kuormitukset
8.8640800Standardi rakenteellinen
10.99001000Suurilujuuksinen, autoteollisuus
12.910801200Kriittiset, maksimikuormat

Dekoodaus: Ensimmäinen numero × 100 = vetolujuus (Rm) MPa:na. Ensimmäinen × toinen numero × 10 = myötölujuus (Rp) MPa:na. Esimerkki: 8,8 → Rm = 800 MPa, Rp = 8 × 8 × 10 = 640 MPa.

Voinko käyttää uudelleen suurlujuuspultteja?

Yleensä ei. Korkean lujuuden omaavia pultteja (luokat 10.9 ja 12.9) ei tule käyttää uudelleen sen jälkeen, kun ne on kiristetty suunnitellun esikuormituksen mukaiseen arvoon, koska:

  • Kiristämisen aikana tapahtuu plastista muodonmuutosta
  • Langan vauriot eivät välttämättä ole näkyvissä
  • Pultin lujuus heikkenee venytyksen jälkeen
  • Momenttirajoitteiset pultit ovat kertakäyttöisiä

Poikkeukset: Luokan 8.8 ja sitä alempien osien osia voidaan käyttää uudelleen, jos niissä ei ole näkyviä vaurioita ja käyttötarkoitus ei ole kriittinen. ISO 16047, testaukseen tarkoitetut varaosat ovat vain kertakäyttöisiä.

Kuinka tarkkaa momenttiavaimen kiristys on?

Vääntömomenttityökalun tarkkuus:

  • Napsahdustyyppinen momenttiavain: ±4–5%
  • Palkkityyppinen momenttiavain: ±3–4%
  • Digitaalinen momenttiavain: ±1–2%
  • ISO 16047 -testauslaitteet: ±2%

Kuitenkin, vääntömomentin ja esijännityksen välistä tarkkuutta rajoittavat kitkavaihtelut. Vaikka vääntömomentti olisi tarkka, todellinen esijännitys voi vaihdella ±25–30% johtuen:

  • Pinnan viimeistelyvaihtoehdot
  • Voitelun epäjohdonmukaisuus
  • Langan laatuerot

Kriittisten sovellusten osalta harkitse vääntömomenttikulmamenetelmä tai hydraulinen kiristys (±5% esikuormituksen tarkkuus).

Mitä eroa on ISO 16047:n ja VDI 2230:n välillä?

Näillä standardeilla on erilaisia, mutta toisiaan täydentäviä tarkoituksia:

AspectISO 16047VDI 2230
KeskittyminenTestausmenetelmätSuunnittelulaskelmat
TarkoitusKitkaominaisuuksien mittausLaske nivelten vaatimukset
LähtöK-kerroin, μth, μb -arvotVaadittu pultin koko, vääntömomentti
HakemusKiinnittimien valmistajat, laboratoriotSuunnitteluinsinöörit

ISO 16047 kertoo, miten kitkakertoimia mitataan; VDI 2230 kertoo, miten niitä käytetään pulttiliitosten suunnittelussa.