Parametry obliczeń

Na podstawie norm ISO 898, ASME B1.1 i VDI 2230









Wyniki obliczeń

Zalecany moment dokręcania:
—
Docelowa siła napięcia wstępnego:
—
Współczynnik tarcia (współczynnik k):
—
Zakres momentu obrotowego min.-maks.:
—

Wytyczne dotyczące dokręcania:

Krok 1: Dokręć ręcznie, aż będzie dobrze przylegać
Krok 2: Zastosuj 30% końcowego momentu obrotowego
Krok 3: Zastosuj 70% końcowego momentu obrotowego
Krok 4: Zastosuj końcowy moment obrotowy 100% płynnym ruchem

Jak działa kalkulator

Normy odniesienia

Normy międzynarodowe:

  • VDI 2230:2015 – Systematyczne obliczanie połączeń śrubowych poddawanych dużym obciążeniom
  • ISO 898-1 – Właściwości mechaniczne elementów złącznych – Śruby, wkręty i kołki
  • ASME B1.1 – Zunifikowane gwinty calowe
  • DIN 946 – Zależność momentu obrotowego od napięcia wstępnego dla elementów złącznych gwintowanych
  • ECSS-E-HB-32-23A – Podręcznik elementów złącznych gwintowanych (ESA)

Podstawowy wzór momentu obrotowego

Wymagany moment dokręcania oblicza się za pomocą:

T = k × F × d

gdzie:

  • T — moment dokręcania (N·m)
  • k — współczynnik momentu obrotowego (zwykle 0,15-0,25)
  • F — pożądana siła napięcia wstępnego (N)
  • D — nominalna średnica śruby (m)

Obliczanie siły obciążenia wstępnego

Siłę napięcia wstępnego określa się na podstawie:

F = σ_y × A_s × wykorzystanie

gdzie:

  • σ_y — granica plastyczności materiału śruby (MPa)
  • Jak — powierzchnia naprężenia rozciągającego (mm²)
  • wykorzystanie — wykorzystany procent granicy plastyczności

Współczynnik K (współczynnik momentu obrotowego)

Współczynnik k zależy od tarcia gwintu i powierzchni łożyska:

  • Suche/niesmarowane: k = 0,20-0,25
  • Lekko naoliwione: k = 0,15-0,18
  • Dwusiarczek molibdenu: k = 0,10-0,12
  • Powłoka PTFE: k = 0,08-0,10

Klasy wytrzymałości śrub

Klasy śrub metrycznych określają wytrzymałość na rozciąganie i granicę plastyczności:

  • Klasa 8.8: Wytrzymałość na rozciąganie 800 MPa, granica plastyczności 640 MPa
  • Klasa 10.9: Wytrzymałość na rozciąganie 1000 MPa, granica plastyczności 900 MPa
  • Klasa 12.9: Wytrzymałość na rozciąganie 1200 MPa, granica plastyczności 1080 MPa

Ważne uwagi

  • Zawsze używaj skalibrowanych narzędzi do pomiaru momentu obrotowego
  • Przed montażem należy oczyścić gwinty
  • W przypadku połączeń krytycznych moment obrotowy należy stosować stopniowo
  • Weź pod uwagę relaksację momentu obrotowego w miękkich stawach
  • Uwzględnij dominujący moment obrotowy w nakrętkach zabezpieczających
  • W razie potrzeby dokręć ponownie po początkowym ustabilizowaniu

Współczynniki bezpieczeństwa

  • Obciążenia statyczne: 75-85% typowej wydajności
  • Obciążenia dynamiczne: Zalecana wydajność 50-65%
  • Krytyczne bezpieczeństwo: Wymagana dodatkowa analiza
  • Ponownie użyte śruby: Zmniejsz moment obrotowy o 10-20%

Przykłady użycia i przewodnik po wyborze wartości

Przykład 1: Połączenie kołnierzowe pompy

Scenariusz: Podłączenie pompy do silnika za pomocą osłony sprzęgła

  • Rozmiar śruby: M12
  • Stopień: 8.8
  • Smarowanie: Lekko naoliwione
  • Wstępne ładowanie: 75% (standardowy)
  • Typ stawu: Twardy (stal do stali)
  • Metoda: Klucz dynamometryczny ręczny
  • Wynik: 78 N·m (58 ft·lb)
  • Uwaga: Zaciśnij w układzie krzyżowym
Przykład 2: Kołnierz zbiornika ciśnieniowego

Scenariusz: Linia pary wysokociśnieniowej z uszczelką spiralnie zwiniętą

  • Rozmiar śruby: M20
  • Stopień: 10.9
  • Smarowanie: Dwusiarczek molibdenu
  • Wstępne ładowanie: 85% (wysoka wydajność)
  • Typ stawu: Miękkie (z uszczelką)
  • Metoda: Napinacz hydrauliczny
  • Wynik: 340 N·m (251 ft·lb)
  • Krytyczny: Postępuj zgodnie z sekwencją ASME PCC-1
Przykład 3: Śruby głowicy silnika

Scenariusz: Zespół głowicy cylindra silnika samochodowego

  • Rozmiar śruby: M10
  • Stopień: 12.9
  • Smarowanie: Olej silnikowy
  • Wstępne ładowanie: 90% (maksymalnie)
  • Typ stawu: Otwór gwintowany
  • Metoda: Moment obrotowy + kąt
  • Wynik: 65 N·m + obrót o 90°
  • Uwaga: Zastosowanie momentu obrotowego do granicy plastyczności

Jak wybierać wartości

Wybór gatunku śruby
  • Klasa 4.6/Klasa 2:
    • Aplikacje niekrytyczne
    • Tylko lekkie ładunki
    • Opcja niskokosztowa
  • Klasa 8.8/Klasa 5:
    • Inżynieria ogólna
    • Najczęstszy wybór
    • Dobry stosunek wytrzymałości do ceny
  • Klasa 10.9/Klasa 8:
    • Zastosowania o wysokiej wytrzymałości
    • Obciążenia dynamiczne
    • Możliwa zmniejszona liczba śrub
  • Klasa 12.9:
    • Maksymalna siła
    • Krytyczne aplikacje
    • Wymagane specjalne postępowanie
Wybór smarowania
  • Suchy (k=0,20): Niespójne wyniki, unikaj, jeśli to możliwe
  • Olej lekki (k=0,15): Standardowy wybór, spójny
  • Pasta molibdenowa (k=0,10): Duże obciążenia, stal nierdzewna
  • PTFE (k=0,08): Najniższe tarcie, precyzyjne napięcie wstępne
  • Zabezpieczenie przeciwzatarciowe: Użyj określonego współczynnika k od producenta
Przewodnik wyboru wstępnego ładowania
  • Wydajność 50%:
    • Sprzęt wibracyjny
    • Częsty demontaż
    • Elementy aluminiowe
  • Wydajność 75%:
    • Standardowe złącza statyczne
    • Zespoły stalowe
    • Większość aplikacji
  • 85-90% Wydajność:
    • Krytyczne połączenia
    • Nie dopuszcza się rozdzielania stawów
    • Tylko aplikacje inżynieryjne
Rozważania dotyczące typu połączenia
  • Twardy staw:
    • Kontakt metal-metal
    • Minimalny relaks
    • Obowiązują standardowe wartości momentu obrotowego
  • Miękkie stawy:
    • Uszczelki, pierścienie uszczelniające obecne
    • Spodziewaj się relaksacji 10-20%
    • Może wymagać ponownego dokręcenia
  • Otwory gwintowane:
    • Sprawdź zaangażowanie gwintu (2×D min)
    • Uważaj na uderzenie w dno
    • Rozważ zastosowanie helicoilu w przypadku aluminium
Sekwencja dokręcania
  • Schemat 4-śrubowy: Wzór krzyżowy (1-3-2-4)
  • Schemat 6-śrubowy: Wzór gwiazdy
  • Kołnierz okrągły: 180° przeciwieństw, potem 90°
  • Wiele przejść: 30% → 70% → 100% → sprawdź
  • Duże kołnierze: Użyj starszej metody ASME PCC-1