Montagpena.ru

Строительство и Монтаж
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Момент Угол»: применение на главном конвейере автомобильного завода в РФ

Проверка момента затяжки болтов

Связаться с нами

Один из наших заказчиков обратился с проблемой: затяжка болтов М12 х 1,5 с помощью углового пневматического гайковерта на соединении средней жесткости без видимых причин стала приводить к разрушению болтов при выполнении затяжки. Проверка состояния инструмента, качества комплектующих, уровня подготовки операторов не выявила отклонений. Ситуация осложнялась еще и тем, что останов конвейера приводил к большим убыткам.

Имитация сборочного процесса в лабораторных условиях показала, что причины нужно искать в цехе. Далее была проведена беседа с операторами. Задавался один и тот же вопрос: что, по их мнению, изменилось в околооперационном пространстве или непосредственно в самом сборочном процессе. Ответ одного из рабочих очень помог: изменился цвет болтов. Ранее все партии были черными, а последняя – с серым покрытием. Маркировка болта при этом оставалась прежней, поставщик не менялся.

Итог исследования озадачил всех. Выяснилось, что поставщик болтов ранее применял фосфатирование, но в какой-то момент решил заменить его на цинковое покрытие, чтобы улучшить анти-коррозионные свойства. При этом потребитель в известность поставлен не был. Масляный туман на рабочем месте, создаваемый выходными потоками воздуха через пневматические гайковерты, почти не оказывающий никакого воздействия на фосфатное покрытие болтов, образовывал тонкий масляный слой на цинковом покрытии, резко снижая коэффициент трения. Неудивительно, что новый болт нагружался сильнее, т.к. большая часть крутящего момента трансформировалась в стягивающее усилие, превышающее запас прочности болта. Было ясно одно: требуется корректировка крутящего момента или полная замена стратегии затяжки.

Вновь понадобились лабораторные тесты, чтобы определить целевое значение крутящего момента и допуск для затяжки болтов с цинковым покрытием и масляной пленкой. Оказалось, что для разрыва болтов было достаточно уже половины исходного значения крутящего момента.

Лабораторные тесты выявили еще одну проблему, которая сопровождала переход на болты с цинковым покрытием в условиях попадания различного количества масляного тумана: стягивающее усилие получалось нестабильным и варьировалось от низкого до разрушающего.

Определить номинальный крутящий момент и соответствующий допуск не получалось из-за большого разброса коэффициента трения. Целью дальнейшего эксперимента было найти такую стратегию, при которой бы обеспечивалось достаточное стягивающее усилие без обрыва болтов.

Соединение вело себя таким образом, что для предотвращения смещения деталей требовалось минимальное стягивающее усилие, но для его обеспечения нужно было назначить крутящий момент с узким допуском для лучшей повторяемости и стабильным количеством масляного тумана(!), чтобы стабилизировать коэффициент трения… Но стабильность коэффициента трения как раз и представляла главную сложность.

Оставалось еще одно решение: испытать стратегию «Контроль момента + поворот болта на угол». В качестве решения это вполне подходило, но ненадолго, т.к. завод на тот момент не был оснащен высокоточными электрическими системами, способными реализовать такую стратегию. В итоге для того, чтобы выработать оставшиеся 4 000 болтов и дождаться получения новой партии (через два дня) найденная стратегия использовалась в качестве обходной технологии. Болт затягивался с помощью динамометрического ключа до 15 Нм, а затем дотягивался на 90°, и задача была полностью решена.

Скорость сборки снизилась, но линия не остановилась. Эта работа очень помогла нам убедить заказчика задуматься об инвестициях в электрические системы. Да, это — затратное мероприятие, но на некоторых операциях вполне оправданное, т.к. позволяет избежать отзывов продукции или дорогостоящих доработок.

На графиках ниже показано влияние масляного тумана на различные покрытия болтов.

Проверка момента затяжки колёсных гаек

Приобретён кондовый ключ моментный показывающий. ТУ 25.73.30-019-05797687-2017 на 140 Н.м. Производства АО "Новосибирский инструментальный завод".

Опробовал на колёсных гайках — нормально. Легко ловится правильный момент затяжки — 110-113 Н.м. и не нужно прыгать на балонном ключе. Всё дотягивается от руки.

Читайте так же:
Хонинговальная головка своими руками

P.S. Номер для заказа: 2774140

Nissan Qashqai 2019, двигатель бензиновый 1.2 л., 115 л. с., передний привод, вариатор — своими руками

Машины в продаже

Комментарии 24

Заказал сегодня себе такой же. Для меня это самый содержательный пост за все время. Не дорого, и реально полезно.

на своем веку, 3 раза видел катившиеся колеса живьем, а один раз в ролике где чуваку башню в шлеме оторвало колесом со встречки, так что дальше крутите от руки болты/гайки.

Так а чем нужно крутить? Вы расскажите нам поподробней.

Опытная рука сама знает когда нужно остановиться при затяжке) а так никогда не понимал тех, кто прыгает на балоннике. У себя на спектре гайки колес при межсезонной смене всегда от руки тянул, за 12 лет не было такого чтоб какая нибудь гайка ослабла.

Если каждый день крутить гайки — это одно, а если это воскресное хобби — лучше ключ, иначе можно таких дел натворить…

Даже не могу представить как надо крутить чтоб дел натворить)

На Драйве регулярно появляются посты с обломанными шпильками колёс, сорванной резьбой поддона масляного картера ‍♂️

Как говорится сила есть ума не надо)

Специальным инструментом нужно пользоваться и инструкции читать.

Не покупаете это г***о, как впрочем и вся продукциция НИЗ. Нормальный динамометрический ключ не может стоить 1к.руб.

Купил набор головок НИЗ хватило их на два раза какоето пресованное дерьмо — головки лопуются на раз два. Потом также увидел в костораме динамометрический ключ маятникого типа — взял. Не хватило даже один раз колеса поменять — он просто согнулся. Отнес назад. Продукция НИЗ говорит само за себя. Народ не экономте на инструменте, т.к. краилово ведет к попадалову.

Вам не повезло — бывает. У меня ключ работает нормально — проверил затяжку всех болтов. Ключ не согнулся, не сломался и не рассыпался.

Это Вам просто повезло…

Всё может быть — буду одной рукой гайки крутить, а другой слёзы счастья вытирать!

Купил набор головок НИЗ хватило их на два раза какоето пресованное дерьмо — головки лопуются на раз два. Потом также увидел в костораме динамометрический ключ маятникого типа — взял. Не хватило даже один раз колеса поменять — он просто согнулся. Отнес назад. Продукция НИЗ говорит само за себя. Народ не экономте на инструменте, т.к. краилово ведет к попадалову.

Болтовые соединения

При монтаже конструкций на болтовых соединениях, применяются болты обычной прочности и высокопрочные.

Монтажный болт

Болты обычной прочности изготавливают трех видов — грубой, нормальной и повышенной точности. Отличия характеризуются лишь качеством изготовления, прочность материала остается неизменной. Это позволяет использовать все подвиды болтов обычной прочности взаимозаменяемо.

Высокопрочные болты используются в соединениях характеризующихся сдвигоустойчивостью, а так же в соединениях с несущими болтами.

Рассчет болтового соединения

Рассчет болтового соединения заключается в подборе оптимального количества болтов заданного диаметра, или в определении диаметра болта а также толщины стягиваемых болтом элементов. В сдвигоустойчивых соединениях болты рассчитываются на растягивающее усилие, необходимое для стягивания пакета и обеспечения достаточной величины силы трения между пластинами пакета. Эта сила трения препятствует смещению пластин, и болт работает только на растяжение.

Рассчет болтового соединения с несущими болтами предполагает работу тела болта на срез при смещении пластин, а так же работу кромок пластин на смятие. Исходя из расчета болтов на срез определя количество и диаметр болтов. Рассчитывая пластины пакета на смятие, определяется толщина пластин пакета.

Подготовка и затяжка болтовых соединений

Перед устройством болтовых соединений, скрепляемые детали подготавливают. Очищают от пыли, грязи, ржавчины, льда. Шлифуют кромки отверстий и пластин от заусенцев, чтобы пластины примыкали плотно по всей площади.

Читайте так же:
Что лучше шуруповерт или гайковерт

После контроля и зачистки деталей болтового соединения, производят совмещение отверстий под болты и их фиксацию. Для более точного совмещения отверстий используется проходная оправка. Это специальный стержень диаметром на 0,2 мм меньше диаметра болтового отверстия, выполненный с одной стороны в виде конуса. Проходную оправку вставляют в отверстие и забивают кувалдой. После этого совмещенное отверстие фиксируют пробкой — гладким стальным стержнем.

Болтовое соединение

Затяжка болтовых соединений должна обеспечить плотность пакета. Это достигается соблюдением последовательности затяжки болтов по проекту. В большинстве случаев, болты в соединении затягивают от центра к краям. В этом случае, пластины в поцессе затяжки могут перемещаться к краям относительно друг друга. Этим достигается плотность пакета пластин.

При монтаже заводских конструкций, неизбежна разбежка между отверстиями в смежных пластинах. Поэтому, в таких конструкциях отверстия выполняются меньшего диаметра. После совмещения отверстий, они рассверливаются по месту под необходимый диаметр болтов.

Затяжку болтов выполняют специальными торировочными ключами. Они позволяют контролировать момент затяжки болтовых соединений. Ключи с трещотками устроены таким образом, что при достижении усилия момента затяжки определенного значения, срабатывает трещотка и перетяжка невозможна. В то же время, монтажник знает о том что болт затянут как нужно.

Другой тип — ключи с индикаторами. Они имеют прибор со шкалой, показывающий величину момента затяжки болта или позволяющий рассчитать эту величину на основе его показаний.

Контроль болтовых соединений

Надежность сдвигоустойчивых соединений зависит от качества затяжки болтов. Поэтому перед приемкой конструкций производится контроль болтовых соединений. Проверяется момент затяжки у 1/4 части всех болтов в узле. Если количество болтов в соединении менее 6 штук, проверяются все болты.

Если при проверке обнаружен хотя бы один болт недотянутый на 1/5 требуемого усилия — контролю подлежат все болты соединения. Недотянутые болты затягивают. После затяжки и контроля, головки болтов окрашивают.

Затяжка резьбовых соединений

Технический уровень и качество крепёжных деталей и соединений имеют важное значение для обеспечения высоких потребительских характеристик машин, механизмов, строительных конструкций, бытовой техники, другой продукции. Известно, что большинство отказов в автотранспортных средствах так или иначе связано с крепёжными деталями, ослаблением соединений, а любые ремонты и обслуживание – с отвинчиванием и завинчиванием болтов, гаек, винтов и т.д.

Надёжность соединений узлов зависит от технического уровня конструкции в целом, качества крепёжных деталей и качества сборки [1].

Надёжность резьбовых соединений — это, в первую очередь, гарантия длительного сохранения усилия предварительной затяжки в период эксплуатации. Как обеспечить это?

Силовые параметры резьбовых соединений. Надёжность крепежа.

Чтобы ответить на поставленный вопрос, сначала назовём основные силовые параметры резьбовых соединений. ГОСТ 1759.4 устанавливает для крепёжных деталей минимальную разрушающую нагрузкур, Н) и пробную нагрузку(N, Н), которая для классов прочности 6.8 и выше составляет 74-79% от минимальной разрушающей нагрузки. Пробная нагрузка является контрольной величиной, которую стержневая крепёжная деталь должна выдержать при испытаниях.

Усилие предварительной затяжки (далее – усилие затяжки – Q, Н), на которое производится затяжка резьбового соединения, обычно принимаетсяв пределах 75-80%, в отдельных случаях и 90%, от пробной нагрузки[1]. Нередко возникает вопрос почему «предварительной»? Дело в том, что затяжка соединений подразумевает создание во всех деталях – и крепёжных, и соединяемых, некоторых напряжений. При этом в упруго напряжённых телах проявляются некоторые механизмы пластических деформаций, ведущие к убыванию напряжений во времени (явление релаксации напряжений). Поэтому по истечении некоторого времени усилие затяжки соединения несколько снижается без каких либо дополнительных силовых воздействий на него. В табл. 1 для справок приведены значения усилий затяжки нескольких размеров соединений.

Значения усилий затяжки,Q, Н

Размер резьбы болта

Класс прочности 6.8

Читайте так же:
Станок для расточки тормозных колодок

Класс прочности 8.8

Класс прочности 10.9

Существует несколько способов затяжки резьбовых соединений: затяжка до определённого момента, затяжка до определённого угла, затяжка до предела упругости, затяжка в области пластических деформаций и другие.

Затяжка соединений до определённого момента

В отечественной практике чаще всего применяется затяжка путём приложения к крепёжной детали необходимого крутящего момента затяжки (далее – момента затяжки, Мкр, Н*м), который обычно указывается в чертежах или технологии сборки. В автомобильной промышленности для назначения моментов затяжки используются отраслевые стандарты [2; 3] и руководящий документ [4], которые распространяются на резьбовые соединения с болтами, шпильками и гайками с цилиндрической метрической резьбой номинальным диаметром от М3 до М24 в зависимости от размеров, класса прочности крепёжной детали и класса соединения.

В зависимости от степени ответственности соединений назначаются классы резьбовых соединений и соответствующие им величины максимальных и минимальных моментов затяжки, объёма их контроля (проверки), приведенные в табл.2.

Таблица 2. Классы резьбовых соединений по [3]

Допускаемое отклон. от расчетного Мкр, %

Объем контроля затяжки

Периодически, согласно техдок.

Несколько иные, но во многом аналогичные классы резьбовых соединений приводит, например, стандарт фирмы Renault[5], называя их классами точности прилагаемого момента:

имеет поле допуска Мкр на инструменте

имеет поле допуска Мкр на инструменте

имеет поле допуска Мкр на инструменте

имеет поле допуска Мкр на инструменте

имеет поле допуска Мкр на инструменте

имеет поле допуска Мкр на инструменте

Видно, что классы А, В, С, D соответствуют по полю допуска классам по табл.2.

Номинальный крутящий момент рассчитывается по известной формуле [1; 4;7]:

где µр– коэффициент трения в резьбе;

µт — коэффициент трения на опорном торце;

dт – диаметр опорной поверхности головки болта или гайки,мм;

d – диаметр отверстия под крепёжную деталь, мм;

Р – шаг резьбы, мм;

d2– средний диаметр резьбы, мм.

Существенное влияниена затяжку крепёжных соединений оказывают условия контактного трения в резьбе и на опорной поверхности, зависящие от таких факторов, как состояние контактных поверхностей, вид покрытия, наличие смазочного материала, погрешности шага и угла профиля резьбы, отклонение от перпендикулярности опорного торца и оси резьбы, скорость завинчивания и др. Значения коэффициента трения в реальных условиях сборки можно лишь прогнозировать. Как показывают многочисленные эксперименты, они не стабильны. В табл. 3 приведены их справочные значения [6].

Таблица 3. Значения коэффициентов трения в резьбе µри на опорном торце µт

Без смазочного материала

Машинное масло с МоS2

Для упрощения расчётов Мкр коэффициенты трения обычно усредняют. В качестве примера в табл. 4 приведены результаты сравнительного расчёта моментов затяжки соединения болт-гайка размером М8, класса прочности 8.8-8. Значения коэффициентов трения µриµт взяты средними от приведённых в табл.3. Конечные результаты расчётов достаточно близки.

Таблица 4. Результаты сравнительного расчёта момента затяжки крепежа

Вид смазки и покрытия

Разные коэффициенты трения

Усреднен. к-ты трения

Без смазки и покрытия

Для понимания и правильного назначения режимов сборки резьбовых соединений важно знать на что расходуется Мкр. В табл. 5 приведены результаты расчёта момента затяжки в целом и по составляющим. Три составляющие момента затяжки (см. формулу) отражают их доли, идущие на создание усилия затяжки (12-15%), на преодоление сил трения в резьбе (32-39%) и на преодоление сил трения под головкой болта или под гайкой (47-54%) [1].

Как видим на создание усилия затяжки расходуется лишь до 15% Мкр.

Таблица 5. Моменты затяжки соединений и их составляющие, Мкр, Н*м

Размер резьбы ишестигр., мм

На создание усилия затяжки

На трение в резьбе

На трение под головкой

Читайте так же:
Оборудование для опрессовки шлангов высокого давления

При применении соединений с фланцевыми болтами и гайками важно учитывать влияние на момент затяжки увеличенной опорной поверхности под головкой. Момент требуется на 10-15% выше, чем без фланца.

Крепёж. Точность способа затяжки по моменту

Итак, все действия разработчиков крепёжных соединений в машинах и механизмах сводится к назначению Мкр. Но обеспечит ли этот момент получение необходимого усилия затяжки? Зная сильное влияние условий трения и класса соединения на зависимость между усилием и моментом затяжки, покажем каков может быть разброс достигаемых значений Q при сборке. В качестве примера рассмотрим соединение болт-гайка М8 класса прочности 8.8-8, покрытие цинковое с хроматированием без смазочного материала. Номинальное усилие затяжки Q= 15900 Н.По [4] имеемМкр макс = 24,4 Н*м.

Близкие значения Q и Мкр приводятся в материалах фирм Renault, Gedore, Facom и других.

Рассчитаемпри возможных значениях коэффициентов трения 0,3, 0,14 и 0,10 величины достигаемого усилия затяжки при названных моментах затяжки для соединений II и III классов (табл. 6) и построим диаграмму в координатах Q– Мкр (рис. 1). Виден весьма существенный разброс достигаемых значений усилия затяжки (заштрихованная четырехугольная зона) при заданных крутящих моментах. Для соединений II класса это А2ВСD2, а III класса – А3ВСD3.

Минимально достигаемое усилие затяжки Qминполучается при приложении минимального крутящего момента затяжки Мкр. мин при максимальном коэффициенте трения µмакс(точки А2 и А3 на диаграмме).

Таблица 6. Результаты расчётов усилия затяжки, Q, Н

Момент затяжки, Н/м

Мкр.мин = 19,8;11 класс

Мкр. мин = 15,1; 111класс

Максимальное усилие затяжки Qмакс достигается при приложении максимального крутящего момента Мкр. макс при наименьшем коэффициенте трения µмин (точка С на диаграмме).

Подобные графические изображения могут быть построены для каждого конкретного резьбового соединения. Точка соответствующего соотношения Мкр – Q находится внутри четырёхугольника.

Еще одна характеристика резьбовых соединений, влияющая на точность затяжки по моменту, назовём её «плотность» или «герметичность» стыка соединяемых деталей. Чем больше в пакете деталей (слоев), тем сильнее влияние заусенцев, неровностей, шероховатости контактных поверхностей.

Минимальное удельное усилие на контактных поверхностях должно устанавливаться из условия плотности стыкови не должно быть меньше s0 мин=(0,4 – 0,5)sт. Максимальное значение удельных усилий, обеспечивающих надёжность затяжки должно быть s0 макс=(0,8 – 0,9)sт.

Ранее мы приводили данные [1] о нежелательности применения плоских и пружинных шайб в соединениях и приводили варианты перехода, в частности, на фланцевый крепёж, что существенно повышает надёжность. Там же показаны отрицательные стороны применения болтов с шестигранной уменьшенной головкой, у которых контактные напряжения под головкой превышают sт.

Как видно способ затяжки с контролем момента даже при его точной фиксации не обладает необходимой надёжностью, далеко не всегда обеспечивает нужное усилие затяжки.

Методы контроля затяжки крепежа

Наиболее распространен метод контроля при помощи динамометрических ключей, имеющих точность в пределах ±5%. Ошибка в измерении величины момента зависит от принятого метода его определения. В [4] предусматриваются следующие методы.

Метод А. Момент измеряется непосредственно в начале вращения болта или гайки в направлении затягивания, измеренный таким образом момент называется «моментом страгивания с места». Метод применяется для быстрого контроля и осуществляется не позднее 30 минут после затяжки.

Метод В. Момент измеряется во время вращения при повороте на 10 о – 15 о в направлении завинчивания. Момент, полученный при этом, называется «моментом вращения». Метод применяется для периодического, но более точного контроля.

Метод С. Соединение освобождается и снова затягивается в прежнем положении, которое должно быть отмечено риской. Этот момент называется «моментом повторной затяжки» и применяется для контроля соединений, имеющих оксидные пленки, окраску, загрязнения.

Читайте так же:
Стандарты обжима витой пары

Величины моментов затяжки при контрольных измерениях должны находитьсяв следующих диапазонах :

Метод А

Метод В

Метод С

От

До

В случае недостаточной величины момента затяжки производится подтяжка резьбового соединения до заданной величины момента. Заметим, что контроль качества затяжки особо ответственных соединений (класс 1 ) с допускаемым отклонением момента ±5% динамометрическим ключом, имеющим такую же точность, едва ли корректен.

Таким образом, показано, что как затяжка резьбовых соединений, так и её контроль базируются на косвенных методах путём приложения к крепёжной детали крутящего момента, но это далеко не всегда обеспечивает получение необходимого усилия затяжки.

Поэтому разработчики конструкции вынуждены для обеспечения требуемого усилия сжатия соединяемых деталей применять большее количество недозатянутых крепёжных деталей и увеличивать их диаметр.

Приведем примеры ошибок, которые стали возможными из-за указания в техдокументации только момента затяжки.

На автомобилях семейства ГАЗель при сборке крепления задней опоры двигателя имели место случаи разрушения болтов М10х6gх30 (210406) с полукруглой головкой и квадратным подголовком. Испытания болтов показывали, что они соответствуют требованиям ОСТа и имеют класс прочности 4.8. Оказалось, что, указанный в чертежах узла крутящий момент затяжки Мкрравнялся 28-36 Нм. Это соответствует соединению класса прочности 6.8.в результате усилие затяжки при Мкр. минзавышалось в 1,4 раза, а при Мкр.макс в 1,9 раза! После замены класса прочности болта на 6.8 дефекты сборки были исключены.

При сборке суппорта переднего тормоза автомобилей ВАЗ 2108(09) разрушался болт 2108-3501030 М12х1,25х30, имеющий класс прочности 10.9. Болт, имеющий покрытие фосфат с промасливанием, опирается на шайбу с таким же покрытием и закручивается в чугунный суппорт с цинковым покрытием. По чертежу Мкр.макс=118,4 Нм. В стандартах ВАЗа не было данных по коэффициенту трения для данного сочетания контактных поверхностей. По разным источникам отклонение Мкр могут составлять от ±10% до ±30%. Проведённые исследования этого резьбового соединения и условий его сборки на конвейере позволили выявить, объяснить и устранить причины разрушения болтов[1]. На рис. 2 показана диаграмма Q– Мкр, рассчитанная по методике Фиат-ВАЗ, где n — коэффициент использования предела текучести (n=s:sт, где s — суммарное напряжение в болте, создаваемое при затяжке). Для ответственного соединения (11 класса) коэффициент трения в резьбе и на опорной поверхности варьировался в пределах 0,1–0,18. Было определено, что при m=0,1 момент Мкр.мин=96,5 Нм, а усилие затяжки Q=59536 Н. При Мкр.макс=118,4 Нм усилие Q=73130 Н, что выше нагрузки до предела пропорциональности Qупр=72750 Н, то есть возможна пластическая деформация болта или его разрушение при сборке. Известно, что при случайном попадании масла и колебаниях толщины покрытий коэффициент трения может уменьшится до значения 0,08 и даже 0,06. В то же время было выявлено,что перед сборкой болты проходили операции мойки и промасливания, что недопустимо, ибо ещё больше увеличивало усилие затяжки.

Результаты исследований показали также целесообразность замены цилиндрической головки с внутренним шестигранником у болтана головку с волнистым приводом (типа ТОRХ) и 2-х радиусной поднутренной галтелью под головкой. За счёт этого удалось снизить напряжения под головкой и еще больше повысить надёжность крепления.

Приведённые примеры показывают, что исследования конструкций узлов и технологии сборки позволяют выяснить и исключить возможные дефекты, а также подтверждают необходимость перенесения внимания с момента на усилие затяжки.

О затяжке крепёжных соединений с контролем усилий

В мировой практике используются методы и инструменты, которые непосредственно контролируют усилие затяжки в ходе сборки. Осуществить затяжку резьбового соединения с контролем по усилию в лабораторных условиях несложно. Исследования показывают, что наибольшая точность обеспечения усилий затяжки в производственных усло

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector