Inhalt
01.
Mnożenie siły
Moment obrotowy (symbol w fizyce „M”) opisuje efekt skręcenia siły (F) na elemencie - na przykład na łączniku. Oblicza się go, mnożąc przyłożoną siłę – w niutonach lub N – przez długość dźwigni użytej do jej przyłożenia do punktu podparcia – w metrach lub m. Jednostką używaną do określenia momentu obrotowego jest N × m, czyli N m.
Z punktu widzenia zasad fizyki połączenie śrubowe jest technicznie o wiele bardziej skomplikowane, niż mogłoby się wydawać po zastosowaniu wkrętaka, grzechotki czy klucza dynamometrycznego.
Po dokręceniu elementu złącznego powstają w nim siły osiowe, które powodują wydłużenie elementu złącznego wraz ze wzrostem obciążenia wstępnego. W miarę wydłużania się elementu złącznego łączone części są ściskane. Po osiągnięciu idealnego obciążenia wstępnego następuje tarcie pomiędzy łączonymi elementami: elementy zachowują się tak, jakby były jedną częścią.
Co to ma wspólnego z momentem obrotowym? Po prostu dla wielu połączeń śrubowych jest określony moment dokręcania, a wymagane obciążenie wstępne jest osiągane tylko wtedy, gdy zastosuje się odpowiedni moment. Aby to osiągnąć, niezbędne są narzędzia do dokręcania, takie jak klucze dynamometryczne, które są skalibrowane zgodnie z normą krajową. „Kalibracja zgodnie z normą krajową” oznacza, że narzędzia są poddawane regularnemu procesowi kalibracji. Powszechną praktyką jest coroczna kalibracja klucza dynamometrycznego przez uznane lub akredytowane laboratorium kalibracyjne, ponieważ umożliwia to kontrolowane dokręcanie w powtarzalnej jakości.
Im dłuższa dźwignia, tym mniej pracownik zauważy, jak wielką siłę przykłada do główki elementu złącznego. Sprawa staje się jeszcze bardziej skomplikowana, jeśli razem z kluczem dynamometrycznym używane są narzędzia wtykowe i nasadowe o przedłużeniu odbiegającym od normy. W takim przypadku w odniesieniu do mechanicznych kluczy dynamometrycznych, konieczne jest przeliczenie wartości ustawienia lub wskazania używanego klucza dynamometrycznego przed przyłożeniem siły, a w przypadku elektronicznych kluczy dynamometrycznych konieczne będzie dostosowanie parametrów dokręcania.
02.
N m – niutonometry
Najpopularniejszą jednostką miary używaną do opisywania momentu obrotowego jest niutonometr. Jednostka ta jest częścią międzynarodowego układu jednostek (SI) dla wielkości fizycznych. Jeden niutonometr odpowiada jednemu dżulowi energii i jest pracą mechaniczną wykonaną, gdy jeden niuton zostanie przyłożony na odcinku jednego metra.
03.
ft·lb –funtostopa
Funtostopa to angloamerykańska jednostka miary używana w Stanach Zjednoczonych (i sporadycznie w Wielkiej Brytanii) do określania momentu obrotowego. Pierwotnie nazywano ją stopofuntem (lbf-ft), ale zmieniono jej nazwę, aby uniknąć pomyłek z jednostką energii o tej samej nazwie. Jeden ft-lb odpowiada około 1,356 dżula – czyli energii potrzebnej do podniesienia jednego funta o jedną stopę.
04.
in·lb – funtocale
Funtocal (in lb) jest również angloamerykańską jednostką miary. Jeden funtocal odpowiada 0,11298483 dżula, czyli energii potrzebnej do podniesienia jednego funta o jeden cal (2,54 cm).
05.
Ruchy metalu
Trudno w to uwierzyć, ale w uproszczeniu śrubę można porównać do sprężyny. Może być wydłużona do pewnego stopnia, a następnie wraca do swojej pierwotnej długości, tworząc naprężenie. Warto zauważyć, że proces ten podlega wielu parametrom – takim jak wielkość tarcia pod łbem, zmiany w wielkości przyłożonej siły i tarcia w gwincie oraz efekt osiadania właściwy dla całego połączenia śrubowego. Klucz dynamometryczny w rękach odpowiednio przeszkolonego personelu może pomóc zminimalizować negatywne efekty i osiągnąć bardzo dokładne wyniki.
06.
Siła, z którą należy się liczyć: moment obrotowy przy dokręceniu
Moment dokręcający działa na punkt śrubowania – w środku osi śruby. Z punktu widzenia fizyki jest to iloczyn długości dźwigni i siły przyłożonej do dokręcenia śruby.
Jeśli weźmiemy pod uwagę, że średnio tylko 10% całkowitego przyłożonego momentu działa jako siła naprężająca poprzez płaszczyznę pochyłą (tj. gwint), a pozostała część jest zasadniczo tracona na pokonanie tarcia łba i gwintu, szybko staje się jasne, że dokręcanie ręczne bez klucza dynamometrycznego nie jest logiczną procedurą kontrolowanego dokręcania. Należy również zauważyć, że żadne dwie sytuacje związane z dokręcaniem śrub nie są takie same – śruby zachowują się różnie w zależności od konkretnego połączenia. Ze względu na różne stopnie plastyczności połączenia śrubowego połączenie może być bardzo twarde lub bardzo miękkie. Odnosi się to do kąta dokręcania od momentu zetknięcia łba z powierzchnią współpracującą. Kąt ten może wahać się od bardzo twardego (około 30°) do bardzo miękkiego (około 720°). Czynnikami wpływającymi na ten kąt są łączone materiały (np. miedź/stal, uszczelki, liczba użytych elementów złącznych, długość zacisku itp.) oraz właściwości jakościowe samego elementu złącznego.
- Siła dokręcania w trybie ręcznym
- Suma wszystkich momentów obrotowych
- Wstępne obciążenie
- Tarcie gwintu
- Tarcie pod łbem
Serwis
2025© All Rights Reserved