Tabulka utahovacích momentů šroubů

Tabulka utahovacích momentů šroubů umožňuje porovnat orientační hodnoty pro metrické závity se základní roztečí a třídy pevnosti 8.8, 10.9 a 12.9. Uvedené momenty vycházejí z jasně popsaného referenčního modelu a nenahrazují dokumentaci výrobce stroje, vozidla ani konkrétního spoje.

Utahovací moment nezávisí pouze na průměru a třídě šroubu. Výsledek ovlivňuje také tření v závitu a pod hlavou nebo maticí, mazání, povrchová úprava, stoupání závitu, geometrie dosedací plochy, typ matice a únosnost vnitřního závitu.

Kalkulačka utahovacího momentu šroubu

Vyberte rozměr závitu, třídu pevnosti a součinitel matice K. Kalkulačka určí orientační utahovací moment, cílovou sílu předpětí a napěťový průřez závitu.

Tabulka utahovacích momentů šroubů 8.8, 10.9 a 12.9

Následující tabulka platí pro metrické závity se základní roztečí. Hodnoty byly vypočteny pro cílovou sílu předpětí odpovídající 70 % jmenovité meze kluzu dané třídy šroubu a pro součinitel matice K = 0,19.

Pro jemný závit, jiný napěťový průřez nebo nestandardní dosedací plochu je nutné hodnoty přepočítat. Rozteče a základní rozměry závitů lze ověřit v přehledu metrických závitů.

Jak byly hodnoty v tabulce vypočteny

Napěťový průřez metrického závitu byl odhadnut podle vztahu:

Cílová síla předpětí byla stanovena jako 70 % jmenovité meze kluzu:

Utahovací moment byl poté vypočten zjednodušeným vztahem:

V tabulce je použito K = 0,19. Jde o referenční faktor modelu, nikoli o univerzální hodnotu pro každou povrchovou úpravu, mazivo a geometrii spoje. Požadované předpětí konkrétního spoje musí vycházet z provozních zatížení, tuhosti součástí, sedání, teploty a požadované ochrany proti rozevření nebo prokluzu.

Proč různé tabulky uvádějí jiné hodnoty

Dvě správně sestavené tabulky mohou pro stejný šroub uvádět rozdílný moment, pokud vycházejí z jiných předpokladů. Lišit se může zejména:

• cílové využití meze kluzu šroubu,
• součinitel matice K nebo samostatné součinitele tření,
• geometrie dosedací plochy,
• povrchová úprava a mazání,
• požadovaná přesnost montáže a rozptyl předpětí,
• uvažované sedání a provozní zatížení spoje.

Tato stránka používá referenční předpětí 70 % jmenovité meze kluzu a K = 0,19. Některé průmyslové tabulky založené na jiném využití šroubu a podrobnějším modelu proto uvádějí vyšší nebo nižší hodnoty. Rozdíl sám o sobě neznamená chybu, ale odlišný model.

Součinitel matice K není součinitel tření

Součinitel matice K je empirický faktor používaný v jednoduchém vztahu M = K × F × d. Souhrnně zachycuje vliv tření v závitu, tření na dosedací ploše a geometrie konkrétního spoje.

Fyzikální součinitel tření μ popisuje tření v určité kontaktní oblasti. V přesnějším výpočtu se obvykle rozlišuje tření v závitu a tření pod hlavou nebo maticí. Proto nelze bez měření nebo ověřených dat převádět μ na K jednoduchým přičtením pevné konstanty.

Jak tření ovlivňuje utahovací moment

Velká část utahovacího momentu se spotřebuje na překonání tření v závitu a na dosedací ploše. Pouze část momentu skutečně prodlužuje šroub a vytváří svěrnou sílu.

Pokud se spoj namaže a hodnota na momentovém klíči zůstane stejná jako pro suchý závit, může vzniknout podstatně vyšší předpětí. Stejný moment tedy neznamená stejnou sílu předpětí při změně tření.

Přesnější vztah lze vyjádřit například:

Kalkulačka na této stránce tento podrobný vztah nepoužívá. Využívá zjednodušený faktor K, protože bez znalosti dosedací plochy a samostatných podmínek tření by podrobný výpočet pouze vytvářel zdánlivou přesnost.

Utahovací moment a síla předpětí

Cílem montáže není pouze dosažení určité hodnoty v N·m. Utahovací moment je nepřímá metoda, která má vytvořit požadovanou sílu předpětí a tím svěrnou sílu mezi spojovanými díly.

Pro šroub M10 třídy 10.9 používá kalkulačka napěťový průřez přibližně 58 mm² a cílovou sílu předpětí přibližně 36,5 kN. Při K = 0,19 tomu odpovídá asi 69,4 N·m. Změna K mění potřebný moment, i když cílové předpětí zůstává stejné.

Momentový klíč měří moment, nikoli skutečné prodloužení nebo sílu v šroubu. U kritických spojů se používá také kontrola úhlu, měření prodloužení, utahování do meze kluzu, indikátory předpětí nebo ultrazvukové měření.

Orientační momenty pro nerezové šrouby A2/A4-70 a A2/A4-80

Nerezové šrouby používají jiné třídy vlastností než uhlíkové a legované oceli. Označení A2-70, A4-70, A2-80 nebo A4-80 proto nelze jednoduše nahradit sloupcem 8.8.

Následující hodnoty byly vypočteny stejným zjednodušeným modelem s K = 0,19 a cílovým předpětím 70 % jmenovité smluvní meze kluzu. Pro třídu 70 je použito 450 MPa a pro třídu 80 hodnota 600 MPa. Nejde o normové utahovací momenty podle ISO 3506-1.

Proč se nerezové závity zadírají

Nerezové závity jsou náchylné k zadírání. Při vysokém tlaku a tření se mohou kontaktní povrchy lokálně spojit, závit se poškodí a spoj se zablokuje ještě před dosažením požadovaného předpětí.

• používejte čisté a nepoškozené závity,
• utahujte plynule a při nízkých otáčkách,
• nepoužívejte rázový utahovák bez výslovně schválené montážní procedury,
• zvažte vhodné mazivo nebo povrchovou úpravu proti zadírání,
• po změně maziva upravte předepsaný moment podle ověřených dat.

Mazivo může zadírání omezit, současně však snižuje tření. Proto nelze použít stejný moment jako pro suchý závit, pokud výrobce nebo zkouška nepotvrdí stejnou výslednou sílu předpětí.

Lze použít tabulkový moment pro závit v hliníku?

Ne automaticky. Pokud se ocelový šroub utahuje přímo do hliníku, nejslabší částí může být vnitřní závit, tenká stěna nebo dosedací plocha, nikoli samotný šroub.

Je nutné ověřit délku zašroubování, pevnost slitiny, průměr a tloušťku součásti, únosnost závitu proti vytržení, plošný tlak pod hlavou a případnou kontaktní korozi. Vyšší třída šroubu sama o sobě neumožňuje použít vyšší moment.

Závitová vložka může zvýšit odolnost a opravitelnost spoje, ale její únosnost a montážní moment musí odpovídat dokumentaci konkrétního systému.

Kdy obecná tabulka utahovacích momentů neplatí

Dokumentace konkrétního spoje má vždy přednost před obecnou tabulkou. To platí zejména pro:

• šrouby kol, hlavy motorů, ojnice a součásti brzd,
• přírubové spoje s těsněním,
• konstrukční sestavy HV a spoje s předepsanou montážní metodou,
• šrouby utahované momentem a úhlem nebo do meze kluzu,
• samojistné matice a prvky s převažujícím momentem,
• lepidla na závity a povlaky s řízeným třením,
• šrouby se zápustnou hlavou, nízkou hlavou nebo nestandardní podložkou,
• závity v hliníku, litině, plastu nebo tenkostěnném dílu.

U samojistné matice je nutné rozlišit převažující moment matice a moment potřebný k vytvoření předpětí. Část nastavené hodnoty se spotřebuje na překonání samojistného prvku ještě před dosednutím spoje.

Jak používat momentový klíč

• zvolte klíč s vhodným rozsahem, aby požadovaný moment neležel na samotném konci stupnice,
• ověřte, zda montážní předpis platí pro suchý, mazaný nebo povlakovaný spoj,
• utahujte plynule bez škubání a bez úderů do rukojeti,
• držte nástroj v místě určeném výrobcem,
• u více šroubů dodržujte předepsané pořadí a několik stupňů utahování,
• nepoužívejte momentový klíč jako běžnou ráčnu pro povolování, pokud to výrobce nedovoluje,
• pružinový nastavitelný klíč po práci odlehčete podle návodu,
• kalibraci kontrolujte podle intenzity používání, interního systému kvality a pokynů výrobce.

Utahovací moment šroubu není totožný s krouticím momentem přenášeným hřídelí nebo motorem. Převody mezi N·m a lbf·ft nabízí převodník jednotek.

Nejčastější chyby při utahování šroubů

• Použití momentu z jiné tabulky bez kontroly jejích předpokladů.
• Záměna součinitele matice K za součinitel tření μ.
• Namazání závitu a zachování momentu určeného pro suchý spoj.
• Použití hodnoty pro závit se základní roztečí na jemný závit.
• Ignorování únosnosti matice, vnitřního závitu nebo dosedací plochy.
• Použití vysoké třídy šroubu jako důvodu pro vyšší moment v měkkém materiálu.
• Utahování rázovým nástrojem bez kontroly skutečného momentu nebo předpětí.
• Automatické použití obecné tabulky na kola, motory a bezpečnostně kritické spoje.

Další technické tabulky a výpočtové nástroje najdete v přehledu Technické nástroje.