Śruba trzyma połączenie pewnie tylko wtedy, gdy otrzyma właściwą siłę napięcia wstępnego. Za mała – i połączenie się luzuje albo pęka pod obciążeniem zmiennym. Za duża – i śruba zostaje rozciągnięta ponad granicę plastyczności. Drogą do celu jest moment dokręcania – a ten zależy od smarowania bardziej, niż większość myśli.
Co mówi klasa wytrzymałości
Na łbie śruby stalowej są dwie liczby z kropką, na przykład 8.8. Możesz z nich od razu odczytać wytrzymałość:
- Pierwsza liczba razy 100 daje wytrzymałość na rozciąganie Rm w N/mm². Dla 8.8 to 800 N/mm².
- Pierwsza razy druga liczba razy 10 daje granicę plastyczności Re w N/mm². Dla 8.8 to 8 · 8 · 10 = 640 N/mm².
| Klasa wytrzymałości | Wytrzymałość na rozciąganie Rm | Granica plastyczności Re | pasująca nakrętka |
|---|---|---|---|
| 8.8 | 800 N/mm² | 640 N/mm² | co najmniej klasa 8 |
| 10.9 | 1000 N/mm² | 900 N/mm² | co najmniej klasa 10 |
| 12.9 | 1200 N/mm² | 1080 N/mm² | co najmniej klasa 12 |
Oznaczenie klasy podaje wartości nominalne. Dla 10.9 i 12.9 norma ustala minimalną umowną granicę plastyczności nieco wyżej (940 i 1100 N/mm²). Właśnie z tymi wartościami obliczono poniższe momenty.
Wartości orientacyjne momentów dokręcania
Tabela dotyczy śrub z łbem sześciokątnym z metrycznym gwintem zwykłym, współczynnika tarcia µ = 0,12 (na przykład powierzchnia fosforanowana lub oksydowana i lekko naoliwiona) oraz wykorzystania 90 % granicy plastyczności przy dokręcaniu. W nawiasie podano siłę napięcia wstępnego, która przy tym powstaje.
| Gwinty | 8.8 | 10.9 | 12.9 |
|---|---|---|---|
| M6 | 10,1 N·m (10,2 kN) | 14,9 N·m (15,0 kN) | 17,4 N·m (17,5 kN) |
| M8 | 24,6 N·m (18,6 kN) | 36,1 N·m (27,4 kN) | 42,2 N·m (32,0 kN) |
| M10 | 48,5 N·m (29,6 kN) | 71,2 N·m (43,5 kN) | 83,3 N·m (50,9 kN) |
| M12 | 83,6 N·m (43,1 kN) | 123 N·m (63,3 kN) | 144 N·m (74,1 kN) |
| M16 | 206 N·m (81,0 kN) | 302 N·m (119 kN) | 354 N·m (139 kN) |
To wartości orientacyjne. Pierwszeństwo mają dane z rysunku, z instrukcji montażu lub od producenta.
Dlaczego smarowanie ma tak duże znaczenie
Duża część momentu jest pochłaniana przez tarcie. Jeśli śruba jest lepiej nasmarowana, przy tym samym momencie powstaje większa siła napięcia wstępnego. Dlatego wartość z tabeli i stan śruby muszą do siebie pasować.
Przykład
Śruba M10 klasy 8.8 ma być za każdym razem dokręcona do 90 % granicy plastyczności. Jaki moment jest do tego potrzebny?
| Stan śruby | Współczynnik tarcia µ | Moment dokręcania |
|---|---|---|
| lekko naoliwiona | 0,12 | 48,5 N·m |
| bardziej sucha | 0,14 | 53,9 N·m |
Kto dokręca naoliwioną śrubę wartością dla stanu suchego, uzyskuje znacznie większą siłę napięcia wstępnego niż planowano i może ją rozciągnąć ponad granicę plastyczności. I odwrotnie – sucha śruba dokręcona wartością dla naoliwionej pozostaje za luźna.
Jak dokładnie wychodzi to przy montażu?
Nawet przy właściwej wartości siła napięcia wstępnego ma rozrzut zależny od metody dokręcania. Przy kluczu dynamometrycznym największa siła napięcia wstępnego jest około 1,6 do 2,5 razy większa od najmniejszej, przy kluczu udarowym 2,5 do 4 razy. Dlatego do ważnych połączeń należy używać klucza dynamometrycznego.
Typowe błędy
- Za słaba nakrętka: do śruby 10.9 należy nakrętka klasy 10. Z nakrętką klasy 8 gwint nakrętki zostanie zerwany, zanim śruba będzie w pełni obciążona.
- Pominięty współczynnik tarcia: wartość z tabeli dla stanu suchego, a śruba naoliwiona – śruba zostaje przeciążona.
- Wartości z tabeli przeniesione na inne łby: śruby kołnierzowe i z łbem stożkowym albo duże otwory przejściowe zmieniają tarcie pod łbem, a tym samym moment dokręcania.
- Źle odczytana granica plastyczności: dla 8.8 to 640 N/mm², a nie 64.
- Podkładka sprężysta jako zabezpieczenie przy 8.8 i wyższych: przy śrubach o wysokiej wytrzymałości nie zabezpiecza, decyduje siła napięcia wstępnego.
Najczęstsze pytania
Czy mogę po prostu dokręcić śrubę 10.9 wartością dla 8.8?
To bezpieczne, ale marnuje wytrzymałość. Połączenie ma wtedy tylko siłę napięcia wstępnego śruby 8.8. Czy to wystarczy, decyduje konstrukcja.
Czy te wartości dotyczą też śrub ze stali nierdzewnej?
Nie. Śruby ze stali nierdzewnej, np. A2-70, mają inne wytrzymałości i skłonność do zacierania. Dla nich obowiązują osobne wartości.