Autorův článek Sestava motoru aneb točivý moment versus utahovací síla na webových stránkách inženýrské a technologické společnosti Mechanics

Věci, které budou v této poznámce probrány, jsou nesmírně důležité pro správnou a úspěšnou montáž jakéhokoli prvku motoru, tak i celého motoru jako celku. Pro jednoduchost uvedeme pouze obecné principy řešení těchto problémů. Koneckonců se nashromáždilo tolik užitečných informací, že se nevejdou do 50stránkového vědeckého článku.

Jaký je točivý moment?

Podle definice je točivý moment síla potřebná k otočení objektu.

Pro její určení používáme ve světě montáže jakýchkoli jednotek a sestav, zejména při montáži motoru, momentový klíč jako měřicí zařízení. Navíc pro jednotku, kterou montujete, je to stejné, jako byste pro změnu teploty použili svinovací metr. Ve skutečnosti potřebujeme velikost síly, která táhne montované díly k sobě. V každodenní praxi je však měření 100% síly „upnutí“ a „tažení“ velmi nepraktické a drahé. To lze odůvodnit pouze při experimentálním vývoji konstrukčních řešení.

„Tažná“ síla, která je velmi důležitá pro spolehlivost a trvanlivost jednotky nebo sestavy, se pohodlně měří pouze v laboratorních podmínkách. Takové zařízení má poměrně jednoduchou konstrukci a vypadá jako tlustý ocelový kroužek s uvnitř umístěným tenzometrem, který je připojen k samostatné elektronické jednotce. Pro simulaci sestavené jednotky se používá sada tenkých těsnění nebo podložek a vložek, aby byl upevňovací šroub nainstalován tak, jak je znázorněno na obrázku. Například pro simulaci tloušťky hlavy válců musí podložky, distanční vložky a těsnění hlavy válců poskytovat stejnou pracovní délku závitu v otvoru pro šroub.

Abyste mohli jednotku, sestavu nebo motor sestavit správně a bez problémů, musíte vzít v úvahu následující faktory. Většinu z nich lze kontrolovat vizuálně. Níže uvádíme popisy jednotlivých bodů pro ověření:

• Stav otvoru pro šroub
• Stav samotného závitu na spojovacím prvku (šroub, čep atd.)
• Centrování
• Mazání (protože ovlivňuje koeficient tření)
• „Odpor“ těsnění (pokud existuje)
• Překonání statického tření, nebo (jak řekl jeden z našich přátel) „lepivosti“
• Rychlost utahování (protože setrvačnost působící na součásti ovlivňuje utahovací sílu)
• Kvalita nebo provedení spojovacích prvků
• Síla, při které se utahovaný spojovací prvek začíná deformovat
• Síla, při které dochází k plastické deformaci spojovacího prvku

Než vysvětlíme výše uvedené body, pojďme si stručně probrat původní problém spojený se šroubovými spoji, tj. překonávání tření. Tento obrázek vysvětluje, jak je utahovací síla rozložena ve šroubovém spoji:

Takže, pojďme k vysvětlení našeho seznamu.

Stav otvoru pro šroub: V opravárenské praxi se můžete setkat s mnoha variacemi ve stavu otvoru pro šroub: od „jako nový“ až po „potřebuje nový závit“ a dokonce i po nutnost svařování. Závitové otvory mohly být očištěny drátěným kartáčem, vydlážděny, znovu nařezány závity nebo dokonce použity s existujícími trhlinami. Všechny tyto metody mohou stále poskytovat dobrou práci, stačí být důsledný.

Závitové spojovací prvky se obvykle používají znovu – v režimu „vše, co se dá“. Pokud jde o samotný šroub nebo čep, je třeba znát stav závitů na něm, stejně jako stupeň koroze dříku šroubu a dosedací plochy pod hlavou. A opět, pravidlem je důslednost v zásadách.

Centrování/instalace Dalším faktorem při vzniku ztrát třením je přítomnost spojovacích prvků na sousedních částech. Zde existuje možnost bočního zatížení/ohybu dříku šroubu a také vzniku nové třecí zóny na dříku šroubu.

Tuk – je velmi důležité, zejména při utahování s velmi malou silou. Musíte být velmi opatrní a přesně dodržovat požadavky opravárenské příručky. Příliš „kluzký“ olej může vést k prasklinám nebo prasklinám v odlitku a/nebo k poškození spojovacího prvku. Naopak zvýšené tření v důsledku nedostatečného mazání může způsobit příliš nízkou utahovací sílu, což povede k únikům pracovních kapalin nebo dokonce k zlomení šroubů atd.

„Odpor“ těsnění hraje klíčovou roli v pořadí utahování a počtu kroků potřebných k sestavení spoje. Mnoho těsnění je stlačeno do určitého bodu a poté uvolněno nebo je třeba je rozložit, aby se dosáhlo rovnováhy. Někdy se tedy setkáte s požadavky, jako je utažení šroubu na hodnotu X, poté uvolnění šroubu o 180 stupňů a následné opětovné utažení na hodnotu X. Tyto požadavky na těsnění se mohou lišit v závislosti na materiálu, tloušťce, relativní tvrdosti a povrchové úpravě.

“Přilnavost” může být problém, pokud utahujete spojovací prvek po etapách. Když je spojovací prvek předepnutý, může být k jeho opětovnému otáčení zapotřebí značné síly. Pokud se nedodržují správné postupy utahování, může to vést k jeho pozdějšímu uvolnění. Dobrým příkladem by bylo trhnutí, které má mnoho společného s momentovým klíčem, protože se automaticky vypne po dosažení přednastaveného momentu. To vede k dalšímu bodu…

Rychlost utahování, možná nejčastější příčinou nesprávně utažených šroubů. Momentové klíče s automatickým vypnutím při dosažení nastaveného utahovacího momentu jsou zaslouženě oblíbené. Při utahování šroubu poskytují zvukovou a silnou indikaci, kterou „pružinové“ klíče s úhlovou stupnicí nemají. Používání „cvakacího“ klíče však vytvořilo mnoho zlozvyků. Nejčastějším problémem u těchto klíčů je rozptyl utahovacího momentu, který je výsledkem nedostatečného nebo nadměrného utažení šroubu/matice při utahování. Pomalé, stabilní a rovnoměrné otáčení dává nejlepší výsledky, ale máme tendenci s klíčem spěchat a trhat.

V mnoha takových případech šroub nedokáže správně překonat „zadření“ nebo se „kroutí“ – kvůli vysoké setrvačnosti. To může mít nejnegativnější důsledky. Mějte na paměti, že šrouby vyrobené z vysoce kvalitní oceli s tyčí větší než 11,5 mm vydrží při správném utažení téměř 16 000 Nm točivého momentu. Malá chyba v úhlu utažení může tuto sílu změnit o 5 900 N v obou směrech. Není proto nemožné mít na jedné hlavě válců rozptyl 11 000 N. Jak již bylo zmíněno výše, buďte opatrní a důslední.

Kvalita nebo provedení spojovacích prvků – to se může stát problémem při montáži, pokud nebudete opatrní a správně neurčíte, jaký typ spojovacích prvků by měl být pro daný motor použit. Prodloužení šroubů (na mez kluzu) je dnes velmi běžné, takže je třeba být velmi opatrný ohledně požadavků výrobce na výměnu nebo opětovné použití šroubů.

Je velmi důležité určit mez kluzu.

Toto je bod, ve kterém šroub překročí svou mez pružnosti (elastickou deformaci) a začne se plasticky deformovat.

To je velmi žádoucí vlastnost pro sestavy, jako jsou šrouby hlavy válců, které se snaží „reagovat“ na tlaky generované ve válcích. Graf stručně popisuje dynamiku mezi úhlem natočení a utahovací silou.

Plastická deformace není něco, co chceme vidět, ale musíme tomuto jevu porozumět. Jakmile je jí dosaženo, šroub se bude dále natahovat a nemusí se zlomit, ale již nebude vykazovat nárůst síly.

Jak již bylo uvedeno na začátku tohoto příspěvku, tyto informace jsou pouze přehledem mnohem podrobnější studie, ale doufám, že pomohou podnítit myšlenky o správném používání momentového klíče a o tom, jak ho používáme.

Dobrým nástrojem pro pochopení a učení se, co se děje při utahování šroubu, je siloměr. Za cenu, která se rovná profilometru, si můžete prohlédnout vliv všech faktorů popsaných v tomto článku.

S těmito informacemi lépe pochopíte důvody, které nás nutí utahovat víka instalovaných hlavních ložisek, nebo proč se těsnění hlavy ložisek „nestlačuje“.