Která metoda utahování závitového spoje je účinnější: použití krouticího momentu nebo axiálního tahu?
Která metoda je nejúčinnější při utahování závitového spoje?
Tento článek bude podrobně probírat dva způsoby utahování závitového spoje. A vyhrává.
Způsob aplikace krouticího momentu
Téměř každý z nás musel alespoň jednou v životě utáhnout ořech do určitého bodu. Princip utahování matice pomocí krouticího momentu je pro běžného člověka nejběžnější a nejjednodušší. Spočívá ve vytvoření točivého momentu na matici (šroubu), který poskytuje požadovanou utahovací sílu. Hlavní výhodou této metody je, že pro její použití existuje velký sortiment profesionálního nářadí s ručním, pneumatickým, hydraulickým a elektrickým pohonem: rázové utahováky, momentové klíče, násobiče momentu.
Metoda aplikace krouticího momentu je ekonomická metoda.
„S jedním momentovým klíčem a sadou výměnných nástrčných klíčů utáhnete značné množství matic a šroubů různých velikostí. Nástroj se snadno používá,“ říká Robert Nobel, hlavní inženýr společnosti Asset 55.
Momentový klíč je považován za účinný ve většině aplikací. Právě z těchto důvodů se obvykle volí tento způsob utahování.
Tato metoda má však své nevýhody, z nichž hlavní je třecí síla, podle Nobela, „hlavního nepřítele utahování závitového spoje“. Obecně platí, že tření ovlivňuje 90 % velikosti předpětí dosaženého při daném točivém momentu. To znamená, že pouze 10 % točivého momentu se přemění na předpětí. V souladu s tím je obtížné přesně určit velikost zatížení na šroub. Pro přesné určení hodnoty předpětí je třeba vzít v úvahu mnoho faktorů: použité mazivo, znečištění na povrchu dílů a také kvalitu povrchové úpravy matice. Velikost předpětí je klíčová, protože spojení může selhat, pokud je zatížení každého šroubu příliš vysoké, příliš nízké nebo nerovnoměrné.
Nobel poznamenává, že pokud jsou dodržovány všechny předpisy, je přítomna kvalifikovaná obsluha a je používáno kalibrované, testované zařízení, je utažení závitového spoje úspěšné.
Způsob axiálního tažení čepu (šroubu)
V 1970. letech se začala používat metoda tažení axiálním šroubem. Metoda spočívá v předběžném natažení šroubu silou rovnající se požadované utahovací síle, poté ručním utažením matice, dokud se nezastaví o opěrnou plochu, a odstraněním zátěže ze šroubu uvolněním hydraulického tlaku, načež spojení převezme specifikovaná utahovací síla. Zásadním rozdílem této metody je, že síla není aplikována na matici, ale na šroub pomocí tensorových zvedáků a hydraulických matic. Za průkopníka této metody je považován britský inženýr Fred Heaton, pozdější zakladatel společností Hydratight a Boltight. Během následujících 20 let se tato metoda stala stále populárnější. Dnes je preferována metoda axiálního tažení ve spojích s vysokopevnostními šrouby v různých průmyslových odvětvích (ropný a plynárenský průmysl, větrná energetika, energetika atd.).
V porovnání s utahováním momentovým klíčem je použití hydraulických napínáků složitější proces. Za určitých podmínek použití poskytuje metoda předběžného axiálního napětí vyšší přesnost utahovací síly, rovnoměrnost působení síly a synchronizované utahování složitých spojů. Rychlost instalace (montáže) je vyšší. V případě přírubových spojů je možné synchronní utahování.
Další významnou výhodou axiálního kreslení je vysoká přesnost, ale jak poznamenává Nobel, ne vše je tak jednoduché. Podle Nobela se moderní průmysl často uchyluje k používání univerzálních instalačních pravidel, aniž by přikládal náležitou důležitost tak důležitým charakteristikám, jako je krouticí moment a utahovací síla. Při správném dodržení všech technických požadavků je přesnost síly předběžného utažení co nejvyšší. Metoda předpětí je zvláště účinná při použití dlouhých, stupňovitých nebo vysokopevnostních šroubů pro montáž silně zatížených spojů. Pokud jde o použití krátkých, málo zatížených šroubů, je v tomto případě metoda axiálního tažení méně přesná.
Způsob axiálního tažení má také nevýhody. V první řadě se jedná o ztrátu zátěže. Ztráta zatížení se bere v úvahu ve výpočtech předem a přičte se k hodnotě předpětí, aby se určilo počáteční aplikované zatížení. Proto se pro větší přesnost doporučuje vyvinout sílu na šroub a dvakrát zašroubovat matici. Při prvním zatížení je dosaženo kompenzace mezer, deformace mikrodrsnosti povrchů a rovnoměrného rozložení zatížení. Druhé zatížení zajišťuje především požadovanou přesnost konečné utahovací síly spoje.
Navíc je metoda axiálního tažení méně hospodárná. Montáž vyžaduje drahé vybavení a speciální nářadí.
Po srovnání dvou metod utahování závitového spoje tedy můžeme dojít k závěru, že je poměrně obtížné určit, která z nich je lepší. Každá metoda má své výhody a nevýhody. Robert Nobel poznamenává, že každý případ je jedinečný a někdy stojí za to pečlivě zvážit, jakou metodu utahování zvolit, konkrétně zvažte následující body:
— rozsah použití závitového spoje (např. pro základové kotevní šrouby bude vhodnější metoda axiálního tažení);
– náklady na vybavení;
— počet jednotek a velikost zařízení;
— vlastnosti objektu (plocha, umístění atd.);
— dodání zařízení na místo montáže;
— vyhovění zařízení.
Datum: 12.02.18
Zdroj: skupina Nord-Lock, časopis BOLTED