Скидка на подшипники из наличия!
Новое поступление товара в 2026 году!
Класс 5.8 нормируется по условному пределу текучести при остаточном удлинении 0,0048d, равному 420 МПа, — для этого класса стандарт не устанавливает Rp0,2. Значения рассчитаны при использовании 90 % предела текучести и одинаковом коэффициенте трения в резьбе и под опорной поверхностью головки.
Самый распространённый класс в машиностроении и металлоконструкциях. Обратите внимание на скачок в строке М18: начиная с диаметра свыше 16 мм стандарт устанавливает для класса 8.8 более высокий предел текучести — 660 МПа против 640 МПа. Это единственный класс с такой ступенькой, и её регулярно теряют при составлении таблиц.
Класс 10.9 даёт примерно в полтора раза большее усилие затяжки при том же диаметре, но требует и соответствующей ответной резьбы: гайка или резьбовое отверстие должны выдерживать возросшую нагрузку, иначе точкой отказа станет срыв витков, а не болт.
Стандарт прямо предупреждает: классы 12.9 следует применять с осторожностью, учитывая возможности изготовителя крепёжных изделий, условия работы и способы завинчивания, поскольку воздействие окружающей среды может вызвать коррозионное растрескивание изделий как без покрытия, так и с покрытием. Это не формальная оговорка — водородное охрупчивание высокопрочного крепежа проявляется через недели после сборки.
Осевое усилие, которое создаётся в стержне при затяжке моментом из таблиц 1–4. Именно эта величина, а не момент, является физически работающей в соединении: момент лишь способ её получить. Усилие слабо зависит от коэффициента трения, момент — сильно, поэтому при смене условий смазки пересчитывать нужно момент, а целевое усилие остаётся прежним.
Диаметры d2 и d3 вычислены по ГОСТ 24705-2004; расчётное сечение As получено как площадь круга по среднему из этих двух диаметров и совпадает с номинальными значениями, принятыми в ГОСТ ISO 898-1-2014. Диаметр опорной поверхности dw — гарантированный минимум для болтов с шестигранной головкой по ГОСТ 7798-70, который распространяется на диаметры резьбы от 6 до 48 мм; отверстие dh взято по 2-му ряду ГОСТ 11284-75. Для М4 и М5 болты с шестигранной головкой этим стандартом не предусмотрены, поэтому опорная геометрия и момент зависят от типа головки и здесь не приводятся.
Данные таблицы 3 стандарта. Для классов 4.8, 5.8 и 6.8 предел текучести нормируется не как Rp0,2, а как условный предел текучести Rpf при остаточном удлинении 0,0048d, определяемый на полноразмерном изделии. Класс 9.8 приведён для полноты картины: он установлен только для диаметров до 16 мм включительно.
Классификация приведена по VDI 2230 в редакции 2015 года; таблица справедлива для комнатной температуры. Значения μ имеют разброс, поскольку зависят от сочетания материалов, шероховатости, вида обработки поверхности и типа смазки. Методика рекомендует стремиться к условиям класса B: он даёт максимально высокое усилие затяжки при малом разбросе. Обратите внимание, что одна и та же поверхность попадает в разные классы в зависимости от смазки, а аустенитная нержавеющая сталь без смазки оказывается в самых неблагоприятных классах D и E. В таблицах 1–4 коэффициент трения в резьбе и под головкой принят одинаковым: при раздельном задании μG и μK расчёт ведётся по полной формуле.
Таблица моментов затяжки нужна для одного: получить в стержне болта заданное осевое усилие. Момент сам по себе не работает в соединении — он лишь способ создать предварительную нагрузку, и способ довольно неточный, потому что подавляющая часть приложенного момента уходит на трение. Ниже приведены значения для классов прочности 5.8, 8.8, 10.9 и 12.9 в диапазоне М6–М36, рассчитанные по методике VDI 2230 с механическими свойствами по ГОСТ ISO 898-1-2014, а также вся исходная геометрия, чтобы любую строку можно было пересчитать под свои условия.
Первое, что нужно понимать при работе с моментом затяжки: стандарт на механические свойства крепежа моментов затяжки не устанавливает. ГОСТ ISO 898-1-2014 задаёт предел прочности, предел текучести, твёрдость, ударную вязкость и правила маркировки классов прочности, а отношение крутящего момента к усилию предварительной затяжки прямо исключено из области его требований и вынесено в отдельный документ на метод испытания. Стандарт даёт материал для расчёта, но не результат.
Поэтому любая таблица моментов — это результат расчёта, а не выписка из стандарта. Расчёт выполняется по инженерной методике; для высоконагруженных резьбовых соединений общепринятым инструментом является VDI 2230. Отсюда следует практический вывод: таблица моментов без указания условий трения и степени использования предела текучести бесполезна, потому что при одном и том же болте значения могут различаться вдвое.
Система обозначения класса прочности читается напрямую: число слева от точки — сотая доля номинального предела прочности в мегапаскалях, число справа, умноженное на 10, — отношение предела текучести к пределу прочности. Болт 10.9 имеет номинальный предел прочности 1000 МПа и предел текучести 0,9 от него, то есть 900 МПа номинально при минимально гарантированных 940 МПа по таблице 3 стандарта.
Момент затяжки складывается из трёх составляющих: полезной работы по подъёму витка вдоль винтовой линии, преодоления трения в резьбе и преодоления трения на торце головки или гайки. В компактной записи VDI 2230 это выглядит так.
MA = FM · (0,16 · P + 0,58 · μG · d2 + μK · DKm / 2)
где MA — момент затяжки; FM — усилие затяжки; P — шаг резьбы; μG и μK — коэффициенты трения в резьбе и под опорной поверхностью; d2 — средний диаметр резьбы; DKm — средний диаметр поверхности трения под головкой.
Само усилие затяжки ограничено не пределом текучести напрямую, а условием прочности при совместном действии растяжения и кручения: при затяжке стержень одновременно растягивается и закручивается моментом в резьбе. Поэтому допустимое усилие получается делением произведения предела текучести на расчётное сечение на коэффициент, учитывающий вклад касательных напряжений, и умножением на степень использования предела текучести. В таблицах 1–4 принята степень использования 0,90 — типовой уровень для контролируемой затяжки динамометрическим ключом.
Болт М10 класса 8.8, коэффициент трения 0,14. Расчётное сечение 58,0 мм2, предел текучести 640 МПа, шаг 1,5 мм, средний диаметр резьбы 9,026 мм, средний диаметр трения под головкой 12,75 мм. Усилие затяжки получается 26,3 кН, момент — 49,1 Н·м. Из этих 49 Н·м на подъём витка приходится около 6 Н·м, остальное расходуется на трение.
Около 90 % приложенного момента расходуется на трение в резьбе и под головкой; в осевое усилие превращается порядка 10 %.
Упрощённая формула вида «момент равен произведению коэффициента, диаметра и усилия» удобна для прикидки, но скрывает в одном коэффициенте и геометрию резьбы, и геометрию опоры. Отклонение такой оценки от точного расчёта достигает 30 % в зависимости от коэффициента трения, поэтому для ответственных соединений она не годится.
Средний диаметр трения DKm в таблицах взят по гарантированному минимуму опорной поверхности болта по ГОСТ 7798-70 и отверстию 2-го ряда по ГОСТ 11284-75. Если болт опирается через шайбу или фактическая площадь опоры больше, момент при том же усилии возрастает примерно на 2–4 %. Величина небольшая, но при сравнении с фирменными таблицами производителей расхождения на несколько процентов объясняются именно этим.
Если из формулы убрать всё второстепенное, останется простая зависимость: момент почти линейно растёт с коэффициентом трения, а усилие при заданном моменте — почти линейно падает. Именно поэтому две одинаковые с виду таблицы моментов могут расходиться вдвое: одна посчитана для смазанной резьбы, другая для сухой.
Посмотрите на строку М16 класса 8.8 в таблице 2: при коэффициенте трения 0,10 момент составляет около 170 Н·м, при 0,20 — уже около 258 Н·м. Разница в полтора раза при одном и том же болте и одном и том же целевом усилии.
Обратная ситуация опаснее. Если взять момент из «сухой» колонки и приложить его к смазанной резьбе, фактическое усилие превысит расчётное во столько же раз. Результат — пластическая деформация стержня, срыв резьбы или разрушение болта уже на сборке.
VDI 2230 группирует условия в классы трения (таблица 8). Практический смысл этой классификации в том, что она задаёт не одно число, а диапазон, и разработчик обязан выбрать внутри диапазона осознанно: для проверки на нераскрытие стыка берут максимальное значение трения, для проверки прочности болта — минимальное. Смешивать границы в одном расчёте нельзя.
Отсюда следует вывод, который часто оказывается неожиданным: для надёжной сборки важно точно определить условия трения и сузить их разброс, а обычный допуск динамометрического ключа по моменту влияет на итоговое усилие несопоставимо слабее. Покупка более точного ключа не компенсирует неопределённость смазки.
Коэффициент трения определяется не маркой болта, а состоянием пары поверхностей. Несколько практических правил, которые следуют из таблицы 8.
Отдельного упоминания заслуживает вопрос стопорения. Пружинная шайба как средство предотвращения самоотвинчивания в высокопрочном соединении не работает, и этому есть количественное объяснение: уже при 5 % номинального усилия затяжки болта класса прочности 8.8 она полностью сжимается до соприкосновения витков и дальше ведёт себя как обычная плоская шайба. Немецкие нормы на такие шайбы — DIN 127, DIN 128, DIN 6905 и DIN 7980 — были отозваны в 2004 году именно из-за отсутствия требуемой стопорящей способности. Работающие решения — достаточная предварительная нагрузка, клеевые фиксаторы и специальные механические стопорные системы.
Класс 5.8 получают холодной деформацией без закалки. Стандарт нормирует для него не Rp0,2, а условный предел текучести при остаточном удлинении 0,0048d на полноразмерном изделии — 420 МПа. Область применения — неответственные соединения, где предварительная нагрузка не является расчётной величиной.
Закалённая и отпущенная сталь с минимальной твёрдостью 250 HV. Ключевая особенность, которую нужно держать в голове: у этого класса предел текучести зависит от диаметра. До 16 мм включительно он составляет 640 МПа, свыше 16 мм — 660 МПа, и предел прочности тоже растёт с 800 до 830 МПа. В таблице 2 это видно как небольшой скачок между строками М16 и М18.
Предел текучести 940 МПа, твёрдость 320–380 HV. Требует контролируемой затяжки: при неконтролируемой сборке преимущество перед классом 8.8 теряется, поскольку реализовать более высокое усилие без измерения невозможно.
Предел текучести 1100 МПа, твёрдость 385–435 HV, ограничение по содержанию углерода и минимальная температура отпуска 380–425 °С в зависимости от типа стали. Стандарт сопровождает этот класс отдельным предостережением о необходимости учитывать возможности изготовителя, условия работы и способ завинчивания, а также о риске коррозионного растрескивания. На практике это означает: применять только там, где габарит не позволяет поставить больший болт класса 10.9.
Классы А2 и А4 относятся к аустенитным коррозионно-стойким сталям и нормируются отдельным стандартом — ГОСТ ISO 3506-1-2014, введённым в действие с 1 января 2017 года. Система обозначения здесь другая: буква с цифрой обозначает группу стали, а число после дефиса — одну десятую минимального предела прочности на растяжение в мегапаскалях. Обозначение А2-70 читается как аустенитная сталь в холоднодеформированном состоянии с пределом прочности на разрыв не менее 700 МПа.
Подставлять такой крепёж в таблицы 1–4 нельзя по двум причинам. Первая: аустенитные стали не подвергаются закалке, соотношение предела текучести к пределу прочности у них принципиально иное, чем у классов 8.8 и выше, поэтому допустимое усилие затяжки нужно брать из соответствующего стандарта. Вторая относится к трению. Посмотрите на таблицу 8: аустенитная сталь без смазки попадает в классы D и E, то есть в область самых высоких и самых плохо воспроизводимых коэффициентов трения. На практике это выражается в схватывании резьбы — витки холодно свариваются под давлением, и соединение заклинивает. Поэтому нержавеющий крепёж собирают с противозадирной пастой или воском, что переводит соединение в класс B или C и требует пересчёта момента.
Выбор между А2 и А4 определяется средой, а не прочностью: по приложению к стандарту стали марки А2 — наиболее часто применяемые, а стали марки А4 кислотоустойчивые, легированы молибденом и более коррозионно-стойкие. Отдельно оговорено, что для применения в открытом море и подобных условиях требуются стали с содержанием около 20 % хрома и никеля и от 4,5 до 6,5 % молибдена, то есть возможностей А4 там уже недостаточно; при высокой вероятности коррозии стандарт предписывает консультации со специалистами. Механические свойства при этом задаются классом прочности после дефиса, а не буквенным обозначением группы.
Разброс фактического усилия зависит прежде всего от выбранного метода контроля, а не от качества ключа.
Ещё одна величина, о которой забывают при приёмке, — осадка соединения. После сборки происходит смятие микронеровностей на стыках, и предварительная нагрузка снижается; типичная потеря составляет от 5 до 25 % в зависимости от количества стыков и материалов. Для ответственных соединений это означает необходимость повторной подтяжки после приработки.
Таблицы 1–4 рассчитаны при конкретном наборе допущений. Если хотя бы одно из них не выполняется, значения нужно пересчитывать по формуле из раздела о методике, взяв исходные данные из таблицы 6.
Таблица моментов — это отправная точка расчёта, а не замена конструкторской документации. При наличии указаний изготовителя оборудования приоритет всегда за ними.
Её там нет. Стандарт устанавливает механические свойства крепёжных изделий — предел прочности, предел текучести, твёрдость, ударную вязкость, — а отношение крутящего момента к усилию предварительной затяжки прямо исключено из области его требований. Моменты рассчитывают по инженерной методике, для высоконагруженных соединений — по VDI 2230, используя свойства материала из стандарта.
Потому что у класса 8.8 предел текучести зависит от диаметра: до 16 мм включительно он равен 640 МПа, свыше 16 мм — 660 МПа. Ступенька приходится ровно между М16 и М18. У классов 10.9 и 12.9 такого деления нет.
Для ответственных соединений — никакой: условия трения нужно задать технологически, иначе расчётная предварительная нагрузка недостижима. Если решение принимается для неответственного узла, ориентируйтесь на значения 0,14–0,16 как на типовые для сборки без специальной смазки, понимая, что фактический разброс усилия при этом остаётся значительным.
Существенно. Сравните колонки одной строки в таблицах 1–4: переход с коэффициента 0,20 на 0,10 снижает требуемый момент примерно в полтора раза при неизменном усилии в стержне. Применение табличного «сухого» момента к смазанной резьбе даёт во столько же раз завышенное усилие в стержне.
Нет. Аустенитные коррозионно-стойкие стали нормируются ГОСТ ISO 3506-1-2014, имеют другое соотношение предела текучести к пределу прочности и не подвергаются закалке. Кроме того, без смазки такой крепёж попадает в классы трения D и E, поэтому его собирают с противозадирной пастой или воском, что снова меняет расчётный момент.
Это доля предела текучести, до которой доводится эквивалентное напряжение в стержне при затяжке с учётом одновременного растяжения и кручения. Значение 0,90 — типовой уровень для контролируемой затяжки динамометрическим ключом. При менее точных методах сборки его снижают, и моменты уменьшаются пропорционально.
Из-за осадки: микронеровности на стыках сминаются под нагрузкой, длина зажимаемого пакета уменьшается, и предварительная нагрузка падает. Типичная потеря составляет от 5 до 25 % в зависимости от числа стыков и материалов, поэтому ответственные соединения подтягивают повторно после приработки.
Нет. Пружинная шайба сжимается до соприкосновения витков уже при 5 % номинального усилия затяжки болта класса 8.8 и дальше работает как обычная плоская шайба. Немецкие нормы на такие шайбы (DIN 127, DIN 128, DIN 6905, DIN 7980) отозваны в 2004 году из-за отсутствия стопорящей способности. Работают достаточная предварительная нагрузка, клеевые фиксаторы и специальные механические стопорные системы.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.