Как затянуть болт без динамометрического ключа

На многих запчастях для велосипеда и не только часто указывается момент затяжки винтов/ болтов/ гаек и прочего, чтобы не навредить резьбе и не испортить запчасть.
Статья будет полезна тем, кто хочет закручивать гайки по мануалу без траты средств на динамометрические ключи, ибо ст о́ ят они не бюджетно.

В принципе, при наличии большого опыта кручения гаек и умении перевести в уме Ньютоно-метры в "усилие на руку", можно обходится без ключа, хотя понятно что погрешность будет в пару ньютоно-метров, но сейчас поговорим о том, как все-таки закручивать с наименьшей погрешностью.
Итак речь идет о установке заднего переключателя.
Гайка переключателя прикручивается к петуху велосипеда с усилием 10Нм. Делим на 10 и получаем 1 кг*м (килограмм силы на метр).
Это означает, что максимальное рекомендуемое усилие при затягивании гайки должно быть равно силе, с которой действует груз весом в 1 кг, подвешенный к ключу длиной 1 метр, причем сила груза должна действовать перпендикулярно к ключу!
Понятно, что искать метровый ключ, крайне неблагодарное занятие, но есть выход!

где
L-длина плеча (в см),
M-момент силы,
F- сила воздействия (вес в кг)

Т.е. нам нужен ключ на 10 (удобнее всего рожковый-накидной), весы (электронные или механические, не важно).

Итак:
1. Отмеряем линейкой длину ключа, согласно рисунка.
2. По формуле посчитали F (в нашем случае=вес в кг.) F=M/(0.1*L).
Пример: у меня был ключ рожковый-накидной и длина его согласно рисунка получилась 12см.
Подставив в формулу я получил: F=10/(0.1*12)=8,33 H , т.е. 8.3 кг.
3. Вешаем весы на сторону, где ключ у нас накидной (крючок весов не будет соскальзывать, вот почему такой ключ немного удобней чем рожковый с обеих сторон ) .Тянем за шнурок/ухо весов и смотрим на шкалу, чтобы не превысить наши xx кг, посчитанные ранее по формуле.

P.S. Не забываем перед всеми этими манипуляциями, взвесить на весах 1 литровую пластиковую бутылку воды и убедиться, что весы показывают ровно 1 кг (с погрешностью +-30 грамм).

Возможные погрешности:
1) тянуть идеально под углом 90 градусов,
2) точность измерения длины L
3) погрешность весов.

И да, лучше чуть недокрутить, то есть чтобы погрешность была в меньшую сторону, ибо срыв резьбы на резьбовом соединении – неприятная штука (уже срывал в вилке, с тех пор закручиваю с весами 🙂 )

*а затянуть по мануалу очень хочется!

Так уж получилось, что это мой первый пост. Принципиально не хотел писать первым постом «как я влился в моторяды», ибо так делают все, это лирика чистой воды и практическую пользу несет редко.

Сразу предупреждаю, что точность метода неизвестна и мной не проверена (ибо как раз у меня ключа и нет). Могу сказать одно: равномерность затяжки будет обеспечена.
Многие могут назвать содержимое поста костылями и колхозом. Ваше право. Но за неимением лучшего, как правило, приходится пользоваться тем, что есть.

А то, что есть, думаю, лучше, чем затягивать от руки 🙂

Начну с небольшой предыстории.
(Тем, кому хочется сразу суть, читать с "Нам понадобится" ).

Началось все с того, что мой старый конь по имени ZX-50 потребовал новой поршневой, ибо за 7 лет в нем была поменяна одна лишь лампочка (за что ему большое спасибо). После появления Броса в гараже, его было бы резонно вообще не ремонтировать и оставить на содержание младшему брату, пускай разбирается в технике. Но младший брат еще достаточно зелен (13 лет), интересуют его больше «танки» и «контра» (хотя с друзьями на квадрике катается по полям периодически), а деревенской роскоши, в духе перевозки картофельных мешков, стальных труб и пакетов с цементом, Брос себе позволить не может. Точнее, я ему позволить не могу. Да и расход в 4 литра на 150 километров с его 650 кубами Бросу мог только сниться.
Такой «транспорт на 5 километров», вообще говоря, очень полезен, да и много с ним воспоминаний связано, потому вернуть его к жизни определенно стоило.

Далее пошел процесс беготни по Питеру и поиск нужных запчастей. «Авто-Вело-Мото» за это дело вообще больше спасибо. Их главное найти и добраться, а там уже только сиди да называй нужную запчасть — с вероятностью 98% её тут же принесут тебе со склада. Новая поршневая — 2 тысячи рублей, восхитительно, беру! (От таких ценников Брос в гараже опять нервно подергивает клапанами).
Параллельно в одном из журналов «МОТО» я наткнулся на статью по переборке двухтактной горизонталки, в которой было написано «затянуть с моментом 12 Нм». Затяжка цилиндра по моменту — это не то, чем стоит пренебрегать", — подумал я, и начал искать пути решения проблемы, поскольку ключа, как известно, у меня не было.

Решение было найдено достаточно быстро, из определения «момента» с курса школьной физики. Все, что было нужно, я нашел на даче (люблю заниматься ремонтом именно там, а не в гараже. Просто приятнее).

Итак, нам понадобится:
(В данном случае, мне понадобилось)

1) Трещотка.
(можно и вороток, но он не совсем подходит для наших задач. Об этом позже.)
2) Труба, которую можно на эту трещотку надеть.
(можно и без нее, на самом деле. Чем легче — там лучше. Мне отлично подошла ручка от швабры 🙂
3) Рулетка или еще что-нибудь, чем сантиметры можно измерить.
4) Груз. Мне не менее отлично подошел блин от штанги на 2.5 кг. Очень удобно использовать что-то известной массы. Например, два литра воды в бутылке 🙂
5) Маркер, карандаш, топор, кусок изоленты или что-то другое, чем можно отметить измеренное расстояние.

Порядок действий:
1) Надеваем трубу на трещотку.
2) Смотрим момент затяжки в мануале.
3) Смотрим, каким моментом мы располагаем. (из расчета 1 кг = 10Н. Для перфекционистов: 1 кг = 9,80665 Н)

*Поскольку я не мог изменять массу груза, пришлось изменять длину плеча рычага. Впрочем, это и есть самый удобный способ. Можно обойтись и без трубы, но оперировать с длиной рычага трещотки крайне неудобно.

4) Считаем расстояние, на котором нужно повесить груз по формуле из тех самых старших классов: M1/M2 = P2/P1
*Так как момент затяжки всегда «на метр», то значение P2 будет всегда фиксированное — 100(см).

Итоговая формула будет такой:

P1 = (M2*100)/(M1*10) (х10 (или х 9.80665 🙂 — перевели в Ньютоны)

P1 — расстояние, на которое нужно будет повесить груз, см.
M1 — масса имеющегося груза, кг
M2 — требуемый момент затяжки, Н*м

Получаем: (12*100)/(2.5*10) = 48 сантиметров.

5) Смотрим, каким рычагом мы располагаем (измеряем расстояние от оси вращения трещотки до конца трубы).

*Если слишком мало — ищем другую трубу или еще один (или другой — более тяжелый) груз.

6) Отмечаем 48 сантиметров на нашей трубе и вешаем туда груз. Не забываем взводить трещотку так, чтобы она была параллельна полу. (Почему? См. ниже) Взводим до того момента, пока груз не перестанет опускаться под своим весом.

Поздравляю, вы затянули гайку/болт с указанным в мануале моментом! Повторите процедуру на остальных 🙂

Теоретическое отступление:
Для более точного результата важно, чтобы рычаг находился параллельно полу (именно поэтому нам не подходит вороток — там очень трудно этого добиться), ибо затягиваем мы исключительно с использованием силы тяжести (коей на нашей планете предостаточно) которая тянет исключительно вниз, и никуда больше (есть, конечно, одно местечко на планете, где таки не вниз, но вряд ли отсутствие динамометрического ключа застало вас именно там).
Как известно, плечо силы — это перпендикуляр от точки приложения (от гайки то есть) до линии ее действия. Потому при непараллельном расположении рычага и пола вы будете получать меньший момент затяжки.

Важно:
Двигатель не просто так называется «горизонталка». Поэтому все действия по затяжке гаек проводились с гайками, ось вращения которых расположена горизонтально. Но мы же помним, как изменить направление действия силы (простейшие механизмы -> блок)… 🙂

P.S.
На самом деле, на поиск всех предметов по даче и затяжку первой гайки было потрачено чуть больше времени, чем вы потратили на прочтение этого поста. И намного меньше, чем я потратил на написание.

Спасибо моей школьной учительнице по физике.
Спасибо вам, что прочитали этот пост.
Всем добра. Не ломайтесь 🙂

Головка блока цилиндров (ГБЦ) в двигателе играет чрезвычайно важную роль. В ней размещён газораспределительный механизм, который отвечает за порядок впрыска топлива и отвода отработанных газов. ГБЦ находится под постоянным воздействием большого давления газов и высокой температуры. Крепится ГБЦ при помощи болтов, шпилек и гаек, к правильной затяжке которых предъявляются повышенные требования.

Важность правильной затяжки болтов или гаек ГБЦ

Головка блока цилиндров (ГБЦ) — один из важнейших узлов автомобиля. Она закрывает блок цилиндров. В ней расположены распределительные валы, клапанные крышки и другие детали газораспределительного механизма. На ГБЦ постоянно воздействуют огромные переменные силы давления и температуры. Поэтому к её резьбовому креплению предъявляются особые требования.

Головка блока постоянно должна испытывать силу сжатия, которая задаётся определённым моментом затяжки резьбового крепления. Для того чтобы сила сжатия была равномерно распределена по поверхностям стыка головки с блоком цилиндров предусмотрено большое количество стяжных болтов или шпилек с гайками. Равномерность прижатия ГБЦ к блоку цилиндров обеспечивается определённой схемой порядка затяжки резьбовых соединений. Для уплотнения стыка используется прокладка головки блока, сделанная из особого материала, устойчивого к высокой температуре. При затяжке крепления головки она даёт усадку в тысячные доли миллиметра, что обеспечивает надёжную герметизацию стыка.

Соблюдения правильного порядка затяжки болтов ГБК гарантирует правильность её прижатия к блоку цилиндров

Последствия от перетяжки болтов крепления ГБЦ

Если затяжка резьбовых соединений головки блока ведётся с превышением усилия от номинального, то сила растяжения, которая воздействует на болт или шпильку, начнёт разрушать резьбу в блоке или вытягивать тело крепёжного элемента. Наступает так называемый момент текучести, когда при дальнейшем увеличении силы затяжки сила прижатия начнёт уменьшаться. Итог: быстрое прогорание прокладки в месте наихудшего сжатия.

Если же резьба в отверстиях блока будет сильно повреждена, то она уже не сможет обеспечить необходимое прижатие головки при правильном моменте затяжки. Её потребуется восстанавливать, а это дополнительные затраты. Опытные ремонтники мотористы на практике чувствуют предельную силу затяжки, которую может выдержать резьбовое соединение. Они никогда не допустят дефектов от перетяжки болтов или гаек.

Работа динамометрическим ключом

Что будет, если недостаточно затягивать болты крепления ГБЦ

Если крепление головки выполняется с минимальным усилием, то это приведёт к слабому прижатию её к поверхности блока цилиндров. Между прокладкой и прилегающими к ней плоскостями блока и головки образуются микроскопические зазоры, которые обязательно приведут к прогоранию уплотняющего материала.

Проверка плосткости головки блока специальной линейкой

Недостаточная затяжка болтов крепления не обеспечивает нормального прилегания головки, что может вызвать коробление её стыковой поверхности.

Виды ключей для правильной затяжки резьбовых соединений

Затяжка резьбового соединения должна делаться с таким усилием, чтобы исключить:

• неплотное прилегание сопрягаемых поверхностей скрепляющихся деталей;
• срыв ниток резьбы;
• механическое разрушение тела болта;
• проворачивание граней у гайки или головки болта;
• разрушение гравёрных шайб.

Любой материал, из которого сделан блок (головка цилиндров, крепёжные болты), имеет свой предел прочности. Именно наименьший предел прочности самого слабого звена в узле крепления определяет наибольшее усилие затяжки. Самое слабое звено в креплении головки блока цилиндров — болты (шпильки) и резьба в отверстиях блока. Их слабость определяется не столько прочностью материала их изготовления, сколько несопоставимыми размерами (диаметром) с габаритами, массой блока и головки цилиндров. Понятно, что для разрушения солидного чугунного блока или массивной дюралевой головки нужно приложить гораздо больше усилий, чем для разрыва тонкого болта, сделанного из высокопрочной легированной стали.

Какое усилие нужно прикладывать

Пороговое или предельное значение прочности ответственных деталей обычно даётся в паспортных данных двигателя. Там же приводятся значения максимальных усилий затяжки болтов крепления ГБЦ. Для выполнения затяжки с требуемым усилием служат специальные динамометрические ключи.

По способу регулирования и индикации динамометрические ключи делятся на следующие категории:

• Нерегулируемые с постоянным моментом затяжки. Они применяются для затяжки ГБЦ на конвейерах при сборке двигателей. Их достоинства — высокая надёжность.
• Регулируемые на предельный момент затяжки. Это так называемые трещотки с возможностью установки определённого момента затяжки. При достижении этого усилия трещотка срабатывает, и дальнейшее закручивание становится невозможным. Трещоточная насадка часто оснащается реверсом. В этом случае ей можно не только закручивать болты и гайки, но и откручивать их. Трещоткой комплектуются многие наборы головок.
• Со шкалой и стрелкой. Таким ключом можно вести затяжку резьбовых соединений с разными усилиями. Главные условия: нужно много свободного места и возможность удобного наблюдения за шкалой. Входит в набор инструментов слесарей-мотористов.
• Цифровая индикация в компактном приборе, измеряющем приложенное усилие. Очень точный, надёжный, удобный в работе инструмент. С его помощью можно затягивать болты крепления головки блока с точностью до сотых долей Нм непосредственно на двигателе автомобиля.
• Комбинация выставляемого усилия затяжки с контролем по цифровой или стрелочной индикации. Такие ключи защищают резьбу от прикладывания чрезмерного усилия затяжки, одновременно позволяя контролировать величину момента с помощью прибора индикации.

Фотогалерея: виды динамометрических ключей

Общие правила затяжки креплений головки блока

У головок разных моделей двигателей параметры порядка и момента затяжки ГБЦ сильно отличаются друг от друга. Но есть общий набор универсальных правил, которые подойдут ко всем типам моторов:

1. Затяжка головки блока ведётся согласно схеме, разработанной производителем двигателя.
2. Момент затяжки болтов крепления или гаек также определён производителем и отражён в инструкции по эксплуатации этого легкового автомобиля.
3. Затяжка ведётся исправным и калиброванным динамометрическим ключом.
4. Болты крепления или шпильки с гайками используются в идеальном состоянии без повреждения резьбы и тела болта или шпильки. Резьба должна быть чистой, без зазубрин и заусенцев.
5. Свою специфику имеют болты для затяжки головки блока типа TTY. У них указывается не момент силы, а установочный градус. Нужные сведения содержатся в инструкции по эксплуатации силового агрегата.
6. В глухих отверстиях в блоке под болты ничего не должно находиться. Маслом следует поливать резьбу болта, а заливать смазку в «слепое» гнездо не рекомендуется.
7. Перед использованием болтов следует произвести контрольную проверку их состояния. Если при воздействии на болт моментом в 20 кГм момент текучести не достигается — его нужно менять. Причина — повышенная прочность. Если наблюдается, что момент затяжки начал уменьшаться при нагрузке — это сигнал о начале разрушения болта. Его обязательно нужно менять.
8. Прокладку головки блока для замены нужно покупать только оригинальную, потому что она не даёт усадки.

Как сделать динамометрический ключ своими руками

Чтобы самостоятельно смастерить необходимый всем механикам инструмент, нужно знать его устройство. В принципе, конструкция динамометрического ключа проста. Это накидной ключ или четырёхгранник под головку с воротком, в который встроен динамометр.

Динамометрический ключ несложно сделать своими руками

Для работы вам понадобятся:

• вороток;
• ручной динамометр с пределом взвешивания 35–40 кг;
• удлинитель;
• таблица предельных усилий для затяжки крепления ГБЦ.

Усилие затяжки в таблице приводится в Нм (Ньютон-метрах), а динамометр измеряет вес в кг. Поэтому сначала нужно разобраться с числами.

Длина воротка постоянна. Её легко измерить. Если в таблице предельное усилие равно 30 Нм, а длина воротка равна 0,3 м, то усилие, показываемое динамометром, должно равняться 30 : 0,3 = 100 Н.

Один кг равняется 10 ньютон. Следовательно, прибор должен фиксировать усилие, равное 10 кг.

Чтобы сделать усилие меньше, нужно длину воротка увеличить. Для этого воспользоваться удлинителем. А дальше всё просто. На конце удлинителя сверлим дырку для верхнего крючка безмена. За нижний конец весов тянем до достижения нужного усилия.

Момент затяжки и порядок затяжки болтов ГБЦ

Разным моделям двигателей требуются различные усилия для затяжки головки блока. Имеются различия и в порядке затягивания болтов крепления. Все эти сведения указаны в паспорте двигателя. Ещё раз подчеркнём важность правильного выполнения затяжки и соблюдения величины её момента.

Порядок затяжки болтов крепления ГБЦ

Начинается затяжка крепления ГБЦ всегда со средних болтов. Это правило нужно соблюдать потому, что необходимо обеспечить наиболее плотное прилегание сопрягающих поверхностей. Каждая ГБЦ клапанного двигателя должна быть установлена без перекосов и ненужного напряжения металла. Затяжка резьбовых соединений обязательно делается в несколько заходов. Важно соблюдать постоянство усилия для каждого болта в каждом заходе.

Предельные крутящие моменты для болтов

Можно ли правильно затянуть резьбовые соединения ГБЦ без динамометрического ключа

Затягивать резьбовые соединения при отсутствии соответствующего оборудования категорически не стоит автолюбителям, которые решили самостоятельно поменять прокладку головки блока или притереть клапаны.

Динамометрическим ключом не всегда пользуются при затяжке опытные слесаря-ремонтники, которые способны почувствовать на практике предел прочности любого болта. Но такая способность приходит не сразу. Для этого нужно поработать динамометрическими ключами несколько лет.

Но даже специалисты с большим стажем болты крепления головки блока цилиндров на дорогих марках легковых автомобилей затягивают динамометрическим ключом, потому что эта операция напрямую влияет на долговечность работы силового агрегата. В экстренной ситуации, когда нет возможности воспользоваться динамометрическим ключом, можно применить вариант с механическим или электронным кантором. В приведённом ниже видео опытный слесарь объясняет зрителям, как можно правильно затянуть головку блока цилиндров без ключа. При этом стоит иметь в виду, что правильность выполнения работ стоит проверить с помощью угломера.

Видео: как проверить затяжку головки блока цилиндров

Затяжка болтов крепления ГБЦ на автомобилях с пробегом — дело ответственное, трудное, специфическое. Ответственное, потому что от правильной затяжки зависит нормальная и долговечная работа двигателя. Трудное, поскольку эту работу выполнять не совсем удобно из-за тесноты и недостаточной обзорности. Специфическое — потому что нужно болты подтягивать в несколько заходов, по определённой схеме, с помощью специального динамометрического инструмента.