Калькулятор момента затяжки болта

Калькулятор момента затяжки считает, с каким усилием нужно затягивать болт, чтобы соединение работало: усилие предварительной затяжки по классу прочности, момент в ньютон-метрах с учётом трения и допустимую нагрузку на растяжение и срез.

Как рассчитать затяжку

1. Выберите резьбу — метрическую с крупным или мелким шагом либо дюймовую UNC или UNF, — её размер и класс прочности болта.
2. Укажите коэффициент трения — он зависит от состояния резьбы и наличия смазки.
3. Задайте число болтов в соединении и рабочую нагрузку.

Формулы

• Усилие затяжки F = 0,7 · As · Rp0,2, где As — площадь сечения по напряжениям (М12 — 84,3 мм², М16 — 157 мм²), Rp0,2 — предел текучести класса прочности.
• Момент T = K · F · d, где K — коэффициент трения: 0,20 для сухой резьбы, 0,15 при лёгкой смазке, 0,12 при консистентной, 0,25 для оцинкованного крепежа.
• Классы прочности по ISO 898-1: 4.8 — 320 МПа, 5.8 — 400, 8.8 — 640, 10.9 — 900, 12.9 — 1080 МПа предела текучести.

Что важно понимать

Болт работает затяжкой, а не «держит» нагрузку. Правильно затянутое соединение прижимает детали друг к другу, и внешняя нагрузка воспринимается стыком, а не самим болтом. Пока рабочая нагрузка меньше усилия затяжки, стык не раскрывается и болт почти не чувствует переменных нагрузок. Как только нагрузка превышает затяжку, стык раскрывается, болт начинает работать циклически и разрушается по усталости — обычно неожиданно.

Трение решает всё. При одном и том же моменте смазанный болт натягивается почти в полтора раза сильнее сухого. Поэтому таблица моментов без указания состояния резьбы бессмысленна, а «затянуть как в прошлый раз» на оцинкованном крепеже даёт совсем другое усилие.

Точность метода. Затяжка по моменту даёт разброс усилия ±25 % даже при аккуратной работе: до 90 % момента уходит на преодоление трения и только около 10 % — на растяжение болта. Для ответственных соединений применяют затяжку по углу поворота, по удлинению болта или гидравлические натяжители.

Класс прочности виден на головке: первое число × 100 — предел прочности, произведение чисел × 10 — предел текучести. У 8.8 это 800 и 640 МПа.

Размеры резьбы

Профиль метрической резьбы — равносторонний треугольник с углом 60°. Все диаметры выражаются через номинальный диаметр d и шаг P (ГОСТ 24705):

Прочность болта считают не по номинальному диаметру, а по площади сечения по напряжениям: As = π/4 · (d − 0,9382P)². Это площадь круга диаметром посередине между средним и внутренним диаметрами — так её определяет ISO 898-1.

Резьба с мелким шагом

Мелкий шаг (ГОСТ 8724) — например, М12 × 1,25 вместо стандартного М12 × 1,75. Витки мельче, внутренний диаметр больше, поэтому площадь по напряжениям растёт: у М12 × 1,25 это 92,1 мм² против 84,3 мм². Болт класса 8.8 затягивается на 41,2 кН вместо 37,8 кН, момент при сухой резьбе — 98,9 Н·м вместо 90,7. Мелкую резьбу ставят там, где нужно тонкое регулирование, тонкостенные детали и сильная вибрация: она меньше склонна к самоотвинчиванию. Минус — витки легче сорвать при сборке и они чувствительнее к грязи.

Дюймовая резьба UNC и UNF

Американская резьба UN имеет тот же профиль 60°, но размеры в дюймах, а шаг задают числом ниток на дюйм. UNC — крупная, UNF — мелкая: болт 1/2″ бывает 1/2″-13 UNC и 1/2″-20 UNF. Площадь по напряжениям считают по ASME B1.1: As = 0,7854 · (D − 0,9743/n)² дюйм². У 1/2″-13 UNC это 0,1419 дюйм², или 91,5 мм² — почти как у М12.

Классы прочности дюймового крепежа — SAE J429. Их узнают по рискам на головке: без рисок — Grade 2 (предел текучести 393 МПа), три риски — Grade 5 (634 МПа), шесть — Grade 8 (896 МПа). Болт 1/2″-13 UNC Grade 5 при сухой резьбе затягивают моментом около 103 Н·м — это 76 lbf·ft, единица, в которой момент указан в американских руководствах. Калькулятор показывает обе.

Смежные расчёты

Вес и количество крепежа — калькулятор метизов, справочники размеров — в разделе справочников. Металлоконструкции: двутавровая балка, профильная труба, сварочные работы. Заземляющие и болтовые соединения в электрике — калькулятор заземления.