Помогите с расчетом гаечного ключа

[aquarium2012 4]

Добрый день, уважаемые форумчане!

Сразу оговорюсь, что не инженер, но Биргера читать пытался)

Уже самому стало интересно. Прошу помочь мне ответить на такой вопрос.

 

Гаечный ключ. Размеры описаны в соответствующих ГОСТах.

По правилам техники безопасности удлинять ключ трубами и т.п. нельзя. Но есть оговорка, что можно использовать удлиненные ключи или ключи типа звездочка (накидные) с удлинителем.

Немецкие производители предлагают такой ключ

http://gedore-tool.ru/catalog/deep-ring-spanners/2-a-single-ended-ring-spanner-offset.html

и труба-удлинитель к нему

http://gedore-tool.ru/catalog/deep-ring-spanners/2-ar-extension-tube.html

 

Я задался вопросами:

- почему в ГОСТах (да и в DIN) такая маленькая длина ключей, ведь получается, что ими нельзя затянуть до необх момента болт/гайку?

- почему у удлиненного ключа+труба Гедоре именно такая длина (для S36, например, 735 мм) так как ни в наших, ни в зарубежных стандартах такая модификация ключа не описывается.

 

Первая мысль - все размеры обусловлены конструкторскими и прочностными расчетами.

Решил проверить хотя бы упрощенно. Но столкнулся в парадоксами (для меня). Прошу прокомментировать (поправить) ход мыслей.

 

1. Момент на ключе Mкл=Ркл*L. Если взять длину по ГОСТ для S36 около 300мм, и силу работника 300Н, то крутящий момент на ключе =300*0,3=90Нм. Если сравнить с необходимым мин моментом затяжки, например, по РД 37.001-131-89, для М24х2 это 330 Нм (знаю, что можно проверить-проверил по Биргеру - примерно сошлось). Тогда получается, что ГОСТовским ключом никогда не затянешь до нужного момента, т.к. он короткий? Или работнику придется прикладывать силу 110 кг, что невозможно. Почему такой парадокс с длинами?

 

2. Отбросил сомнения, буду считать необходимую длину ключа для достижения необх момента затяжки.

Длина ключа L=Мкл/Ркл.

Если брать усилие работника в среднем 300Н и крутящий момент 330Нм, то длина . например, для S36 получается L=330/300=1.1 м. По ГОСТ для S36 длина должна быть в пределах 300 мм, у нем произв-ля общая длина ключа с трубой 735 мм - но не 1,1м(!). Почему?

 

3. Допустил, что ограничение длины от расчетной связано с требованием прочности рукоятки на изгиб. В сопромате вообще не соображаю, но по калькулятору 

https://trubanet.ru/onlajjn-kalkulyatory/raschet-balok-iz-trub-na-izgib.html

при рукоятке (труба) внешн диам 27мм и толщиной стенки 3мм, при длине 0,735м можно прикладывать макс нагрузку 65 кг на край рукоятки. А при рассматриваемой нагрузке 30 кг рукоятка выдержит изгиб при длине вообще 1,7м. Получается что при нагрузке 30кг прочности с запасом, да и 1,7 м делать нельзя, так как сорвем болт, превысив момент. Тогда получается, что либо у немецких инженеров свои мысли по макс усилию рабочего (во всех учебниках наших 200-300Н), либо и немецкие, и тем более наши инженеры сильно перестраховываются так уменьшая длину.

 

Извините, что длинно, формулы вставлять не стал. Но буду очень признателен за комментарии и полезные советы.

 

[ded- 43]

Думаю, что изначально ориентировались на бытовые нужды для  резьбы  на низкопрочностных гайках. Для серьёзных гаек как правило  контролируются крутящие моменты динамометрическими ключами.

[aquarium2012 4]

Спасибо за ответ! Согласен, возможно и так. Но смущает то, что даже с более длинными, по сравнению с гаечными, динамометрическими ключами все равно требуемое усилие велико и превышает макс разрешенные 300Н.

[soklakov 1 475]

3 часа назад, aquarium2012 сказал:

либо и немецкие, и тем более наши инженеры сильно перестраховываются так уменьшая длину.

 

конечно, да)

[karachun 2 038]

Может еще вопрос в удобстве - крутить длинный, тяжелым и дорогим ключом обычные болты без сильного натяга не очень удобно.

Высокопрочные болты можно затягивать не только с помощью ключей, есть еще гидравлические гайки. https://www.youtube.com/watch?v=yinyrZCvywI

Конечно другой вопрос где найти такой аппарат. Но таким метод формально лучше - нет потерь на трение.

 

[Борман 2 375]

У советской гайки при затяжки советским ключем обычно страдают углы. Для накидного ключа  нагрузка на угол гайки в 3 раза меньше на том же плече. Отсюда и больший доп. момент.

 

Это догадка, не более.

12 минуты назад, karachun сказал:

Может еще вопрос в удобстве

Только не для советского слесаря.

[Bully 1 098]

16 часов назад, aquarium2012 сказал:

Первая мысль - все размеры обусловлены конструкторскими и прочностными расчетами.

расчеты были, понятно. Но изначально посылом к определенной длине была чисто экономическая целесообразность - сделать длину минимальную, но чтобы "в руках сидело". Т.е. ещё и эргономичность в некоторой мере.

Ну и правильно сказали, что обычные гаечные ключи изначально не предназначались для крепежа с контролем усилия затяжки.

Изменено 28 июня 2019 пользователем Bully

[aquarium2012 4]

Спасибо за комментарии! Резюмируя получается, что стандартный гаечный ключ стандартной длины для затяжки стандартного болта для размеров от М16 и выше не может затянуть до требуемого момента...? И это не только по советским, но и по немецким стандартам (они по длине ключей в принципе равны). Только советский/российский работник для достижения эффекта надевает на ключ метровую трубу, что запрещено правилами техн безоп, либо , а немецкий гаечным ключом только затягивает, а доводит до нужного момента гидравлическим (электро,пневмо) гайковертом или динамометрическим ключом... Замкнутый круг какой-то на тему "гаечные ключи такие какие они есть и зачем они нужны"...

[valeo-ua 95]

А кто вообще утверждает что обычными ключами можно добиваться определенных моментов затяжки?

Дашь ключ мальчику Васе - он закрутит так что вообще не притянет колесо.

А тот-же ключ у какого нибудь дяди Саши - так тот вообще этим ключом резьбу на шпильке сорвет.

Эти ключи нужны для предварительного закручивания. А потом уже смотря что надо. 

Моменты достигаются моментными ключами. Либо общего применения. Либо настраиваемые под определенный момент.

И всё. точка.

[Bully 1 098]

@valeo-ua не один раз выше про это упомянули. Но автору это кажется бессмысленным почему-то 

[aquarium2012 4]

В ответ

2 часа назад, valeo-ua сказал:

Эти ключи нужны для предварительного закручивания. А потом уже смотря что надо. 

Моменты достигаются моментными ключами.

Согласен, это если действовать по правилам. Только вот по моему опыту заводские слесари вместо покупки дорогостоящего динамометрического ручного и механизированного инструмента наставляют на гаечный ключ трубу и вперед)

 

Благодарен всем высказавшимся. Вывод - теория должна учитывать реальность (это в плане сильного дяди Саши, превышающего ограничения СанПин по макс усилию 30 кг)) . И так во всех сферах))

[Udav817 288]

В 27.06.2019 в 19:21, aquarium2012 сказал:

почему в ГОСТах (да и в DIN) такая маленькая длина ключей, ведь получается, что ими нельзя затянуть до необх момента болт/гайку?

Затяжка до необх. момента производится динамометрическим ключом. Обычными - только "на глаз".

Динамометрические есть и с гидравликой. Иначе момент типа 3500 Нм (стяжка двух половинок шатуна от 2000-сильного Cummins) вы ничем не обеспечите (я как-то рассчитывал подобное, посмотрел стоимость соответствующих ключей и сказал начальнику цеха - хочешь бесплатно - бери 10-метровую трубу и собирай человек 15 рабочих с цеха). 

В 27.06.2019 в 19:21, aquarium2012 сказал:

либо у немецких инженеров свои мысли по макс усилию рабочего (во всех учебниках наших 200-300Н), либо и немецкие, и тем более наши инженеры сильно перестраховываются так уменьшая длину

Если вы хотите одноразовый инструмент, можете работать на пределе усилий для материала этого инструмента. Инженеры подразумевают, что инструмент должен прослужить как минимум несколько лет.

200-300 Н - это для общего машиностроения (типа там моменты затяжки гаек на головке двигателя от легковушки до среднего трактора). Встречается всякое, зависит от отрасли. В тяжёлом машиностроении цифры на порядок больше.

В 28.06.2019 в 20:25, aquarium2012 сказал:

по моему опыту заводские слесари вместо покупки дорогостоящего динамометрического ручного и механизированного инструмента наставляют на гаечный ключ трубу и вперед

Если они металлоконструкции собирают (типа мачт), то вряд ли затянут так, что потом что-то рухнет. А если они двигатель собирают, тут так не прокатит, ибо вибрации и т.п. и ОТК три шкуры сдерёт с начальника цеха (и ниже по цепочке).

[valeo-ua 95]

В 28.06.2019 в 16:25, aquarium2012 сказал:

В ответ

Согласен, это если действовать по правилам. Только вот по моему опыту заводские слесари вместо покупки дорогостоящего динамометрического ручного и механизированного инструмента наставляют на гаечный ключ трубу и вперед)...

А вот чтоб такого не было и должен быть соответствующий технологический надзор и культура производства. 

Не спорю - есть спецы, набившие руку на этих моментах, и ускоряющих работу за счет пропускания этапа затяжки динанометрическим ключом. Но это все хорошо до момента первого про...шиба, скажем так. Ну а там уже смотрят на цену этого про...ба. Если это газонокосилка и от ее поломки люди сильно не пострадают, то такой метод может иметь место. А если это гайки, держащие крышку какого-либо котла...

[aquarium2012 4]

Спасибо! Всем огромное спасибо! Коллективный разум восторжествовал!))