Často se u různých součástek setkáváme se šrouby a maticemi neboli oddělitelnými šroubovými spoji. Každý zajisté ví, jak to funguje, ale možná stojí za to si vše shrnout. Jak na správné dotahování?

Šroub a matice nebo závit v tělese pojí dvě či více částí. Hlavním úkolem závitového spoje je vytváření axiální upínací síly, která spojuje propojené prvky mechanismu. Prvky v místě spoje jsou vrtány tak, aby se do otvoru vešel šroub s hybným uložením. Šroub v takovém spojení může nést pouze axiální zatížení, např. pokud jsou od sebe spojovací prvky přirozeně odtahovány (hlava válců připojená k bloku motoru).

U pevných/nehybných spojů je důležitá samosvornost závitu neboli nemožnost samovolného povolení při zatížení aktivní axiální sílou. Metrické závity jsou samosvorné, ale v případě vibrací a oscilace, jako je tomu ve vozidlech, jsou vyžadována dodatečná zabezpečení: speciální podložky, matice nebo lepící hmoty/pasty.

Dotahování a odšroubovávání šroubů

Standardní/normalizované klíče mají přesně takovou délku, aby při síle od 30 do 400 N došlo k náležitému utáhnutí závitu rukou. K hlavicím a šestihranným maticím je doporučeno používat očkové klíče nebo nástrčné klíče se šestiúhelníkovými nebo dvanáctizubými otvory, které spolupracují se všemi hranami šestiúhelníku. Tyto klíče takto méně poškozují hlavice a matice než ploché klíče, které spolupracují pouze se dvěma hranami. Teprve na povolené šrouby je možné použít ploché klíče.

Úkolem závitového spoje, jak už víme, je dosažení vhodného napětí, během kterého šroub působí jako pružina, která mezi sebou spojuje a upevňuje části. Skutečné cílové hodnoty tohoto napětí nelze měřit při montáži. Takové případy jsou možné v laboratorních nebo testovacích podmínkách. Z těchto důvodů se používají pomocné veličiny, které mohou být snadno měřitelné. Nejčastěji používanou metodou měření vhodného dotahování šroubů je používání měrné veličiny – točivého momentu (utahovacího momentu). A co to vlastně je?

Točivý moment je: (M,T) = Síla (F) x Rameno (s), přičemž točivý moment je vyjádřen v [Nm], síla v [N], a rameno v [m].

„K utahování vhodných závitů je nutno používat momentové klíče, které obsahují ukazatel hodnoty přenášeného momentu, nebo jeho omezovač. Nejdůležitější je způsob dosahování veličiny utahovacího momentu a jeho přesnost. Z těchto důvodů může poměr cen profesionálního nářadí dosáhnout až 1:100 pro nářadí „se stejným“ utahovacím momentem. Nemusí to vždy jít ruku v ruce s přesností nářadí. Často se během své praxe setkávám s nářadím velmi špatné kvality, kde se odchylka od nastavené hodnoty a té reálné pohybuje v rozmezí až 30 %!“ říká Lukáš Czauderna, poradce pro rozvoj autoservisů ProfiAuto.

Mějte na paměti, že pouze asi 10 % z hodnoty utahovacího momentu nářadí se převádí na tlakovou sílu. Zbývajících 90 % momentu se ztrácí na překonání třecí síly, z čehož 40 % na tření na závitu a 50 % na třecí síly pod hlavicí šroubu nebo matice. Níže uvedená tabulka představuje maximální utahovací momenty, které musí vydržet šrouby a vruty bez plastické deformace. Je třeba brát v potaz, že jde o hodnoty maximální. Šrouby a vruty vydrží, pokud byly správné navrženy.

Maximální utahovací momenty [Nm] shodující se s ISO 989/1

Točivý moment je tudíž hlavní používanou měrnou hodnotou při dotahování, která svědčí o jeho kvalitě.

Zde jsou některé příčiny, kdy je dosažený moment správný, ale spojení je vadné.

• Špatné rozměry šroubů, např. příliš dlouhý nebo příliš krátký šroub nebo příliš malý průměr závitu;
• nevhodné mazání, např. s použitím maziva nebo bez, s použitím měděné pasty atd.;
• celkový stav šroubů a závitu, např. poškozený závit nebo špatně vytvořen profil závitu;
• nečistoty, např. jsou hobliny po nařezání závitu ve slepých/neprůchozích otvorech, písek;
• zapomenuté spojovací prvky během montáže spoje, např. podložky nebo těsnění.

Momentálně se v průmyslu často používá kombinovaná technologie dotahování. Je sledován utahovací moment, jakožto i úhel otáčení. Jak je tedy definován úhel otáčení (dotahování)?

Úhel otáčení (dotahování) je otáčení hlavice šroubu o zadaný úhel od momentu dotahování s vhodnou hodnotou (hodnota nastavení momentového klíče potvrzená jeho uvolněním během utahování). Moment uvolnění (specifické „kliknutí” klíče) je dosažen po zašroubování šroubu a dotažení k tomuto vhodně nastaveným momentem. Zároveň je to definovaný výchozí bod měření dotahovacího úhlu, na co se často zapomíná.

Úhel otáčení se měří ve stupních (°).

U stoupání závitu 1,5 mm se šroub po dosažení předpokládaného momentu a při dodatečném dotažení o jednu celou otáčku (= 360°) utáhne spoj o 1,5 mm.

Dotahování šroubových spojů s úhlem je přesnější než pouze s utahovacím momentem, protože změna délky, a s tím související spínací síla šroubů při dotáhnutí o hodnotu stoupání závitu a množství jejích otáček bude přesně vyznačena.

To znamená, nejdříve „klik” o určené síle, a potom zadaný úhel!

Sledování těchto dvou parametrů nám dává jistotu spojení tak, jak ji navrhl inženýr. Naši pozornost musí vždy upoutat neslučitelnost, tzn. „bude zle”, pokud:

• již dosahujeme určeného úhlu, ale moment nenarůstá,
• úhel ještě nebyl dosažen a aktuálně používaný moment silně narůstá.

„Účinky neúmyslného rozpojení závitu jsou katastrofální pro celé zařízení a jsou nebezpečné,“ dodává Lukáš Czauderna z ProfiAuto.

A stává se to při příliš slabém, jako i při destruktivně silném, dotahování (častý případ při výměně pneumatik, svíček, těsnění olejové vany, senzorů atd.). V takovém případě dochází k plastické deformaci materiálu neboli jednodušeji – strhnutí závitu. Samo se to nikdy nestane, nutný je „lidský faktor“! Zase doplácíme na svou neznalost.

Zcela nepřípustné je přidávání „pro jistotu“ ještě několik „ňůtnů“ nebo ze 20°. To je velmi důležité při dotahování krytů všeho druhu a prvků s těsněním, jako např. vodní čerpadla. Těsnění je pak vystaveno nadměrné deformaci a řemenice pohonu již nepracuje ve stejné rovině jako jiné válečky/kotouče. Efektem je značné zkrácení životnosti všech systémových prvků.

„Správné používání momentových klíčů musí být povinně a bezpodmínečně dodržované. Tímto se vyhneme nejistotě, zda je spojení stabilní a vyhneme se následkům případné havárie, a s tím souvisejícími náklady na reklamace, opakované opravy a nespokojenosti zákazníka,“ dodává Lukáš Czauderna z ProfiAuto.