Момент затяжки резьбовых соединений в современных велосипедах

Матчасть резьбовых соединений

Резьбовые соединения, такие как гайки и болты, используются для крепления большинства компонентов вашего велосипеда. При затягивании крепежа деталь и сам крепеж подвергается упругим деформациям, он сгибается и растягивается, подобно резиновой ленте. В абсолютных цифрах растяжение не является постоянной величиной, но оно вызывает в резьбовом соединении силу, которая называется «предварительной нагрузкой» или натяжением. 

Каждый крепеж рассчитан на определенный диапазон натяжения. Слишком сильное затягивание может привести к предельной деформации и разрушении детали. Слишком малый предварительный натяг означает, что крепеж будет ослабевать при использовании. 

В обеих случаях неправильно подобранный момент затяжки резьбового соединения может привести к печальным последствиям, повреждению деталей, нарушению эксплуатационных характеристик или даже получению травмы. Плохо затянутые болты и гайки нередко являются источником раздражающих посторонних звуков при езде на велосипеде.

Напряжение в крепеже в значительной степени зависит от величины крутящего момента, затяжки и размера резьбы. Как правило, инженеры подбираю диаметр болтов резьбового соединения с запасом, чтобы деталь могла выдержать расчетные нагрузки. Например, болт M5 используемый в держателе велосипедной бутылки не способен выдержать нагрузки, которые испытывают шатуны системы. Даже если бы такой болт был затянут максимально туго, он не обеспечил бы достаточного усилия для надежной фиксации оси шатуна. 

На соединение шатунов велосипеда с осью приходится довольно большая нагрузка, поэтому лучше выбрать болты большего размера (M8, M12, M14). Давление, создаваемое резьбовым соединением может быть значительным, чтобы надежно зафиксировать элементы детали. Например, полностью затянутый болт шатуна может создавать усилие более 14 000 Ньютонов, удерживая компонент на месте.

Принято считать, что болты и гайки часто откручиваются «сами по себе», без видимых причин. Однако частой причиной ослабления резьбового крепежа является отсутствие натяжения при первоначальной сборке. 

Вибрация, нагрузки, неправильная эксплуатация обычно не могут стать причиной ослабевания крепежа в правильно рассчитанном и затянутом резьбовом соединении.

Существует простое эмпирическое правило — любой крепеж должен быть затянут настолько туго, насколько это возможно, без разрушения резьбы или составных частей детали. Это означает, что самая слабая часть соединения определяет предел натяжения и, следовательно, максимальный крутящий момент затяжки. 

Измерение величины крутящего момента

Крутящий момент в механике – это векторная величина, равная произведению силы на радиус рычага, к которому она приложена. Собственно этот момент и вызывает вращательное движение тела. 

Как правило, чем выше сопротивление вращению, тем больше натяжение в резьбовом соединении. Другими словами, чем больше усилий требуется для затягивания болта, тем сильнее он затянут.

Крутящий момент измеряется в единицах силы, приложенной на вращающийся рычаг определенной длины. В велосипедной промышленности и других отраслях для измерения крутящего момента обычно используется ньютон-метр (сокращенно Нм). Один Ньютон-метр — это сила в один Ньютон на рычаге длиной один метр. 

Другая единица, которую иногда можно встретить, — килограмм-сантиметр (сокращенно кгс-см), который представляет собой килограмм силы, действующей на рычаг длиной один сантиметр. Существует возможность конвертации между различными системами.

Также в США иногда используется дюйм-фунт (сокращенно in-lb.). Это сила в один фунт, действующая на конец рычага (гаечного ключа) длиной в один дюйм. Другой единицей измерения крутящего момента, используемой в США, является фут-фунт (сокращенно ft-lb.), который представляет собой силу в фунтах, действующую на рычаг длиной один фут. 

Для перевода из одних единиц измерения момента в другие можно воспользоваться следующими формулами:

• Нм = дюйм-фунт x 0,113 
• Нм = фут-фунт x 1,356
• Нм = кг-см x 0,0981

Динамометрические ключи

Динамометрический ключ щёлокового (кликового) типа 

Динамометрические ключи — это простые инструменты для измерения крутящего момента (сопротивления вращению) при затяжке резьбового соединения. Существует зависимость между напряжением в болте и усилием, которое требуется для его вращения. 

Любой инструмент, в том числе динамометрический ключ, следует использовать со здравым смыслом. Болт с сорванной резьбой не затянется должным образом даже с помощью динамометрического ключа. 

Механик должен знать значение крутящего момента необходимое для затяжки конкретного резьбового соединения.

Значения крутящего момента при затяжке компонентов велосипеда различных брендов

Ниже приведена таблица величин крутящих моментов для затяжки различных компонентов велосипеда.

Все цифры в таблицах ниже указаны в Ньютон-метрах. Обратите внимание, что некоторые компании не указывают крутящий момент для определенных компонентов или деталей. Обратитесь к производителю детали, чтобы получить наиболее актуальные спецификации.

Момент затяжки осей колеса, втулки, муфты свободного хода, кассеты

Момент затяжки рулевой стойки, руля и подседельного штыря

*ПРИМЕЧАНИЕ: Подседельные штыри требуют лишь минимальной затяжки, чтобы не соскальзывать вниз. Избегайте чрезмерного затягивания.

Момент затяжки шатунов, каретки, педалей 

Момент затяжки крепления компонентов переключателя скоростей

Моменты затяжки тормозных рычагов и калиперов 

Моменты затяжки резьбовых соединений в дисковых тормозных системах

Формулы для перевода крутящего момента в ньютон-метры (Нм) и дюйм-фунты (Дюйм-фунты):

• Нм = дюйм-фунт x 0,113 
• Нм = фут-фунт x 1,356
• Нм = кг-см x 0,0981
• фунт-фунт = фунт-фунт x 12
• дюйм-фунт = Нм x 8,851
• дюйм-фунт = кгс/см x 0,87