Może się wydawać, że to banalna rzecz. Kto na co dzień zastanawia się nad połączeniami gwintowanymi w swojej maszynie? Na pewno bardzo niewielu z nas. Dopiero, gdy coś pójdzie nie tak podczas drobnych napraw (ukręcenie śruby) lub gdy przytrafi się stłuczka, czy szlif, i postanowimy samodzielnie doprowadzić nasz motocykl do pierwotnego stanu, pojawiają się pytania i wątpliwości. A bynajmniej powinny…

Autor artykułu: Piotr Nakonieczny

Jakie pytania? Przede wszystkim o to, jaką śrubę zastosować? Nie chodzi tutaj tylko o jej długość, średnicę, rodzaj gwintu czy też jaki typ łba śruby wybrać. Dobór odpowiedniej śruby jest trochę bardziej złożony i bezpośrednio powiązany z naszym bezpieczeństwem. Prześledźmy zatem od samego początku ten, jakże z pozoru nieskomplikowany, proces.

Mocowania złączne motocykla mające wpływ na nasze bezpieczeństwo

W motocyklu mnóstwo jest śrub, śrubeczek, nakrętek, podkładek. Niektóre z nich mają mniejsze znaczenie dla bezpieczeństwa, a niektóre bardzo duże. Gdy podczas jazdy odpadnie ozdobna, chromowana śruba mocująca uchwyt na kubek w jednośladzie typu chopper, to nie ma to wielkiego znaczenia, ale gdy chodzi już o połączenia gwintowe chociażby w zawieszeniu, wówczas narażamy się na nieprzewidywalne zachowania motocykla, a tego nikt z nas nie chce doświadczać. Zatem, na które miejsca powinniśmy zwrócić szczególną uwagę podczas wykonywanych prac, bądź też oględzin inspekcyjnych po odebraniu naszej maszyny z warsztatu?

Przeczytaj koniecznie: Sposoby na odkręcenie zapieczonych, zardzewiałych śrub

– mocowanie kół

– mocowanie zacisków hamulcowych

– mocowanie przedniego zawieszenia

– mocowanie tylnego zawieszenia

– mocowanie wahacza

– mocowania silnika

– mocowanie napędu

– mocowanie podnóżków

– mocowanie elementów kierownicy

– elementy i układy silnika np. sprzęgło

Parametry wytrzymałościowe śruby – od czego zależą?

Dla lepszego zrozumienia tego, dlaczego połączenia gwintowe są tak istotne, przyda się trochę teorii. Konstruktorzy projektując połączenia śrubowe wykonują obliczenia rożnych warunków. Warunki te są definiowane siłami działającymi na śrubę, które generują naprężenia w stosunku do naprężeń dopuszczalnych, jakie w stanie jest przenieść materiał, z którego wykonany jest element złączny. Gdy warunek jest spełniony, wówczas bez problemu można daną śrubę zastosować. Upraszczając, konstruktor musi znać wartości sił jakie będą występować w danym połączeniu, dobrać odpowiedni materiał z jakiego będzie wykonana śruba, a dzięki temu jest w stanie wyznaczyć jej podstawowe parametry, takie jak średnica, długość, czy rodzaj gwintu śruby. Dodatkowo, jeżeli weźmie pod uwagę warunki, w jakich połączenie śrubowe będzie występować,

może dobrać rodzaj obróbki cieplnej, czy też procesy chemiczne. Na szczęście zwykły użytkownik jednośladu nie musi zawracać sobie głowy rachunkami konstrukcyjnymi, a dobór odpowiedniej śruby jest znacznie prostszy. Zatem co należy wiedzieć?

Średnica zewnętrzna, skok gwintu, długość gwintu

motocyklowa śruba jak ją dobrać

Są to parametry podstawowe i raczej nikt nie powinien mieć z nimi problemu. Średnicę zewnętrzną oraz długość możemy zmierzyć za pomocą suwmiarki, natomiast do pomiaru skoku gwintu przyda się wzornik, tzw. grzebień. Istotny jest jednak rodzaj gwintu. Najczęściej stosowany w motocyklach jest gwint trójkątny. Typ łba śruby możemy dobrać według uznania, jednak wskazane jest, aby był on taki sam jak sąsiadujące. Wynika to ze względów estetycznych, ale też ułatwi późniejsze prace. Szybciej i wygodniej jest odkręcić 10 śrub jednym kluczem, niż co chwilę zmieniać narzędzie. Poniżej przedstawiono tabelę z podstawowymi średnicami i skokami gwintów metrycznych.

Rodzaje i wymiary gwintów metrycznych

tabela metryczna rodzaju gwintów

Ważniejsze cechy śruby są podane na jej łbie. To one informują nas o swojej wytrzymałości, a odpowiedni ich dobór gwarantuje spełnienie warunków wytrzymałościowych.

oznaczenie śrub

O czym informuje nas oznaczenie śruby 10.9?

Jest to klasa opisująca wytrzymałość na rozciąganie oraz granicę plastyczności. Pierwsza liczba oznacza minimalną wytrzymałość na rozciąganie Rm [MPa] i jest jest ona pomniejszona 100 razy, czyli w tym przypadku przedstawiona śruba posiada Rm=1000 MPa. Druga liczba po kropce określa stosunek minimalnej granicy plastyczności, do minimalnej wartości wytrzymałości na rozciąganie, i pomniejszona jest 10 razy. Wiemy już, że aby uzyskać stosunek równy 9, granica plastyczności wynosi 900 Mpa.

Czym się nie sugerować, a czym sugerować przy doborze śruby w naszym motocyklu

No dobra, znamy wartości podane na śrubie, znamy liczby, ale nic to nam nie mówi. W większości przypadków nie musi (chociaż wyjaśnię tę kwestię później). Należy montować śruby, które są przewidziane w instrukcjach serwisowych dla naszego motocykla. Ważne jest też aby nie sugerować się poprzednią śrubą zamontowaną w naszym jednośladzie, którą na przykład urwaliśmy podczas dokręcania, ponieważ mogła też być błędnie dopasowana przez poprzedniego właściciela. Można powiedzieć, że motocykl mam od 5 lat, średnio w rok przejeżdżam 10000 km i nic się nie stało z tą śrubą, dopiero teraz, bo za mocno dokręciłem, a jak się okazało była niższej klasy wytrzymałości niż producent zalecił. Owszem, konstruktorzy uwzględniają współczynniki bezpieczeństwa i może się okazać, że śruba niższej klasy wytrzyma obciążenia bez problemu, ale po co ryzykować?

Znając podstawowe parametry możemy zakupić konkretną śrubę. Jednak w sklepach czy hurtowniach podawane są oznaczenia i symbole, które również wymagają wyjaśnienia. Możemy spotkać się np. z takim opisem:

Śruba sześciokątna ISO 4017 – M10x55 – 10.9

Oznacza to że jest to śruba z łbem sześciokątnym, opisana normą ISO 4017, z gwintem metrycznym M o średnicy nominalnej 10 mm, długości 55 mm oraz z klasą wytrzymałości 10.9. Czasami dodatkowo podaje się również z jakiego materiału powstała i jaką obróbką ją wykonano.

Wytrzymałość na rozciągnie oraz granica plastyczności śrub

Próba wytrzymałości na rozciąganie jest bardzo istotna przy określaniu właściwości mechanicznych w szeroko pojętym świecie metali. Przy doborze materiału, przez konstruktorów, do stworzenia dowolnej konstrukcji mechanicznej, wyniki tej próby są jednymi z wielu, które są brane pod uwagę i które bezpośrednio wpływają na wytrzymałość całego mechanizmu. Są również silnie zależne od warunków, w jakich badanie jest przeprowadzane. Dlatego musi ono ściśle spełniać wymagania normy PN-91/H-04310. Dotyczy to zwłaszcza kształtu próbki, szybkości rozciągania i sposobu obliczania umownych parametrów wytrzymałościowych charakteryzujących badany materiał. Próba polega na powolnym rozciąganiu odpowiednio przygotowanej próbki (cylindrycznej lub płaskiej), zamocowanej w szczękach maszyny wytrzymałościowej. Zalecane szybkości rozciągania wynoszą 3-30 MPa/s, a po przekroczeniu górnej granicy plastyczności 0,4 mm/min. Kształt zarejestrowanego wykresu zależy od rodzaju materiału (głównie zaś od jego ciągliwości). Próba przeprowadzana jest aż do całkowitego rozerwania materiału, a dzięki użyciu tensometrów mierzących odkształcenia, możliwe jest wygenerowanie wykresu rozciągania.

wykres próby wytrzymałościowej śruby

Wykres obrazuje wydłużenie próbki w skutek zwiększanej wartości siły (im większą siłę rozciągającą przyłożymy, tym bardziej badany materiał się wydłuży). Punkt Fe (gór.) jest to umowna siła odpowiadająca umownej granicy plastyczności. W tym miejscu zauważamy duży wzrost wydłużenia bez zwiększającej siły. Po przekroczeniu Fe (dol.) następuje już równomierne wydłużenie próbki przy stopniowym jej umocnieniu. Maksymalna wartość siły Fm jest wykorzystywana do określenia wytrzymałości na rozciąganie. Siłę Fsp oraz Fh możemy pominąć w tym artykule, gdyż zagadnienie jest omawiane ogólnikowo.

Moment dokręcania śruby – najważniejszym parametrem jej obsługi

Posiadając coraz więcej wiedzy, musimy ją mądrze wykorzystać. Kompletnie nic nam nie da dobrze dobrana śruba, bez znajomości momentów dokręcania. Jak już wiemy co nieco o wytrzymałości, i o tym co się dzieje z materiałem gdy użyjemy zbyt dużej siły, musimy zaopatrzyć się w instrukcje serwisową. W każdej takiej serwisówce zapisane są wartości momentów z jakimi należy przykręcić daną śrubę. Nie próbujcie robić tego na potoczne trzaśnięcia w łokciu. Sam podczas prac warsztatowych byłem zdziwiony jak niewiele siły jest wymagane w niektórych połączeniach. Aby zrobić to poprawnie, musicie zaopatrzyć się w klucz dynamometryczny. W dodatku najprawdopodobniej nie wystarczy jeden, gdyż różnice w wartościach momentów są bardzo duże. Przy dokręcaniu np. wałków rozrządu niezbędny będzie klucz z zakresem 2,5-20 Nm, natomiast przy montażu wahacza wymagany jest taki o przedziale 25-125 Nm. Istnieją jednak bardziej uniwersalne klucze dynamometryczne z zakresem z 0-300 Nm tzw. wychylne. Wybór pozostawiam wam, jednak warto wspomnieć tylko o dokładnościach pomiarowych.

klucz dynamometryczny

Rodzaje zabezpieczeń połączeń śrubowych

Do pełni szczęścia brakuje jeszcze tylko dodać rodzaje zabezpieczeń połączeń śrubowych. W niektórych miejscach konieczne jest użycie jakiegoś zabezpieczenia, tak aby śruba, czy nakrętka, samoistnie się nie odkręciła. W tym również pomoże nam nasza serwisówka (chociaż nie zawsze, ale o tym później).

Pierwszym z rodzajów zabezpieczeń jest podkładka. Banalna rzecz, jednak spełnia ważne zadania. Poprzez oddzielenie śruby lub nakrętki od materiału łączonego, zmniejsza się prawdopodobieństwo rozluźnienia połączenia. Dodatkowo zwiększa się powierzchnia nacisku, co wpływa na zmniejszenie naprężenia i prawdopodobieństwo uszkodzenia łączonych elementów. Szczególnym przypadkiem są podkładki sprężyste, które w jeszcze większym stopniu zabezpieczają przed odkręceniem. Występują również podkładki, które są dodatkowo zaginane, np. przy zębatkach zdawczych lub mają ząbkowane powierzchnie.

rodzaje podkładek

Bardzo dobrze sprawdzają się również nakrętki samohamowne. Przykręca się je odrobinę ciężej, jednak nie powinno stanowić to żadnego problemu. Najpopularniejsze są nakrętki z wkładką nylonową, jednak należy pamiętać aby nie stosować ich w okolicach występowania wysokich temperatur (np. układ wydechowy), ponieważ nylon ulegnie stopieniu i pozbędziemy się zabezpieczenia. Zalecane jest również jednorazowe użycie tego typu nakrętek, ponieważ po pierwszym wkręceniu wkładka ulega znacznemu odkształceniu. Ciekawszą alternatywą mogą okazać się nakrętki samokontrujące. Mają lekko owalny kształt i nie zawierają nylonu, dlatego można stosować je w miejscach z podwyższoną temperaturą.

nakrętka samohamowna

Kolejnym rodzajem zabezpieczenia są kleje i pasty do połączeń gwintowych. Zabezpieczają skutecznie przed samoistnym odkręceniem, jednocześnie nie generują problemów podczas zamierzonego demontowania połączonych elementów. Wystarczy użyć odrobinę więcej siły, niż podczas standardowego odkręcania, i klej puszcza. Dla ułatwienia można zastosować przedłużenie klucza (długość ramienia przy użyciu tej samej siły działa na naszą korzyść).  Warto jednak pamiętać, aby nie przesadzić z aplikowaniem kleju czy pasty. Jednym z najpopularniejszych klejów w tubce i w sztyfcie jest Loctite 222, 243, 270 (kolejność numeracji świadczy o sile kleju)

klej do połączeń śrubowych loctite

Ostatnim wartym wspomnienia zabezpieczeniem, które raczej nie jest wymieniane w serwisówkach, jest safety wiring. Jest on dobrze znany wszystkim, którzy amatorsko próbują swoich sił na torach wyścigowych, a już w szczególności profesjonalnym zawodnikom. Polega on na zabezpieczeniu śrub, lub nakrętek zwiniętym drutem.

Jest to najbardziej czasochłonne zabezpieczenie, ale na tyle skuteczne, że jest stosowane w całym motorsportowym świecie. Polega na nawierceniu otworu w nakrętce lub śrubie, przepleceniu przez niego drutu, a następnie zapleceniu i doprowadzeniu do sąsiadującego elementu złącznego. Istotne jest, aby drut poprowadzić zgodnie z kierunkiem wkręcania śruby lub nakrętki. W przeciwnym razie nasza operacja nie będzie miała nic wspólnego z zabezpieczeniem przed odkręceniem. Do wykonania tej czynności, prócz dobrych wierteł i wiertarki, przydatne będą specjalne kombinerki do safety wiring. Warto z tym tematem zapoznać się wnikliwiej, dlatego poniżej znajduję się link do filmu instruktażowego, jak poprawnie wykonać zabezpieczenie drutowe.

Słowem podsumowania można stwierdzić, że przedstawiony temat jest banalny, jednak zagłębiając się trochę bardziej okazuje się, że jest teżnad wyraz istotny. Pamiętajmy, że chodzi tu o bezpieczeństwo wszystkich uczestników ruchu drogowego, a w szczególności nasze…

ZOSTAW ODPOWIEDŹ

Please enter your comment!
Please enter your name here

Witryna wykorzystuje Akismet, aby ograniczyć spam. Dowiedz się więcej jak przetwarzane są dane komentarzy.