Болт маховика: выбор, замена и усилие затяжки

Поскольку болт маховика является стандартным расходным элементом, производители авто рекомендуют замену комплекта (6 штук) при каждом демонтаже «аккумулятора» кинетической энергии ДВС – маховика. Существуют нюансы откручивания болтов, выбора по каталогу и в магазине, закручиванию во время установки маховика.

Болт маховика

Схема крепления маховика

Для удобства пользователя авто производители смещают ось одного резьбового отверстия для болтов маховика на несколько градусов, поэтому установить эту деталь неправильно невозможно физически. Тем не менее, водители обычно перестраховываются дополнительно, ставя метки краской при демонтаже.

Метка при демонтаже маховика

По аналогии с фланцевыми соединениями здесь использовано 6 болтов, вкручиваемых в тело коленвала, расположенных через 60 градусов, кроме одного смещенного специально. Для данной формулы резьбового соединения применяется затяжка по специальной схеме, так как полноценного «креста» здесь нет:

• два болта напротив друг друга по оси диаметра;
• два болта рядом с предыдущими в той же последовательности;
• оставшиеся два болта по тому же принципу.

Схема для шести болтов

Внимание: Запрещено применять трубчатые «усилители» и наращивать ключи. Вместо этого следует использовать динамометрический  ключ.

Ключ динамометрический

Почему болты срезает?

На вопрос, нужно ли менять болты для фиксации на коленвале маховика, каждый производитель отвечает заранее, в инструкции по эксплуатации – по возможности при каждой разборке этого узла. Срезать болт может по нескольким причинам:

• возникновение люфта при откручивании, увеличение рычага для срезающих усилий;
• неверный выбор класса прочности болта.

Срезанные болты маховика

При перетяжке резьбы срезать болт рабочие усилия не могут, так как крепеж просто выпадает наружу из-за срезанных ниток.

Выбор крепежа

Чтобы крепежный элемент не оборвало при эксплуатации двигателя, конструкторы рассчитывают болты по нагрузкам. Известными данными являются:

• нагрузка осевая и поперечная;
• температурные режимы эксплуатации;
• количество болтов в соединении.

В зависимости от марки стали рассчитывается усилие среза резьбы и тела болта, растяжение. Поскольку болты являются стандартными деталями, их выпускают и классифицируют согласно стандарту ГОСТ, а для конкретных соединений сборочных единиц выбирают по следующим критериям из таблиц этих ГОСТ:

• класс прочности;
• марка стали;
• способ изготовления;
• тип и количество шлицов;
• габаритные размеры (диаметр резьбы и длина).

Усилие затяжки определяется автоматически, но уже из других таблиц по классу прочности. Дополнительно в зависимости от количества болтов в сборочном соединении и их взаимного расположения в пространстве применяются различные схемы протягивания.

Самой популярной схемой служит «крест», когда болты протягиваются напротив друг друга на одной оси до конкретного значения усилия, затем другие, но уже по оси, под прямым углом к предыдущей.

В формуле болтового соединения фланца с 6 болтами схема «крест» не работает, поскольку оси сдвинуты, не на 90, а на 60 градусов относительно друг друга, поэтому выбирается другая последовательность, указанная выше и далее по ходу этого руководства.

Класс прочности

Традиционно в любое изделие, выпускаемое промышленным способом, закладываются материалы с минимально возможной себестоимостью изготовления, обеспечивающие необходимый запас надежности.

Другими словами, мостовые и крановые болты, считающиеся самыми надежными, сделанные из высокопрочных сталей, обойдутся слишком дорого для ненагруженных соединений. Это экономически не целесообразно, на практике не используется.

Хотя, при желании любой пользователь может использовать эти стандартные детали, чтобы они гарантированно не были срезаны маховиком при эксплуатации.

Крановый болт

По классификации ГОС 1759.4 существует 11 классов прочности болтов: 3.6, 4.6, 5.6, 5.8, 6.6, 6.8, 8.8, 10.9 и 12.9. Две цифры маркировки через точку обозначают:

• первая – умножается на 100, указывает предел прочности растяжения металла в Н/мм²;
• вторая – умножается на 10, указывает отношение предела текучести к началу необратимой пластической деформации в процентах.

При выборе стандартной резьбовой детали в соединение закладывается минимум двукратный запас прочности по последнему значению, в идеале трехкратный запас надежности. Например, в башенных и мостовых кранах применяются болты класса 8.8 и выше.

Способ изготовления и материалы

Класс прочности определяется двумя факторами – маркой стали и способом изготовления болта. Практически невозможно сорвать резьбу или срезать болт, изготовленный методом холодной/горячей высадки. Резьба формируется на теле заготовки на автомате накаткой, проходит термообработку, покрывается защитным составом.

Содержание углерода в прутках при этом не может превышать 0,4% – легированные и низкоуглеродистые стали 40Х, 65Г, 20Г2Р, 20КП, 10КП и другие. Термообработка производится в слое защитного газа, чтобы полностью сохранить содержание углерода.

Сталь 35 считается универсальным материалом, позволяющим получать разные классы прочности за счет применения неодинаковых технологий:

• на токарно-винторезных станках из нее изготавливают болты класса 5.6;
• объемной штамповкой на прессах высадочных получают класс 6.6 либо 6.8;
• после закаливания деталей, произведенных предыдущими способами, достигается класс 8.8.

Выточенный болт

Изготовление болтов штамповкой

Закаленные болты

Для остальных сталей справедлива таблица классов прочности:

Зависимость класса прочности от материала

Для фиксации маховика используются болты М8 – М12, а маркировка является обязательной для стандартных изделий от М6 и выше. Однако изделия, выточенные на станке, клеймятся очень редко для сокращения себестоимости. На штампованных и произведенных методом накатки болтах маркировка присутствует на торце или гранях головки.

Расположение на болтах маркировки

Демонтаж маховика

Перед тем, как открутить маховик с коленчатого вала, потребуется обеспечить доступ к этому узлу. Для этого автомобиль устанавливается на яму и поддомкрачивается для снятия переднего водительского колеса, либо заезжает на подъемник. Последовательность действий следующая:

1. из коробки КПП сливается масло;
2. демонтируется стартер и коробка, снимается сцепление;
3. несмотря на асимметричное расположение одного болта, делается отметка взаимного расположения коленвала и маховика;
4. прикипевшие болты обрабатываются аэрозолем WD-40, откручиваются наполовину с одновременным удержанием от проворачивания маховика отверткой за болт крепления КПП, который вкручивается специально для этой цели;
5. вначале полностью выкручиваются 5 болтов, затем откручивается последний, маховик в это время придерживается от падения свободной рукой пользователя.

Откручивание маховика

Основной проблемой становятся оборванные болты, резьбовая часть которых остается заподлицо в теле коленвала, и срезанная резьба внутри отверстий маховика. Первую проблему решает высверливание глухого отверстия в теле обломка болта, в которое заводится специальный инструмент – экстрактор.

Набор экстракторов для извлечения болтов и винтов

Резьба на нем обратная, конусная, поэтому при выкручивании при помощи гайковерта, дрели или аккумуляторного шуруповерта экстрактор надежно зацепляется внутри обломка болта и проворачивает его по резьбе на отворот.

Принцип действия экстрактора

Отверстия с неполной или сорванной резьбой реставрируются другим способом:

1. высверливается отверстие следующего ремонтного размера для всего комплекта болтов;
2. метчиком нарезается новая резьба;
3. используются болты большего диаметра с учетом класса прочности.

Если реставрация посадочных резьбовых отверстий уже производилась, высверливается отверстие большего диаметра под ремонтную втулку, которая впрессовывается, вваривается или вкручивается на резьбе. Внутри втулки изготавливается резьба под диаметр болта меньшего ремонтного размера.

Ремонт резьбового отверстия втулкой

Установка и балансировка

Чтобы в следующий раз открутить болт без усилителя и экстрактора необходимо при сборке использовать динамометрический ключ и рекомендации производителя. В мануалах для каждой модели авто имеется подробная информация по схеме и усилию затяжки. Производители рекомендуют применять анаэробный фиксатор резьбы, в котором смачивается вся часть болта, вкручиваемая в тело коленвала.

Расчет усилия затяжки

В официальном мануале для транспортного средства рекомендуется, чтобы пользователь поменял болты при каждом снятии маховика на новый комплект. Приводятся усилия и схема, как затянуть крепеж при сборке.

Например, для ВАЗ/Lada указано затягивание по четырехступенчатой схеме вкручивания болтов М10 х 1,25:

1. По нижней схеме с усилием 62 Нм;
2. затяжка до 87 Нм аналогичным образом;
3. контрольный поворот головок на 90 градусов;
4. фиксирующий поворот еще на 90 градусов.

Последовательность закручивания 6 болтов

При использовании динамометрического ключа со шкалой кгс х м момент затяжки составит 6,2 и 8,7 единиц, соответственно.

Таблица из мануала ВАЗ усилия затяжки резьбы

Однако в эту таблицу по умолчанию заложен крепеж класса прочности 12,9 единиц. На практике часто используются болты класса прочности 4,6 – 8,9, поэтому лучше использовать универсальную таблицу ГОСТ для моментов резьбовых соединений всех типоразмеров.

Универсальная таблица

Для ЗАЗ СЭНС производитель рекомендует трехступенчатую схему: закручивание до 35 Нм, доворот на 30 градусов, затем еще на 15 градусов.

Регулировка биения

Маховик является массивной деталью, смещающей центр тяжести сборочной единицы коленвала, поэтому в идеале после каждого ремонта, замены оригинальным изделием, облегченным вариантом или двухмассовым маховиком необходима балансировка на стенде:

• отдельно коленчатый вал;
• в сборе с маховиком;
• затем с присоединенной корзиной сцепления.

Балансировка коленвала в сборе

Кроме того, проверяется зазор между посадочными поверхностями деталей сборочной единицы. При необходимости придется выкрутить болт напротив участка с зазором, протянуть крепеж до полного контакта, затем затянуть ослабленный болт заново.

Если болты открутились во время движения, скорее всего, придется заменить маховик, так как коленвал не прекратит вращения, разобьет посадочные резьбовые отверстия в маховике. Возможна деформация элементов сцепления и прочие поломки.

Болты для иномарок

Чтобы избежать путаницы с крепежными болтиками маховиков двигателей авто иностранных производителей в отсутствие мануала с переводом на русский язык, составлена таблица для некоторых иномарок:

На отечественной Лада Гранте маховик крепится болтами М10х1,25 с усилием затяжки 62 Нм, затем 87,4 Нм, доворотом на 45 градуса дважды.

Болт маховика Форд Фокус

Таким образом, болты маховика настоятельно рекомендуется обновлять при каждом ремонте сборочной единицы. Очередность вкручивания динамометрическим ключом немного отличается от классического «креста», но интуитивно понятна пользователям.