Актуальность проведения испытаний резьбовых соединений
При проектировании и сборке высоконадежных узлов «узким» местом может выступать трение в резьбовом соединении.
Проблема заключается в том, что лишь 10–20 % прикладываемого момента расходуется на создание полезного осевого усилия, тогда как остальные 80–90 % уходят на преодоление сил трения. При идентичном моменте затяжки фактическое напряжение в стержне болта может варьироваться в диапазоне ±30 % и более из-за локальных изменений триботехнических условий.
Рис. 1. Общий вид испытательного стенда
Ошибка в определении реального усилия предварительного натяжения может привести к разгерметизации, усталостному разрушению крепежа или критическим отказам, что недопустимо для объектов нефтегазовой отрасли, арматуростроения, энергетики, капитального строительства и др.
В г. Брянске действует испытательный центр «Моденжи», возможности которого позволяют на этапе проектирования прогнозировать эксплуатационные свойства узлов трения. Он помогает промышленным предприятиям оценить такие важные параметры, как коэффициент трения, интенсивность изнашивания, фрикционный разогрев, антикоррозионные свойства.
Центр пополнился новым оборудованием для испытаний резьбового крепежа (рис.1) – специальным стендом, аттестованным на соответствие ГОСТ ISO 16047-2015 «Испытания крутящего момента и усилия предварительной затяжки».
Испытательный центр «Моденжи» и испытания крепежа
Получение верифицированных данных для инженерных расчетов требует применения аттестованного оборудования (рис. 2) высокого класса точности.
Рис. 2. Аттестат на испытательное оборудование (слева) и процесс испытаний крепежа с антифрикционным покрытием (справа)
Испытания резьбового крепежа с углубленным раздельным анализом коэффициентов трения – уникальная услуга центра «Моденжи».
Испытания позволяют определить не только общий коэффициент трения, но и отдельно коэффициенты трения в резьбе и на опорной поверхности болта или гайки (рис. 3).
Возможности испытательного центра «Моденжи» позволяют также определять крутящий момент, усилие предварительной затяжки, общий коэффициент трения, коэффициент закручивания (k-фактор).
Уникальность испытательного оборудования «Моденжи» для резьбового крепежа:
- Измерение не только общего коэффициента трения, но и отдельно коэффициентов трения в резьбе и на опорной поверхности болта или гайки
- Возможность в реальном времени строить и изучать графики зависимости К тр от усилия затяжки, в динамике рассматривать влияние смазочных материалов и различных покрытий на процессы трения в соединении и его итоговые свойства
- Процесс закручивания резьбовых соединений на стенде для испытания болтовых соединений автоматизирован, благодаря чему обеспечивается равномерная затяжка без погрешностей, чем не могут похвастаться стенды с ручной затяжкой болтов
Ключевым преимуществом стендовых испытаний является полная автоматизация процесса. В отличие от ручной затяжки, где неизбежны эффекты «прерывистого скольжения» и нестабильная угловая скорость, автоматизированная система обеспечивает идеальную равномерность нагружения.
Почему важно раздельное измерение коэффициентов трения?
Исследование трения в резьбовых соединениях с раздельным анализом коэффициентов трения в резьбе и на опорной поверхности болта или гайки позволяет с высокой точностью рассчитать момент затяжки резьбового крепежа для особо ответственных конструкций по многим российским и зарубежным стандартам, включая стандарт ASME-PCC-1 для болтовых фланцевых соединений.
Данный стандарт прямо рекомендует использовать расчетные модели, базирующиеся на раздельных коэффициентах трения, поскольку только такой подход позволяет обеспечить герметичность систем в условиях высоких давлений и температурных расширений, сократить или исключить риск утечек.
Рис. 3. Испытательный блок
Данные, полученные в ходе испытаний на стенде «Моденжи», напрямую интегрируются в расчетные формулы ASME-PCC-1 и других российских и международных стандартов. Это устраняет необходимость использования табличных значений, позволяя адаптировать момент затяжки под конкретную пару материалов и тип покрытия. Раздельный учет коэффициентов трения в резьбе и на опорной поверхности болта или гайки позволяет инженерам точно прогнозировать поведение узла и избегать зон критической концентрации напряжений.
Для международных и современных российских проектов такая точность является обязательным условием промышленной безопасности.
Заключение
Специалисты испытательной лаборатории «Моденжи», помимо исследования трения в резьбовых соединениях, осуществляют триботехнические испытания пар трения по стандарту ASTM G99 (рис. 4), исследование противоизносных свойств по методу Райхерта, а также проводят коррозионные испытания в камере соляного тумана по ISO 9227.
Рис. 4. Трибометр для испытаний по ASTM G99
Обращайтесь в компанию «Моденжи» для прогнозирования ресурса узлов трения на этапе их проектирования, обеспечения максимальной надежности эксплуатации, требуемых выходных параметров трения и интенсивности изнашивания.
Источник: «Научно-производственный центр Моденжи». Повышение надежности сборки оборудования: испытания резьбового крепежа с углубленным анализом коэффициентов трения в испытательном центре «Моденжи» // Трубопроводная арматура и оборудование. - 2026 - №1 (142). С. 26-27
27.02.2026