Испытания резьбовых соединений для точного измерения коэффициентов трения

Почему важны испытания резьбовых соединений

При проектировании и сборке надежных узлов одной из главных проблем может стать трение в резьбовом соединении.

Дело в том, что только 10–20 % прикладываемого момента затраты направлены на создание полезного осевого усилия. Остальные 80–90 % уходит на преодоление сил трения. Из-за этого при одинаковом моменте затяжки напряжение в болтовом стержне может отличаться на ±30 % и более по причине локальных особенностей трения.

Рис. 1. Общий вид испытательного стенда

Ошибки при определении реального усилия предварительного натяжения могут привести к разгерметизации, усталостным повреждениям крепежа или серьезным отказам, что недопустимо в таких отраслях, как нефтегаз, арматуростроение, энергетика и строительство.

В Брянске работает испытательный центр «Моденжи», который на этапе проектирования помогает прогнозировать эксплуатационные характеристики узлов трения. Центр оценивает важные параметры: коэффициент трения, интенсивность износа, фрикционный нагрев и антикоррозионные свойства.

Центр недавно получил новое оборудование для проверки резьбового крепежа (рис. 1) – специальный стенд, сертифицированный по ГОСТ ISO 16047-2015 «Испытания крутящего момента и усилия предварительной затяжки».

Испытательный центр «Моденжи» и проверка крепежа

Для получения точных данных, необходимых для инженерных расчетов, используют высокоточное сертифицированное оборудование (рис. 2).

Рис. 2. Аттестат на испытательное оборудование (слева) и процесс испытаний крепежа с антифрикционным покрытием (справа)

Испытания резьбового крепежа с раздельным анализом коэффициентов трения – уникальная услуга центра «Моденжи».

Они помогают определить не только общий коэффициент трения, но и отдельно коэффициенты трения в резьбе и на опорной поверхности болта или гайки (рис. 3).

Центр «Моденжи» также позволяет измерять крутящий момент, усилие предварительной затяжки, общий коэффициент трения и коэффициент закручивания (k-фактор).

Особенности испытательного оборудования «Моденжи»:

• Измерение не только общего, но и раздельных коэффициентов трения в резьбе и на опорной поверхности болта или гайки
• Возможность в реальном времени строить графики зависимости коэффициента трения от усилия затяжки и анализировать влияние смазочных материалов и покрытий на трение и свойства соединения
• Автоматизированный процесс закручивания, обеспечивающий равномерную затяжку без ошибок, чего сложно добиться при ручной затяжке

Главным преимуществом автоматизации является исключение эффектов «прерывистого скольжения» и нестабильной скорости вращения, которые возникают при ручной затяжке. Это обеспечивает точность и равномерность нагружения.

Зачем нужно раздельное измерение коэффициентов трения?

Анализ трения в резьбовых соединениях с разделением коэффициентов трения в резьбе и на опорной поверхности болта или гайки помогает точно рассчитывать момент затяжки для ответственных конструкций по российским и международным стандартам, включая ASME-PCC-1 для болтовых фланцевых соединений.

Этот стандарт рекомендует использовать расчетные модели с раздельными коэффициентами, так как они позволяют обеспечить надежную герметизацию систем при высоком давлении и температурных воздействиях, снижая риск утечек.

Рис. 3. Испытательный блок

Данные, получаемые на стенде «Моденжи», напрямую используются в расчетах по ASME-PCC-1 и другим стандартам. Это исключает необходимость брать усреднённые табличные значения, позволяя подбирать момент затяжки под конкретные материалы и покрытия. Такой подход помогает точно прогнозировать состояние соединения и предотвращать критические напряжения.

Для современных российских и международных проектов такая точность нужна для обеспечения промышленной безопасности.

Заключение

Лаборатория «Моденжи» проводит не только испытания трения в резьбовых соединениях, но и триботехнические испытания по стандарту ASTM G99 (рис. 4), оценку противоизносных свойств по методу Райхерта, а также коррозионные испытания в камере соляного тумана по ISO 9227.

Рис. 4. Трибометр для испытаний по ASTM G99

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

Запросить информацию