Jak działają wzmacniacze momentu?

Istnieje wiele sytuacji, w których odkręcenie lub dokręcenie nakrętki wymaga bardzo dużego wysiłku, a często jest po prostu niemożliwe. Zdarza się to w przypadku, gdy element złączny jest w złym stanie – uległ korozji lub dwie powierzchnie zapiekły się, a ich powierzchnie uległy częściowemu połączeniu – albo, gdy całość jest bardzo mocno obciążona. Poradzenie sobie z „ruszeniem” śruby może wówczas wymagać użycia wzmacniacza momentu obrotowego.

Co wiąże się z wykonywaniem połączeń gwintowanych za pomocą śruby i nakrętki?

Połączenia gwintowe są jednymi z najczęściej wykorzystywanych sposobów łączenia elementów, na które działają duże siły. Wykonuje się je zwykle za pomocą elementu złącznego w postaci śruby i nakrętki o właściwej wytrzymałości i rozmiarze. Prawidłowo zamontowana nakrętka utrzymuje się na śrubie za sprawą tarcia między powierzchniami obu gwintów – znajdującego się zewnętrznym obwodzie śruby i na wewnętrznej stronie nakrętki. Tarcie pojawiające się między elementami musi być na tyle duże, by nie mogła się ona odkręcić mimo działających na nią obciążeń tj. występującej w tym układzie siły osiowej działającej wzdłuż śruby. Dla prawidłowego dokręcenia konieczne będzie więc zadziałanie odpowiednio dużym momentem obrotowym – wyjaśnia ekspert z firmy Mechanizacja, która specjalizuje się w dostarczaniu narzędzi do zastosowań profesjonalnych.

Dokręcanie śruby wiąże się z dostarczaniem momentu obrotowego o odpowiedniej właściwej. Powinien on mieć wartość, która pozwoli na pokonanie tarcia występującego w gwincie, a jednocześnie na tyle małą, by nie przekroczyć granicy plastyczności materiału, z którego wykonana jest zarówno śruba, jak i nakrętka. Jeśli przyłożony moment okaże się niewystarczający, złącze nie będzie miało przewidzianej dla danego obciążenia wytrzymałości i pod wpływem siły osiowej może dojść do jego rozkręcenia się. W przypadku, gdy moment okaże się za duży wraz z przekroczeniem granicy plastyczności materiału, dojdzie do jego uszkodzenia – deformacji gwintu lub fragmentów śruby czy nakrętki.

Wykonanie odpowiedniego połączenia lub jego rozłączenie wymaga dostarczenia momentu obrotowego, który będzie w stanie pokonać występujące tarcie. Wartość momentu zależy od rodzaju konstrukcji, planowanego obciążenia oraz klasy wytrzymałości elementów złącznych. W większości sytuacji przy tradycyjnych złączach, żeby dostarczyć momentu obrotowego o właściwej sile, wystarczy użyć klucza z odpowiednio długą rączką. Pozwala to na uzyskanie większego przełożenia, a więc dokręcenia z większą siłą niż wynikałoby to z włożonej pracy. W wielu przypadkach będzie to jednak niewystarczające, zwłaszcza przy odkręcaniu, które wymaga zwykle momentu o kilkadziesiąt procent większego niż użyty do przykręcenia. Potrzebna wartość może być jeszcze większa, np. ze względu na uszkodzenie śruby czy korozję powierzchni gwintu zwiększającą występujące tarcie.

Jak są zbudowane wzmacniacze momentu obrotowego i jakie możliwości oferują?

Przykręcenie lub odkręcenie nakrętki z niezbędnym momentem obrotowym nie zawsze jest możliwe. Przyczyną może być np. ograniczona ilość miejsca, niepozwalająca na użycie klucza o wystarczająco długim ramieniu czy niemożność użycia odpowiedniego klucza udarowego. W takich przypadkach do uzyskania momentu o właściwej wartości można posłużyć się wzmacniaczem momentu obrotowego. Urządzenie tego rodzaju wykorzystuje przekładnię planetarną, umożliwiającą znaczne zwiększenie dostarczanego momentu obrotowego. Dzięki zablokowaniu klucza przez umieszczenie ramienia reakcyjnego w miejscu zapewniającym odpowiednie podparcie można dokręcić lub odkręcić śrubę z określonym przez wymiary użytych przekładni kół zębatych przełożeniem.

Warto przypomnieć, że przekładnia planetarna działa, przekazując moment obrotowy za pośrednictwem kilku elementów. W centralnym punkcie znajduje się koło słoneczne, które obracając się, przekazuje moment obrotowy na koła planetarne, których osie są osadzone we wspólnym elemencie zwanym jarzmem. Zewnętrzny element całości stanowi koło koronowe z uzębieniem wewnętrznym, zamontowane tak, że koła planetarne poruszają się między nim a kołem słonecznym.

W przypadku przekładni planetarnej używanej we wzmacniaczach momentu ramię reakcyjne powoduje unieruchomienie pozycji koła koronowego, co wiąże się z powstaniem przekładni z jednym stopniem swobody, która jest w stanie przenosić momenty obrotowe o dużych wartościach. We wzmacniaczu momentu koło słoneczne jest połączone z gniazdem używanym do podawania wyjściowego momentu obrotowego, czyli zakładanego na urządzenie ramienia lub klucza dynamometrycznego. Jarzmo jest natomiast złączone z trzpieniem, na który nakłada się używaną do odkręcania lub dokręcania śruby nasadkę. W zależności od stosunku wielkości kół planetarnych do koła słonecznego wzmacniacz może uzyskiwać większe lub mniejsze momenty obrotowe.

Wzmacniacze momentu są niezastąpioną pomocą przy pracy z maszynami i urządzeniami o sporych rozmiarach, gdzie stosowane złącza pracują pod znacznym obciążeniem. Wykorzystuje się je również do montażu i demontażu dużych konstrukcji stalowych, a także do obsługi pojazdów – samochodów ciężarowych, maszyn rolniczych czy ciężkiego sprzętu budowlanego.