Obrtni momenat i moment (“kilo”) ključevi – objašnjeni

Ovaj članak odgovara na pitanja:
Šta je to obrtni momenat i zašto je važan?
Šta su to moment ključevi i kakve sve vrste moment ključeva postoje?
Kako da pravilno koristite i održavate svoje moment ključeve?
U posebnom članku napisao sam vodič za kupovinu moment ključeva.

Sadržaj:

1. Šta je to obrtni momenat?
2. Zašto je važno merenje obrtnog momenta?
3. Vrste moment ključeva
   3.1. Moment ključevi sa uvijajućom šipkom (“štapni”)
   3.2. Moment ključevi sa klikom
   3.3. “Cam-over” (“proklizavajući”) i “Break-over” moment ključevi
   3.4. Elektronski (“digitalni”) moment ključevi
   3.5. Počasna priznanja 🙂
4. Tačnost i preciznost
5. Kalibracija, održavanje, i čuvanje moment ključeva
   5.1. Čuvanje i održavanje
   5.2. Kalibracija
6. Kako se pravilno koriste moment ključevi?
7. Zaključak

1. Šta je to obrtni momenat?

Definicija obrtnog momenta:
Obrtni moment, obrtna sila ili moment sile je veličina u mehanici obrtnog (rotacionog) kretanja koja je analogna ulozi sile kod pravolinijskog (translacionog) kretanja.

Na prostom srpskom: 🙂
Obrtni momenat je koliko snažno nešto vrtite (na primer: zavrćete, ili odvrćete). Zavisi od sile kojom delujete, i dužine poluge preko koje delujete.

• Silu ćemo označiti slovom “F” i izraziti je u njutnima (N).
• Dužinu poluge označićemo slovom “r” i izraziti u metrima (m).
• Obrtni momenat označićemo znakom “τ” i izraziti u njutn-metrima (Nm).

τ = [Nm] F [N] x r [m]

Digresija o funta-stopama odnosno “foot-pounds” što kažu Ameri:

Jedan Njutn je sila potrebna da se masa od 1 kg pogura sa ubrzanjem od 1 m/s².
Zemljina gravitacija privlači sve sa ubrzanjem od oko 9,81 1 m/s².

Možemo reći da kad stavimo teg od 1 kg sebi u krilo, on nas pritiska silom od 9.81 N, odnosno od 1 kg.
Dakle, možemo silu “opisati” i preko mase. Odnosno, možemo silu opisati i preko kilograma, i preko funti.
Isto tako, razdaljinu (tj. dužinu poluge) možemo računati i u metrima, a i u stopama, ili čak i u inčima.

Tako dolazimo do famoznih američkih “foot-pounds” i “inch-pounds.”

Ako više volite video demonstraciju i slušanje objašnjenja, pogledajte moj video:
Šta su to obrtni momenat i snaga?

– Sadržaj –

2. Zašto je važno merenje obrtnog momenta?

Prosto rečeno, merimo obrtni momenat kako ne bismo ništa “zeznuli.” 🙂

Malo opširnije, obrtni momenat je važno meriti iz sledećih razloga:

• Kako spoj ne bi bio labav (da se šrafovi odvrću).
• Kako se ne bi pretegnulo (da se iskida navoj, ili “zgnječi” deo koji se fiksira).
• Kako spoj, ili šrafovi, ne bi pucali usled zamora materijala.

Za merenje sile (obrtnog momenta) zatezanja šrafova i matica, koristimo moment ključeve.

Ovo je dovoljno da znate, i možete preći na sekciju 3, ali ako vas zanima tehnička definicija i objašnjenje:

Optimalno predopterećenje šrafovskog spoja omogućava siguran spoj, uz minimum rizika od pucanja usled zamora materijala.

Sad, veoma je teško izmeriti sa kolikom silom, na primer, naša lula steže vrat viljuške.

Ono što možemo lako izmeriti je sila kojom zatežemo šrafove koji fiksiraju lulu za vrat viljuške. Lako možemo i izračunati koja sila zatezanja šrafova rezultuje optimalnom silom pritiskanja lule na vrat viljuške (ovo računaju proizvođači kada dizajniraju lulu – i to obično napišu na luli, izraženo u Nm).

Važno je razumeti da obrtni momenat zatezanja šraf(ov)a nije isto što i sila kojom je sam spoj stegnut, ali preko merenja obrtnog momenta, možemo posredno izračunati (i pretpostaviti, pošto uslovi nikad nisu idealni) kolika je to sila.

Postoje i drugi načini da se meri sila zatezanja, kao i predopterećenje spoja, ali oni prevazilaze obim ovog članka (i generalno se ne primenjuju u mehanici bicikala). Ako ste radoznali možete početi sa odličnim NASA Kursom Dizajna Spojeva (na engleskom).

Za detaljnije objašnjenje principa na kojem “rade” šrafovski spojevi, i zbog čega slabo zategnuti šrafovi zapravo imaju više šanse da puknu, pogledajte moj video:
Princip rada šrafovskih spojeva i značaj sile zatezanja.

– Sadržaj –

3. Vrste moment ključeva

Ako ste pročitali sekciju 2, jasno vam je da moment ključevi služe za merenje (obrtnog) momenta sile kojom zatežemo šrafove (ili matice). U ovoj sekciji objasniću najčešće korištene vrste moment ključeva, sa njihovim prednostima i manama. Samo imajte na umu da svi oni služe istoj svrsi: da nam omoguće zatezanje šrafova ili matica željenom silom (tj. željenim obrtnim momentom). To je sve što rade. 🙂

– Sadržaj –

3.1. Moment ključevi sa uvijajućom šipkom (“štapni”)

Na primeru “Park Tool TW-1.2” (Amazon.de affiliate link) objasniću ovaj tip moment ključeva:

Kako se vidi sa slike, nosač nasadnih ključeva (ili bitova) je fiksan, i na sebi ima fiksiranu šipku sa skazaljkom, i šipku sa ručicom za primenu sile. Šipka sa ručicom na sebi ima fiksiranu skalu. Kada primenite silu, šipka sa ručicom se uvija, a šipka sa skazaljkom pokazuje primenjeni obrtni momenat na skali.

Ovi ključevi imaju svojih prednosti i mana.

Prednosti “štapnih” moment ključeva:

• Pokazuju obrtni momenat sve vreme primene,
  – Možete pratiti na skali kako raste izmereni obrtni momenat dok pritiskate ručicu.
• Lako se kalibrišu i kod kuće.
  – Samo rukom ispravite skazaljku da bude na nuli kada je ključ rasterećen (tj. kad ne primenjujete silu preko ručice).
• Jednostavni su, jeftini, i tu u suštini nema šta da se pokvari! 🙂

Mane “štapnih” moment ključeva:

• Morate biti u poziciji da jasno vidite skalu dok radite.
  – Ovo je nekad nezgodno postići fizički (da vam oči budu naspram skale), a gledanje skale iz ugla unosi grešku (pošto je skazaljka malo iznad same skale).
• Sporije se radi sa njima.
  – Glava je fiksna, nema sistem račne, pa je u praksi morate odvajati od šrafa na otprilike svakih 1/3 kruga (nezgodno i često nemoguće ako je manevarski prostor tesan).
  Ključevi sa račnom, sa druge strane, mogu se mrdati levo-desno za nekih 10 ili čak svega 5 stepeni, i zubi će uhvatiti tako da možete primeniti silu.

– Sadržaj –

3.2. Moment ključevi sa klikom

Ovi moment ključevi urade “klik!” kada se dostigne podešeni obrtni momenat. Klik možete i čuti, i osetiti pod prstima. Najčešće imaju nosač bitova/nasadnih ključeva sa sistemom račne, i većina omogućava da podesite željeni obrtni momenat u datom rasponu.

Ima ih u različitim oblicima, kao i sa samo jednim (pre)podešenim obrtnim momentom. Princip rada je da se šipka sa ležajem na svom kraju predoptereti oprugom, pa kada obrtni momenat prevaziđe silu predopterećenja opruge, šipka će skliznuti iz ležišta i kliknuti o zid alata. Okretanjem ručice, podešava se predopterećenje opruge, odnosno željeni obrtni momenat.

Naravno, i nakon što ključ klikne, vi možete nastaviti “da gurate” (tj. primenjujete silu), pa preteći šraf.

Prednosti moment ključeva sa klikom:

• Brzo se radi sa njima (barem kod većine modela sa sistemom račne).
• Nema potrebe da se gleda skala, čuje se i oseti pod rukom “klik” kada se dostigne podešeni obrtni momenat.
• Sve to ih čini lakšim za rad na tesnim i nepristupačnim mestima.

Mane moment ključeva sa klikom:

• Traže kalibraciju, koja nije jeftina i mora se raditi obično barem jednom godišnje, ili na par hiljada merenja.
• Osetljiviji su (ne smeju se ispustiti, udariti i slično).
• Cene su više od cena “štapnih” moment ključeva sličnog kvaliteta.

– Sadržaj –

3.3. “Cam-over” (“proklizavajući”) i “Break-over” moment ključevi

Ako neko zna tehnički naziv na srpskohrvatskom za ovaj tip ključeva, neka ostavi komentar na BikeGremlin forumu vezano za ovaj članak. 🙂

“Cam-over” (“proklizavajući”) moment ključevi su u suštini slični gore-opisanim ključevima sa klikom, uz jednu bitnu razliku: proklizaće kada se dostigne podešeni obrtni momenat. Primer ovakvog ključa, dizajniranog u obliku T-ručke, je Park Tool ATD-1.2 (Amazon.de affiliate link).

Ovaj tip ključeva pravi se i u “tradicionalnijem” dizajnu koji više liči na Tekton sa slike 3. Princip rada se zasniva na nekom vrstu “kvačila” koje proklizava kada se prekorači sila opruge kojom je predopterećeno (željeni obrtni momenat podešava se promenom predopterećenja opruge, najčešće obrtanjem ručice).

“Break-over” (“Breakback”) ključevi će se preklopiti (umesto da proklizaju, kao “cam-over” ključevi) kada se postigne dati obrtni momenat. Ovi ključevi ređe se sreću i koriste kod servisa bicikala. Više se koriste kod kamiona i slično, gde su potrebni veći obrtni momenti.

Kada uprete u alat jačom silom, onda “klik” nije dovoljan da biste odmah stali (da ne pretegnete). Sa druge strane, većina “cam-over” mehanizama teško podnosi visoke obrtne momente bez da se brzo pohaba. Tu su zgodni “break-over” ključevi, koji se saviju za 15 do 90 stepeni (u zavisnosti od modela), što vam daje dovoljno vremena da prestanete upinjati. 🙂

Vidite li gde je pas “obeležio” gumu na slici 7? 🙂

Kada su prednosti i mane u pitanju, ovi ključevi su dosta slični gore-opisanim moment ključevima sa klikom, s tim da su osetno skuplji.

– Sadržaj –

3.4. Elektronski (“digitalni”) moment ključevi

Ovi ključevi koriste elektronski merač naprezanja (prikačen na torzionu šipku) kako bi javili kada je dostignut željeni obrtni momenat. Tada obično piše, ili svetlucaju. Po pravilu imaju digitalni displej na kojem se može podesiti željeni momenat, očitati trenutni, izabrati merna jedinica (metrički ili imperijalni sistem), a neki imaju čak i pozadinsko osvetlenje. 🙂

Jeftini elektronski moment ključevi su đubre. Kvalitetni koštaju dva bubrega, a ovaj spisak prednosti i mana se odnosi na njih:

Prednosti elektronskih (“digitalnih”) moment ključeva:

• Veoma su precizni i promene temperature najmanje utiču na njih.
• Željeni obrtni moment se brzo i lako podešava (neki imaju mogućnost “snimanja” nekoliko podešavanja).
• Mogu prikazivati trenutni obrtni momenat na displeju.
• U praksi se najteže “razdese” (najređe je potrebno išta “dirati” pri proveri kalibracije).
• Mogu se povezati sa računarom pa da rezultate merenja snimate ili štampate (radi evidencije, kontrole kvaliteta i sl.).

Mane elektronskih (“digitalnih”) moment ključeva:

• Dobri su veoma skupi (često preko 500 evra).
• Morate misliti i o baterijama.
• Većina samo svetli ili/i pišti, a ne daje nikakav taktilni signal kada se dostigne željeni obrtni momenat. Ovo može biti problem u bučnom radnom okruženju.

– Sadržaj –

3.5. Počasna priznanja 🙂

Postoji još modela koje neću detaljno objašnjavati kako bi ovaj članak bio sažetiji. Evo brzog “pregleda:”

• “Deflecting beam” (“smičući štapni”)
  Neka vrsta hibrida između štapnih i moment ključeva sa klikom. Nisam ih nikad video uživo. Deluju kabasto i nepraktično za rad sa biciklima (i motociklima) – ali ne mogu znati dok ne probam.
• Sa skazaljkom (eng. “dial”)
  Izuzetno precizni i veoma skupi. Imaju skazaljku i kružne podeoke.
• Hidraulični
  Koriste se u industriji, uglavnom kod većih momenata, u tesnim prostorima. Skupi i precizni. Mogu se koristiti i za odvrtanje, i za zavrtanje šrafova.
• Mehatronički
  Rade kao ključevi sa klikom, ali imaju i elektronski displej (i mogu zapištati kada se dosegne postavljeni obrtni momenat).
• Programabili elektronski sa merenjem ugla i obrtnog momenta
  Ovi ključevi mere obrtni momenat, a nakon što se dosegne podešeni momenat, počinju meriti za koliko stepeni ugla se nastavlja dotezanje. Zgodni za primene tipa: 69 Nm i onda još 96 stepeni dozezanja. 🙂
• Digitalni adapter za merenje obrtnog momenta
  Kocka sa displejem koja se s jedne strane montira na gedoru, a na drugu njenu stranu se stavljaju bitovi ili nasadni ključevi. Mogu biti dosta precizni, ali njihovi gabariti mogu smetati da se priđe šrafu ako je tesno. “Jućuberi” ih nekad koriste kada mere i testiraju koliko obrtnog momenta neki alat može isporučiti. 🙂

Ovime ću završiti priču o vrstama. Ako mislite da sam nešto važno propustio (ili nešto pogrešno napisao), molim vas da ostavite komentar o tome na BikeGremlin forumu.

– Sadržaj –

4. Tačnost i preciznost

U posebnom članku objasnio sam šta su to tačnost i preciznost (i koje su razlike između ta dva pojma koji se često poistovećuju). Ovde ću dati neke generalne smernice vezane za tačnost i preciznost moment ključeva, a radi sažetosti i čitljivosti, koristiću izraz “preciznost” čak i kada pod time mislim i na tačnost.

Počeću sa kratkom izjavom, zatim napisati “definiciju” (da to tako nazovem 🙂 ), a onda je pojasniti na primeru.

Kratka izjava (koju mnogi ljudi ne razumeju ispravno, pa zato dajem i primere dole u nastavku):

Moment ključevi su precizni i treba ih koristiti u rasponu od 20% do 90% od maksimalnog obrtnog momenta koji mogu meriti.

Definicija:

• Radi veće preciznosti, i smanjenja rizika od oštećenja alata, moment ključeve je bolje ne koristiti za merenje vrednosti preko 90% od maksimalnog obrnog momenta koji mogu izmeriti (osim ako su fiksirani da mere samo jedan obrtni momenat, naravno).
• Radi veće preciznosti, ne treba meriti vrednosti koje su ispod 20% od maksimalne vrednosti koju ključ može izmeriti.

Praktičan primer će ovo najbolje objasniti:

• Moj Birzman BM18-TW-10-60NM (Amazon.de affiliate link) moment ključ ima raspon merenja od 10 do 60 Nm.
• Drugim rečima, maksimalan obrtni momenat koji meri je 60 Nm.
• 90% od 60 Nm je 54 Nm (0,9 x 60).
  Dakle, ne bi trebalo da merim više od 54 Nm ovim ključem.
• 20% od 60 Nm je 12 Nm (0,2 x 60).
  Dakle, neće biti preterano precizan za vrednosti ispod 12 Nm.

Kao što vidite, moj ključ sa rasponom od 10 do 60 Nm je najbolje koristiti u rasponu od 12 do 54 Nm. Tj. između 20% i 90% od maksimalnog obrtnog momenta koji može meriti.

Može još jedan primer, za svaki slučaj? 🙂

• Moj Effetto Mariposa Giustaforza II 2-16 Pro (Amazon.de affiliate link) ključ ima raspon od 2 do 16 Nm.
• 90% od 16 Nm je 14,4 Nm.
• 20% od 16 Nm je 3,2 Nm.

Ovo je dosta skup i kvalitetan ključ, ali čak i sa njime, realno je da očekujem precizne rezultate “samo” u rasponu od 3,2 do 14,4 Nm, iako je na kutiji piše od 2 do 16 Nm i ima skalu ucrtanu za taj raspon obrtnih momenata.

Dodatne informacije za radoznale:
Uprkos rasprostranjenoj zabludi, koliko znam, većina moment ključeva su dosta precizni i do 100% svog maksimalnog mernog opsega.

Međutim, preporučujem da se ne prelazi 90% maksimalnog opsega iz dva razloga:

1) Sigurnosna margina. Ako se ključ upotrebi za silu preko 100% svog mernog opsega, onda se mora re-kalibrisati.

2) Preciznost ruke majstora. Dužina ručke ključa je obično dovoljna da lako primenite maksimalni obrtni momenat koji oni mogu izmeriti. Ipak, neki modeli su “nešto kraći.” Ako jako upinjete, teško ćete prestati čim ključ klikne (ili čim dostignete željeni obrtni momenat ako je ključ bez klikova).

Zato je u praksi pametno ne ići preko 90% (ili čak 80%) maksimalnog obrtnog momenta ključa.

U posebnim člancima objasnio sam:

• Kao montažne paste (i masti) utiču na preporučeni obrtni momenat zatezanja šrafova.
• Preporučeni momenti sila zatezanja delova bicikla.

– Sadržaj –

5. Kalibracija, održavanje, i čuvanje moment ključeva

Ovo su precizni instrumenti. Ponoviću: moment ključevi su precizni instrumenti. Tako ih tretirajte.

– Sadržaj –

5.1. Čuvanje i održavanje

• Nemojte ih koristiti za odvrtanje (zapeklih) šrafova (retki modeli dozvoljavaju odvrtanje – to će korisničko uputstvo naglasiti).
• Nikada ih ne koristite za sile veće od maksimalnih koje mogu da mere.
• Idealno je da koristite obične ključeve ili “gedore” (račne) da šrafove dovedete “do pred kraj,” a onda uzmete moment ključ za konačno dotezanje.
• Čuvajte ih dalje od izvora vreline, vlage, ledenih prostorija, jakih vibracija i ostalih štetnih uticaja.
• Podesite ih na minimalni obrtni momenat (ili na nulu, u zavisnosti od uputstva proizvođača) kada ih ne koristite. U protivnom će se brzo razdesiti.
• Držite ih čistim (to važi za sav alat).
• Držite pokretne delove adekvatno podmazanim (spram preporuke proizvođača).
  Kako očistiti i podmazati mehanizam račne alata (YouTube link)
• Ne koristite ih umesto čekića (viđao sam da ljudi to rade sa gedorama).
• Ako ih ispustite i deknu o pod, mogu se razdesiti, ili trajno oštetiti.

Za svaki slučaj da napomenem:
Naravno, slika iznad je šala. Čuvajte se od povreda. Ni najskuplji alat nije vredniji od vašeg zdravlja. Pazite na alat, ali ako ispadne, neka padne, dešava se.

– Sadržaj –

5.2. Kalibracija

Kalibracija je dovođenje ključa u stanje da ono što piše na skali bude što približnije sili koju ključ zaista isporučuje. Prosto rečeno: kada podesite ključ na recimo 10 Nm, hoćete da klikne na 10 Nm – a ne na 9, ili 11 Nm.

Kalibracija se obično radi jednom godišnje, ili na 5.000 merenja – šta god od ta dva naiđe prvo. Naravno, ako proizvođač preporučuje drugačije, sledite njegove preporuke.

Moment ključ koji nije kalibrisan je opasan. Može vas ostaviti sa spojem koji je labav, ili pretegnut.
Sekcija 2: Zašto je važno merenje obrtnog momenta?

Pored toga, ako radite profesionalno, moment ključ sa sertifikatom o kalibraciji je važan kako biste se zaštitili od odgovornosti u slučaju nekih problema.

Laboratorija za kalibraciju moment ključeva u Srbiji (u Beogradu – ako znate za neku u Novom Sadu, molim Vas da mi javite 🙂 ):
https://www.hahn-kolb.rs/sr/hahn_kolb_rs/servis/laboratorija.php

Rekao bih da su “štapni” moment ključevi izuzetak od ovog pravila jer se lako vidi da li im je skala na nuli, i tu nema mehanizma koji se može pokvariti, ali sigurno nije na odmet da se i oni prekontrolišu barem na nekoliko godina.

– Sadržaj –

6. Kako se pravilno koriste moment ključevi?

I najbolji alat na svetu je loš ako se nepravilno koristi.

Lično volim podesiti ključ na oko 20% ~ 30% svog maksimalnog momenta, pa ga kliknuti jednom-dvaput pre prve upotrebe u datom radnom danu. Za svaki slučaj, čisto da potvrdim, barem ugrubo, po osećaju, da normalno radi i klikće (da nije ništa zapeklo, zaglavilo i slično). Ovo nikako nije neka “zvanično odobrena” ili preporučena procedura, već samo neka moja praksa.

Pošto mislim da je ovo bolje pokazati (demonstrirati) uživo, nego objašnjavati rečima, snimio sam ceo jedan video na temu (kao i moji članci, i video ima sekcije, tako da možete lako “skočiti” na deo koji vas zanima):
Kako se pravilno koristi moment ključ i da li vam je neophodan?

Ukratko:

• Očistite navoje i nanesite montažnu pastu, lepak za navoje (YouTube link), ili na suvo (po preporuci proizvođača za sklop koji se radi).
• Podesite željeni obrtni momenat (kod podesivih ključeva).
  Momenti sila zatezanja delova bicikla (N⋅m)
• Držite ključ za ručku kada primenjujete silu. Ako je potrebno da ga “stabilizujete,” drugom rukom pridržavajte “glavu” alata. Većina modela nisu precizni ako ih držite “na kratko” (mimo ručke).
• Primenite silu zatezanja ravnomernom brzinom (ni prebrzo, ni presporo) dok ključ ne klikne/zapišti/prokliza (u zavisnosti od modela).
• Ne zaboravite uračunati to kako lubrikanti (ulja, masti i montažne paste) utiču na silu zatezanja.
• Nakon upotrebe, podesite ključ na min. vrednost (ili na nulu – u zavisnosti od preporuke proizvođača).
• Ako je spoj sa više šrafova/matica, dotežite ih postepeno, unakrst, dok svi ne budu zategnuti na propisanu silu. Pogledajte sliku ispod:

– Sadržaj –

7. Zaključak

Dobijam dosta pitanja u vezi preporuka za kupovinu moment ključeva. Da bih mirnije spavao, osećao sam potrebu da napišem ovakav “enciklopedijski” članak, sa svim detaljima i objašnjenjima, pre nego što izlistam svoje preporuke.

Ovaj članak sumira moje dosadašnje znanje i iskustvo u vezi ovih alata. Kao i većinu ostalih, planiram ga vremenom ažurirati (uz što manje proširenja ako je ikako moguće 🙂 ).
Zašto volim i mislim da je pametno pisati ovakve članke.

Ako imate pitanja, dodataka, ili (pogotovo) ispravki, molim vas da pišete na BikeGremlin forumu.

– Sadržaj –

Autor

Relja Novović

Relja je strastveni biciklista, dobar mehaničar bicikala, i profesionalni administrator računarskih sistema – sa decenijama iskustva u obe oblasti (i računari, i bicikli 🙂 ). Relja Novović – iskustvo i kratka biografija