Dlaczego śruby się luzują i co naprawdę pomaga

Śruby luzują się na dwa sposoby: połączenie traci zacisk, głównie dlatego, że osiada, albo ruchy poprzeczne krok po kroku odkręcają śrubę lub nakrętkę.¹ Najważniejszą ochroną jest więc dostatecznie duża siła napięcia wstępnego; elementy zabezpieczające są dopiero na drugim miejscu.¹² Podkładki sprężyste, zębate i wachlarzowe według badań nie pomagają; ich normy DIN wycofano bez zastępstwa.¹²³ Polską normę na podkładki sprężyste, PN-M-82008:1977, PKN wycofał 14 listopada 2012 roku, również bez zastępstwa.⁴

Osiadanie: kilka tysięcznych milimetra

Pod naciskiem napięcia wstępnego wygładzają się wierzchołki nierówności na wszystkich powierzchniach styku: na obciążonych zwojach gwintu, pod łbem i nakrętką oraz między skręcanymi częściami.⁵ Polski przewodnik Henkla opisuje to tak: osiadanie zachodzi, „kiedy powierzchnia stykających się części ulega wygładzaniu pod naciskiem”.⁶ Wytyczna VDI 2230 podaje dla części stalowych bez powłok wartości orientacyjne:⁵

Wszystkie wartości w µm, czyli tysięcznych milimetra; pod chropowatością rodzaj obciążenia. „Pod łbem / nakrętką” dotyczy każdej z tych powierzchni oporowych, „styk części” każdego wewnętrznego styku skręcanych części (Bossard nazywa go szczeliną podziałową).⁷ Połączenie śrubą z nakrętką, które ściska dwie gładkie części (Rz poniżej 10 µm) przy rozciąganiu lub ściskaniu, osiada według tej tabeli o około 9,5 µm (nasze dodawanie: gwint, powierzchnie pod łbem i pod nakrętką, jeden styk). To, co wygładzi się już przy dokręcaniu, nie zabiera siły napięcia wstępnego; liczy się tylko to, co dzieje się później. Przy napinaniu hydraulicznym lub termicznym późniejsze osiadanie może być wyraźnie większe niż w tabeli.⁵

Osiadanie śruby z nakrętką i jednym stykiem części według VDI 2230

rozciąganie/ściskanieścinanie

Rz poniżej 10 µm9,5 µm11,0 µm

Rz od 10 do poniżej 40 µm11,0 µm14,5 µm

Rz od 40 do poniżej 160 µm14,0 µm19,5 µm

Dlaczego krótkie śruby są bardziej wrażliwe

Śruba działa jak bardzo sztywna sprężyna: trzyma tylko dlatego, że przy dokręcaniu trochę się wydłuża. W pełni dokręcona śruba M10 klasy właściwości 8.8 przy długości ścisku (łącznej grubości skręcanych części) 40 mm wydłuża się o około 0,1 mm. Jeśli połączenie osiądzie o 0,01 do 0,02 mm, brakuje już od 10 do 20 % siły napięcia wstępnego; przy długości ścisku 20 mm od 15 do 30 %.⁸ Źródła podają różne reguły:

d to średnica nominalna gwintu. Normy, która nakazywałaby minimalną długość ścisku, nie znaleźliśmy.

Samoodkręcanie: poprzeczny poślizg odkręca śrubę

Groźniejsze jest samoodkręcanie się, bo może doprowadzić do rozpadnięcia się połączenia.¹ Gdy pod zmiennym obciążeniem skręcane części przesuwają się poprzecznie do śruby, najpierw ślizga się gwint, a potem powierzchnia pod łbem lub nakrętką. Przy każdym poślizgu moment od wzniosu gwintu odkręca śrubę o niewielki kąt; kluczowe jest to, że dzieje się tak przy każdej zmianie obciążenia.¹⁰ Według polskiego opisu patentowego z AGH przyczyną jest „chwilowy spadek lub nawet zanik nacisków na powierzchniach oporowych”.¹¹ Długie, smukłe śruby przy małych ruchach poprzecznych raczej się uginają, niż ślizgają.⁸

Jak mało potrzeba, pokazuje raport z katastrofy kolejowej w Grayrigg w Anglii z 23 lutego 2007 roku: według obliczeń komisji badającej wypadek śruby mocujące drążki łączące iglice zwrotnicy tracą całą siłę napięcia wstępnego już wtedy, gdy nakrętka odkręci się o 1/19 obrotu.¹² Monografia Politechniki Lubelskiej ujmuje to ogólnie: zmniejszenie siły napięcia wstępnego „może spowodować destabilizację połączenia”.¹³

Test Junkera: jak sprawdza się zabezpieczenia

Pierwsze badania obciążały połączenie tylko wzdłuż osi śruby; całkowitej utraty siły napięcia wstępnego nie dało się tak uzyskać. Gerhard Junker jako pierwszy obciążył połączenie poprzecznie do osi śruby, wykazał całkowitą utratę zacisku i zbudował stanowisko, którego używa się do dziś.¹⁰ Jego artykuł „New Criteria for Self-Loosening of Fasteners Under Vibration” ukazał się 1 lutego 1969 roku.¹⁴ Artykuł T. Antkowiaka z Instytutu Pojazdów Szynowych „TABOR” (2014), oparty m.in. na materiałach producenta podkładek klinujących, podaje, że test Junkera uchodzi za najbardziej rygorystyczny spośród metod badawczych.¹⁵

• Jak działa: mimośród przesuwa jedną płytę po drugiej, nieruchomej; badana śruba ściska obie. Mierzy się siłę napięcia wstępnego, siłę poprzeczną, przesunięcie i liczbę cykli¹⁰, a wynikiem jest krzywa siły zacisku w funkcji liczby cykli.¹⁶
• Kryterium według DIN 25201-4: najpierw ustawia się przesunięcie tak, by połączenie bez zabezpieczenia w ciągu 300 ± 100 cykli spadło do 20 % montażowej siły napięcia wstępnego. Z zabezpieczeniem siła napięcia wstępnego przez co najmniej 2000 cykli nie może spaść poniżej 80 % wartości montażowej, a krzywa nie może pokazywać dalszego spadku; każda próba odbywa się na nowych częściach.¹⁰
• Normy: DIN 65151 (lotnictwo i kosmonautyka, obecne wydanie 2002-08)¹⁷, ISO 16130 (lotnictwo i kosmonautyka, 2015, potwierdzona w 2021)¹⁸ i DIN 25201-4 dla pojazdów szynowych (2021-11).¹⁹ W katalogu Polskiego Komitetu Normalizacyjnego nie znaleźliśmy ich odpowiedników.²⁰
• Granica: test porównuje zabezpieczenie z połączeniem bez zabezpieczenia. ISO 16130 wyraźnie zastrzega, że test nie pozwala na bezwzględne wnioski o zachowaniu połączenia pod obciążeniami eksploatacyjnymi.¹⁸

Mit czy fakt: co naprawdę robią zabezpieczenia

Temperatura pracy: polski przewodnik Henkla z 2008 roku podaje dla podstawowych klejów średnio i trudno demontowalnych zakres od −55 do +150 °C (odmiana wysokotemperaturowa do +230 °C)⁶, a broszura z 2020 roku dla tych dwóch typów od −55 do +180 °C.³¹

Jak mało podkładka sprężysta znaczy wobec siły napięcia wstępnego, zmierzyła komisja badająca wypadek w Grayrigg: porównywalne podkładki dało się spłaszczyć już siłą 0,65 kN, a połączenie potrzebowało do 31 kN zacisku na śrubę.¹² Według niemieckiego sprzedawcy części złącznych wiele nieskutecznych elementów pochodzi z czasów, gdy nie było jeszcze obiektywnych metod badań.³²

Nie wszystkie źródła są tu zgodne. Polska broszura Bossarda nadal wymienia „elementy sprężyste (aż do klasy 8.8)” wśród środków przeciw poluzowaniu³³, a opis patentowy AGH z 2014 roku zalicza podkładkę sprężystą do zabezpieczeń kształtowych.¹¹ Granicę 8.8 podają też Würth i Bolt Science³²; Reyher idzie dalej: podkładki sprężyste nie wyrównują osiadania nawet przy śrubach klasy 5.6 i niższych.²¹

Co naprawdę pomaga

• Najpierw siła napięcia wstępnego. Reyher, powołując się na normę dla pojazdów szynowych DIN 25201-4, jako pierwszy środek przeciw samoodkręcaniu wymienia zwiększenie siły napięcia wstępnego, potem bardziej podatną śrubę, większe tarcie i ograniczenie poprzecznego poślizgu, na przykład śrubami pasowanymi lub kołkami.¹ Bossard pisze podobnie: wyższa siła napięcia wstępnego „może zapobiec ruchowi bocznemu elementu złącza”.⁷
• Długi ścisk, mało styków. Śruby z trzpieniem przewężonym lub tuleje podatne, dokładna metoda dokręcania i jak najmniej styków części zmniejszają straty przez osiadanie; pod śruby wysokiej wytrzymałości z dużym napięciem wstępnym nie należy dawać ani podkładek odginanych, ani sprężystych.⁵
• Jeśli zabezpieczać, to dobrze. Przy obciążeniu poprzecznym wybierz zabezpieczenie przed odkręceniem, a nie tylko przed odpadnięciem. Elementy blokujące, jak podkładki klinujące albo zęby na kołnierzu, działają tylko bezpośrednio pod łbem i nakrętką, więc w połączeniach przelotowych po obu stronach.²¹³
• Dokręcaj ponownie tam, gdzie to przewidziano. Po zmianie kół niemiecki klub motoryzacyjny ADAC radzi sprawdzić połączenia po około 50 km i w razie potrzeby dokręcić.³⁴ Przy wielu połączeniach nie jest to praktyczne; tam straty przez osiadanie trzeba uwzględnić już przy projektowaniu.³⁵

Niemiecki sprzedawca części złącznych podsumowuje to tak: dobrze zaprojektowane i starannie zmontowane połączenie śrubowe powinno obyć się bez zabezpieczenia.³² Podstawowe informacje o gwintach, klasach właściwości i rodzajach zabezpieczeń znajdziesz na naszej stronie Śruby i gwinty, a pojęcia takie jak klasa właściwości czy zabezpieczenie przed samoodkręceniem w słowniczku.

Polskie normy: co aktualne, co wycofane

W Polsce normy na podkładki sprężyste, ząbkowane i podatne wycofano bez zastępstwa. Normy na nakrętki samozabezpieczające są aktualne w wersji angielskiej, a na zawleczki w polskiej. Polskie Normy stosuje się dobrowolnie. Stan w katalogu PKN na 22 października 2026 roku:

Odpowiedniki dobraliśmy po nazwach: przy starych normach PN-M katalog PKN nie podaje formalnej zgodności z DIN. Nie podaje też, dlaczego normy wycofano.

Momentów dokręcania celowo nie podajemy: zależą od śruby, tarcia i zastosowania. Wiążące są dane producenta albo obliczenie według VDI 2230.

Najczęstsze pytania

Czy podkładka sprężysta chroni przed odkręceniem śruby?

Nie. Przy śrubach od klasy 8.8 jest zwykle płaska już przy 10 do 20 % docelowej siły napięcia wstępnego, a w teście Junkera może nawet przyspieszać odkręcanie. Normy DIN na podkładki sprężyste wycofano bez zastępstwa, a polską normę PN-M-82008 w 2012 roku.

Co to jest test Junkera?

Próba drganiowa, w której skręcane części przesuwa się poprzecznie do śruby i jednocześnie mierzy siłę napięcia wstępnego. Pochodzi od Gerharda Junkera (1969), opisują ją DIN 65151, ISO 16130 i DIN 25201-4.

Ile razy można użyć nakrętki z wkładką poliamidową?

Według karty producenta tylko raz, bo plastikowa wkładka odkształca się trwale przy nakręcaniu.