Skruvförband Flashcards
varför välte vindkraften?
Utmattning av skruvar
Brottytorna på skruvarna i
vindriktningen indikerade att det
kunde vara utmattning.
Cyklisk belastning i kombination med felaktig åtdragning kan leda till utmattning. Julaftons morgon 2015
Haveriutredningen tog över
ett år att genomföra.
Slutsatsen var att skruvarna
hade utmattats på grund av
bristande förspänning vid
åtdragningen.
Detta ledde till förhöjda
amplitudspänningar som
överskred tillåtna
spänningsvariationer med
avseende på utmattning.
Anledningen till den ej
uppnådda förspänningen var
korrosion på grund av regn
som i sin tur gav mycket hög
friktion i gängorna.
Kostnaden för utbytet av
samtliga skruvar och ett nytt
vindkraftverk uppgick till cirka
40 MSEK
Skruvförband Huvudfunktion
Skruvförband Huvudfunktion
* Förena (förbinda) delar
* Överföra belastning (konsekvens av ovan)
Definition skruvförband
* Plana
* Lös(tag)bara/demonterbara
* Kraft- eller formbetingad funktion
* Skruv med mutter (lös), ofta bricka
* Skruv med gänga i underlag
- …
Bifunktioner skruvförband
- Överföra belastning
- Medge demontering
- (Fixera läge)
Alternativa förband
- Nitförband
- Svetsförband
- Limförband
- …
Varför är skruva långa?
(och underlaget tjockt)
- Geometriska
kompatibilitetsskäl - Hållfasthetsskäl,
förspänning och
utmattning
På grund av att de interna
/externa lasterna kan vara höga så
ställs det höga krav på
skruvförbanden.
- Om maskinen utsätts för
varierande belastning (eller
upprepad belastning) kan det vara
fråga om möjlig
utmattningsproblematik. - Det får inte uppstå glapp mellan
delar under belastning. - Skruvförbanden är ofta förspända.
Dvs, åtdragna med ett moment så
att en önskad axialkraft
(förspänning) erhålls
Utförandeformer
sexkantsskruv, sextandhålsskruv, spårskruv med rundat huvud, krysskruv med sänkhuvud, sexkantskruv med fläns, vingmutter
gängor
taptite screws, tapping screr with ST-threads, fastite 2000, magtite, Mathread
gängan
Gängan
* I ett skruvförband har skruven utvändig
gänga
* Muttern en invändig gänga. Den
invändiga gängan kan också var skuren
direkt i godset
* Medför montering och demontering.
– Ofta upprepad.
– I vissa applikationer måste man byta
skruven om man demonterar förbandet
(exvis. bromsok på bilar)
Kuriosa
* En bult är i princip en skruv utan gänga,
dvs en cylindrisk pinne.
* Företaget ”Bulten” är specialiserade på
skruvar…
Gängan Definitioner
- Standardiserad ISO
-profil - Metrisk variant (M
-gänga
)
– Beteckning t.ex. M24 – M = metrisk gänga – 24 = ytterdiameter i mm – övriga data enligt tabeller
i standard,
- Tumgänga UN
– Beteckning t.ex. 1
-8 UNC
– 1 tum diameter (1x25.4mm) – 8 gängor per tum – UN=unified – C=coarse, F=fine
* Övriga typer – Konisk rörgänga – Trapetsgänga för rörelseöverföring – Självgängande skruv – En eller flera ingångarq
Metriska gängor
Gängor är ”starkt”
standardiserade.
Industriella fördelar: * Man behöver inte
konstruera enkla skruvar,
muttrar, brickor mm.
* Utbytbarhet * Olika alternativ till
leverantörer
* Lågt pris
Kraftöverförande funktion
- Normalt förbindelseplanet
– Formbetingat
(åtminstone i en riktning)
– Kraftbetingat, förspänning
– Skruvarna skall förspännas så att
det inte glappar när lasten läggs
på - Tvärs (tangentiellt) förbindelseplanet
– Kraftbetingat via friktion
(normalkraft från förspänning)
– Formbetingat via geometrisk utformning
– Skruven skall spännas så att normalkraft
skapas.
Friktionen mellan ytorna överför kraften.
– Skruven själv bör avlastas från skjuvning
(risk för att annars skjuvas/klippas av
Gängans mekanik
Ett förband behöver oftast
förspännas så att det får sin
önskade funktion.
Till exempel skall det inte
glappa vid belastning.
Förspänningskraften
åstadkoms genom att man
skapar en axialkraft i skruven
genom att dra åt.
Vilket åtdragningsmoment
krävs för att erhålla en given
axialkraft i skruven?
Specialfall Metrisk gänga formel med friktion
𝑀å𝑡 = 𝐹𝑎x(0.16𝑃 + 0.58𝜇𝑑2 + 𝜇𝑏*𝑟𝑚)
Friktionens inverkan
- Friktionen i gängan och underlag är betydande
- Typiskt är friktionen upp till 0.40 för torra osmorda ytor och ned till 0.10 för smorda.
- Obs! Stora variationer förekommer, se tabellen nedan:
Förspända skruvförband
Axiella krafter åstadkoms vid montering.
Anledningar:
* Skapa kontakt i förbandsplanet
– Överföra tvärkrafter
* Skapa kontakttryck i förbandsplanet
– Ej glappa
– Tätande funktion
* Normaltryck i gängan
– Motverka uppgängning
* Förspänning ger gynnsam fördelning av inre krafter
– Dynamisk yttre belastning
påstående: För förspända konstruktioner gäller allmänt att en yttre last
omfördelar de inre spänningarna och tillför ett
spänningstillskott.
I förspända skruvförband är den yttre pålagda kraften inte lika
med den axiella kraftändringen i skruven
Montering
När man dragit åt och och
tagit bort verktyget så ”syns”
det i princip inget på utsidan.
Axialkraften som uppstod vid
åtdragningen finns kvar.
Denna kallas nu för
förspänningskraft (F 0)
Åtgärder vid utmattningsbrott
I. Högre skruvkvalitet (8.8 -> 10.9)
– Bibehållen kraftnivå och kraftamplitud
– Snabbare haveri
II. Grövre skruvdiameter
– Styvare skruv
– Ökad maxkraft i skruven
– Ökade kraftamplitud i skruven
– Svårt att avgöra utgången utan att veta styvhetsförhållanden (sannolikt haveri
igen)
III. Högre skruvkvalitet och klenare skruv
(8.8 -> 10.9->12.9)
– Lägre maxkraft för samma förspänningskraft
– Lägre kraft/spänningsamplitud
– Lägre risk för haveri
– Risk för att glapp uppstår
IV. Öka förspänningen för att eliminera glapprisk
– Ökad maxkraft i skruven
– Oförändrad kraftamplitud i skruven
– Låg risk för haveri
Styvheter i skruvförband
chylsa = EAhylsa/Lhysla Ahysla = pi(dyttre^2 -dinre^2)/Lhylsa
cskruv = EAskruv/Lskruv Askruv = pi(dyttre^2 -dinre^2)/Lskruv
Serie- och parallellkoppling
Seriekoppling
-Kraften är konstant
Parallellkoppling
-Kraften delar upp sig
