5 Klämkraft och monteringsmoment

Transkript

1 5 Klämraft och monteringsmoment 5 Klämraft och monteringsmoment Målsättningen med ett sruvförband är att sapa en lämraft mellan de sammanfogade delarna. Sruvförbandets målvärde är således dess lämraft. Eftersom det är svårt, tidsrävande och dyrt, att mäta lämraften diret i sruvförbandet bruar det normala vara att ange ett monteringsmoment. Vid momentmontering bör målvärdet på lämraften inritas så att spänningen i sruven inte överstiger sruvens sträcgräns men samtidigt är så stor att förbandet inte an glappa upp. Översrids sträcgränsen är risen stor att spänningen hamnar nära brottgränsen eftersom momentmonteringsmetoden i sig inte an ontrollera detta. 5.1 Monteringsmoment De reommenderade moment som anges är baserade på en max momentspridning hos vertyget på ± 5% Valet av moment är beroende av hållfasthetslassen, vilen frition som förväntas i förbandet och vilen geometri fästelementen har. Flänssruv har exempelvis en större anliggningsyta än sexantssruv och måste därför ha ett högre moment. Valet av moment har därför delats in i tre steg, se tabell 30. Tabell 30: Steg Åtgärd Exempel Välj en omräningsfator, som funtion av fri tionen och storleen på anliggningsytan i det atuella förbandet, ur tabell 31. Välj ett nominellt moment för atuell sruvtyp ur tabell 32 för stålsruv och tabell 33 för rostfria sruvar Multiplicera det nominella momentet med omräningsfatorn och du har ditt atuella moment Elförzinad flänssruv och flänsmutter, båda torra: Omräningsfator 1,06 Diameter M8, Hållf.lass 8.8 Nominellt moment 24Nm 1,06 x 24Nm 25,44Nm Sruv Elförzinad meanist förzinad Varmförzinad Tabell 31: Omräningsfator Ytbehandling Smörjningstillstånd Omräningsfator Mutter Sexantssruv, Sexanthålssruv Flänssruv Torr 0,96 1,06 Olja 1 1,1 MoS2 0,86 0,95 Torr 0,9 0,99 Olja 0,86 0,95 MoS2 0,77 0,85 Elförzinad Torr 0,96 1,06 meanist Olja/emulsion 0,86 0,95 förzinad Lättmetall Olja/emulsion 0,94 1,03 Varmförzinad Torr 1,17 1,29 Olja/emulsion 1,07 1,18 Lättmetall Olja/emulsion 1,04 1,14 lättmetall Vax 1 1,1 Olja/emulsion 0,84 0,92 31

2 5 Klämraft och monteringsmoment Tabell 32: Nominellt monteringsmoment (M v ) i Nm för stålsruv 1) Gänga Stigning Spänningsarea Hållfasthetslass d P mm As mm ,6 0,35 1,27 0,065 0,1 0,17 0,24 0,29 1,8 0,35 1,7 0,096 0,16 0,25 0,36 0,43 2 0,4 2,07 0,13 0,22 0,35 0,49 0,58 2,2 0,45 2,48 0,17 0,29 0,46 0,64 0,77 2,5 0,45 3,39 0,26 0,44 0,7 0,98 1,2 3 0,5 5,03 0,46 0,77 1,2 1,7 2,1 3,5 0,6 6,78 0,73 1,2 1,9 2,7 3,3 4 0,7 8,78 1,1 1,8 2,9 4 4,9 4,5 0,75 11,3 1,6 2,6 4,1 5, ,8 14,2 2,2 3,6 5,7 8,1 9, ,1 3,7 6,1 9, ,25 36,6 8, , ,75 84, , , , , , , , , , R el R p0,2 N/mm 2 nominellt σ S s N/mm F F FM 26,16 43,6 69,76 98,1 117,72 1) Observera att dessa moment inte normalt gäller för stålbyggnadssruv. Boveret tillhandahåller föresrifter t ex Boverets byggregler och onstrutionsregler, som normalt tillämpas för stålbyggnation. Boveret, Drottninggatan 18, Box 534, Karlsrona, Telefon , Fax Hemsida 32 Tel: Fax: E-post: salg@arvidnilsson.se

3 5 Klämraft och monteringsmoment Tabell 33: Nominellt monteringsmoment (Mv) i Nm för rostfria sruvar Gänga Stigning Spänningsarea Hållfasthetslass Austenitisa (A) Ferritisa (F) och Martensitisa (C) d P mm As mm och och ,6 0,35 1,27 0,057 0,12 0,16 0,068 0,11 0,17 2 0,4 2,07 0,11 0,25 0,33 0,14 0,22 0,35 2,5 0,45 3,39 0,23 0,5 0,66 0,28 0,45 0,7 3 0,5 5,03 0,41 0,87 1,2 0,48 0,79 1,2 3,5 0,6 6,78 0,64 1,4 1,8 0,76 1, ,7 8, ,7 1,1 1,9 2,9 5 0,8 14,2 1,9 4,1 5,4 2,3 3,7 5, ,1 3,3 7 9,3 3,9 6,3 9,9 8 1,25 36,6 7, , , ,75 84, , , , , , R el R p0,2 N/mm 2 nominellt σ S s N/mm 2 F F FM 23,1 49, ,5 45,1 70,4 5.2 Beräning av monteringsmoment Syftet med detta avsnitt är att i en förenlad, men tenist orret, beräningsmodell besriva de väsentligaste fatorerna som sall beatas vid beräning av moment. För att beräna ett moment enligt detta avsnitt måste följande ingångsdata vara ända: 1 Sruvens diameter och stigning 2 Förbandets hållfasthetslass 3 Fritionsförhållandena 4 Monteringsmetod Teoretis bagrund Monteringsmomenten i tabell 32 och tabell 33 har beränats enligt formel 1. Den är en vidareutvecling av den formel som tysarna Kman och Klein presenterade i mitten av 50-talet. Olia formler an ge något olia resultat, men oftast har det större betydelse hur mycet de använda beräningsvärdena avvier från de verliga förhållandena. M v ( d+ P) A S s σ s F F FM Formel 1 Kman och Kleins formel 33

4 5 Klämraft och monteringsmoment M v monteringsmomentet i Nm P gängans delning i mm fator i momentevationen A s gängans spänningsarea i mm 2 χ förhållandet mellan effetiv- och σ S allmän betecning för R p0,2 i dragspänning formler i N/mm 2 S F lämraftens spridning vid R p0,2 förlängningsgränsen vid 0,2 % montering i N förlängning i N/mm 2 F FM σfxa s medellämraften i N R el undre sträcgränsen d gängans diameter i mm Fatorn tar hänsyn till delningens och fritionens inveran på momentet och srivs i sin grundform som i formel 2. d 2 tan( ϕ ρ' ) + D µ u 2( d + P) Formel 2 På grund av geometrisa samband och då det mestadels är samma frition i gänga och anliggningsplan an istället srivas enligt formel 3. [ 0,161 P + µ tot ( 0,583 d 2 + 0,5D )] d + P Formel 3 En analys av -värdet vid olia gängdiametrar och fritionsförhållanden visar att felen inte blir större än omring ± 5% om uttrycet slutligen förenlas som i formel 4. De ingående fatorerna betyder: 1,078 µ tot + 0,0168 Formel 4 d 2 gängans medeldiameter i mm D anliggningsytans fritionsdiameter i mm ϕ gängans stigningsvinel i mm µ u fritionen i anliggningsytan ρ gängans fritionsvinel (beror på fritionen µg i gängan och erhålls ur tan ρ µ g µ tot totalfrition i gänga och anliggningsyta Fatorn χ tar hänsyn till den vridspänning, som uppstår i sruven till följd av gängfritionen. Vridspänningen säner möjligheten att belasta sruven axiellt. Med hjälp av deviationsarbetshypotesen för beräning av effetivspänningen (jämförelsespänningen) erhålls: χ σ e 12 σ P F ,155 µ π g d 2 2 d As σe effetivspänningen i N/mm 2 P gängans delning σ F sruvens förspänning (lämraft) i N/mm 2 µ g fritionen i gängan 4A s π spänningsareans diameter i mm d 2 gängans medeldiameter i mm d As Formel 5 De ur formlerna erhållna värdena på och χ vid olia fritioner (dvs. olia material, ytbehandlingar och smöjningstillstånd) framgår av tabell 34. Värdet på χ beror huvudsaligen på fritionen i gängan (µg) och har därför i tabellen angetts vara oberoende av gängdiametern, lisom värdet på. 34 Tel: Fax: E-post: salg@arvidnilsson.se

5 5 Klämraft och monteringsmoment Sruv Elförzinad meanist förzinad Ytbehandling Mutter Smörjningstillstånd Tabell 34: Beräningsvärden µ tot µ g µ u S F F FM χ G F ± Torr 0,14 0,29 0,168 1,24 0,62 Olja 0,125 0,16 0,152 1,21 0,71 MoS2 0,1 0,16 0,125 1,15 0,75 Vax 0,06 0,11 0,082 1,08 0,83 Torr 0,125 0,29 0,152 1,21 0,64 Olja 0,1 0,16 0,125 1,15 0,75 MoS2 0,08 0,11 0,103 1,11 0,81 Vax 0,06 0,11 0,082 1,08 0,83 Elförzinad Torr 0,14 0,29 0,168 1,24 0,62 meanist Olja/emulsion 0,1 0,16 0,125 1,15 0,75 förzinad Vax 0,06 0,11 0,082 1,08 0,83 Lättmetall Olja/emulsion 0,125 0,23 0,152 1,21 0,67 Varmförzinad Varmförzinad Torr 0,2 0,29 0,232 1,41 0,55 Olja/emulsion 0,14 0,16 0,168 1,24 0,69 Vax 0,06 0,11 0,082 1,08 0,83 Lättmetall Olja/emulsion 0,16 0,29 0,189 1,29 0,6 lättmetall Vax 0,14 0,23 0,168 1,24 0,65 Olja/emulsion 0,2 0,29 0,232 1,41 0, Förspänningsgrad Förspänningsgraden an inte väljas fritt. Den möjliga förspänningen begränsas både av fritionen och monteringens osäerhet. En viss frition och en viss monteringsmetod ger därför en bestämd förspänningsgrad eftersom effetivspänningen inte tillåts bli större än den nominella sträcgränsen (σs). Förspänningsgraden (G F ) för olia fritioner vid montering med momentnycel sruv-/ mutterdragare med maximalt ± 5% momentspridning framgår av tabell Beräningsexempel lämraft Följande exempel visar hur lämraften an beränas: Sexantssruv M10 i hållfasthetslass 8.8 och mutter i hållfasthetslass 8 samt bricor med hårdhet min. 200HV. Samtliga fästelement är elförzinade och torra. För monteringen sall ett vertyg användas, som har inställbar momentstyrning med en spridning av max. ± 5%. Ur momenttabell 32 erhålls monteringsmomentet Mv 47Nm. Liaså erhålls σ s 640 N/mm 2 och A s 58 mm 2. Detta ger sträcraften F s σ s A s N N 37,1 N Ur tabell 34 erhålls följande beräningsvärden: S F /F FM ± 0,29 och G F 0,62 och ur tabell 31 omräningsfatorn 0,96. Detta ger: Monteringsmoment MV omräningsfatorn 47 0,96 45 Nm Medelförspänningsraften F FM F S G F 37,1 0,62 N 23 N S F F FM Klämraftens spridning S F F FM ± 0,29 23 N ± 6,7 N 35