INL1.2 Skruvförband, Lösningsförslag

Relevanta dokument
Åtdragningsmoment - en hel vetenskap...

Lösningsförslag, Inlämningsuppgift 2, PPU203 VT16.

Hjälpmedel: Tore Dahlbergs formelsamling, TeFyMa eller någon annan liknande fysik- eller matematikformelsamling, valfri miniräknare, linjal, passare

TentamensKod: Tentamensdatum: 16 januari 2018 Tid: Hjälpmedel:

Tore Dahlbergs formelsamling, TeFyMa eller liknande fysik- eller matematikformelsamling, valfri miniräknare

P R O B L E M

Tentamen i Hållfasthetslära AK

Hållfasthetslära Lektion 2. Hookes lag Materialdata - Dragprov

BRUKSANVISNING Nord-Lock originalbrickor

40 poäng. Allmänna anvisningar: Uppgifterna är av varierande svårighetsgrad. Varje uppgift kan ge upp till 5 poäng.

TENTAMEN I KURSEN BYGGNADSMEKANIK 2

DELBAR KABELTRUMMA UTVECKLING OCH FRAKTOPTIMERING

Grundläggande maskinteknik II 7,5 högskolepoäng

Spännbetongkonstruktioner. Dimensionering i brottgränstillståndet

HEICO FASTENING SYSTEM. Enkel Snabb Pålitlig HEICO-TEC SPÄNNMUTTER

Tekniska data Bult & Mutter

Rättningstiden är i normalfall tre veckor, annars är det detta datum som gäller:

Tentamen i Hållfasthetslära AK

Lunds Tekniska Högskola, LTH

Tentamen MF1039 DoP Komponenter

Tore Dahlbergs formelsamling, TeFyMa eller liknande fysik- eller matematikformelsamling, valfri miniräknare

Tentamen i Hållfasthetslära AK

Väggenomföring, typ GOEL. Installations- och underhållsanvisning

Tentamen i Hållfasthetslära gkmpt, gkbd, gkbi, gkipi (4C1010, 4C1012, 4C1035, 4C1020) den 13 december 2006

TENTAMEN I KURSEN DIMENSIONERING AV BYGGNADSKONSTRUKTIONER

Infästning av tunga komponenter. Allmänt om tunga komponenter

ETP-EXPRESS För snabb montering och kompakt inbyggnad. ETP-EXPRESS R Rostfritt. ETP-EXPRESS C Nickelbelagd

HÅLLFASTHETSLÄRA Hållfasthetslärans grundläggande uppgift är att hjälpa oss att beräkna dimension och form hos en konstruktion så att den vid

Skruvar: skruvens mekanik

SWEDISH SVENSKA. Superbolt. Multi-jackbolt tensioners (MJT) standardsortiment

Skjuvning och skjuvspänning τ

TENTAMEN I MATEMATISK STATISTIK 19 nov 07

Skruvar: skruvens mekanik. Skillnad skruv - bult - Skruv: har gänga - Bult: saknar gänga

Miniräknare + Formelblad (vidhäftat i tesen) 50 p

Tentamen i Hållfasthetslära för K4 MHA 150

och med införandet av Eurokodsystemet

Tekniska Högskolan i Linköping, IKP Tore Dahlberg TENTAMEN i Hållfasthetslära; grk, TMMI17, kl DEL 1 - (Teoridel utan hjälpmedel)

Glidlagerbussning PTFE COB010F med fläns DIN 1494

Belastningsanalys, 5 poäng Töjning Materialegenskaper - Hookes lag

Analys av plogskiva i plast för snöröjning

Dimensionering i bruksgränstillstånd

SKRUVFÖRBAND ÅTDRAGNINGSMOMET

Tentamen i: Konstruktionselement. Antal räkneuppgifter: 5 Datum: Examinator: Hans Johansson Skrivtid:

= 1 E {σ ν(σ +σ z x y. )} + α T. ε y. ε z. = τ yz G och γ = τ zx. = τ xy G. γ xy. γ yz

Utformningen av ett förstärkt skruvförband på en differentialväxel i bandvagnen BvS10

Hållfasthetslära. HT1 7,5 hp halvfart Janne Carlsson

Framo 80 Balkprofil FZV. Framo 80 Balkskarv FZV. Framo 80 Balkfot WBD FZV. Framo 80 Konsolfot FZV

Monteringsinformation

Aquatec IP44. Utanpåliggande system

SKORSTEN. Monteringsanvisning för inomhus skorsten

Spännelement. Spännelement. Tål mycket höga moment. Är enklaste sättet att fästa kuggremhjulet mot axeln. Har små inbyggnadsmått

Företaget och produkterna. ETP Transmission AB

Fasta förband. Funktion - Hålla fast

Projekt : Samverkan upplagstryck-5 mm spikningsplåt

Pac2 standard för friktionsgivande gänglåsning Dri-Loc Plastic

LÖSNING

4.1 ANVÄNDNING OCH MONTERING

Bronsbussning COB098F fläns DIN 1494

Karlstads universitet 1(7) Byggteknik. Carina Rehnström

Nessie Rikningsventil typ VDH 30EC 4/3 CETOP 3 fläns montage (ISO 4401) samt inline version

TENTAMEN Material. Moment: Tentamen (TEN1), 3,5 högskolepoäng, betyg 3, 4 eller 5. Skriv din kod, kurskoden och kursnamn på varje inlämnat blad!

Karlstads universitet 1(7) Byggteknik

Hållfasthetslära. VT2 7,5 p halvfart Janne Färm

T Pac2 standard för mikrokapslad gänglåsning Dri-Loc Dimension och provningsspecifikationer

Mekaniska förband EN

O-RINGAR INBYGGNAD. O-ringens tvärsnitt, D , F min 0,5 0,6 0,7 0,9 1,1

Formelsamling i Hållfasthetslära för F

Att beakta vid konstruktion i aluminium. Kap 19

C.EDGREN. Innehåll: C.EDGREN Grusgropsvägen ÖREBRO Tel: Fax: Mail: Tappex

LÖSNINGAR. TENTAMEN i Hållfasthetslära grk, TMHL07, kl DEL 1 - (Teoridel utan hjälpmedel)

TENTAMEN I FÖRDJUPNINGSKURS I BYGGKONSTRUKTION

SKORSTEN. Teknisk specifikation

Hållfasthetslära. Böjning och vridning av provstav. Laboration 2. Utförs av:

Tentamen i Hållfasthetslära AK2 för M Torsdag , kl

JENS S. Spännelement och Krympringar

(kommer inte till tentasalen men kan nås på tel )

PRODUKTHANDBOK HAKI KOPPLINGAR

TENTAMEN Datum: 14 feb 2011

FAG Vinkelkontaktkullager Enradiga

Betongprovning Hårdnad betong Elasticitetsmodul vid tryckprovning. Concrete testing Hardened concrete Modulus of elasticity in compression

Korrosionsinstitutet. Swedish Corrosion Institute. Uppdragsgivare: Nicholas T Rolander Morbygden 44 SE Falun

en observerad punktskattning av µ, ett tal. x = µ obs = 49.5.

Svetsning. Svetsförband

FÖR ANVÄNDNING I BÅDE HÅRDA OCH PORÖSA MATERIAL

TENTAMEN I HÅLLFASTHETSLÄRA FÖR F (MHA081)

Monteringsanvisning/Serviceanvisning/Reservdelslista. Beskrivning. 1. Insvetsning av dragögla

Laboration i Maskinelement

Insatsgänga Tangless

Tekniska Högskolan i Linköping, IKP Tore Dahlberg TENTAMEN i Hållfasthetslära; grk, TMMI17, kl DEL 1 - (Teoridel utan hjälpmedel)

Monterings- och bruksanvisning. Pallställ

SWEDISH SVENSKA. Superbolt. Multi-jackbolt tensioners (MJT) standardsortiment

Brandskydd av stålkonstruktioner

Exempel 11: Sammansatt ram

Belastningsanalys, 5 poäng Tvärkontraktion Temp. inverkan Statiskt obestämd belastning

och med införandet av Eurokodsystemet

Gyproc Handbok 7 Gyproc Teknik. Statik. Dimensionering Dimensionering av Glasroc THERMOnomic ytterväggar

VSMA01 - Mekanik ERIK SERRANO

Brandskydd av stålkonstruktioner

TENTAMEN I HÅLLFASTHETSLÄRA FÖR I2 MHA april (5 timmar) Lärare: Anders Ekberg, tel

FAG Axialvinkelkontaktkullager Enkelverkande

Transkript:

PPU07 IN. Skruvförband, ösningsförslag En inspektionslucka på höljet till en pumpanordning är monterad med ett skruvförband. Övertrycket i höljet växlar ett par gånger per minut mellan p 0 och p max [MPa]. Se bilder och data i tabell för ytterligare beskrivning av höljets konstruktion. Ursprungligen har dessa höljen tillverkats i gjutstål, men att få bättre korrosionsbeständighet har man prövat att tillverka dem i aluminium i stället. et har dock fått den oväntade bieffekten att inspektionsluckan har börjat läcka p.g.a. utmattningsbrott i skruvarna. Förutom materialvalet är gjutstålshöljena och aluminiumhöljena identiska. b a Skruvarna skall kunna tåla en pulserande spänning (d.v.s. skillnad mellan spänningen vid F smax (p 0 ) och F smax (p max )) av ca. 50 MPa utan någon risk för utmatning. Uppgiften består i att först undersöka skillnaden mellan största och minsta materialspänning i skruvarna för båda konstruktionerna och sedan modifiera konstruktionen i aluminium så att problemet med utmattningsbrott elimineras. (u kan anta att alla skruv är gängade hela vägen upp till skruvhuvudet och att E-modulen för skruvarna är 00 GPa). Värden som använts för lösningsförslaget: F Skruvar i p 0 p max a b μ (kn) (MPa) (MPa) (mm) (mm) (mm) g μ u st M8 klass 8.8 0,5 300 0 0 0, 0,8 a) (p) Beräkna skillnaden mellan största materialspänning i skruvarna vid övertryck p 0 respektive p max för gjutstålshöljet. ösning: E s 00 GPa, F i kn Yttre lasten vid p max är övertrycket multiplicerat med arean av lockets insida: p max π antal skruvar π 300 mm,5 MPa skruvar,5 π300 N/skruv /skruv en totala klämlängden för förbandet a + b 0 mm. Övriga formler och materialdata för att beräkna förhållandet mellan fjäderkonstant för fläns och skruv finns i F.S. Elasticitetsmodul för gjutstål ger: E f 0 GPa M8 ger (ur tabell): d m 7,88 mm, 36,6 mm, d h 9 mm, Eftersom skruven är gängad hela vägen gäller A E. N 3 mm A f π ((N + 0,3) d h ) π ((3 mm + 0,3 0 mm) 9 mm ) 70π mm 0 mm k f A f E f, k s A E E s k f /k s A f E f 0 GPa 0 mm A E E s 00 GPa 36,6 mm 6,3 F i + kn + 3,0 kn + k f /k s + 6,3

PPU07 Största materialspänning i skruvarna (vid fullt övertryck): 3,0 kn 356 MPa 36,6 mm Största materialspänning i skruvarna vid p 0 (yttre last är noll, endast F i ): Skillnaden: F i kn 38 MPa 36,6 mm 356 MPa 38 MPa 8 MPa b) (p) Beräkna skillnaden mellan största materialspänning i skruvarna vid övertryck p 0 respektive p max för aluminiumhöljet. ösning: etta är exakt samma beräkning som i uppgift a), men en annan elasticitetsmodul för flänsmaterialet. (Övriga värden för att beräkna k f /k s är oförändrade) Största materialspänning i skruvarna (vid fullt övertryck): E f 70 GPa k f /k s A f E f A E E s 70 GPa 0 mm 00 GPa 36,6 mm,0 F i + kn +, kn + k f /k s +,0, kn 395 MPa 36,6 mm Största materialspänning i skruvarna vid p 0 (yttre last är noll, endast F i ): Skillnaden: F i kn 38 MPa 36,6 mm 395 MPa 38 MPa 67 MPa Anmärkning: Om man har räknat rätt på båda uppgifterna så skall den pulserande spänningen i skruvarna ligga klart under utmattningsgränsen (50 MPa) i uppgift a) och klart över i uppgift b).

PPU07 c) (3p) Justera konstruktionen i aluminium så att den pulserande lasten i skruvarna inte längre orsakar utmattning. Använd rekommendationerna i formelsamlingen. u får inte ändra på luckans diameter, antal skruvar eller hållfasthetsklass. äremot är det fritt fram att byta skruvdimension, klämlängd eller förspänningskraft i skruvarna. ösning: Först väljs skruvdimension så att förspänningskraften blir ca.,5 gånger större än yttre lasten (yttre lasten har samma värde som i tidigare uppgifter). Observera att förspänningskrafterna som anges i uppgiften egentligen är för små för skruvarna (det är en bidragande orsak till utmattningsbrott blir ett problem). Ungefärlig förspänningskraft: F i,5,5 7,6 kn 9 kn Har man skruvklass 8.8 så kan man sedan fuska genom att kolla tabellen i formelsamlingen (den listar lämplig förspänningskraft för skruvar av 8.8-klass). Annars räknar man ut lämplig förspänning för sin hållfasthetsklass, vilket enligt rekommendationer i F.S. skall vara cirka 0,7 gånger sträckgränsen: Hållfasthetsklass 8.8 σ B 800 MPa, σ s 0,8 σ B σ s 60 MPa σ i 0,7 σ s 0,7 60 MPa 8 MPa Genom att dividera förspänningskraften med förspänningen fås ett ungefärligt värde på skruvens spänningsarea: F i 9 kn mm σ i 8 MPa Eftersom M8 är den skruvdimension som har en spänningsarea som ligger närmast mm behöver skruvdimensionen inte bytas. Oavsett om man byter skruvdimension eller inte så skall klämlängd och förspänningskraft sedan anpassas till skruven (enligt rekommendationerna i formelsamlingen): Klämlängd: 6 d 6 8 mm 8 mm (d är skruvens ytterdiameter) Klämlängden kan för enkelhetens skull till exempel avrundas till 50 mm (f.ex. a 5 mm, b 5 mm). Förspänningskraft: F i σ i 8 MPa 36,6 mm 6, kn

PPU07 d) (3p) Kontrollräkna laster och krafter för konstruktionen du valde i förra uppgiften. Undersök följande: Hur stor blir den pulserande spänningen i skruvarna (jämför med resultat från uppgift a och b. Vid vilket övertryck blir spänningen i skruvarna större än brottgränsen? Vid vilket övertryck uppstår läckage? ösning (d): Första delen beräknas på samma sätt som i uppgift a) och b). et gäller bara att hålla reda på vilka värden som har ändrats. Skruv M8 (fortfarande). E s 00 GPa, d m 7,88 mm, 36,6 mm, d h 9 mm, N 3 mm Klämlängd och förspänningskraft från föregående uppgift. Yttre last och elasticitetsmodul för aluminium samma som tidigare: 50 mm, E f 70 GPa, F i 6, kn, 7,573 Kn Uträkning: A f π ((N + 0,3) d h ) π ((3 mm + 0,3 50 mm) 9 mm ) 70π mm 55 mm k f A f E f, k s A E E s k f /k s A f E f A E E s 70 GPa 55 mm 00 GPa 36,6 mm 5,8 F i + 6, kn + 7,6 kn + k f /k s + 5,8 7,6 kn 8 MPa 36,6 mm Skillnaden: F i 6, kn 8 MPa 36,6 mm 8 MPa 8 MPa 33 MPa OK ösning (d): F i + > σ B, F i +, F + k f /k p π ö s x (x är antalet skruvar) p ö π x π > σ + k f /k B p ö s x( + k f /k s ) > σ B F i p ö > (σ B F i ) x( + k f/k s ) π p ö > (800 MPa 36,6 mm ( + 5,8) 6, kn) π(300 mm) p ö > (980 N 600 N) 35,8 π300 mm p ö > 880 35,8 N π300 mm p ö > 6 MPa Anmärkning: När det blir en rörig uträkning som den här är det bra att ha enheterna med för att lättare upptäcka eventuella misstag.

PPU07 ösning (d3): äckage uppstår då klämkraften F K 0. + F K (ur F. S. ), F i + + k f /k S, F K 0 F i + F + k f /k + 0 F i ( ) F s + k f /k F i ( ) s + k f /k s 6, kn ( + 5,8 ) 9,5 kn För att få övertrycket som ger 9,5 kn (yttre last per skruv) multiplicerar man med antalet skruvar och dividerar med arean på lockets insida. 9500 p ö π N/mm 3,86 MPa 300 äckage kommer alltså att uppstå långt innan övertrycket är stort nog för att skruvarna skall gå av. e) (p) Beräkna det åtdragningsmoment som ger rätt förspänningskraft vid montering av det nya förbandet. Se tabell för friktionskoefficienterna μ g och μ u. ösning: M F ad m ( tan α + μ g μ g tan α + μ u ), d m hål + N, tan α p πd m (ur F. S. ) en axiella kraften som skall skapas av vridmomentet är förspänningskraften F i. Friktionskofficienterna u g (gänga mot gänga) och μ u (mutter/skruvhuvud mot underlag) ur tabell. Observera att p i det här fallet står för gängans stigning (ur tabell) och inte för övertrycket. d m 7,88 mm, d h 9 mm, N 3 mm, p,5 mm, μ g 0,, μ u 0,8, F a F i 6, kn tan α p,5 mm πd m π 7,88 mm 0,055, hål + N 9 mm + 3 mm mm M F ad m ( tan α + μ g μ g tan α + μ u M ) d m 6, kn 7,88 mm 6, 7,88 0,5 Nm 6,6 Nm 0,055 + 0, ( 0, 0,055 + 0,8 mm 7,88 mm )