HANDBOK OM SKRUVFÖRBAND

HANDBOK OM SKRUVÖRBAND Andra utåvan, omarbetad och utvecklad Colly Components AB. Box 76, 164 94 Kista. Tel 08-703 01 00. ax 08-703 98 41. www.colly.se

Copyriht Colly Company AB, 1995 Alla rättiheter är förbehållna Colly Company AB, varför eftertryck och kopierin, helt eller delvis, endast kan ske med foretaets medivande. Grafisk form och repro: Sundell Reklam & Tidninsproduktion AB Trycknin: Axept Reklamproduktion AB, Stockholm 1995 Colly Company re. nr. MSK TU 9501135A ISBN 91-630-388-X

HANDBOK OM SKRUVÖRBAND 5 örord till andra upplaan örsta upplaan av Colly Company handbok om skruvförband utkom 1971. örfattare var Owe Berius och Invar aerber. Sedan dess har handboken använts av 1000-tals personer inom industri och skolor. Handboken var den första i sitt sla som redovisade beräkninsmetoder och underla på ett strukturerat och samlat sätt. Mänder av skruvförband har beräknats med hjälp av de formler, tabeller och diaram som finns redovisade. Dessa förband har sedan bevisat sin praktiska funktion i olika applikationer. Måna konstruktörer är tyvärr fortfarande omedvetna om den betydelse som skruvförbandet utör i var höteknoloiska värld. Pa senare år har dock flera, i vissa fall traiska, händelser fått måna att inse att fästelementen spelar en mycket betydelsefull roll i våra liv. Oljeplattformar har vält, flyplan har störtat, tak har rasat in, stridsvanar har slaits ut och astronauter har omkommit på rund av felaktia skruvförband. Aven fästelementens kvalitet har ifråasatts då bl a den amerikanska marknaden översvämmats av falska skruvar eller skruvar av undermåli kvalitet. Ett feldimensionerat, felberäknat eller felmonterat skruvförband eller en undermåli produktkvalitet kommer ofelbart att förr eller senare leda till haveri med mer eller mindre kostsamma konsekvenser. I samband med omarbetninen av den andra upplaan av Colly Company handbok om skruvförband har ocksá ett Windows baserat beräkninsproram för PC utvecklats. Prorammet byer på de formler och samband som finns redovisade i handboken. Prorammet som är självinstruerande innebär att ett skruvförband kan beräknas på nåra få minuter. Kista, september 1995 Division Maskinelement Colly Company AB

4 HANDBOK OM SKRUVÖRBAND Introduktion Måna praktiska eller konstruktiva problem uppstår i samband med dimensionerin av skruvförband såsom låsnin, värme, korrosion, utmattnin, skjuvnin etc. De flesta av dessa problem kan förenklas eller lösas om man vid beräknin av ett skruvförband pa ett metodiskt sätt år ienom de faktorer som kommer att påverka konstruktionen. Vi ska här redoöra for skruvens mekanik och föreslå en lämpli beräkninsån med lednin av vad som publicerats från undersökninar jorda i framför allt Tyskland, USA och Sverie. Vi ska även visa hur HELICOIL insatsänor och UNBRAKO höhållfast skruv kan användas som konstruktionselement och hur Du förenklar och förbilliar konstruktionen. Colly Company handbok om skruvförband består av: Skruvförbandets mekanik En inående redoörelse for skruvens mekanik och vilka faktorer som påverkar beräkninen av skruvförband. Beräknin och dimensionerin En detaljerad beskrivnin över hur skruvförbandet beräknas och dimensioneras. Tabeller och diaram Tabeller och diaram som behövs för beräkninen. Beräkninsproram Ett Windows baserat beräkninsproram for PC. Prorammet som är självinstruerande innebär att ett skruvförband enkelt kan beräknas på nåra minuter. Prorammet kan beställas från Colly Company.

HANDBOK OM SKRUVÖRBAND 5 örord till första upplaan Skruvförbandet är ett av våra viktiaste och vanliaste maskinelement. Pålitlia och funktionella skruvförband är en nödvändi förutsättnin för vår moderna teknik. Trots detta är ofta de metoder som används för dimensionerin av skruvförband tvivelaktia. Måna åner får känsla och tumreler vara vä-ledande för val av dirnensioner och material hos för-bandets obika delar. Detta kunde kanske funera till-fredsställande för ett tiotal år sedan då den tekniska utvecklinstakten inte var snabbare än att man hann skaffa si känsla för och erfarenhet av existerande element och material medan de ännu var ånbara. Nu kommer nya konstruktionselernent och nya mate-rial fram så ott som varje da. Dessa möjliör ele-anta och ekonotfliskt fördelaktia tekniska lösninar. Detta är fallet även inom skruvförbandstekniken. ör att kunna tillodoöra si de fördelar utvecklinen erbjuder måste man dock systematiskt analysera sina problemställninar. Detta är fördelaktit och kanske nödvändit även då det äller konventionella skruv-förband. Analysen av ett skruvförband är emeblertid komplicerad. Överförinen av klämkraften er t ex ett komplext spännins- och deformationstillstånd i de hopfoade delarna. Deforrnationen i förbandets olika anlininsytor är mycket svåra att analysera och bestämma. Genorn att idealisera eometri hos och kraftspel i ett förband kan rnan emellertid hya upp en modell av detta som är inenjörsmässit beräkninsbar. Även om den i enskildheter såsom spänninsfördelnin mm er blott approximativt riktia resultat så er den en od uppskattnin av de storheter som konstruktören måste känna för att öra en optimerin av skruvförbandet. I denna handbok redovisas hetäkninsrnetoder för analys av skruvförband. Metoderna är tillräcklit exakta för varje tänkbar praktisk tillämpnin. De har fördelen att leda till målet utan allför omfattande beräkninar.dessutom redovisas i handboken resultat av beräkninarna oftast i tabell- och diaramform för de värden på intressanta parametrar som kan bli aktuella. ör den som vill kritiskt värdera metoderna finns en referenslista som täcker den viktiaste litteraturen på området. Denna er också rnöjlihet till fördjupade studier av enskilda problemställninar och till förfinin av beräkninsmetoderna. Beräkninsanvisninarna är sammanställda så att de automatiskt leder till en systematisk analys av skruvförhandet. öljer man den år man inte förbi nåra väsentbia led i analysen. En ytterliare accentuerin av systematiken erhålls om man använder de beräkninsformubär som skräddar-sytts för analys av skruvförband i enlihet med hand-bokens anvisninar. Stockholm den 9 juni 1971 Janne Carlsson Professor Institutionen för hållfasthetsllira Kunl.Tekniska höskolan

6 HANDBOK OM SKRUVÖRBAND Innehåll 1 Inlednin... 7 Beteckninar och symboler... 8 3 Skruvens mekanik... 9 3.1 Erforderli förspänninskraft... 9 3.1.1 Erforderli förspänninskraft beroende av lastens storlek och riktnin... 9 3.1.1.1 Skruvförbandet påverkas av drakraft i axiell led... 9 3.1.1. Skruvförbandet påverkas av tryckkraft i axiell led...10 3.1.1.3 Skruvförbandet påverkas av både axialoch radialkraft...,,,... 10 3.1.1.4 Sammanfattnin... 10 3.1. Erforderli förspännin beroende av elasticiteten i skruv och hopfoade delar...11 3.1..1 jäderkonstanten C allmän härlednin... 11 3.1.. Skruvens förlännin... 1 3.1..3 Godsets deformation... 1 3.1..4 Sammanfattnin... 14 3.1.3 Erforderli förspänninskraft beroende av sättninar... 15 3.1.3.1 Vad menas med sättnin?... 15 3.1.3. Var inträffar sättninar?... 15 3.1.3.3 Hur inverkar sättninen på erforderli förspänninskraft?... 15 3.1.3.4 Hur stor är sättninen Z?... 16 3.1.3.5 Sättnin i anlininsytorna... 16 3.1.3.6 Sättnin i hopfoade delar... 16 3.1.3.7 Sättnin i änorna... 16 3.1.3.8 Sättnin förorsakad av brickor, packninar, fär mm... 17 3.1.3.9 Sammanfattnin... 17 3.1.4 Erforderli förspänninskraft beroende av lastens anreppspunkt... 18 3.1.4.1 Lasten L anriper i mutterns resp. skruvskallens anlininsplan.... 18 3.1.4. Lasten L anriper inne i odset... 19 3.1.4.3 Sammanfattnin... 19 4 Beräknin och dimensionerin... 1 4.1 Beräknin av erforderli förspännins kraft... 1 4.1.1 Skruvförbandet påverkas av axiell drakraft... 1 4.1.1.1 Beräknin av förspänninsförlust Z... 1 4.1.1. Beräknin av förspänninsförlust Lb... 1 4.1.1.3 Restförspännin min... 4.1. Skruvförbandet påverkas av radialkraft... 4.1.3 Skruvförbandet påverkas av både axialoch radialkraft... 3 4.1.4 Sammanfattnin... 3 4. Beräknin av max. tillåten förspännin för antaet värde för friktionskoefficient µ....4 4..1 Sammanfattnin... 5 4.3 Beräknin av åtdraninsmoment M v.... 6 4.3.1 Sammanfattnin... 6 4.4 Spridnin i skruvförbandet... 7 4.4.1 Spridninens inverkan på förspänninskraften... 9 4.4. Sammanfattnin... 30 4.5 Hur hårt kan skruven utnyttjas...30 4.6 Varför bör inte skruvförbandet överdimensioneras... 31 4.7 Hålplantryck... 3 4.8 Utmattninshållfasthet... 3 4.9 Beräknin av änländ i ods... 34 5 Diaram och tabeller... 35 5 Litteraturförtecknin... 50

HANDBOK OM SKRUVÖRBAND 7 1. Inlednin Det är knappast nåon överdrift att påstå att konstruktörer har betraktat och fortfarande betraktar en skruv som ett ammalt känt och enkelt maskinelement. När man er si tid att räkna på ett skruvförband finns formler och hjälptabeller tillänlia. Man räknar på skruvens brotthållfasthet och odsets skjuvhållfasthet. Önskar man fördjupa si i skruvens mekanik och åskådliöra hur exempelvis skruvländ, sättninar, krafters anreppspunkt etc. påverkar skruvförbandet blir det enast svårare att finna sambandet. Vill man dessutom vid dimensionerinen ta hänsyn till de felkällor som kan tänkas förekomma i praktiken t ex monterinsmetod, i skruvförbandet rådande omständiheter etc. är detta så pass ovisst att man i reel helt enkelt inför säkerhetsfaktorer i skruvhållfasthetsformeln. Nedanstående skruvberäkninsformel aner förhållandet sedan säkerhetsfaktorer införts. L X = G ReL As............... (1) L = yttre lasten X = säkerhetsfaktor G = yttjanderad av R el R el = skruvens sträckräns A S = skruvens spänninsarea Stora variabler Studerar man skruvberäkninsformeln finner man att säkerhetsfaktorn X kan variera från ca 1,1 till ca 5 beroende på ur vilken källa man väljer den. Nyttjanderaden G kan variera från ca 0,5 till ca 0,9 beroende på vilka förhållanden som råder i skruvförbandet. Man har således i beräkninsskedet infört sådana variabler att skruvförband beräknade enlit ovan sällan eller aldri får rätt dimension. el resoneman Väljer man en förhållandevis stor säkerhetsfaktor borde man få ett överdimensionerat förband och på rund av detta vara arderad att konstruktionen håller. Man får inte alltid tillräckli förspänninskraft enom att överdimensionera förbandet. Oftast får man istället som visas länre fram i denna handbok en läre förspänninskraft för en större skruvdimension, om ej speciella åtärder vidtaes. Modern beräkninsmetod öljande beräkninsunderla vill e di en möjlihet att ta hänsyn till de faktorer som kan påverka skruvförbandet. Därmed är förutsättninarna betydlit större att den skruvdimension som du slutlien väljer även i praktiken är den skruvdimension som bäst löser ditt konstruktionsfall. Det innebär också att du enom konstruktiva åtärder trolien kan välja en mindre skruv och därmed få ett billiare skruvförband. Beräkninsånen är i huvudsak uppbyd på följande sätt: A) Beräknin av den för ett visst belastninsfall erforderlia förspänninskraften erf med hänsyn taen till de faktorer som påverkar denna. B) Beräknin av skruvens nyttjanderad d v s skuvens draspännin σ d Den är i första hand beroende av änfriktionskoefficienten µ.därmed kan den förspänninskraft beräknas, som en viss skruv förväntas e under rådande omständiheter. C) Val av den minsta skruvdimension som kan klara den erforderlia förspänninskraften erf med hänsyn taet till spridnin, sättnin, hålplantryck och utmattnin. Beräkninsproram Med hjälp av ett Windowsbaserat beräkninsproram för PC år det snabbt att beräkna ditt skruvförband. Prorammet byer på de formler och samband som finns i handboken. Prorammet kan beställas från Colly Company AB. Man inser att detta resoneman är felaktit om man ör klart för si följande. Ett skruvförband har alltid en viss specifik funktion, exempelvis att klämma, fästa, sammanfoa, täta etc. örutom detta får förbandet naturlitvis inte lossna. Det äller således att åstadkomma en förspänninskraft som trots avlastnin, enom yttre krafters påverkan och enom sättninar, alltid har ett positivt värde.

8 HANDBOK OM SKRUVÖRBAND. Beteckninar och symboler A = cylinderarea A S = skruvens spänninsarea C = fjäderkonstant d = skruvdiameter D a = anlininsdiameter, dvs skruvskallens diameter + friående hålets diameter divi-derat med två D h = friående håldiameter d i = skruvens innerdiameter D m = skruvens medeldiameter D s = skruvens spänninsdiameter E = elasticitetsmodul = kraft s = skruvkraft för plasticerin erf = Erfoderli föspänninskraft min = den minsta förspänninskrfat som man kan tillåta som säkerhetsmarinal för att kons-truktionen ej skall bli helt avlastad u = undre räns ö = övre räns L = yttre last Ldyn = yttre last, dynamisk Lstat = yttre last, statisk La = skruvens andel av yttre lasten Lb = odsets andel av yttre lasten q = erfoderli förspännin för att klara radialkraften z = förspänninsförlust på rund av sättninen G = nyttjanderad av R el, förspänninsrad K,K m = korrektionsfaktorer Kp,Ks L = länd L eff = effektiv änländ L f = lastfaktor L K = klämländ L K /d = förhållande mellan skruvens klämländ och dess diameter M a = anlininsmoment M = änmoment M v = åtdraninsmoment P = stinin P h = hålplantryck Q = radialkraft S f = spridninsfaktor S m = momentspridnin S u = friktionsspridnin W p = vridmotstånd X = säkerhetsfaktor Z = sättnin Z f = sättninfaktor B = änans profilvinkel l = ländförändrin µ a = friktionskoefficient anlininsyta µ = friktionskoefficient äna µ plan = friktionskoefficient i det delninsplan som har minsta friktion ε = friktionsvinkel σ up = max. spänninsamplitud för resp.skruv σ a = aktuell belastninsamplitud R m = skruvmaterialets brotträns σ d = draspännin σ e = effektivspännin R el = skruvmaterialets sträckräns τ = vridskujspännin τ B = skjuvbrotträns τ S = skjuvsträckräns φ = änans stininsvinkel ς = äntäcknin

HANDBOK OM SKRUVÖRBAND 9 3. Skruvens mekanik 3.1 Erforderli förspänninskraft ör att kunna beräkna den förspänninskraft som fodras för att klara ett visst ivet belastninsfall äller det att i första hand bestämma hur olika faktorer kan tänkas påverka denna förspänninskraft. aktorer som påverkar den erforderlia förspänninskraften erf är: Lastens storlek och riktnin Elasticiteten i skruv och hopfoade delar Sättninar i förbandet Lastens anreppspunkt 3.1.1 Erforderli förspänninskraft beroende av lastens storlek och riktnin 3.1.1.1 Skruvförbandet påverkas av draraft i axiell led Vid åtdranin av ett skruvförband enlit fi. 101 kommer drakraften i skruven att öka utmed linjen O - A, fi. 10, samtidit som tryckkraften i odset ökar utmed linjen B - A. Skruvens förlännin respektive odsets hoptrycknin representeras av sträckorna ls och l I fiurerna anes L som en punktkraft. I praktiken är det fråa om yt- och volymkrafter som anriper över ett större område. L betraktas som resultanten till dessa krafter. En yttre last L åstadkommer en öknin av drakraften i skruven utmed linjen O - A - C och en minsknin av tryckkraften i odset utmed linjen A - E, om den anriper i mutterns respektive skruvskallens anlininsplan. örspänninskraften motsvaras av sträckan A - D efter det att skruvförbandet blivit åtdraet och restförspänninen min, efter det att yttre lasten L tillkommit, av sträckan E -. Om förspänninskraften vid åtdraninen blir så liten att lasten L helt avlastar förbandet, min = 0, har skruvförbandet förlorat sin funktion att klämma, täta o s v. Vid dynamisk belastnin förelier dessutom risk för att skruven lossnar.

10 HANDBOK OM SKRUVÖRBAND 3.1.1. Skruvförbandet påverkas av tryckkraft i axiell led Drakraften i skruven och tryckkraften i odset ökar utmed linjerna O - A respektive B - A i fi. 104 vid åtdranin av ett skruvförband enlit fi. 103. När den yttre lasten L tillkommer trycks odset ytter-liare samman utmed linjen B - A - G samtidit som drakraften i skruven minskar utmed linjen A - O till E. Inte heller i detta fall får min bli lika med noll efter-som skruvförbandet då förlorar sin funktion och skru-ven vid dynamisk belastnin kan lossna. 3.1.1.3 Skruvförbandet påverkas av både axial-och radialkraft I likhet med de föreående båda fallen kommer dra-kraften i skruven och tryckkraften i odset att öka för skruvförbandet enlit fiurerna 105 och 106. Eftersom det i detta fall är fråa om både axialoch radialkraft måste min ha ett värde som inte under-stier den för radialkraften Q erforderlia förspän-ninen q. Q q = µ plan.............. () q = förspänninskraft vid radialbelastnin i N Q = radialkraft i N µ plan = friktionskoefficient i det delninsplan som har läst friktion 3.1.1.4 Sammanfattnin Den erforderlia förspänninskraften är beroende av lastens storlek och riktnin om skruvförbandet ska behålla sin funktion att täta, klämma, sammanfoa etc. örspänninskraften får inte bli helt avlastad d v s min får ej bli lika med noll. Vid dynamisk belastnin förelier då risk för att skruven kan lossna. Ju större förspänninskraft som kan erhållas ur ett visst skruvförband. exempelvis enom att friktionsko-efficienten i änorna minskas, desto större yttre last L kan skruvförbandet klara av.

HANDBOK OM SKRUVÖRBAND 11 3.1. Erforderli förspänninskraft beroende av elasticiteten i skruv och hopfoade delar Under 3.1.1 har visats att den erforderlia förspänninskraften är beroende av den yttre lastens storlek och riktnin. När lasten L. tillkommer ökar drakraften i skruven med La d v s den del av lasten L som påverkar skruven. Tryckkraften i odset minskar med Lb d v s den del som avlastar förspänninen, se fi. 107. där C S = skruvens fjäderkonstant i N/mm E S = skruvens elasiticitetsmodul i N/mm A 1 = skruvens spänninsarea i A S i mm A = arean på skruvens oänade del i mm Skruvens förlännin erhålls ur (3) och (4) 1 ls =......... (6) C S Detta innebär att förspänninskraften också kommer att vara beroende av elasticiteten i skruv och hopfoade delar d v s lutninen på linjerna O - A - C och B - E - A. Nedan visas hur lutninen, fjäderkonstanten C, på dessa båda linjer beräknas. 3.1..1 jäderkonstanten C - allmän härlednin Enlit Hookes la äller för skruvens förlännin eller för odsets hoptrycknin: L l = A E............... (3) = kraft i N L = länd i mm A = area i mm E = elasticitetsmodul i N/mm l = ländförändrin i mm jäderkonstanten C erhålls ur förhållandet C = l vara följer att E A C = L............... (4) Om en skruv har olika diametrar, har en änad och en oänad del eller om de hopfoade delarna består av material med olika elasticitetsmodul, blir den totala formförändrinen: l1 l l = l1 + l +... = + +... A1 E1 A E och földaktlien äller även att 1 1 1 C = + C1 C................ (5) 3.1.. Skruvens förlännin ör en skruv enlit fi. 108 äller att 1 L1 L = + C A E A E S 1 S S

1 HANDBOK OM SKRUVÖRBAND 3.1..3 Godsets deformation Drakraften i skruven upptas som en tryckkraft av de hopfoade delarna. Spänninstillståndet i dessa blir fleraxlit och mycket komplicerat. ör att dimensionera skruvförbandet är det tillräcklit att känna sambandet mellan de hopfoade delarnas hoptrycknin l S och förspänninskraften. Ett linjärt samband antas älla av typen: l = 1 C.........(7) där C kan tolkas som odsets fjäderkonstant. Man får då en analoi med det enaxlia belastninsfalet om man skriver: 1 Lk = C A E E = odsets elasticitetsmodul A = arean hos en ur fjädrinssynpunkt till de hopfoade delarna ekvivalent hålcylinder. Enlit Rötscher (nr. 74 i litt.fört.) beräknas den ekvivalenta arean A som arean av en hålcylinder med ytterdiametern D S + L k / och håldiametern D h. π LK A = DS + 4 D h.......(8) Ovanstående äller om odsets ytterdiameter D >_ (D S + L k ), se fi. 1 10. Om D <_ (D S + L k ) beräknas odsets fjäderkonstant C ur förhållandet. 1 C 4 D Ds Lk = + E π D Ds D + D D h h ( D D ) s (9) vilket motsvarar enaxli kraftupptanin i en rotationssymetrisk hålkropp enlit fi. 110 ritche (nr. 1 i litt.fört.) antar istället enaxli kraftupptanin i ett område enlift fi. 111 och har för beräkninen infört en korrektionsfaktor K m som varierarar för olika material. A π Ds + K 4 Lk = m Dh........... (10) Korrektionsfaktorn K m för stål... = 1/5 Korrektionsfaktorn K m för jutjärn...= 1/4 Korrektionsfaktorn K m för aluminiumleerinar = 1/3 Ovanstående äller om D ( D + K L ) s m k

HANDBOK OM SKRUVÖRBAND 13 Om D ( D + K L ) aner Weiss och Wallner (nr s m k 87 i litt.fört.) nedanstående förhållande för beräknin av odsets fjäderkonstant C 1 1 ( D Ds ) Lk ( D Ds ) 1 4 Km Km = + C E π D Ds D Dh + Dh..............(11) Exempel: örspänninstrianelns utseende för ett M 10 skruvförband monterat i stål med klämländen L k = 50 mm, räknad med odsets deformation enlit Rötscher resp. ritsche framår av fi. 11 resp. fi. 113. Elasticitetsmodulen för stål E= 10000 N/mm Skruvskallens ytterdiameter D s = 16 mm riående hålets diameter D h mm Spänninsarean för M 10 skruv A s = 57,3 mm Skruven är helänad och i hållfasthetsklass 8.8 Godsets deformation enl. ritche: A = π Ds + K 4 m Lk D π 1 50 = 16 + 11 4 5 l h = = 5 mm L 5000 50 = = = 0,037 mm A E 5 10000 Skruven är åtdraen så att den er en förspäninskraft = 5000 N Skruvens förlännin: l s = L A E 5000 50 = = 0,10 mm 57,3 10000 Godsets deformation enl. Rötscher: Lk A = π Ds + 4 π 50 = 16 + 4 l D h = 11 = 15 mm L 5000 50 = = = 0,00486 mm A E 15 10000 Av ovanstående exempel framår att odsets avlastnin Lb resp. skruvens tillsatsspännin La skiljer si avsevärt beroende på vilken av de båda teoremen man väljer för beräknin av odsets deformation. De senaste undersökninarna ällande odsets deformation har visat att deformationen inte sker rätlinjit utan är beroende av förspänninskraftens storlek. En större förspänninskraft er en mindre tillsatsspännin La se fi. l14.

14 HANDBOK OM SKRUVÖRBAND Det trolia är att man för låa förspänninskrafter bör räkna med att deformationen sker inom den streckade delen i fi, 115. När förspänninskraften sedan blir större ökar odsets deformationszon enlit fi. 116. Det har också framkommit att den yttre lastens sidoavstånd e, i förhållande till skruvaxeln, inverkar på storleken av tillsatsspänninen La Om förbandet påverkas ensidit av den yttre lasten, se fi, 117, erhålls en större tillsatsspännin La när avståndet e växer. Om lasten anriper symmetriskt i förhållande till skruvaxeln, se fi, 118, erhålls en mindre tillsatsspännin La med tilltaande avstånd e. 3.1..4 Sammanfattnin Erforderli förspänninskraft är beroende av elasticiteten i skruv och hopfoade delar. Att bestämma skruvens fjäderkonstant C s möter ina svåriheter. Godsets deformationszon däremot är ej möjli att entydit bestämma då alltför måna konstruktiva faktorer påverkar resultatet. I denna handbok är odsarean räknad enlit ritsche. Som framår av exempel och fi, 11-114 borde för stora förspänninskrafter odsarean räknas enlit Rötscher, men eftersom i de flesta praktiska konstruktioner förbandet påverkas ensidit av den yttre lasten L torde ritsches teorem e ett bättre närmevärde. Genom att välja ett ynnsamt klämländsförhållande L k /d d v s en slank och lån skruv, kan du påverka linjerna C S och C lutnin, se fi. 107. Därvid kan du beroende på belastninsfall påverka La resp. min, se dock kap, 3.1.3.3 om sättnin. Ett klämländsförhållande L k /d större eller lika med 3 bör eftersträvas.

HANDBOK OM SKRUVÖRBAND 15 3.1 3 Erforderli förspänninskraft beroende av sättninar 3.1.3.1 Vad menas med sättnin? Med sättnin menas summan av alla plastiska deformationer i skruvförbandet som förorsakar bestående förkortnin av de hopfoade delarna eller förlännin av skruven (översträcknin). Som framår av Hookes la (3.1..1) och som synes i fi. 10-11 är skruvens töjninslinje O - A starkt beroende av förhållandet L k /d d v s förhållandet mellan skruvens klämländ och dess diameter. Detta innebär att ett större värde för L k /d d v s en slankare skruv har möjlihet att ta upp större sättninar. Därienom minskar förspänninsförlusten på rund av sättninen Z. En del av dessa deformationer erhålls i samband med monterinen andra uppkommer under driften. Det som här i fortsättninen kommer att benämnas som sättnin Z är den deformation som uppkommer under driften d v s efter det att skruvförbandet blivit ätdraet. 3.1.3. Var inträffar sättninar? Sättninar inträffar på följande ställen: I samtlia anlininsytor I de hopfoade delarna l änorna I de maskinelement som används för hopfoninen. Sättninen i anlininsytorna varierar för olika material och ined utseendet på respektive kontaktytor. Sättninen som uppkommer i anlininsytorna är beroende av ytjämnhet och ythårdhet och kan benämnas som materialets tendens till plastisk deformation i kontaktytan, se fi. 1 och 13. Inne i de hopfoade delarna kan också en viss sättnin inträffa i likhet med vad som kan erhållas vid användnin av mjuka packninar och vikbleck. Höa hålplantryck kan påverka sättninen i de hopfoade delarna. Sättnin kan uppstå i änorna enom att muttereller skruvänornas skjuvhållfasthetsräns överskrids så att plastisk deformation erhålls. Även normalt profildjup efter ännin åstadkommer sättnin. De extra maskinelement som införs i konstruktionen exempelvis tjäderbrickor, tandbrickor etc. åstadkommer sättnin på rund av nedätnin i odset. Mjuka planbrickor, packninar etc. er upphov till sättnin på rund av hoptrycknin. 3.1.3.3 Hur inverkar sättninen på erforderli förspänninskraft? ör ett skruvförband är förspänninstrianeln O - A - B inritad i fi. 119. Sättninen Z åstadkommer en förspänninsförlust och den ursprunlia förspänninstrianeln O - A - B minskar till O - H - 1. örspänninskraften sjunker således till på rund av sättninen Z.

16 HANDBOK OM SKRUVÖRBAND 3.1.3.4 Hur stor är sättninen Z? Sättninens storlek är svår att med säkerhet bestämma på rund av det stora antal faktorer som kan påverka densamma. Måna undersökninar har jorts men inen har hittills kunnat e ett entydit svar på hur de olika faktorerna påverkar sättninens storlek. Hur utforma konstruktionen för att kunna ta hänsyn till sättninens neativa inverkan? 3.1.3.7 Sättnin i änorna Gänorna kan betraktas som ett anlininsplan. Sättninen i änorna är beroende av ytjämnhet, material och kontakttryck. På rund av snedbelastnin på de olika änvarven förelier det dessutom alltid risk för att änornas skjuvhållfasthetsräns överskrids så att plastisk deformation erhålls. Även, spån och partiklar i änan förorsakar sättnin. Genom att undersöka var sättninar inträffar och orsaken till desamma, kan konstruktionen utformas på ett sådant sätt att sättninarna i möjliaste mån reduceras. Därienom torde också de undersökninar som enomförts e en förhållandevis klar bild över - hur stor sättninen Z kan tänkas bli för olika konstruktionsfall. 3.1.3.5 Sättnin i anlininsytorna Vid sammanpressnin av två ytor har dessa till en början endast kontakt i ett fåtal punkter, beroende på ytjämnheten. Kontakttrycket i dessa punkter blir därienom så stort att plastisk deformation inträder varvid kontaktarean ökar och kontakttrycket minskar. Av ovanstående framår att sättninen i anlinininsytorna framför allt är beroende av ytjämnheten. Eftersom det enerellt kan säas att plastisk deformation inträder vid för stort kontakttryck innebär detta att även materialet och förspänninskraften påverkar sättninens storlek. Junker (nr. 39 i litt.fört.) har visat sättninens beroende av ytjämnheten och belastninsart. ör axialbelastnin blir sättninen per par kontaktytor 3 µm, för ytor med ytjämnhet 4 µm och 4 µm för ytor med ytjämnhet 5 µm ör radialbelastnin eller kombination axial- och radialbelastnin, aner Junker 5 µm respektive 8 µm för ytor med ytjämnhet 4 µm resp. 6 µm. Tar man med materialet vid bedömninen av sättninens storlek visar diarammen i fi. 1 och fi. 13 det unefärlia sambandet mellan belastninsart, material, ytjämnhet och sättnin per par kontaktytor. 3.1.3.6 Sättnin i hopfoade delar Inne i de hopfoade delarna inträffar också sättninar. Detta sker framförallt i mjuka material på rund av att dessa med tiden komprimeras. Således bör extra detaljer typ vikbleck, fjäderbrickor, mjuka packninar o dyl. undvikas. Om behov förelier ska flytande packnin användas, t.ex. Dow Cornin industrisilikoner.

HANDBOK OM SKRUVÖRBAND 17 Wieand och Illner (nr. 95 i litt.fört.) aner enerellt en sättnin i änorna på 5 µm. Då olika profildjup, material och kontakttryck inverkar på sättninens storlek, torde diarammet i fi. 14 e en klarare bild över sambandet. Om HELICOIL insatsänor införes i konstruktionen reduceras den oynnsamma belastninsfördelninen på de olika änvarven. I ett HELICOIL förband ruinskar belastninen på första änan från 50 % till 30 % av den totala skruvlasten, se fi. 15 b. Den bättre belastninsfördelninen och HELICOIL insatsens större ytterdiameter ör skruvförbandet starkare och du kan välja kortare änländ i mjuka och lätta material. Sättninen i änorna för ett HELICOIL förband framår av fi. 14. 3.1.3.8 Sättnin förorsakad av brickor, packninar, fär m m Maskinelement typ tandbrickor, fjäderbrickor packninar, plastbrickor etc bör undvikas. Dessa er som reel upphov till stora sättninar pa nedätnin i odset och att de med tiden komprimeras. ärskikt i anlinins- och delninsplan er också upphov till stora sättninsförluster och bör därför avläsnas innan ihopmonterin sker. 3.1.3.9 Sammanfattnin Den erforderlia förspänninskraften är beroende av sättninen då deformationer förorsakar en förspänninsförlust i skruvförbandet. Sättninens storlek är svår att med säkerhet bestämma. Om man i konstruktionen undviker att använda fär, mjuka maskinelement eller sådana som på rund av tänder äter si ned i underlaet, torde summan av sättninen i anlininsytorna och änorna, fi. 1-14, e ett tillräcklit bra närmevärde på sättninen Z för olika konstruktionsfall. Vid ytbehandlin såsom förzinknin, kromaterin, alvaniserin etc. måste speciell hänsyn tas till sättninen. Exempel: De hopfoade delarna i skruvförbandet i fi. 15 förutsätts vara av stål. Ytjämnheten i samtlia kontaktytor och änorna antas vara R a 4 µm. Sättninen Z tänks då teoretiskt vara summan av sättninen i 3 anlininsplan samt änorna. Ur diarammet i fi. 1 erhålls anlininsplanens sättnin = 3 x 3 µm = 9 µm. Diarammet i fi. 14 er en sättnin i änorna av 5 µm. Den totala sättninen Z blir i detta exempel således ca 14 µm.

18 HANDBOK OM SKRUVÖRBAND 3.1.4 Erforderli förspänninskraft beroende av lastens anreppspunkt Vi har tidiare konstaterat hur den erforderlia förspänninskraften är beroende av lastens storlek och riktnin, elasticiteten i skruv och hopfoade delar och av sättninen. Den för ett visst belastninsfall erforderlia förspänninskraften är slutlien också beroende av var i konstruktionen lasten L anriper. Lastens anreppspunkter är i praktiken svåra att bestämma. I sammanfattninen beskriver vi därför en praktisk vä för bestämnin av beroende av var L anriper. 3.1.4.1 Lasten L anriper i mutterns resp. skruvskallens anlininsplan. Vid åtdranin av skruvförbandet i fi. 16 ökar drakraften i skruven utmed linjen O - A, samtidit som tryckkraften i odset ökar utmed linjen B - A enlit fi. 17. Om den yttre lasten L anriper som fi. 16 visar, d v s under muttern resp. skruvskallen, kommer drakraften i skruven att öka med en viss del La utmed linjen O - A - C samtidit som tryckkraften i odset minskar med en viss del Lb utmed linjen A - B. Lutninen på linjerna O - A - C och A - B motsvaras av skruvens resp. odsets fjäderkonstanter baserade på den klämländ som lier mellan lastens anreppspunkter, L n.

HANDBOK OM SKRUVÖRBAND 19 3.1.4. Lasten L anriper inne i odset örspänninstrianeln O - A - B för skruvförbandet i fi. 18 synes i fi. 19. Om lasten L anriper inne i odset, exempelvis 0,5 L k från mutterns resp. skruvskallens anlininsplan, kommer tryckkraften att minska för den del av odset som lier mellan lastens anreppspunkter medan tryckkraften ökar för den del som lier utanför anreppspunkterna. Detta innebär att tryckkraftens minsknin sker utmed linjen A - B' vars lutnin motsvaras av odsets fjäderkonstant baserad på avståndet mellan lastens anreppspunkter d v s L n = 0,5 L k. Drakraften i skruven ökar utmed linjen A - C' vars lutnin motsvaras av den fjäderkonstant som erhålls för skruven och den del av odset som lier utanför anreppspunkterna. i. 130 visar förspänninstrianelns utseende när lasten L anriper på fem olika sätt. Som synes minskar min då lastens anreppspunkter flyttas från förbandets ytterytor mot dess centrum. 3.1.4.3 Sammanfattnin Man kan räkna med att lasten L i praktiken i de flesta konstruktioner anriper nåonstans inne i odset. Restförspänninen min blir därför mindre än vad som visats under 3.1.1. Den erforderlia förspänninskraften L är alltså beroende av var i konstruktionen lasten L anriper. I de fall man inte exakt vet var lasten L anriper och därmed inte kan välja bland nåot av fallen I - V, föreslår vi följande beräkninsån: 1. Vid statisk belastnin blir svåraste fallet då lasten L anriper i delninsytorna. Beräkna därför skruvdimensionen enlit belastninsfall V.. När skruvens dimension fastställts måste, vid fall av dynamisk belastnin, utmattninshållfastheten kontrolleras (se kap. 4.8). Därvid ska belastninsfall I användas eftersom detta är svåraste drifts-fallet vid sådan belastnin.

0 HANDBOK OM SKRUVÖRBAND

HANDBOK OM SKRUVÖRBAND 1 4. Beräknin och dimensionerin 4.1 Beräknin av erforderli förspänninskraft 4.1.1 Skruvförbandet påverkas av axiell drakraft Om skruvförbandet påverkas av en axiell drakraft, enlit fi. 131 a, blir den erforderlia förspänninskraften : = + +....... (13) Z Lb min Z Lb min = erforderli förspänninskraft = förspänninsförlust pa sättninen = förspänninsförlust pa yttre lasten L = lästa restförspänninen som kan tillåtas som säkerhetsmarinal för att skruvförbandet ej ska bli helt avlastat 4.1.1.1 Beräknin av förspänninsförlust Z Enlit fi. 131 a förorsakar sättninen en förspänninsförlust Z Den är beroende av storleken på sättninen och elasticiteten hos skruv och hopfoade delar, dvs lutninen på linjerna O - A och B - A. Eftersom Z = Z 1 + Z blir varav följer att Z Z t α = = Z1 Z t η = = Z C = Z C Införes en sättninsfaktor blir Z C C S Z Z = + CS S S C + C Z f C = C S S.......... (14).......... (15) C Z C + C = Z Z............. (16) Z f kan antinen beräknas eller avläsas ur diarammen, se fi. 163-168. De anivna värdena för Z f är beräknade för C enlit D K L + D, se 3.1..3. ritsches teorem med ( ) m K S 4.1.1. Beräknin av förspänninsförlust Lb En tillsatskraft La, och en förspänninsförlust Lb åstadkommes av den yttre lasten L. Enlit fi. 131 är Eftersom varav följer att och t α = La = C S och γ Lb C t = η = γ γ = La Lb C = blir La S = L L = C S Lb La CS C + C CS Lb = L 1 CS + C L = C La......... (17) Ovanstående äller under förutsättnin att lasten L anriper i mutterns respektive skruvskallens anlininsplan. Under 3.1.4. och i fi. 130 har kraftspelet visats när lasten L anriper inne i odset.

HANDBOK OM SKRUVÖRBAND Om man betecknar avståndet mellan lastens anreppspunkter med L n, blir fjäderkonstanten C I för den del av odset som lier mellan anreppspunkterna E A CI = Ln och fjäderkonstanten C II för den del av odset som lier utanför E A CII = Lk Ln jäderkonstanten C III för skruven och den del av odset som lier utanför lastens anreppspunkter blir 1 C III 1 = C S 1 + C Med ovanstående beteckninar för fjäderkoristanterna får man C III C III La = L och CIII + C Lb = L 1 I CIII + CI II 4.1. Skruvförbandet påverkas av radiell kraft Om skruvförbandet enbart påverkas av en radiell kraft ska förspänninskraften e en restklämkraft min som är så stor att de sammanfoade delarna ej rör si i förhållande till varandra. Den erforderlia förspänninskraften blir för detta belastninsfall, se fi. 131 b: Z min = Z + min = erforderli förspänninskraft = förspänninsförlust på rund av sättnin = lästa restförspänninen som aranterar att de hopfoade delarna ej rör si i förhållande till varandra, min q Inför man en lastfaktor L f för uttrycket erhålls ( L ) Lb L f CIII C + C = 1............ (18) III I Lastfaktorn L f kan antinen beräknas eller för de fem fallen som upptaits i fi. 130 erhålls L f ur diaramrnen i fi. 160-16. De däri anivna värdena på L f är närmevärden och beräknade för C enlit ritsches teorem med D (K m x L k +D s ) 4.1.1.3 Restförspännin min Det är konstaterat i kap. 3.1.1 att det alltid måste finnas en viss restförspännin min för att förbandet ska behålla sin funktion. Vid skruvberäkninen ska man i princip ej behöva införa nåot värde på min eftersom de riktlinjer och värden för beräkninen som anes i denna handbok bör e tillräckli säkerhet för att förspänninskraften ej blir helt avlastad och således min blir lika med noll. Om konstruktören ändå väljer att införa en viss säkerhetsmarinal mot fullständi avlastnin bör min väljas så liten som möjlit. min väljs lämplien till 10-0 % av den yttre lasten L för att undvika risk för överdimensionerin. ör beräknin av förspänninsförlusten L se kap. 4.1.1.1. ör att de hopfoade delarna ej ska röra si i förhållande till varandra måste min vara minst lika stor som den mot skjuvkraften Q svarande axialkraften q min q Q = µ plan µ plan = friktionskoefficienten mellan kontaktytorna. Väljs för den av kontaktytorna som har den minsta friktionskoefficienten. I likhet med vad som sats i kap. 4.1.1.3 ska ej nåon extra säkerhetsmarinal mot avlastnin behöva införas. min sätts vanlitvis lika med q öredrar konstruktören att införa en säkerhetsfaktor, bör min ej väljas större än 1,1-1, x q för att undvika överdimensionerin.

HANDBOK OM SKRUVÖRBAND 3 4.1.3 Skruvförbandet påverkas av både axial- och radialkraft 1 enlihet med fi. 131 c blir den erforderlia förspänninskraften för detta belastninsfall: Z Lb = Z + Lb + min = erforderli förspänninskraft = förspänninsförlust på rund av sättnin Z = förspänninsförlust på rund av den yttre lasten L min = lästa restförspänninen som aranterar att de hopfoade delarna ej rör si i förhållande till varandra, min >_ q Beräknin av förspänninsförlusten Z se kap. 4.1.1.l Beräknin av förspänninsförlusten Lb, se kap. 4.1.1.. Restförspänninen min måste vara minst lika stor som den mot skjuvkraften Q svarande axialkraften q om de hopfoade delarna ej ska röra si i förhållande till varandra. µ plan = friktionskoefficienten mellan kontaktytorna. Väljs för - den av kontaktytorna sorn har den minsta friktionskoefficienten. min sättes i reel lika med q av skäl som beskrivits i kap. 4.1.. öredrar konstruktören att införa en säkerhetsfaktor föreslås att min ej väljs större än 1,1-1, ( q + L ) för att undvika risk för överdimensionerin. 4.1.4 Sammanfattnin Om ett skruvförband ska kunna uppfylla sin funktion att klämma, fästa, sammanfoa, täta etc, måste en viss erforderli förspänninskraft åstadkommas. Denna ska trots avlastnin alltid ha ett positivt värde. De faktorer som påverkar förspänninskraftens avlastnin är lastens storlek och riktnin, elasticiteten i skruv och hopfoade delar, sättninens storlek samt lastens anreppspunkt i konstruktionen. Det är ynnsamt att välja en så liten skruvdiameter och lån klämländ som möjlit eftersom ett skruvförband med ett större värde på förhållandet L k /d får en mindre förspänninsförlust på rund av sättninen. Vid dynamisk belastnin kommer vid ett sådant val La att bli mindre d v s skruven påverkas av en mindre pulserande belastnin (större utmattninshållfasthet). Om min kan hållas positivt och skruven alltså ej enom förspänninsförlust avlastas får man säker låseffekt helt utan sekundära låselement, s k primär låsnin med förspännin.

4 HANDBOK OM SKRUVÖRBAND 4. Beräknin av max. tillåten förspänninskraft för antaet värde för friktionskoefficienten µ Vid åtdranin av ettt skruvförband utsätts skruven inte bara för drapåkännin utan även för vridpåkännin på rund av änfriktionsens bromsande inverkan Draspänninen σ d minskar med ökad friktionskoefficent vilket innebär att den tillåtna förspänninskraften också minskar med ökat värde på µ ör att beräkna σ d införes följande beteckninar: = örspänninskraft i N σ e = Effektivspännin i N/mm σ d = Draspännin i N/mm R el = Sträckräns i N/mm τ = Vridspännin i N/mm A S = Spänninsarea i mm ϕ = Stininsvinkel ε = riktionsvinkel (t ε = µ ) ε' = riktionsvinkel erhållen ur äneometrin (t ε' = µ ') β = Profilvinkel d m = Skruvens medeldiameter i mm d i = Skruvens medeldiameter i mm d s = Skruvens innerdiameter i mm d sk = Skruvens skaftdiameter i mm M = Gänmoment i Nmm V p = Vridmotstånd v = Nyttjanderad P = Stinin i mm En effektivspännin σ e kan beräknas ur draspänninen σ d och vridspännininen τ. Enlit deviationsarbetshypotesen är = σ d 3 τ ör vridspänninen äller τ...........(0) m där änmomentet M = σ d As t( ϕ + ε' ) (1) och vridmomentet σ e +.......... (19) M = W p d 3 d s W p = π 16............ () Om v betecknar till hur stor del av sträckränsen materialet får anstränas blir σ = v R varav följer att σ d = e ν R 8 d m 1 + 0,75 t ( ϕ + ε ') d m + d i om man sätter spänninsdiametern el el ds = d m + d i (3 a) i yttrycket för spänninsarean A s och vridmotståndet W p. Vidare äller: tϕ + tε' t( ϕ + ε ') = 1 tϕ tε' Praktiskt kan man sätta tϕ + tε'= 0 vilket innebär att t ( ϕ + ε ') = tϕ + tε ' P där t ϕ = och π d m µ t ε ' = µ ' = cos ϕ cos β / cosϕ kan sättas lika med 1 och uttrycket för draspänninen blir då ν ReL σ d = 8 d m P µ 1+ 0,75 cos / dm + di π dm β...........(3 b) Sätter man nu 1 σ d = 8 d m P µ 1+ 0,75 cos / dm + di π dm β lika med en korrektionsfaktor K p kan ovanstående formel förenklas till σ d = K p ν ReL........ (4) där K p för olika änfriktionskoefficienter kan erhållas ur diarammet i fi. 13. Max tillåten förspänninskraft erhålls ur formeln = σ d As........ (5) Kommentar: 3 ds När man sätter vridmotståndet Wp = π har man 16 räknat med att kraftparet verkar i ett plan vinkelrätt mot skruvens axel. Emellertid är kraftparets anreppspunkter for ett skruvförband på rund av stininen förskjuten i for hållande till snittytan. Det är möjlit att ett praktiskt ännu riktiare värde på σ d än vad som erhålls med formel (3), erhålls om man vid beräknin av vridmotståndet räknar med medeldiametern d m. d Wp = π 16 3 m

HANDBOK OM SKRUVÖRBAND 5 Draspänninen skulle då bli σ d = ν R el d 1 0,75 m + d i + d m t ( ϕ + ε ')....(6) 4..1 Sammanfattnin Den maximalt tillåtna förspänninskraften för ett skruvförband låter si beräknas ur förhållandet = σ A d s Ofta anes draspänninen nåot felaktit som ν ReL σ d = t( ϕ + ε ) d m 1+ 1 cos /....(7) β di Denna formel liknar den som äller för skruv med nedsvarvat liv s k livskruv σ d = ν R el d m 1+ 1 t( ϕ + ε') d sk örspännins- och momenttabeller är i denna handbok baserade på draspännin enlit formel 3 där skruvens spänninsarea A π 4 d + d m i S = och draspänninen σ = K ν R d p el Korrektionsfaktorn K p väljs ur diarammet i fi. 13. Den är som synes starkt beroende av änfriktionskoefficienten µ. Ett làt värde på u innebär ett mindre torsionsmoment, vilket betyder en större förspänninskraft och således att skruven utnyttjas bättre. ν aner hur stor del av skruvens sträckräns som kan utnyttjas, se inledninen, sidan 7. i 13

6 HANDBOK OM SKRUVÖRBAND 4.3 Beräknin av åtdraninsmoment M v Det åtdraninsmoment som erfodras för att erhålla den önskade förspänninskraften är M = M + M v d D och M a = µ a varav följer att a m Där M = t( ϕ + ε' ) dm tϕ + tε ' D M v = + µ a 1 tϕ + tε ' om P t ϕ = π och d m a a µ tε ' = µ ' = cosϕ cos β / insätts i formeln erhålls att dm P M v = + P µ π dm cosϕ cos β / = örspänninskraft i N M v = Åtdraninsmoment i Nm M = Gänmoment i Nm M a = Anlininsmoment i Nm d m = Skruvens medeldiameter i mm D a = Anlininsdiametern i mm (D s +D h )/ D s = Skruvskallens eller mutterns ytterdiameter i mm D h = riående hålets diameter i mm ϕ = Stininsvinkel ε = riktionsvinkel (t ε=µ ) ε = riktionsvinkel erhållen ur äneometrin(t ε =µ ) β = Profilvinkel µ = riktionskoefficient i änornas kontaktytor µ = riktionskoefficient erhållen ur än-eometrin µ a = riktionskoefficient i anlininsplanets kontaktytor P = Stinin i mm K s = Korrektionsfaktor K = Korrektionsfaktor π d π d m m µ cosϕ cos β / Da + µ a P µ cosϕ cos β /.........(9) Om man nu inför korrektionsfaktorerna K s och K för dm 1 uttrycken = K s P µ π dm cosϕ cos β / resp. d m 1 π cosϕ cos β / P µ π dm cosϕ cos β / kan ovanstående formel förenklas till v = K ( K P + K d µ + 0. D ) M = 5 µ s m a.......... (30) K s och K kan väljas för olika änfriktionskoefficienter ur diarammet i fi. 133. a 4.3.1 Sammanfattnin Det åtdraninsmoment som erfordras för att erhålla Önskad förspänninskraft beräknas ur formel (30). Ur momentformeln kan man utläsa åtdraninsmomentets beroende av stinin, änfriktion och skallfriktion. Dessutom kan man utläsa skruvdiameterns inverkan på förspänninskraften om man applicerar samma moment på olika skruvdimensioner. Ett norant åtdraninsmoment är mycket viktit för skruvförbandets funktion. Hö och jämn skruvkvalitet tillsammans med snäva toleranser är dessutom viktit för maximal förspännin och aranterad skruvlåsnin (primär skruvlåsnin, se kap. 4.1.4). Som synes i ovanstående diaram är korreklionsfaktorernas variationer anska små, vilket innebär att dessa kan ersättas med konstanter.

HANDBOK OM SKRUVÖRBAND 7 ör änfriktionskoefficienten µ = 0.15 blir K s = 0,161 och K = 0,583. Detta kan man betrakta som enomsnittsvärden, vilket innebär att momentformeln kommer att få följande utseende. ( 0,161 P + 0,583 d µ + 0, D ) Mv = 5 µ 4.4 Spridnin i skruvförbandet I kapitel 3.1 har beskrivits hur den erforderlia förspanninskraften kan beräknas. I kapitel 4. har visats hur max. tillåten förspänninskraft med hänsyn taen till torsionsspännin och spridnin beräknas. Den förspänninskraft som kan erhållas för ett visst åtdraninsmoment varierar höst avsevärt. Detta beror dels på den spridnin av friktionsvärdet som alltid erhålls både i änorna och under skruvskallen och dels på spridninen hos åtdraninsmomentet. Det är inte möjlit att e ett säkert värde på friktionskoefficienten på rund av det stora antal faktorer som påverkar densamma. Exempel på sådana faktorer är ytfinhet, smörjtillstånd, material, ytbehandlin, åtdraninshastihet och värme. Ännu svårare är det att på förhand bestämma förspänninskraftens spridnin. Spridninen påverkas, i enlihet med vad som sats ovan, av än- och skallfrik tionens spridnin, men också av spridninen i det applicerade momentet. ör att konstruktören med tillfredsställande säkerhet ska ha möjlihet att beräkna sitt skruvförband är det viktit att ane riktlinjer för friktionskoefficienter och spridninar på basis av de undersökninar som jorts, även om dessa är ofullständia. Senare undersökninar kan komma att visa andra värden. Tabellen i fi. 1 34 aner friktionskoefficienten µ för skruv och mutter med olika ytbehandlin och smörj tillstånd enlit undersökninar jorda av Kellerman und Klein (nr. 53 i litt.fört.). I tabellen i fi. 1 35 är upptaet ett enomsnitt av vad som brukar anes som minvärden för friktionskoefficienten µ samt förväntad max. spridnin av förspän ninskraften för olika skruv- och mutterkombinationer. Skruven antas vara draen med momentnyckel och försedd med en härdad planbricka under skallen. Den i tabellen anivna spridninen är totalspridnin vilket innebär att förspänninskraftens spridnin är ± halva totalspridninen. ör att e konstruktören en unefärli uppfattnin om förväntade friktionskoefficienter för andra kombinationer av ytor och yttillstånd än vad som anivits i tabellerna fi. 134 135 visas för änor och anlininsplan en schematisk uppställnin i fi. 136 och 137. m a a Generellt kan säas att änfriktionskoefficienten µ vanlien bör väljas ur kolumnen skuren äna normal och skallfriktionskoefficienten µ a för planbricka eller motsvarande underla. Tabell över friktionskoefficienten µ för olika kombinationer skruv - mutter Olja MoS Skruv Mutter Osmort µ µ µ Obehandl. Obehandl 0,0-0,35 0,16-0,3 0,13-0,19 osf. Obehandl 0,8-0,40 0,16-0,33 0,13-0,19 örzink. Obehandl 0,1-0,3 0,14-0,19 0,10-0,17 c:a 5 µm örzink. Obehandl 0,18-0,44 0,11-0,17 0,10-0,14 c:a 15µm Kadm. Obehandl 0,10-0,19 0,10-0,17 0,13-0,17 c:a 3µm Kadm. Obehandl 0,18-0,31 0,10-0,14 0,13-0,15 c:a 8µm örzink örzink 0,17-0,45 0,1-0,18 0,10-0,16 c:a 5µm örzink örzink 0,17-0,39 0,1-0, 0,13-0,0 c:a 15 µm Kadm. Kadm. 0,16-0,38 0,11-0,18 0,10-0,13 c:a 3µm Kadm. Kadm. 0,3-0,38 0,10-0,17 0,10-0,16 c:a 8µm i. 134 Tabell visande min-värden för änfriktionskoefficienten µ samt förspänninskraftens totalspridnin för olika kombinationer skruv -mutter (momentnyckel) Skruv Mutter Totalspridnin Osmort Olja MoS µ % µ % µ % Obehandl Obehandl 0,175 60 0,175 50 0,15 40 osf Obehandl 0,175 60 0,175 40 0,15 35 örzink. Obehandl 0,15 60 0,15 60 0,15 60 c:a 5 µm örzink. Obehandl 0,175 70 0,15 60 0,15 60 c:a 15 µm örzink. Obehandl 0,15 50 0,15 50 0,15 45 c:a 3 µm örzink. Obehandl 0,15 55 0,15 55 0,15 50 c:a 8 µm osf. osf 0,15 60 0,15 40 0,15 35 örzink. örzink 0,15 70 0,15 65 0,15 60 c:a 5 µm c:a 5 µm örzink. örzink. 0,15 70 0,15 65 0,15 60 c:a 15 µm c:a 5 µm Kadm. Kadm. 0,15 55 0,15 55 0,15 50 c:a 3 µm c:a 5 µm Kadm. Kadm. 0,15 60 0,15 60 0,15 55 c:a 8 µm c:a 5 µm i. 135

8 HANDBOK OM SKRUVÖRBAND Tabell över änfriktionens inverkan på förspänninskraftens spridnin (se fi. 140). riktionskoefficienter Mutteränans beskaffenhet Valsad äna HELICOIL Skuren äna mycket od Skuren äna normal Skuren äna mindreod i. 136 Ytjämnhet µ µ µ µm Osmort Spr. Olja Spr. MoS Spr. Ra < 0,3 0,10 C 0,10 B 0,075 A Ra,5-4,6 0,15 E 0,15 D 0,15 B Ra 3,6-7 0,175 0,175 E 0,15 C Ra > 6 0,0 G 0,0 0,15 D Tabell över anlininsfriktionens inverkan på förspänninskraftens spridnin (se fi. 140). riktionskoefficienter Anlininsplanens beskaffenhet Ytjämnhet µm µa Osmort Spr. µa Olja Spr. µa MoS Spr. Grovläppnin Kallvalsnin Planbrickor infräsnin med ändfräs inhyvlin Medelfinslipnin Slätfräsnin med valsfräs Slätsvarvnin Tätninsytor med packnin Ra 1,4-3,6 0,15 III 0,15 II 0,10 I Anlininsytor Utseendeytor utan särskild funktion Ra,5-6 0,15 IV 0,15 III 0,15 II insandblästrin Grovfräsnin med valsfräs Grovslipnin Grovsvarvnin Slätfräsnin med ändfräs Släthyvlin Ra 3,6-10 0,175 V 0,175 IV 0,15 III i. 137

HANDBOK OM SKRUVÖRBAND 9 4.4.1 Spridninens inverkan på förspänninskraften örspänninskraftens spridnin för nåra olika skruvoch mutterkombinationer vid dranin med momentnyckel har visats i fi. 135. Som redan nämnts är förspänninskraftens spridnin beroende av både friktionskoefficienternas spridnin och spridninen i det applicerade åtdraninsmomentet örspänninskraftens övre spridninsvärde Ö kan beräknas ur förhållandet Ö = K P + K s d m M v max µ min+ 0,5 D µ min a a och förspänninskraftens undre spridninsvärde U ur förhållandet Tabell för spridninsfaktorn S f Ö = K P + K s d m M v min µ max+ 0,5 D µ max Spridninsbandet för ett blankt, osmort skruvförband med planbricka under skruvskallen och draet med momentnyckel är inlat i fi. 138. or ett åtdraninsmoment av 40 Nm kan man avläsa en medelförspännin med av ca 17 kn, övre spridninsvärde Ö = kn och undre spridninsvärde U = 1 kn. Spridnin ca ± 30 %. Totalt 60 %. or att kunna jämföra den för ett visst belastninsfall erforderlia förspänninskraften erf, vars beräknin visats i kap. 3.1, med den förväntade förspänninskraftens övre och undre spridninsräns införes en spridninsfaktor S f. Härvid äller att u = erf och........... (31) = S........... (3) u f erf a a i. 139 Totalspridnin S f 0% 1, 5% 1,8 30% 1,35 35% 1,4 40% 1,50 45 % 1,58 50% 1,67 55% 1,76 60% 1,86 65% 1,96 70%,04 75 %,0 80 %,33 85 %,48 90%.64 95%,81 100% 3,00 110% 3,44 10% 4,00 Om tabellen i fi. 135 används för bestämnin av spridninens storlek erhålls spridninsfaktorn S f ur tabellen, fi. 139, för de uppivna spridnins-procenten.