Säkring av amtliga kritika kruvförband i mellantora aynkronmotorer TOMAS WYKMAN Examenarbete Stockholm, Sverige 2006
Säkring av amtliga kritika kruvförband i mellantora aynkronmotorer av Toma Wykman Examenarbete MMK 2006:x {avdnr} Examenarbete MMK 2006:35 MME 790 KTH Indutriell teknik och management Makinkontruktion SE-100 44 STOCKHOM
Examenarbete MMK 2006:35 MME 790 Säkring av amtliga kritika kruvförband i mellantora aynkronmotorer Toma Wykman Godkänt 2006-04-28 Examinator Sören Anderon Uppdraggivare ABB V Motor Handledare Ulf Olofon Kontaktperon Åke Anderon SAMMANATTNING Syftet med examenarbetet är att få en ammantällning av amtliga kritika kruvförband för amtliga motorer om tillverka på V Motor. ABB V Motor tillverkar aynkronmotorer i ju axelhöjder. Varje motortorlek finn med flera varianter av komponenter t.ex. tandardköld och flänköld. Beroende på vilka komponenter motorn är utrutad med upptår olika typer av påfretningar i motorn delar, via monteringätt är mer gynnamma än andra. Skruvförbanden mellan köld/hölje, fot/hölje och lagerlock/köld är de met kritika och har därför analyerat under detta arbete. ör att få en tydlig överblick över motorn begränningar har en ammantällning av amtliga motorer gjort med hjälp av ett nyutvecklat beräkningprogram. Programmet utför mekanika beräkningar på de olika kruvförbanden. Med Programmet har befintlig deign analyerat amt nya förlag på deigner utvärderat. Studien har bland annat viat att kotnadparande omkontruktioner är möjliga framförallt i kruvförbandet mellan fot/hölje. I kruvförband finn alltid en oäkerhet kring vilken förpänningkraft man i verkligheten erhåller i kruven vid montering med ett vit åtdragningmoment och med ett vit mörjtilltånd. Teter av förpänningkraften i kruven har viat att denna blir mindre än förväntat vid åtdragning utan mörjning. Tillför rikligt med mörjning vid montering finn rik att kruven får en hög dragpänning vilket kan leda till att kruven platicera under drift då fler krafter addera till förpänningkraften. På grund av lokalt höga tryck runt kruvförbanden finn rik för ättningar i färgen på motorn komponenter, köld, hölje och fot. Sättning kan i in tur leda till förlut av förpänningkraft. Teter av färgen på köldar och fötter har viat att det högta yttrycket åtadkom i ytan under kruvkallen, det är ockå där om den törta ättningen i färgen uppkommer. Underökningar har viat att en taggbricka placerad mellan bricka och fot uppehåller förpänningen relativt bra under uppvärmning av förbandet. En utvärdering har viat på att målningförfarandet av fötterna bör e över, i dagläget få en färgtjocklek om är fyra till fem gånger tjockare än den avedda. En reduktion av färgtjockleken kulle innebära mindre ättning av färgen och eventuellt avhjälpa problemet med efterdragning av fotkruvar.
Mater of Science Thei MMK 2006:35 MME 790 Etablihment of all the critical bolted joint in medium ized induction motor Toma Wykman Approved 2006-04-28 Examiner Sören Anderon Commiioner ABB V Motor Supervior Ulf Olofon Contact peron Åke Anderon ABSTRACT The purpoe with thi thei i to get a compilation of all the critical bolted joint of all engine produced at V Motor. ABB V Motor produce induction engine with even haft height. Each engine ize exit everal variant of component ex. tandard hield and flange hield. Depending on which component the engine i equipped with arie variou type of train in the engine' part, certain aembly way are more favourable than other. The mot critical part in the engine from a mechanical point of view are the crew unit between hield/tator, feet/tator and bearing cover/hield. In order to get a overview of the engine' retriction a ummary of all engine ha been done and a calculation oftware been produced. The crew program handle data from the engine and make mechanical calculation on the crew unit. The crew program i ued to analyze the exiting deign and to evaluate new propoal on deign. The crew program ha among other thing hown that cot aving redeign i poible above all in the crew unit feet/tator. There i alway an uncertainty around which pretre that in reality arie in the crew when aembly with a certain tightening moment with certain lubricate condition. Experiment of the pretreing force in the crew have hown that thi become maller than expected at tightening without lubricate. On the other hand, crew with lubrication rik to get to high pretre when operating becaue that more force are added to the pretreing force. Becaue of locally high preure around the crew unit, a rik exit for ubidence in the colour on the engine' component, hield, tator and feet. Subidence can lead to lo of pretreing force. Analyze of the colour on hield and feet have hown that the highet urface preure i achieved in the urface under the crew cale, it alo there the bigget ubidence in the colour occur. Survey have hown that a toothed plate connector placed between crew and feet detain the pretre relatively well during heating of the unit. An evaluation ha hown on that the painting procedure of the feet hould be een over, at preent a colour thickne that i four to five time thicker than expected. A reduction of the colour thickne would mean maller ubidence of the colour and poible to put right the problem with after tightening of the foot crew.
ÖRORD Det här examenarbetet är utfört på ABB V Motor i Väterå om den ita delen i den makinteknika civilingenjörutbildningen på Kungliga Teknika Högkolan i Stockholm. Utbildningen är 180 poäng lång där examenarbetet utgör de ita 20 poängen. Under arbetet gång när problem upptått har jag fått hjälp av många peroner både på ABB och KTH. Jag kulle peciellt vilja tacka följande peroner: Åke Anderon om varit min handledare på ABB, Ulf Olofon om varit min handledare på KTH, Mikael Grindbo ABB, Martin Hellblom ABB, Nickla Jonon ABB, amt ytterligare ett flertal peroner på ABB. Ett tort tack rikta ockå till Jan Erik ethagen på Corporate Reearch om har hjälpt mig med teter och utvärderingar.
INNEHÅ SAMMANATTNING...III ABSTRACT...IV ÖRORD... V INNEHÅ...VI 1 INEDNING... 1 2 ÖVERSIKT MOTORER... 2 3 BETECKNINGAR OCH SYMBOER... 4 3.1 BETECKNINGAR... 4 4 SKRUVENS MEKANIK... 7 4.1 AMÄNT OM SKRUVÖRBAND... 7 4.2 KRAT DEORMATIONSDIAGRAM ÖR SKRUV OCH UNDERAG... 8 4.3 RIKTION...9 5 SKRUVÖRBAND MEAN SKÖD OCH HÖJE... 11 6 SKRUVÖRBAND MEAN OT OCH HÖJE... 12 7 SKRUVÖRBAND MEAN AGEROCK OCH SKÖD... 13 8 VERIIERINGAR AV BERÄKNINGAR... 15 8.1 ÖRSPÄNNINGSKRAT... 15 8.1.1 Genomförande... 16 8.1.1.1 Kalibrering av latceller... 16 8.1.2 Reultat av åtdragningar av kruvförband... 17 8.1.2.1 Kraftfördelning på latcellen... 17 8.1.2.2 örpänningkraft vid olika mörjförhållanden... 18 8.2 ÄRG... 22 8.2.1 Verklig ättning i färg... 22 8.2.2 Hårdhetmätningar på färgkikt... 24 9 APPROXIMATIONER/ANTAGANDEN... 25 9.1 AMÄNNA ANTAGANDEN... 25 9.2 ANTAGANDE GÄANDE SKÖD - HÖJE... 26 9.3 ANTAGANDEN GÄANDE OT - HÖJE... 30 9.4 ANTAGANDEN GÄANDE AGEROCK - SKÖD... 31 10 SKRUVPROGRAM BESKRIVNING... 32 10.1 SCHEMATISK BID ÖVER SKRUVPROGRAMMET... 32 10.2 HUVUDÖNSTRET... 33 10.2.1 Överikt indatafönter... 34 10.3 IKAR I PROGRAMMET... 35 10.4 ÖVERSIKT KRATER OCH BEASTNINGAR... 36 10.4.1 Sköld-hölje fotmonterad motor... 36 10.4.2 Sköld-hölje flänmonterad motor... 37 10.4.3 ot-hölje fotmonterad motor... 38 SIDAN VI 2006-05-02
10.4.4 agerlock... 39 10.5 VAIDERING AV PROGRAMBERÄKNINGAR... 40 10.5.1 örpänningkraft... 40 10.5.2 Sköldberäkning... 41 11 ANAYS AV BEINTIG DESIGN... 42 11.1 TUMREGER HOS SKRUVÖRBAND MEAN SKÖD OCH HÖJE... 42 11.2 TUMREGER HOS SKRUVÖRBAND MEAN OT OCH HÖJE... 42 11.3 TUMREGER HOS SKRUVÖRBAND MEAN AGEROCK OCH SKÖD... 43 12 ÖRSAG TI MEKANISKA ÖRBÄTTRINGAR HOS SKRUVÖRBAND... 44 12.1 SKRUVÖRBAND MEAN SKÖD OCH HÖJE... 44 12.2 SKRUVÖRBAND MEAN OT OCH HÖJE... 45 12.3 SKRUVÖRBAND MEAN AGEROCK OCH SKÖD... 46 12.4 MEKANISKA ÖRÄNDRINGAR ÖR BIBEHÅANDE AV ÖRSPÄNNING I SKRUVÖRBAND... 47 12.4.1 Urgröpning av fot... 47 12.4.2 Reducerad målad yta vid kruvhål... 49 12.4.3 Bibehållande av förpänning med tallrikfjäder... 51 12.4.4 Bibehållande av förpänning med taggbricka... 52 12.4.5 Modifiering av färg alternativt målningförfarandet ho aluminiumfötter... 54 13 SUTSATSER... 56 REERENSER... 57 BIAGOR: 1. Analy av påkänningar i kruv 2. Beräkningar kruvförband mellan köld och hölje 3. Beräkningar kruvförband mellan fot och hölje 4. Beräkningar kruvförband mellan lagerlock och köld 5. Brott ho kruvar i ett kruvförband 6. Gängpreande kruv 7. Kraft om åtgår för att platicera gänga i god med en given effektiv gänglängd 8. Belatning av latcell för att underöka om tunnform upptår SIDAN VII 2006-05-02
1 INEDNING Detta examenarbete behandlar en teoretik genomgång av kruvförbanden i en elmotor. Det vill äga en analy av de kritika kruvförbanden mellan köld/hölje, fot/hölje och lagerlock/köld. Syftet med ett kruvförband är att hålla amman delarna i förbandet under de latförhållanden om förbandet kontruerat för. Teknikt ett innebär detta att man kapar tillräckligt med klämkraft i förbandet för att tå emot de krafter om förbandet kan utätta för utan att loa, men inte tillräckligt med klämkraft för att någon del av förbandet ka bryta önder. Arbetet går bland annat ut på att utforma ett beräkningprogram där gränerna för mekaniken i befintliga motorer bekriv, en äkring av mekanik integritet i ABB motorer. Utredningen berör amtliga motortorlekar om tillverka i Väterå. I fabriken tillverka ca 100 000 motorer per år, uppdelat i 7 olika axelhöjder. Syftet med examenarbetet är att få en ammantällning av amtliga kritika kruvförband för amtliga motorer om tillverka på V Motor, vilket inte funnit tidigare. ör att undvika att amma arbete med beräkningar över kruvförbanden i motorerna inte kall upprepa av flera kontruktörer, amla all information kring motorn kritika kruvförband i ett beräkningprogram amt i det här dokumentet. Beräkningprogrammet eller kruvprogrammet om det ockå kalla är tänkt att använda av peroner på teknikavdelningen för att analyera den befintliga deignen amt utvärdera nya förlag på deigner. Skruvprogrammet betår av beräkningar på motorer av gjutjärn med axelhöjd 160-250 och aluminium med axelhöjderna 112-280. De olika delar om har analyerat är: kruvförbandet om håller fat D- kölden mot höljet, kruvförbandet mellan fot och hölje amt kruvförbandet mellan köld och lagerlock. På grund av lokalt höga tryck runt kruvförbanden finn rik för ättningar i färgen på motorn komponenter, köld, hölje och fot. Sättning kan i in tur leda till förlut av förpänningkraft. ör att utreda detta problem och kapa kunkap om hur färgen beter ig vid olika belatningar och temperaturer har prov gjort på Corporate Reearch amt på V Motor. I kruvförband finn alltid en oäkerhet kring vilken förpänningkraft man i verkligheten erhåller i kruven vid montering med ett vit åtdragningmoment vid ett vit mörjtilltånd. ör att öka kunkapen har teter kring detta gjort. igur 1.1-1.4 viar de kritika kruvförband om analyerat. Dea är de met påfretade förbanden i motorn. Det finn även kruvförband mellan uttaglåda och hölje amt mellan fläktkåpa och hölje, men dea utätt inte för några törre påfretningar. igur 1.1 igur 1.2 igur 1.3 igur 1.4 SIDAN 1 2006-05-02
2 ÖVERSIKT MOTORER Detta avnitt är till för att ge läaren en bild över hur motorerna amt de tillbehör om kan kombinera med motorerna er ut. Motorerna kan montera på två olika ätt, antingen med fot montering eller med flänmontering t.ex. mot en växellåda. Dea två monteringätt ger upphov till olika påkänningar i motorn delar. Endat gjutjärnmotorerna montera med en brom i dagläget. Det finn inget egentligt hinder för att montera brom på en aluminiummotor men hållfatheten på materialet ätter en grän. Motorer med bromar använd inom många områden, ett par exempel på användningområden är: kranar, borriggar, winchar och linbanor. När en flänmotor montera med brom upptår en betydande ökning av det böjande moment om flänen får ta upp på grund av att den totala tyngdpunkten har förflyttat och ökat. Detta kombinerat med att vibrationer kan upptå i drift ger höga belatningar på kruvförbandet mellan flänköld och hölje. Beräkningar på detta finn i excelprogrammet. Då motorn kombinera med en brom tillkommer två vikter till förutom jälva bromen. Dea är gjutjärn fläktkåpa och en adaperflän om itter mellan brom och N-köld. D-idan (drive) aver den ida av motorn där man har driften på. N-idan (non drive) aver den ida om ej har drift och där motorn kylfläkt är monterad. Varianter på befintliga motorer Motorerna om tillverka på ABB V Motor är helkapplade trefa aynkronmotorer, vilket är den dominerande typen av elmotorer i indutrin idag. Samtliga motorer har höljen och köldar om är tillverkade av gjutjärn eller aluminium. I figur 2.1-2.5 e olika varianter av motorer. igur 2.1. Motor för flänmontering igur 2.2. Motor för fotmontage igur 2.3 till vänter och figur 2.4 i mitten viar en flänmonterad motor med gjutjärnfläktkåpa, adapterflän och brom. igur 2.5, högra bilden viar en motor med bromen monterad direkt mot N-kölden och med en plåtkåpa om kydd runt. SIDAN 2 2006-05-02
Överikt av motorn inre komponenter Uttaglåda läkt läktkåpa Rotor Adapterring Hölje ot Sköldar igur 2.6. Bilden viar de ingående delarna i en elmotor. SIDAN 3 2006-05-02
3 BETECKNINGAR OCH SYMBOER 3.1 BETECKNINGAR Nedan följer en redovining av de beteckningar om använd i beräkningarna i bilaga 1-4. A A ch hölje A k klack Skruven pänningarea Tvärnittarea cylindergod i hölje A Koppling kruvklack i hölje till hölje, dv. arean under klacken kruvkalle Arean under kruvklacken på kölden A atupptagande arean under kruvkalle A u Underlaget verkamma area, när fjäderkontant beräkna a Avtånd från ytterradien på kölden till kruvklacken på kölden centrumhål a ' Momentarm till centrum på kruvklacken i kölden, hål placerat med 45 förkjutning b ' Momentarm till centrum på kruvklacken i kölden, hål placerat med 0 förkjutning D a Anliggningdiameter, dv. kruvkallen diameter + frigående hålet diameter (i fot eller köld) dividerat med två. Alt. (bricka) ytterdiameter på brickan + frigående hålet diameter dividerat med två. D Ytterdiameter på höljet yh D ih Innerdiameter på höljet D Ytterdiameter på kölden y D i D D h d d d i E E m f Innerdiameter på kölden Ytterdiameter ho bricka/kruvkalle Hål ho bricka (innerdiameter), ho kruvkalle (frigående hål) Skruven ytterdiameter Skruven innerdiameter Gängan medeldiameter E modul kruv E modul färg axel Den kraft på motorn axel, om är tryckande dv. riktad från D- till N ida, eller dragande dv. riktad från N- till D ida god Skjuvkraft om erfordra för att platicering i godgängan kall ke drift Den dragkraft om kruven utätt för vid drift drift yttre krafter Kraft i kruv på grund av t.ex. förpänning-, vibration-, montering, och termika krafter i Statika later, använd vid beräkning av max kv Kraft per klack, pga. det vridmoment om motorn avger Yttre pålagd lat (dynamik), använd vid beräkning av max Mont Kraft i kruv pga. hur motorn är monterad. Upp & ner, vägg vertikalt, vägg horiontellt och mot underlag. SIDAN 4 2006-05-02
Mont N ida Skruvkraften i kruv närmat N-idan Mont D ida Skruvkraften i kruv närmat D-idan pl Pålagd lat. at uppkommen från böjande moment på motor om är flänmonterad Pul Pålagd eller Pulerande lat örpänningkraft, kraft om upptår från åtdragningmomentet om lägg på kruven pre max Den kraft om platicerar kruven gänga Den maximala kraften om upptår i kruven temp Kraft erhållen från temperaturvarianer i material TP Kraft i tyngdpunkt vrid Skruvkraft i fotkruv pga. vridmoment ho motor g Tyngkraftacceleration k k u 1 2 Skruven fjäderkontant Underlaget fjäderkontant ängd från infätning köld mot hölje till tyngdpunkt ho hölje ängd från infätning köld mot hölje till tyngdpunkt ho fläktkåpa ängd från infätning köld mot hölje till tyngdpunkt ho brom + adapterring 3 Effektiv gänglängd. Den kruvgänglängdlängd om är i ingrepp i godet gänga eff f klack köld ärgen tjocklek Djupet ho klacken i höljet k k b d örbandet klämlängd Skruven inklämda längd i förbandet Sköld-/höljeklacken bredd Sköld-/höljeklacken djup Skruven längd från underidan av kallen kruv TP ängd från infätning köld mot hölje till gemenam TP M Pålagt vridmomentet om omvandla till förpänningkraft i kruv M Vridmoment om motor avger m m m n P 1 2 3 v Vikt ho motor minu D-köld Vikt ho brom + adapterflän Vikt ho fläktkåpa Antal latupptagande köld/hölje klackar Skruvgängan tigning P yt Yttrycket om verkar på färgen. R e Skruven träckgrän räknat på pänningarean A r Radie axelcentrum till hål ho flänköld r t Avtåndet till en tänkt linje med kruvar. Avtåndet r t kan variera i kruvprogrammet. r Avtånd från motorn axelcentrum till köldklacken hål centrum centrum SIDAN 5 2006-05-02
t bricka Tjockleken ho bricka V Uppmätt acceleration ho motor W Böjmottånd ho köldklack pga. böjmoment by W bz Böjmottånd ho köldklack pga. vridmoment ho motor α Termik materialexpanionkoefficient β Profilvinkel, (60 för petgängor) θ Vinkel från horiontalplan till kruvhål i köld γ Kompenationfaktor för pregängande kruv δ axel Töjning av kruv pga. axelkraft på motorn δ Töjning i färg pga. ättningar färg δ mont Töjning av kruv pga. monteringätt av motor δ Töjning av kruv pga. pålagd lat pl δ pre Töjning av kruv pga. förpänningkraft δ temp Töjning av kruv pga. temperatur δ vibb Töjning av kriv pga. vibration δ Töjning av kriv pga. motorn vridmoment σ vrid a b,cyl Spänningampletud σ Dragpänning i kölden cylindergod pga. böjmoment σ köldklack böj Böjpänning i köldklack pga. böjmoment σ köldklack vrid e böj Böjpänning i köldklack pga. vridmoment ho motor σ Jämförelepänning böjning av köldklack σ e vrid Jämförelepänning i klack pga. vridmoment ho motor σ Den belatning om ger brott efter 10^7 cykler up T Temperaturdifferan (t-20 ) µ riktionkoefficient i gängan g µ u riktionkoefficient mot underlaget κ Koncentrationfaktor beroende på hur klacken geometri er ut ρ aktor om tar hänyn till hur tor del av godgängan om upptar kjuvkraften τ köldklack böj Skjuvpänning i köldklack pga. böjmoment τ köldklack vrid Skjuvpänning i klack pga. vridmoment ho motor τ Godgängan kjuvträckgrän gg τ gänga hölje Skjuvpåkänning i gänga i höljet τ hölje klack Skjuvpåkänning i höljeklacken SIDAN 6 2006-05-02
4 SKRUVENS MEKANIK Detta kapitel behandlar kruven mekanik. ör beräkningar kring kruven mekanik hänvia läaren till bilaga 1. ormler för beräkningar av kruven mekanik är hämtade ur olika mekanika- och kruvförbandhandböcker, e referener [6] [7] [8]. ör utförligare förklaringar och bevi av formler hänvia läaren till dea. 4.1 AMÄNT OM SKRUVÖRBAND Skruvförbandet kall dimenionera efter material med lägt hållfathet. Smörjning ökar kruvförbandet hållfathet. Rik finn att för hög förpänningkraft upptår i kruven vid mörjning. Snedbelatning pga. ej plana ytor mellan kruv och underlag kan leda till gängbrott. Gängingrepplängden påverkar kruvförbandet hållfathet. I ett optimalt kruvförband kall kruven vara den vagate länken. Skruven kall alltå vara mer elatik än den klämda delen och de invändiga gängorna måte vara mint lika tarka om kruven. Av det åtdragningmoment om kräv för ett kruvförband åtgår 50 % till friktion mellan mutter/kruvhuvud och underlag, 40 % till friktion i gängan amt 10 % till förpänning. En analy av utmattningbrott viar att de fleta brott ker vid den förta latbärande gängan. igur 4.1 viar en EM analy på de invändiga gängorna i ett kruvförband. igur 4.1. Spänningimulering av hur en kruv belatar de invändiga gängorna i ett kruvförband. De gula och gröna färgerna imulerar hög pänningkoncentration. Svenka Gjuteriföreningen -Rekommendationer för kruvförband med pregjutgod [1]. När ett kruvförband dimenionera kan det göra på olika ätt. T.ex. en tålkruv i aluminiumgod. Komponenterna kruva ihop och utätt för dragbelatning. Var ker brottet? Det går ej att äga utan att veta hur ingreppet mellan kruv och gängan i godet er ut. Det beror hur tor del av kruven om är ingängad i godet. Vid ett vit gängingrepp får man ett jämntarkt förband. Detta är det vanligate dimenioneringättet, detta använd på ABB Motor. En annan metod är att reducera det åtdragningmoment om lägg på, detta för att inte dra önder godgängan. När godmaterialet har en lägre hållfathet än kruven, t.ex. tålkruv i aluminiumgod är det viktigt att man dimenionerar åtdragningmomentet efter komponenten med lägt hållfathet. SIDAN 7 2006-05-02
σ g M red M rek (1) σ M red M g rek Reducerat åtdragningmoment [Nm] Rekommenderat åtdragningmoment [Nm] σ Sträckgrän för material med invändig gänga (god) [N/m 2 ] σ Sträckgrän för kruv [N/m 2 ] Åtdragningmomentet kall reultera i en pänningbelatning för kruven och muttern om ligger inom det elatika området. Smörjning vid gängning leder till en ökad förpänningkraft vid amma åtdragningmoment, då en mindre del av momentet övergår till friktionkraft. öriktighet med mörjning måte beakta för att pänningen inte ka bli för hög. Slutaten från detta och ovantående argument för den reducerade träckgränen är att mörjning vid gängning ökar hållfatheten på kruvförbandet, men att föriktighet måte vidta vid mörjning. 4.2 KRAT DEORMATIONSDIAGRAM ÖR SKRUV OCH UNDERAG Vid åtdragning av ett kruvförband typ två flänkopplingar mot varandra kommer dragkraften i kruven att öka utmed linjen O - A, figur 4.2, amtidigt om tryckkraften i godet ökar utmed linjen B - A. Skruven förlängning repektive godet hoptryckning repreentera av träckorna l och lg. I figuren ange om en punktkraft. I praktiken är det fråga om yt- och volymkrafter om angriper över ett törre område. betrakta om reultanten till dea krafter. En yttre lat åtadkommer en ökning av dragkraften i kruven utmed linjen O - A - C och en minkning av tryckkraften i godet utmed linjen A - E, om den angriper i muttern repektive kruvkallen anliggningplan. örpänningkraften motvara av träckan A - D efter det att kruvförbandet blivit åtdraget och retförpänningen min, efter det att yttre laten tillkommit, av träckan E -. Om förpänningkraften vid åtdragningen blir å liten att laten helt avlatar förbandet, min 0, har kruvförbandet förlorat in funktion att klämma, täta ov. Vid dynamik belatning föreligger igur 4.2 deutom rik för att kruven lonar. Med en lämplig kontruktiv utformning och tor förpänning kan man åtadkomma ådana effekter att tora variationer i axiell drag lat, ger må variationer i kruvkraften. Detta innebär att ett förpänt kruvförband inte blir utmattningkänligt. När ett förband förpänn ger belatningen en förlängning av kruven och en hoptryckning av underlaget. Om förpänningen inte är för tor är dea deformationer elatika, dv. återgående vid avlatning. Vid pålagd yttre belatning, avlata fört underlaget medan kruven belatning ändra i mindre utträckning. När den yttre belatningen övertiger förpänningen i kruven ökar kruvkraften i amma takt om den yttre laten. Med tillräckligt tor förpänning (törre än yttre lat) få må kraftvariationer i kruven med varierande yttre lat, medan kraftvariationerna i underlaget blir tora. Slutat: I ett högpreterande kruvförband bör kruven fjäderkontant vara betydligt lägre än flänen. SIDAN 8 2006-05-02
4.3 RIKTION I ett kruvförband ge klämkraften genom åtdragning av kruven till en förpänning genom att konvertera en vridrörele till en linjär förlängning av kruven. Den avgörande faktorn vid balanering av krafter är friktionen i det förband om hindrar kruven från att lona efter att den dragit åt. Den här friktionen är nödvändig för förbandet funktion, men den repreenterar ockå det huvudakliga problemet vid åtdragning av förbandet. Med vanliga makinkruvar går det åt å mycket om 90 % av det totala momentet om applicerat på kruven för att övervinna friktionen och vrida kruven runt. Detta betyder att endat 10 % av effekten finn kvar för att dra åt kruven (även om den är välmord) och bygga upp klämkraft. Se figur 4.3. Det är uppenbart att även må variationer i friktion om oraka av killnader i mörjning eller gängkvalitet kan ha betydande påverkan på förbandet kvalitet. igur 4.4 viar moment relaterat till förpänningkraft vid olika friktionnivåer. igur 4.3. Överikt hur åtdragningmomentet omvandla till axialkraft (förpänningkraft i kruven).[9] Med friktion brukar man mena det fenomen om genererar den bromande kraften då en triboyta rör ig gentemot en annan. Man brukar dela in friktionen i en adheiv komponent, orakad av kjuvmottåndet i de reella kontaktytorna, och en plogkomponent, orakad av mottåndet mot yttopparna plogning mot ytan. riktionen mellan friktionkraften T och normalkraften N benämn friktionkoefficienten eller friktiontalet och teckna ofta med den grekika boktaven µ. T µ (2) N riktion är en ytemparameter och inte en materialparameter, dv. friktionen beror av ett helt ytem. Det finn mycket i omgivningen om påverkar friktionen, exempel på detta är fukt och mut. riktionen kan variera mycket från fall till fall, därför är det vårt att betämma ett pecifikt värde för friktionen, ett intervall är en bättre approximation. Enligt Ulf Olofon om forkar inom området tribologi på KTH i Stockholm är det vårt att få reproducerbarhet i friktionmätningar. Om man mäter friktionkoefficienten med amma komponenter och under amma förhållanden på två olika laboratorier blir ällan reproducerbarheten bättre än 20 % på de två olika mätningarna. SIDAN 9 2006-05-02
igur 4.4. Torgue-load relationhip: region A, imilar material, dry, µ0,75 0,9; region B, diimilar material dry, µ0,38 0,44; region C, all material, all lubrication condition, µ0,09 0,14. [5] Gängfriktion Många underökningar har gjort för att betämma friktionkoefficienten mellan på olika ätt behandlade ytor. Mycket varierande reultat har erhållit därför är det rikfullt att ätta ett vit värde på friktionen i gängan. I ett aveende viar de olika förökreultaten emellertid god överrentämmele, nämligen ifråga om friktionkoefficienten beroende av trycket. Man har kontaterat, att den är oberoende därav eller obetydligt junkande med ökande tryck. Vid ytbehandlad kruv är friktionkoefficienten tarkt beroende av ytkiktet tjocklek. Gängan framtällningätt inverkar endat i ringa grad. Starka variationer av friktionen kan uppträda på grund av olika mörjmedel, ytbeläggning, ytjämnhet med mera. Skruven kan ockå få geometrika formavvikeler åom nedtälldhet i underlaget, konkav eller färik form ho muttern anliggningplan eller ho underlaget. Alla dea parametrar påverkar friktionen och därmed förpänningkraften i kruven. SIDAN 10 2006-05-02
5 SKRUVÖRBAND MEAN SKÖD OCH HÖJE Detta kapitel behandlar kruvförbandet på motorn D-ida mellan köld och hölje e figur 5.1-5.2. ör beräkningar kring detta hänvia läaren till bilaga 2. Skruvförbandet betår av fyra till åtta kruvar om är poitionerade på tre olika ätt. Antingen itter kruvarna på poitionerna enligt klockan 12, 3, 6 och 9 eller klockan 1.30, 4.30, 7.30 och 10.30. Alternativt om föregående fall med 2 kruvar på varje poition med ett vit avtånd mellan. Skölden kruvklackar är målade och ytan under kruven efterbearbeta ej. Detta leder till att färg hamnar mellan de ytor om dra ihop vilket leder till en vi ättning i färgen vid montering, amt en ättning då motorn värm upp då den kör i drift. Detta är ett tort problem ho förband med färg mellan åtdragningytorna. ör att minimera dea ättningar kräv god kännedom om färgen kikttjocklek och egenkaper. ör ytterligare information om färg hänvia läaren till kap 8.2. De två främta orakerna om påverkar kruvarna belatning i förbandet är om motorn har en tandardköld om ho fotmonterade motorer eller om motorn är flänmonterad. Dea två monteringätt ger upphov till olika belatningar i kruvförbandet. De törta påkänningarna uppkommer när motorn är flänmonterad. Om motorn deutom har monterat med brom och fläktkåpa öka påkänningarna deutom radikalt. De krafter och pänningar om upptår i kruvförbandet mellan köld och hölje, e tabell 5.1. Krafter örpänningkraft i kruv Vibrationkrafter i kruv Temperaturkrafter i kruv Vrid- och böjkrafter på köldkruvklackarna erhållna från vridmoment ho motorn och det böjande moment om upptår vid flänmontering Påkänningar Skjuvpänning i höljet gänga Skjuvpåkänning i höljet kruvklack Yttryck mot köld Dragpänning i kruv, pga. makrafter från motor och eventuella påbyggda komponenter Dragpänningar i köldgodet under kruvklackarna, erhållna från vridmoment ho motorn och det böjande moment om upptår vid flänmontering Tabell 5.1. Sammantällning av krafter och påkänningar i kruvförbandet köld/hölje. igur5.1. Skruvförband ho fotmonterad motor igur5.2. Skruvförband ho flänmonterad motor SIDAN 11 2006-05-02
6 SKRUVÖRBAND MEAN OT OCH HÖJE Detta kapitel behandlar kruvförbandet mellan fot och hölje e figur 6.1. ör beräkningar kring detta hänvia läaren till bilaga 3. otmontering är i ärkla det vanligate monteringättet för motorer tillverkade på V Motor. ötterna ho motorn kan antingen vara integrerade mot höljet eller vara eparata. Det är kruvförbandet mellan de eparata fötterna och höljet om analyera i detta kapitel. De krafter och pänningar om uppkommer i kruvförbandet kommer från bland annat: vridmoment ho motor amt tatika och dynamika krafter från monteringättet av motorn. Med motorn monteringätt ave riktningen om motorn fötter har mot underlaget. Skruvprogrammet där data från motorerna finn amlade kan beräkna påkänningar i kruvförbandet mellan fot och hölje med aveende på hur motorn är monterad och om det finn påbyggda komponenter på motorn om kapar krafter på D- och/eller N-idan av motorn. De monteringätt om kruvprogrammet kan imulera är: montering mot- tak, golv, vägg vertikalt och vägg horiontellt. Dea monteringätt ger upphov till olika tora påkänningar i kruvförbanden. De krafter och pänningar om upptår i kruvförbandet mellan köld och hölje, e tabell 6.1. Krafter örpänningkraft i kruv Vibrationkrafter i kruv Temperaturkrafter i kruv Påkänningar Skjuvpänning i höljet gänga Yttryck mot fot Dragpänning i kruv, pga. makrafter från motor och eventuella påbyggda komponenter Kraft i kruv från motorn vridmoment Kraft i kruv pga. monteringätt Tabell 6.1. Sammantällning av krafter och påkänningar i kruvförbandet fot/hölje. igur 6.1. Underidan på en motor med kruvförbandet mot höljet inringat. På via motorer bearbeta ej anliggningytorna mellan fot och kruv amt mellan fot och hölje efter målning, vilket ökar riken för ättningar mellan ytorna i förbandet. I förbandet bilda tre kikt med färg vilket motvarar ca 400 µ m i kombinerad färgtjocklek. En tandard M12 kruv med 8.8 kvalitet med tandard friktion får en förpänningkraft på ca 40kN. Detta innebär en ungefärlig förlängning av kruven på ca 50-60 µ m. Här ine problematiken med att ättningar i färgen leder till förlorad förpänning. Det vill äga få törre ättning i färgen än dea 50-60 µ m å förlora all förpänning och förbandet rikerar att lona. De aluminiummotorer om montera med eparata fötter värm i dagläget upp efter impregnering av lindningen. Detta för att impregneringen kall härda. I det här teget värm även ytorna i kruvförbandet upp. Detta leder till att färgen mjuknar och att färgen mellan de hopkruvade ytorna träng ur förbandet. Efter uppvärmningen dra fötterna återigen åt med nominellt åtdragningmoment vilket äkertäller förpänningen i förbandet. SIDAN 12 2006-05-02
7 SKRUVÖRBAND MEAN AGEROCK OCH SKÖD Detta kapitel behandlar kruvförbandet mellan lagerlock och köld e figur 7.1-7.2. ör beräkningar kring detta hänvia läaren till bilaga 4. agerlocket itter monterat mot N- och D-idan köldar. På N-idan ho motorer med axelhöjd 160-280 är locket huvudfunktion att hålla lagret mörjfett på plat. På motorer av torlek 112 och 132 itter permanentmorda lager därför behöv inte något lagerlock på N-idan i dea motortorlekar. agerlocket funktion på D-idan är att hålla lagret på in plat när axeln belata med en axialkraft. agerlocket tar bara upp krafter om är riktade in mot motorn från D-idan (axiella tryckkrafter på axeln) e figur 7.3. Då axelkraften är dragande tannar lagret på in plat pga. att det tar i kölden. Då är det kölden tyvhet om avgör vilken axelkraft om tillåt. igur 7.1 igur 7.2. igur 7.1 och 7.2. Överikt innandömet av motorn. På bilderna e lagerlocket om den mäingfärgade kivan. Axel Sköld Skruvar axel agerlock ager igur 7.3. Då motorn axel belata av en tryckkraft enligt bilden, får kruvarna om går genom kölden och in i lagerlocket ta upp en axiell kraft. Antal latupptagande kruvar är tre tycken på motorer med axelhöjd 112 och 132, och fyra till antalet på motorer med axelhöjd 160-280. SIDAN 13 2006-05-02
De krafter och pänningar om upptår i kruvförbandet mellan lagerlock och köld, e tabell 7.1. Krafter örpänningkraft i kruv Kraft i kruv från axelkraft Temperaturkrafter i kruv Påkänningar Dragpänning i kruv Skjuvpänning i lagerlocket gänga Yttryck mot köld Tabell 7.1. Sammantällning av krafter och påkänningar i kruvförbandet lagerlock/köld. Vid tryckbelatningar på axeltappen kall kraften från lagret ytterring överföra via lagerlocket till de latupptagande kruvarna. Kraften kall vidare överföra från lagerlockkruvarna till kruvförbandet mellan köld och hölje. Hur tor kraft om kan överföra beror framförallt på tyvheten i locket truktur amt på kruvförbandet. Styvheten i kölden är normalt märkbart högre och begränar inte belatningförmågan. agerlocket och kölden tyvheter har tagit fram genom prover gjorda på Corporate Reearch. Det finn två olika lagerlock, plåtlagerlock och tållagerlock. Plåtlagerlocket har ungefär en fjärdedel av tållagerlocket tyvhet. Styvheten ho köldar är beroende av om det är en tandardköld eller en flänköld. Den enare har en högre tyvhet, likaå har köldar i gjutjärn en högre tyvhet än köldar i aluminium. I kruvprogrammet under lagerlock har faktika värdena då lagerlocket buckla lagt in. Övertiger axialkraften detta värde färga gränvärdet rött. Där finn ockå tre kolumner där deformationen ho olika köldar och lagerlock finn pecificerade eparat för lagerlock, och köld. Deutom finn den totala deformationen ummerad i en kolumn. Generellt å är tyvheten ca 2 9 gånger högre för kölden jämfört med lagerlocket, beroende om lagerlocket är av tål eller plåt. Gränvärden för buckling av lagerlock amt begränningar för hela kruvförbandet mellan lagerlock och köld finn i bilaga 4. SIDAN 14 2006-05-02
8 VERIIERINGAR AV BERÄKNINGAR ör att kontrollera teorin mot verkligheten har teter gjort på den uppkomna förpänningkraften i kruv från åtdragningmoment amt den verkliga ättningen om ker i färgen efter uppvärmning. Reultat amt genomförande av dea mätningar redovia här. 8.1 ÖRSPÄNNINGSKRAT ör att få kännedom om vilken förpänning om ge kruvförbandet vid montering av motorn har teter gjort. Teterna ka efterlikna det åtdragningförfarandet om gör vid line:en i å tor utträckning om möjligt. Samtliga teter har gjort på M12 kruv i kruvförband i köld/hölje och fot/hölje. Tetmodellen utformade om en cylinder om trädde utanpå kruven (figur 8.1), fördelen med detta är att givarna itter på utidan och ej direkt på kruven vilket hade medfört att givarna varit extra utatta. Cylindern lagra mot kruven och underlaget genom ett par brickor om er till att förhindra att moment överför till cylindern när kruven dra åt. Detta gör att cylindern regitrerar en töjning om räkna om till en kraft i cylindern, denna kraft är amma om verkar i kruven. Det är av tor vikt att lagringen mellan cylindern och brickor blir rätt för att undvika att torion av cylindern inte ta upp av givarna. Detta är ett enkelt ätt att få kännedom om förpänningen i kruven. Brickor med varierad mörjning Trådtöjninggivare monterade på cylindern Hölje Hölje igur 8.1. Skruv monterad i cylinder med trådtöjninggivare. SIDAN 15 2006-05-02
8.1.1 GENOMÖRANDE yra tycken cylindrar om i fortättningen benämn om latceller tillverkade. I praktiken utgick det från de långa brickor/cylindrar om använd vid fotmontage av motor med axelhöjd 280. Dea planlipade å att kortidorna blev parallella. atcellerna är ca 17mm långa, har en ytterdiameter på 22mm och en innerdiameter på 12,5 mm. Det limmade en givare i axiell längdriktning på tre av dea latceller, e figur 8.2-8.3. På den fjärde latcellen limmade tre tycken axiella- och en horiontell givare. igur 8.2-8.3. atceller med en givare monterad i axiell längdriktning. 8.1.1.1 Kalibrering av latceller Tådtöjninggivarna ka kunna applicera på ett föremål, värden från dea ka edan via omräkning formler överföra till ett värde på töjningen (epilon). Men de var om erhöll från denna metod blev pridda över ett brett pektrum. Därför belöt att kalibrera latcellerna mot en given lat. atcellerna placerade i en drag/tryckprovmakin (figur 8.4) mellan två parallella plattor om hade en avvikele på 50 µ m på en radie av 75mm (figur 8.5). Om plattorna anta vara linjärt avvikande innebär detta att avvikelen vid ytterdiametern på latcellen var ca 7 µ m, och vid innerdiametern 4 µ m. En killnad på 3 µ m. Efterom flera tryckningar gjorde på latcellen, där varje tryckning var den andra olik, och ammanfallande reultat erhöll, dra lutaten att killnaden i parallellitet borte ifrån. igur 8.4-8.5. Drag/tryckprovmakin, amt de plattor där latcellen var upppänd Cellerna pålatade och avlatade under 2-3 cykler vardera. Belatningen gjorde över det pann om en M12 kruv med 8.8 kvalitet kan verka över, dv. mellan 0 och 65kN. Temperaturen i rummet där kalibreringen kedde var 22,9 C. Denna temperatur höll ig kontant under hela kalibreringen. SIDAN 16 2006-05-02
8.1.2 RESUTAT AV ÅTDRAGNINGAR AV SKRUVÖRBAND 8.1.2.1 Kraftfördelning på latcellen Åtdragningar viar på att töjningen omräknat till kraft om varje givare regitrerar har en relativt tor pridning. Det kan vara å att ytan kring latcellen är å ojämn att det upptår törre och mindre hoptryckningar runt latcellen. Efterom kraften i latcellen varierar är det vårt att få ett riktigt värde på förpänningen med att få monterade givare. Genom att placera många givare runt latcellen kulle dea ta upp olika töjningar (dalar och toppar) och medlet av dea värden torde vara ett riktmärke. Efterom endat tre givare var placerade på latcellen i axiell riktning å träffar man ibland på ex. bara toppar och ibland bara dalar, detta ger en tor förändring av reultatet. Utför ett tort antal dragningar å träffar man på en blandning av dea variationer, och medelvärdet av dea är ett relativt bra riktvärde på vilken förpänningkraft om verkar i kruven. Utifrån detta reonemang finn tor anledning att tro att olika pänningvariationer upptår även i kruven. I figur 8.6 och 8.8 via exempel på hur kraften fördelar ig i latcellen mellan 0 och 360. I figur 8.7 och 8.9 kan de poitioner det hänvia till i figur 8.6 och 8.8. Kraftfördelning på latcellen Kraft [kn] 60 50 40 30 20 10 po 1 po 2 po 3 po 4 po 5 po 5 po 4 po 1 po 2 po 3 0 0 100 200 300 400 Vinkel igur 8.7. Överikt poitioner på fot. igur 8.6. Åtdragning av kruv med omord gänga. En tydlig kraftfördelning killnad runt ett varv på latcellen via. SIDAN 17 2006-05-02
Kraft fördelning på latcellen 80 70 po 1 Kraft [kn] 60 50 40 30 20 10 0-10 0 100 200 300 400 Vinkel po 1 po 2 po 3 po 4 po 5 po 5 po 4 po 2 po 3 igur 8.9. Överikt poitioner på fot. igur 8.8. Åtdragning av kruv med mord gänga. iguren viar att i via nitt kan dragpänning upptå, dv. att en förlängning få av det yttre kiktet. Det yn även tydligt att kraften har ökat vilket är naturligt efterom mörjningen ger lägre friktion. 8.1.2.2 örpänningkraft vid olika mörjförhållanden Ett tort antal fatdragningar av kruvförband mellan fot och hölje (figur 8.11) amt mellan köld och hölje (figur 8.10) har utfört. Reultaten av dea e i figur 8.12. Samtliga åtdragningar har gjort med M12 kruv och motortorleken har varit 200 och 225. Åtdragningmoment har hela tiden varit 80Nm, det erhållna värdet kan ha avvikit något efterom viaren lät av manuellt, amt att momentnyckeln har en vi avvikele. Enligt Q-kontroll om kalibrerar momentnycklarna viar momentnyckel 1,7 % fel vid 180Nm, 2,7 % fel vid 110Nm och 1 % fel vid 40Nm. Gränvärdet för en godkänd momentnyckel är en avvikele på 4 %. Inga värden har gått att få fram angående repeterbarheten. Troligtvi är repeterbarheten ho momentnyckeln bra, vilket Q- kontroll ockå intygar. Detta borde ha gett ett likadant moment vid alla åtdragningar. Bild 8.10. atcell monterad i kruv förbandet köld/hölje. Bild 8.11. atcell monterad i kruvförbandet fot/hölje. SIDAN 18 2006-05-02
De olika varianter om tetat är: Aluminiumfot mot aluminiumhölje Gjutjärnköld mot gjutjärnhölje Gjutjärnköld mot aluminiumhölje I ovantående fall har förbandet mörjt på följande olika ätt: Omort Smord gänga Smord gänga och underlag Smörjmedel om använt är vanligt makin fett (Shell Albida EMS 2). Tetet utförande: I de olika poitionerna ho fot och köld har en kruv dragit i och ur med variationer i mörjning. Efter åtdragning har töjningar från givarna antecknat och räknat om till förpänningkraft. Reultatet kan e i figur 8.12. Reultatet bygger på tatitik över cirka 500 åtdragningar. 60 örpänningkraft [kn] 50 40 30 20 10 0 Alu hölje & Alu fot Ci hölje & köld Alu hölje & Ci köld Alu Hölje & Alu köld Omort Smord gänga med fett Smord gänga och underlag med fett Heldragen linje: Den kraft då godgängan börjar platicera. Punktad linje: Den förpänningkraft man erhåller vid åtdragning med 80Nm och 0,125 i friktionkoefficient i gänga och mot underlag. Streckad linje: Den kraft då kruven börjar platicera. igur 8.12. På y-axeln via förpänningkraft i kn. På x-axeln via vilka typer av komponenter och material om finn i de tetade förbanden. Samtliga aluminiumhöljen är av typen extruderad aluminium SS 4104. Reultat I amtliga fall kan det e att det omorda fallet ger en relativt låg förpänning om jämförele gör med den förmodade förpänningen (treckade linjen). Aluminium hölje med aluminiumfot ger den högta förpänningkraften ho i tort ett alla mörjtilltånd. Ci hölje och Ci köld ger de lägta förpänningkrafterna ho i tort ett alla mörjtilltånd. Nivån där platicering av kruven inträffar har ej uppnått i något av fallen. Nivån för platicering av godgängan är i verkligheten högre än nivån för platicering av kruven i amtliga fall. I tetet har en kortare effektiv gänglängd i godet tetat i fallet alu hölje /alu fot. Därför har platicering av godet gänga inträffat. SIDAN 19 2006-05-02
Kommentarer Anledningen till att godgängan platicera vid olika nivåer (heldragen linje) är att längden gänga om är i ingrepp i förbandet kiljer ig åt i olika förband. Mer om detta i tabell 8.1. I amtliga åtdragningar har en bricka varit monterad under kruvkallen. Detta är det normala förförandet vid fotmontering men ej vid köldmontering. Oraken till att en bricka har använd under kruvkallen vid köldmontering är för att få en lagom lång effektiv gänglängd ho tillhörande kruv. Det omorda fallet, dv. de taplar om är lila till färgen, är kruvar tagna från line:en och är varken morda eller rengjorda. allet Smord gänga med fett betyder att kruvgängan har doppat i fett, amt att höljegängan har fått en klick fett innan åtdragning. Vid montage kan det hända att man fått en liten mörjfilm mellan den innerta brickan och höljet. Detta förfarande kall efterlikna det om ker ute på line:en när en kruv går för trögt, och fett applicera på kruven gänga. Smord gänga och underlag med fett ka ymboliera ett montage ute på line:en då man doppar kruven i fett och det kommer en hinna av fett mellan bricka och hölje amt mellan kruvkallen och bricka. all: Effektiv gänglängd [mm] Gänglängd för jämntarkt förband [mm] Alu hölje & Alu fot 15 17 Ci hölje & Ci köld 19 10 Alu hölje & Ci köld 19 17 Alu hölje & Alu köld 20,5 17 Tabell 8.1. Tabellen anger gänglängder i höljet vid de olika teterna, amt gänglängd om behöv i höljet för att erhålla ett jämntarkt förband. Den gröna linjen anger den förpänning på 39,5kN om man kan förvänta ig att få vid en åtdragning av en M12 kruv med 8.8 kvalité med tandardfriktionen 0,125 i gänga och mot underlag. Den varta linjen är den nivå på ca 54kN då en M12 kruv börjar platicera. Ingen av kruvarna i det här tetet har uppnått den nivån vid 80Nm åtdragningmoment. De röda linjerna är den nivå då höljegängan börjar platicera. Denna nivå är beroende av vilken gänglängd om är i ingrepp. Vid tetet av Alu hölje & Alu fot valde en gänglängd på 15mm, då gängan och underlaget mörjde erhöll platicering av höljet gänga. I det verkliga fallet är gänglängden ca 17mm vilket äger att höljegängan eventuellt inte hade platicerat om den gänglängden valt. Gänglängden 15 mm valde i det förta provet för att kruven inte kulle rikera att gå av i höljet. Trott att det i övriga fall valde en gänglängd om gjorde att höljet var tarkare än kruven, viade det ig att krypningar kedde i aluminiumgängan vid åtdragning. Detta tyder på att hållfatheten i det trängpreade aluminiumet inte hade den förmodade hållfatheten eller att man har fel i mätningmetoden om gör att en för hög förpänningkraft regitrera. Att tora killnader få mellan dragningar mot höljegänga av aluminium och aluminium köld jämfört med höljegänga av gjutjärn och gjutjärnköld kan ha att göra med att aluminium har en lägre E modul än gjutjärn och deformera därför lättare å att en törre anliggningyta få. Troligtvi få ingen filmuppbyggnad av mörjfilm när fett applicera pga. att en tor hatighet är nödvändig för att bygga upp en film. Därför få antagligen gränkiktmörjning och en ändring i ytkiktet kjuvmodul. En lägre kjuvmodul ho aluminium än gjutjärn gör att en törre förpänningkraft få vid åtdragning mot aluminiumhöljet. Detta förklarar dock inte varför det erhöll relativt låga förpänningkrafter vid dragningar mot gjutjärnköld med aluminiumhölje. Detta äger att förpänningkraften även är beroende till en tor del av materialet i underlaget där kruvkallen eller brickan dra mot. SIDAN 20 2006-05-02
ör att förklara varför killnader i förpänningkraft mellan fallet Alu hölje & Alu fot och Alu hölje & Alu köld där båda har amma material i höljet och underlaget har ett reonemang fört med Åke Anderon ABB och Ulf Olofon KTH. En anledning kan vara att höljena extrudera vid tillverkning, då kan killnader i materialet egenkaper upptå i olika riktningar å kallat aniotropi. Om materialet är vagare i radiell riktning kulle detta kunna förklara att en högre förpänning erhöll vid montage av fötterna enligt teorin tillhörande figur 8.15. Dikuion har fört med Ulf Ståhlberg profeor i platik bearbetning på KTH amt med SAPA om är ett tort företag inom platik bearbetning. Båda två bekräftar att det kan förekomma aniotropa egenkaper i ett extruderat material. Slageghet, brottförlängning och kontraktion kan bli ämre tvärmed, men att ingen törre killnad i träck och brottgräner upptår. Max ett par procent, och då att materialet är vagare i tvärriktning. Detta kan kanke vara de killnader i reultat om erhöll. Andra olikheter mellan de tetade förbanden är killnader i färgtjocklek och färgkvalitet. Efterom materialet under kruvkallen har viat ig påverka den erhållna förpänningkraften till tor del kan ådana apekter om killnader i färg kvalitet och tjocklek påverka friktionen och därmed förpänningkraften. Slutat Det är inte helt enkelt att dra några raka lutater av de reultat om via i figur 8.12. Det är dock enkelt att e att kruvarna inte får tillräcklig förpänning i det omorda fallet och ibland även i fallet med mord gänga. Efterom den vanliga proceduren vid montering av motorerna är jut med omorda kruvar finn rik att kruvförbanden ej får tillräcklig förpänningkraft. SIDAN 21 2006-05-02
8.2 ÄRG Den blå färgen om använd på aluminium köldar och höljen amt fötter kommer från IGP Pulvertechnik i Schweiz. Benämningen på färgen är IGP- Coating Powder PEP3305. ärgen är olika tjock på olika tällen på motorn. Typik tjocklek på köldklack är ca 100µm. På fötter kan tjockleken bli upp till 300µm. Pulverfärgen amla gärna kring kanter vilket gör att tjockleken där blir törre. Detta ger en nygg rundning men är inte bra i ättningynpunkt. ärgen har naturligtvi lägre hållfathet än tål och aluminium, därför upptår det en tor ättning i färgen jämfört med de metallika ytorna. En del av ättningen kommer direkt vid montaget och en annan del kommer med tiden. Det vill äga det kryper. Med krypning ave tidberoende deformation där kryplagen är olinjär. enomenet är tarkt olinjärt och peciellt bör notera att materialegenkaperna är tarkt temperaturberoende. Den olinjära karaktären leder ofta till nabb utjämning av ett initiellt elatikt pänningtilltånd till ett tationärt ådant under kontant belatning. När motorn kör upphetta köld och fötter, om motorn amtidigt kör i ett rum med förhöjd temperatur, bidrar uppvärmningen till att man får en törre ättning i färgen. Hela tiden å minka förpänningen i kruven och i värta fall kan det gå å långt att man tappar förpänning helt i kruven och hela förbandet läpper. Därför är det väldigt viktigt att ha en god kännedom om hur färgen beter ig. 8.2.1 VERKIG SÄTTNING I ÄRG ör att få kunkap om den verkliga ättningen om ker i färgen i kruvförbanden mellan köld/hölje och fot/hölje, gjorde teter om ka efterlikna montering- och driftförfaranden. ötter och köld monterade mot ett hölje från en motor med axelhöjd 200 (figur 8.14). Skruvarna (M12) drog åt med nominellt åtdragningmoment (ca 80Nm). Därefter placerade motorn i en ugn med temperaturen 120 C i ca en timma. Motorn fick därefter valna till rumtemperatur. Senare gjorde åtdragningar på kruvförbanden, vinkeln där kruven började röra ig amt vinkeln när momentet uppnått 80Nm noterade. Skillnaden mellan de två vinkellägena amt tigningen på kruven gav ättningen i färgen. δ P 360 α (3) δ Sättning i färgen P Skruvgängan tigning α Uppmätt vinkel killnad igur 8.14. Tetriggen, hölje med monterade fötter och köld. SIDAN 22 2006-05-02
Reultat Värden från åtdragningarna e i tabell 8.2 och 8.3. ot/po α [ ] t tot färg [µm] t färg kruvkalle [µm] δ [µm] δ /t färg kruvkalle 1/Po 1 19,2 504 173 93 54 1/Po 2 16,7 636 350 81 23 1/Po 3 18,9 535 161 92 57 1/Po 4 6,7 408 100 33 33 1/Po 5 9,4 454 135 46 34 2/Po 1 12,9 422 131 63 48 2/Po 2 14,9 503 250 72 29 2/Po 3 18,5 447 121 90 74 2/Po 4 20,2 397 130 98 76 2/Po 5 12,4 394 120 60 50 Tabell 8.2 Åtdragningar, kruvförband fot/hölje Sköld α [ ] t tot färg [µm] t färg kruvkalle [µm] δ [µm] δ /t färg kruvkalle 1 8,9 184 92 43 47 1 2,6 200 100 13 13 1 11,7 189 95 57 60 1 0 177 89 0 0 Tabell 8.3 Åtdragningar, kruvförband köld/hölje Kommentarer Efter åtdragning gjort i kallt tilltånd och vinkelpoitionerna regitrerat, mätte färgtjockleken på de tre färgkikten på kruvförbandet mellan fot/hölje. Det viade ig att färgtjockleken på höljet och ovanidan av foten om är kruvad mot höljet, hade i tort ätt oförändrad färgtjocklek. Detta innebär att i tort ett hela ättningen i färgen kedde i kiktet under kruvkallen/brickan på foten underida. Detta kan förklara vid att trycket utjämna i de tora ytorna mellan fot/hölje, medan ytan på underidan av foten är liten och får ett tort tryck. Då åtdragning gjorde på köld/höljeförbandet uppmärkammade ett egendomligt förfarande. Efter ca 40-50Nm knäppte det till i förbandet, edan rörde ig inte kruven i tort ett all vid åtdragningen upp till 80Nm. En förklaring till detta kan vara att färgen i höljegängan och på kölden kletar fat under uppvärmningen å kruven limma fat. När moment edan lägg på briter färg/lim förbandet och det knäpper till. Därför är värdena över köldåtdragningen, i tabellen ovan är lite oäkra. Det är vårt att avgöra om den vinkel om uppkom är den faktika åtdragningen eller om det är töjningar i åtdragningverktyget. Det kan vara å att kruvarna nätan höll 80Nm och att förbandet var väl förpänt. Detta kan mycket väl vara fallet efterom man edan tidigare vet att det inte är några problem att bibehålla förpänningen i kruvförbandet mellan köld och hölje, vilket tyrker teorierna ovan. Slutat Värdena från åtdragningen av fot/hölje förbandet äger att en nitt ättning få på ca hälften av färgtjockleken under kruvkallen/brickan, denna ättning åtgärda edan av efterdragningen i monteringen. Tetreultat från CRC då tryckningar på färg utförde äger att färgen tyvnar med ökat tryck. Det torde då ej vara någon fara att ytterligare ättning ker i kruvförbandet mellan fot/hölje efter att motorn lämnat fabriken. SIDAN 23 2006-05-02