DE2714334A1

DE2714334A1 - Vorrichtung zum ueberwachen der spannkraft einer schraubverbindung

Info

Publication number: DE2714334A1
Application number: DE19772714334
Authority: DE
Inventors: Johann Dipl Ing Keylwert
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1977-03-31
Filing date: 1977-03-31
Publication date: 1978-10-05

Description

Vorrichtung zum Überwachen der Spann-
kraft einer Schraubverbindung Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Überwachen der Spannkraft an einer zur Verspannung von Bauteilen dienender, aus einem Gewindebolzen und einer Mutter bestchenden Schraubverbindung.
Das Anziehen einer Schraubverbindung mit einer gewünschten Spannkraft bereitet erfahrungsgemäß große Schwierigkeiten.
Zumeist wird versucht, durch die Umrechnung der Spannkraft in ein entsprechendes Anzugsmoment oder einen entsprechenden Nachspannwinkel möglichst exakte Werte einzuhalten, wobei letztere Methode ein Vorspannen der Schraubverbindung mit einem bestimmten Anzugsmoment voraussetzt. Diese Art des Anzugs der Schraubverbindung mittels eines Drehmomentschlüssels oder einer den Drehwinkel überwachenden Einrichtung wird auch an Schrauben mit großen Querschnitten unter Zuhilfenahme von hydraulischen Streckeinrichtungen oder elektrischen Anwärmeeinrichtungen angewandt. De jedoch das aus dei: Spannkraft resultierende Anzugsmoment in seiner Größe durch die stark differierenden Reibungsbeiwerte an den Gewindegängen der Schraube und an der Auflage der Mutter beeinflußt wird, führt ein gleiches Anzugsmoment nicht stets zu der gleichen Spannkraft, Ein weiterer Nachteil der genannten Methoden liegt: darin, daß nach bereits erfolgter Anzug der Schraubverbindung bzw. nach einer bestimmten Betriebszeit der Bauteile keine Möglichkeit mehr bestcht, die Spannkraft der Schraubverbindung zu überprüfen. Eine zu große oder zu kleine Spannkraft kann jedoch bei hoch beanspruchten Maschinenteilen beispielsweise einer Brennkraftmaschine zu schweren Folgeschäden führen, die unter Umständen eine völlige Zerstörung der gesamten Maschine nach sich ziehen können.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die vorstehend beschriebenen Schwierigkeiten zu vermeiden und eine Vorrichtung zu schaffen, mit der bei einer aus einer Mutter und einem Gewindebolzen bestehenden Schraubverbindung stets eine exakte Sponnkraft erzielt werden kann, die sich nach den Betrieb der bauteile überprüten läßt.
Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, daß der Umfang der Mutter zur Messung ihrer spannungsabhängigen radialen Aufweitung schraubenförmig mit einem festanliegenden Meßdraht umwickelt ist. Die Spannkraft an einer Schraubverbindung bewirkt neben der Längendehnung des Gewindebolzens auch eine radiale Aufweitung der Mutter, hervorgerufen durch die über die Gewindeflanken übertragenen, aus der Spannkraft resultierenden Radialkräfte. Zur Messung dieser einer bestimmten Spankraft zuordbaren Durchmesserdifferenz der Mutter dient die konstante Länge des Meßdrahtes, der mehrfach schraubenförmig um den Umfang der Mutter gewunden ist. Dabei ist eine Kontrolle der Spannkreft der Schrauverbindung soo0J während des Anziehens der Mutter als auch nach der Montage der Schraubverbindung bzw. nach einer bestimmten Betriebszeit der Bauteile möglich.
Außerdem wit:d vorgeschlagen, daß das eine Ende des Meßdrahtes an der Mutter befestigt und das andere Ende des Meßdrahtes auf dem Umfang der Mutter fest anliegend, tangential frei beweglich @@ , Dabei kann mit dem freien Ende des Meßdrahtes und der Mutter oder mit den freien Enden des Meßdrahtes eine Anzeigevorrichtung in Wirkverbindung stehen. Ist ein Ende des Meßdrahtes an der Mutter befestigt und das andere Ende frei beweglich, so wird der Umfang der Mutter mit Markierungen versehen, die einer bestimmten Spannkraft der Schraubverbindung zugeordnet sind. Die Anzeige kann auch so gestaltet sein, daß ein Klebestreifen mit einer bestimmten Länge am Umfang der Mutter angehracht wird, dessen Ende den spannungsfreien Zustand und die Endspannung markieren. Dieser Klebestreifen läßt sich dann jeweils vor der Montage auf das Ende des Meßdrahtes ausrichten. Sind beide Enden des Meßdrahtes tangential frei beweglich am Umfang der Mutter so wird die Änderung des Abstandes zwischen den Drahtenden mittels eines Meßinstrumentes ermittelt.
Weiterhin wird vorgeschlagen, daß die Umfangsfläche der Mutter und/oder die Oberfläche des Meßdrahtes mit einem Gleitlack beschichtet sind. Mit dieser Beschichtung wird der Reibungseinfiuß zwischen der Mutter und dem Meßdraht, der das Nachrutschen des Meßdrahtes verhindern konnte verringert.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung verwiesen, in der ein Ausführungsheispiel vereinfacht dargestellt ist. Es zeigen: Fig. 1 einen Teillängsschnitt durch eine Schraubverbindung, bei der um eine Mutter ein Meßdraht gewickelt ist. und Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Abschnitt der Schraubverbindung gemaß Figur l.
In den Fig. l und 2 ist, soweit dargestellt, mit l ein Gewindebolzen bez-ichnet, der zusammen mit einer Mutter 2 zur Verspannung voli Bauteilen 3 dient. Dabei ist die Mutter 2 zylindrisch ausgeführt und hat radiale Sackbohrungen 4, in die zum Anziehen der Mutter 2 ein nicht dargestellter Dorn gesteckt wird. Weiterhin ist der Umfang der Mutter 2 schraubenförmig mit einem Meßdraht 5 umwickelt, der ein an der Mutter 2 befestigtes Ende 6 und ein auf dem Umfang der Mutter 2 tangential frei bewegliches Ende 7 hat. AuQerdem weist die Mutter 2 an ihrem Umfang eine Markierung 8 für die vorgeschriebene Endspannung der Schraubverbindung auf.
Wird die Schraubverbindung durch Vorspannen mittels einer hydraulischen Streckeinrichtung und durch Anziehen der Mutter 2 über die Sackbohrungen 4 gespannt, so tritt nach Entlastung der Streckeinrichtung eine radiale Aufweitung der Mutter 2 auf, der die Lagcn des Meßdrahtes 5 folgen. Ent-.
sprechend der Aufweitung der Mutter 2 wird das frei geegliche Ende 7 des Meßdrahtes 5 auf dem Umfang der Mutter 2 uln ein bestimmtes Stück verschoben. Diese Verschiebung des frei beweglichen Endes 7 des Meßdrahtes 5 entspricht einer bestimmten Spannkraft der Schraubverbindung. In entsprechender Weise kann auch eine Sechskantmutter ausgeführt sein, die zur Aufnahme des Meßdrahtes 5 über einen bestimmten Abschnitt zylindrisch ausgeführt ist. Die beschriebene Vorrichtung erlaubt es, ohne Zuhilfenahme von Präzisionsinstrumenten und ohne spezielle Kenntnisse über Meßtecknik, nicht nur die gewünschte Spannkraft heim Anzug der Schraubverbindung zu überwachen, sondern auch nach den Betrieb der Bauteile 3 die Spannkraft F,ll kontrollieren. Die einfache Art der Durchführung der Messung schließt praktisch jede Fehlermöglichkeit aus, weil der ermittelte Meßwert direkt ohne weitere Einflußgrößen aus der vorhandenen Spannkraft abgeleitet wird.
L e e r s e i t e

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Vorrichtung zum Überwachen der Spannkraft an einer zur Verspannung von Bauteilen dienenden, at-s einem Gewindebolzen und einer Mutter bestehenden Schraubverbindung, dadurch gekennzeichnet, daß der Umfang der Mutter (2) zur Messung ihrcr spannungsabhängigen radialen Aufweitung schraubenförmig mit einem festanliegenden Meßdraht (5) umwickelt ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gel;ennzeichnet, daß das eine Ende (6) des Meßdrahtes (5) an der Butter (2) befestigt und das andere Ende (7) des Meßdrahtes (5) auf dem Umfang der Mutter (2) festanliegend tangential frei beweglich ist.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit den freien Enden (6 und 7) oder dem freien Ende (7) und der Mutter (2) eine Meßeinrichtung in Wirkvorbindung steht.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsfläche der Mutter .(2) und/oder die Oberfläche des Medralutes (5) mit einem Gleitlack beschichtet sind.