NL7908910A

NL7908910A - Werkwijze voor het indirekt meten van de voortspanning van een bout.

Info

Publication number: NL7908910A
Application number: NL7908910A
Authority: NL
Original assignee: Maschf Augsburg Nuernberg Ag
Priority date: 1978-12-14
Filing date: 1979-12-11
Publication date: 1980-06-17
Also published as: DD147642A1; RO81473B; ZA796758B; GB2037430A; JPS5582935A; DK532079A; FR2444267B3; DE2853988A1; FR2444267A1; AU5380279A; RO81473A; SE7910209L

Description

*5 € T Tj/Se/MAN342

Werkwijze voor het indirekt meten van de voor spanning van een bout.

0e uitvinding heeft betrekking op het indirekt meten van de voorspanning van een bout met de ultrasoon— impul sechowerkwi j ze.

De boutvoorspanning (b.v. bij cilinderkopbou— 5 ten) wcrdt gewoonlijk direkt bepaald door middel van de meting van het aanhaalmoment. Daarbij moet men een spreiding van + 25% incalculeren, welke hoofdzakelijk afhangt van de invloed op de wrijvingscoëfficiente van uitwendige omstandigheden (roest, smering enz.) ter plaatse van de oppervlak-10 ken van de bout. Voor seriefabricage is dit een onbevredigende toestand.

Om hierin verbetering te brengen is het doel Van de uitvinding een werkwijze en een inrichting te ont-• wikkelen voor het sneller· en aanzienlijk nauwkeuriger bepa-‘ 1$ 1-en van de boutvoorspanning.

Dit doel wordt bereikt met de in conclusie 1 beschreven werkwijze.

Poor deze werkwijze is het mogelijk geworden de afwijkingen van de werkelijke voorspanning en de gewenste 20· voorspanning tot een waarde van t 5% in plaats van+ 25% met de gebruikelijke werkwijze te verbeteren. Dit is moge-Xijk door het ontkoppelen van de werkwijze van onzekerheids-faktoren zoals de wrijvingscoëfficienten, die sterk afhangen van de oppervlaktegesteldheid van de bout. De afhankelijk-2'5 heid van de werkwijze volgens de· uitvinding van de geluid-. snelheid in het boutmateriaal wordt door ijking van het · ultrasoon toestel op de geluidssnelheid in de.bout in onbelaste toestand omzeild. Een ander voordeel van dë werkwijze is -het toepassen van normale volschachtbouten in plaats van 3-Ö dure voorspanbouten, daar men nauwkeurig op de hoogte is de bereikte voorspanning en daardoor het teloorgaan van dé bouten door wisselbelasting niet behoeft te vrezen.

Êen inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze onderscheidt zich daardoor, dat in een tussen een 35 houtkop en een ratel aangebrachte dopsleutel en ten opzichte 7908910

J

-2- % van deze concentrisch een ultrasoon testkop is ingebouwd, dat deze ultrasoon testkop door middel van een veer, onder tussenschakeling van een koppelmedium tegen de houtkop aangedrukt kan worden, en dat deze testkop via een ultrasoon-5 toestel met een rekeninrichting is verbonden.

Met een dergelijke inrichting kan men betrouwbaar en zonder extra tijdsinspanning bouten zo aanhalen, dat deze een bepaalde voorspanning hebben. Dit wordt bereikt door een meting van de loop tijdver schillen van geluidsimpul-10 sen uit de testkop, welke aan een rekeninrichting worden toegevoerd na een daaraan voorafgaande versterking in ultrasoon toestel, waarbij de rekeninrichting de verlenging van de bout berekent, waaruit de voorspanning resulteert. Door het bedieningspersoneel behoeft dus alleen voor het plaat-15 sen van de dopsleutel een weinig koppelmedium / op de boutkop^ ge streken te worden en de bout zover aangehaald te worden, tot de rekeninrichting een bepaalde verlenging van de bout aangeeft.

Een gunstige uitvoering van de inrichting blijkt 20 uit conclusie 3.

Deze soort inrichting is' onafhankelijk van een koppelmedium, maar biedt verder dezelfde voordelen als de inrichting volgens conclusie 2. Als extra voordeel kan deze echter toegepast worden bij hogere temperaturen (boven 330 25 Kelvin) , daar in plaats van het warmtegevoelige koppelmedium slechts een kleine luchtspleet voor de koppeling noodzake -lijk is.

Een uitvoeringsvoorbeeld van de inrichting en een ijkdiagram zijn in de tekening weergegeven.

30 Figuur 1 toont een doorsnede door een op een houtkop geplaatste dopsleutel met testkop.

Figuur 2 toont een ijkdiagram voor het bepalen van de voorspankracht van de bout.

Fig. 1 toont een mogelijke uitvoeringsvorm voor 35 het uitvoeren van de werkwijze volgens conclusie 1. Daarbij wordt via een ratel 1 met behulp van een dopsleutel 2 een bout 3 aangehaald. In het inwendige van de dopsleutel 2 bevindt zich een testkop 4 (in het weergegeven geval een ultrasoontestkop 5) , welke door middel van een veer 6 tegen 7908910 * -3- m de boutkop 7 wordt aangedrukt. In het geval van de ultrasoon testkop is de boutkop voor het aanbrengen van de dopsleutel bestreken met een koppelmedium. De testkop 4 is via een ultrasoontoestel 8 met een rekeninrichting 9 verbonden, die ^ bij seriefabricage de besturing van de dopsleutel ovemeemt en het verder aanhalen van de bout 3 verhindert, wanneer de ingevoerde waarde is bereikt.

Voor eenvoudiger gevallen is een ultrasoontoe- stel voldoende, waarmee de verlenging van de bout 3 wordt aangegeven, en waarmee men door vergelijking met de lengte van een bout van een zelfde type in een trekbank weet, wanneer de gewenste voorspankracht is bereikt.

In plaats van de ultrasoontestkop 5 kan ook een volgens het magnetostrictieve principe werkende elektrodyna-15 mische sonde worden toegepast, deze wordt niet met een koppelmedium, maar via een luchtspleet gekoppeld, waarbij de rest van de installatie ongewijzigd blijft.

Fig.2 toont een ijkdiagram, waarbij de lengte-verandering λ1 van de testbout uitgezet is tegen de door 20 een trekbank aangelegde kracht F. De ijking wordt zo uitgevoerd, dat men een testbout, welke gelijk is aan de in serie in te bouwen bouten, met dezelfde inspanlèngte als in de ingebouwde toestand in een trekbank inspant en belast. Nu wordt met een ultrasoon testkop en een ultrasoon testtoestel 25 de lengteverandering ^1 van de bout als funktie van de kracht F bepaald. De voor.de inbouw gebruikte bout van hetzelfde type behoeft dus slechts tot de uit het ijkdiagram te bepalen en met de inrichting volgens de uitvinding te meten lengte ^ 1 bij het aanhalen gerekt te worden, om een 30 bepaalde voorspankracht te bereiken.

Voor een begrip van de werkingswijze zal hierna op de theoretische grondslagen worden ingegaan.

De werkwijze berust op het feit, dat bij het voorspannen van een bout een rek optreedt, die volgens de 35 wet van Hook evenredig is met de voorspanning. Voor het meten van deze rek bedient men zich van ultrasoon geluid, dat in de boutkop ingeleid wordt, door de bout loopt en aan het einde gereflecteerd wordt. Uit de looptijd kan de lengte 7908910

J

'* -4- van de bout worden bepaald, waarbij er nog op gelet moet worden, dat de geluidssnelheid een funktie is van de spanning. Is VQ de geluidssnelheid in onbelaste toestadd, dan blijkt V<5* uit : 5 V<T = Vo (1 + a. S') (1) .

Hierin is a eveneens een materiaalkonstante. Wanneer nu een bout met een lengte 1Q door de spanning G met een waarde ^1 gerekt wordt, dan ontstaat een looptijdverschil

At: 10 2(1 + Δ1) 2.1 δ* -v^iTi-.r).......(2)·

Met de wet van Hook, die enigszins anders geschreven luidt: 15 E= “JT * (2*1) volgt met a.6*2^ 1 en E de benaderingsformule: λ t ~ h M- (1 - a.E) (3).

o 2q De in deze formule gebruikte materiaalkonstanten vq,E zijn bekend of gemakkelijk te bepalen, hetgeen echter niet geldt voor a. De oorzaken voor de wijziging van de geluidsnelheid die afhangt van de Ξ-modules, de dichtheid en de dwarskon-traktiecoëfficienten>v.an Poisson, zijn moeilijk te bepalen, 22 om daaruit a te berekenen. Daarom is het beter, de direkte samenhang tussen £t en ^1 proefondervindelijk te bepalen. Met het dog op de gebruikelijke techniek wordt daarbij niet ^ t maar de. op het beeldscherm van het ultra soon toe stel te aanschouwen verschuiving Δ s van de echo ten opzichte 2q van de uitgezonden impuls gebruikt. Deze verschuiving ^ s is evenredig met Δ t.

,3 « —2~.....— . b (1 - a.E) (4) Λ vo

De faktor b is een toestelkonstante van het ultrasoontoestel en is de aftastsnelheid van de elektronenstraal over de lij-35 nen van het beeldscherm.

De in de formules 2,3,4 opduikende faktor 2 wordt gewoonlijk weggelaten, daar de voor ultrasoon proefnemingen gebruikte toestellen zo zijn ingericht, dat de 7908910 -5- 'V- faktor 2 , die resulteert uit de dubbele weg, die het geluid bij reflektie af moet leggen, reeds in het toestel is verwerkt .

Voor een beter begrip van de werkelijk optredende grootheden 5 is de faktor 2 in de formule blijven staan.

7908910

Claims

1. Werkwijze voor het indirekt meten van de voorspanning van een bout met de ultrasoon-impuls-echo-methode, met het kenmerk, dat de lengte van een testbout voor en na het aanleggen van een bepaalde voorspanning door mid- 5 del van een trekbank bepaald wordt door de looptijd van een ultrasoonimpuls, dat door verschilvorming van beide lengten de lengteverandering wordt bepaald, en dat de voorspankracht van een voor de inbouw bedoelde bout van hetzelfde type als de testbout door het aanhalen zover wordt opgevoerd, tot ÏO de eveneens met ultrasoonimpulsen uit de looptijd bepaalde relatieve lengteverandering identiek is met de in de trekbank bepaalde relatieve lengteverandering van de testbout, waarbij een daartoe gebruikt ultrasoontoestel (8) geijkt is op de geluidssnelheid van het materiaal in de onbelaste 15 bout.

2. Inrichting voor het toepassen van de werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk,, dat in een tussen een boutkop (7) en een ratel Cl) geplaatste dopsleutel (2) en ten opzichte van deze concentrisch' een ultrasoon- 20 testkop (5) is ingebouwd, dat deze ultrasoon - testkop via een veer (6) en via een koppelmedium tegen de boutkop (7) aangedrukt kan worden en dat deze testkop (4) via een ultrasoon toestel (8) met een rekeninrichting (9) is verbonden.

3. Inrichting voor het u+tvoeren van de werk-25 wijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat in een tussen de boutkop (7) en een ratel (1) geplaatste dopsleutel (2) en ten opzichte van deze concentrisch een elektrodyna- . mische sonde is ingebouwd, en dat tussen deze sonde en de boutkop een luchtspleet aanwezig is, en dat deze sonde via 30 een ultrasoon toestel (8) met een rekeninrichting .(9) is verbonden. 790 8 § 10