SE524296C2 - Förfarande vid utformning respektive tillverkning av gängor hos ett gängförsett element, ett gängförsett element utformat/tillverkat enligt förfarandet, samt ett skruvförband innefattande ett dylikt element - Google Patents

Description

:IL-v »>»|| 10 15 20 25 30 524 296 - . | o e: u 2 Teoretiskt sammanfaller medeldiametrarna för skruv respektive mutter med varandra enligt grundprofilen. I praktiken måste det dock finnas ett spel mel- lan skruv och mutter för att de skall gå att montera ihop.

Genom att använda standardiserade tillverkningstoleranser erhålls ett spel som ger utbytbarhet mellan skruv och mutter från olika tillverkare. Spelet åstad- kommes genom att förskjuta skruvens medeldiameter inåt, eller muttems medel- diameter utåt. Därmed erhålles både ett radiellt och ett axiellt spel, se Fig. 2. Där- med minskar dock även gängtäckningen, dvs den sträcka som skruvens och mut- terns gängor överlappar varandra i radiell riktning, i motsvarande grad vilket gör att yttrycket mellan gängoma ökar, och hållfastheten försämras.

Enligt Hooke's lag förlängs en kropp proportionellt mot den kraft som den belastas med. En sådan förlängning kan även åstadkommas genom uppvärmning.

För en skruv innebär en förlängning att gängstigningen ökar. Blir skruvens för- längning inom muttems höjd större än det axiella spelet mellan gängflankema uppstår interferens, vilket medför att muttern låser fast.

Detta problem är särskilt märkbart vid höga förspänningskrafter, såsom år fallet vid hydraulisk förspänning av höghållfast skruv med gängtoleranser enligt standard, och mutter med större höjd än standard. Under förspänningen är mut- tem, i den ände av skruven där förspänningsverktyget drar, obelastad medan för- spänningsverktyget drar skruven med en axiell dragkraft. Höghållfast skruv känne- tecknas av att den förlängning som erhålls vid förspänning nära sträckgränsen är väsentligt större än för ordinär skruv, och att den fordrar större mutterhöjd än van- ligt. Således medför användning av höghållfast skruv en ökad risk för låsning då gängtoleranser enligt standard inte ger tillräckligt axiellt spel. Storleken på spelet sätter således en gräns för hur mycket skruven kan förspännas. l Fig. 3 illustreras schematiskt hur gängorna hos en förspänd skruv samverkar med gängoma hos en påskruvad mutter och de axiella spel som erfordras för att låsning ej skall in- träffa.

Den gängse metoden att åstadkomma axiellt spel är enligt ovan att ge skruven en mindre medeldiameter än muttern. Det är dock olämpligt, och ibland t o m omöjligt, att ytterligare öka skillnaden i medeldiameter mellan skruv och mut- ter för att därigenom erhålla tillräckligt axiellt spel, eftersom detta minskar gäng- täckningen och medför högre yttryck mellan gängorna, såsom förklarats ovan. iv-va »s-w; 10 15 20 25 30 524 296 3 Uppfinningen har som màl att åtgärda ovan nämnda nackdelar och finna en lösning till ovan nämnda problem. Detta sker genom det förfarande för utform- ning gängorna hos ett gängförsett element, såsom en skruv eller en mutter, som uppvisar de nya särdrag som definieras iden kännetecknande delen av patent- kravet 1, samt det förfarande för tillverkning av gängor hos ett gängförsett element avsett att ingå som en av två gängförsedda delar i ett skruvförband, som uppvisar de nya särdrag som definieras i kravet 11.

Således kännetecknas förfarandet för utformning av gängorna, enligt upp- finningen, av att gängoma hos det gängförsedda elementet utformas så att ett yt- tedigare spel mellan nämnda två gängförsedda delar erhålls i axiell riktning, sam- tidigt som nämnda initiala spel i radiell riktning förblir väsentligen oförändrat, varvid den del av skruvförbandet som utgörs av det gängförsedda elementet inte längre uppvisar lSO/Unified grundprofil. Härigenom erhålls fördelen att gängtäckningen kan bibehållas och man erhåller största möjliga anliggning mellan de två deiama, vilket ger möjlighet till maximal överföring av krafter. Detta möjliggör en hög förspänningskraft hos en skruv, vilket är särskilt fördelaktigt för skruv i höghållfast material. Uppfinningen är dock inte begränsad till tillämpningen för höghållfast skruv utan kan användas med fördel även i andra sammanhang.

Enligt en fördelaktig utföringsform kännetecknas uppfinningen av att delen med utvändig gänga är avsedd att förspännas, att det gängförsedda elementet ut- görs av delen med invändig gänga vars gängor utformas så att nämnda ytterligare axiella spel tillsammans med det initiala axiella spelet motsvarar åtminstone den maximala töjning som delen med utvändig gänga förväntas undergå, vid förspän- ningen, inom det område där nämnda delar samverkar.

Enligt en annan fördelaktig utföringsforrn kännetecknas uppfinningen av att det gängförsedda elementet utgörs av delen med utvändig gänga och att den- na del är avsedd att förspännas, att gängoma hos delen med utvändig gänga ut- formas så att nämnda ytterligare axiella spel tillsammans med det initiala axiella spelet motsvarar åtminstone den maximala töjning som delen med utvändig gänga förväntas undergå, vid förspänningen, inom det område där nämnda del med utvändig gänga samverkar med delen med invändig gänga.

Enligt en fördelaktig aspekt minskas gängvallens bredd hos det gängför- sedda elementet med ett mått motsvarande det önskade ytterligare axiella spelet. anve; -l-»a 10 15 20 25 30 524 296 I O n n a» ' O f o 4- . f v . = a. 4 Detta kan ske antingen genom att minskningen av gängvallens bredd sker endast på dess ena flank, eller fördelas på dess båda flanker.

Vidare tillhandahåller föreliggande uppfinning ett gängförsett element ut- format i enlighet med utforrnningsförfarandet, samt ett skruvförband innefattande åtminstone ett dylikt gängförsett element.

Förfarandet vid tillverkning av gängor, enligt föreliggande uppfinning, kän- netecknas av att gängorna tillverkas i två steg, nämligen ett första steg varvid gängorna tillverkas medelst ett skärverktyg på samma sätt som vid tillverkning av gängor enligt ISO-standard eller Unified-standard med tillhörande initialt axiellt och radiellt spel, och ett andra steg där skärverktyget endast matas axiellt en ytterliga- re sträcka för àstadkommande av ett i förväg bestämt ytterligare axiellt spel, vilken sträcka motsvarar nämnda spel, samt med oförändrat radiellt läge. De fördelar som uppnås har redan beskrivits tidigare, men ytterligare fördelar erhålls genom att element med den för uppfinningen nya gängan som ger extra axiellt spel enkelt kan tillverkas med utgångspunkt från den tillverkningsteknik som gäller för ele- ment med vanliga standardgängor, med samma utrustning och med en mycket li- ten ändring i stymingen. De två stegen kan följa direkt efter varandra, utan uppe- håll. Uppfinningen avser även ett gängförsett element tillverkat i enlighet med det- ta förfarandet, samt ett skruvförband innefattande åtminstone ett dylikt gängförsett element.

Uppfinningen kommer nu att beskrivas i detalj med hänvisning till bifogade ritningsfigurer, vilka dels illustrerar känd teknik och problemen med denna, samt visar utföringsexempel av föreliggande uppfinning, och i vilka: Fig. 1 visar grundprofilen för gängor enligt ISO-standard och Unified- standard, Fig. 2 illustrerar schematiskt hur ett utökat axiellt spel mellan skruv och mutter åstadkoms enligt ISO-standard, i en delvy från sidan och i genomskäming av ett skruvförband, Fig. 3 illustrerar schematiskt hur förspänning av en skruv påverkar spelet mellan skruv och mutter i ett skruvförband, sett i en delvy från sidan och i genom- skäming, Fig. 4 visar en delvy från sidan och i genomskäming av ett utföringsexem- pel av ett skruvförband med gängor utformade enligt föreliggande uppfinning, och Fig. 5 illustrerar tillverkningsförfarandet enligt föreliggande uppfinning. »;|»; ».i»| 10 15 20 25 30 524 296 .

I I o v u ~ | a - . - n n na 5 Såsom redan nämnts i beskrivningsinledningen visar Fig. 1 den grundpro- fil för gängor som är gemensam för ISO/68 och Unified-standard. Skruven 1 är här den del som befinner sig under grundprofil-linjen och muttem 2 är den del som be- finner sig ovanför grundprofil-linjen i figuren. P är gängstigningen, H är grundtri- angelhöjden för skruv respektive mutter, d; är medeldiametern för skruv och D; är medeldiametem för mutter.

I Fig. 2 visas schematiskt hur ett spel mellan skruv 1 (den övre delen) och mutter 2 (den undre delen) enligt ISO-standard och Unified-standard åstadkoms enligt gängse bruk, dvs genom förskjutning av skruvens medeldiameter d; i förhål- lande till muttems medeldiameter D;, vilket även redogjorts för i beskrivningsin- ledningen. Härmed minskar även gängtäckningen från att ha varit GT, enligt grundprofilen till att bli GT1. I radiell riktning erhålls ett spel S, och i axiell riktning erhålls ett spel Sa, vilket i det illustrerade fallet är fördelat på gängans båda flanker så att det axiell spelet vid respektive flank är S812.

I Fig. 3 illustreras schematiskt hur gängorna hos en förspänd skruv 1 samverkar med gängorna hos en påskruvad mutter 2 och de axiella spel som er- fordras för att låsning ej skall inträffa. Till vänster i bilden ses hur, vid muttems ena ände, i det närmaste total anliggning mot skruvgängans högra flank 3 äger mm, dvs inget spel vid denna flank utan allt axiellt spel 4 är lokaliserat till den motsatta flanken, medan vid muttems andra ände, till höger i bilden, anliggning äger rum mot skruvgängans vänstra flank 5. l muttems centrala parti är det axiella spelet 4 jämt fördelat på båda flanker.

I Fig. 4 visas ett utföringsexempel på utformning av gängor enligt föreliggande uppfinning. Ett ökat totalt axiellt spel Sg, fördelat med hälften vardera på respektive flanker och vilket även kan beskrivas som det initiala axiella spelet Sa med tillägg av ett ytterligare axiellt spel AS; har erhållits jämfört med Fig. 2.

Detta har erhållits genom att medeldiametern D;' för muttem 2 har flyttats ut med sträckan ö, dvs avståndet mellan mutterns medeldiameter D;' och skruvens 1 me- deldiameter d; har ökat. Detta har dock fått ske utan att det radiella spelet S, änd- rats. Gängtäckningen har således bibehållits och är fortfarande lika stor som gängtäckningen i Fig. 2, dvs GT1. Skulle i stället ett ökat axiellt spel tillhandahållits enligt gängse metod, såsom illustreras i Fig. 2, så skulle gängtäckningen ha mins- kat på ett sätt som motsvarar det som framgår av Fig. 2, där GT, är mindre än alla. :vu-i 10 15 20 25 30 524 296 I I c u a» u o o u o n s. v | . | . . ,, n ..- 6 GTg. Som även framgår av Fig. 4 så har skruven bibehållit sin grundprofil enligt ISO/Unified-standard medan däremot den modífierade muttem inte längre uppfyl- ler denna grundprofil.

Slutligen visas i Fig. 5 ett utföringsexmpel av förfarandet vid tillverkning av gängor hos ett gängförsett element avsett att ingå som en av två gängförsedda delar i ett skruvförband, enligt föreliggande uppfinning. Skruvförbandet innefattar en del med en invändig gänga i form av en mutter 2 och en del med en utvändig gänga i form av en skruv 1. Som exempel visas i Fig. 5 ett gängförsett element i form av en mutter 2. Gängoma tillverkas i två steg, nämligen ett första steg varvid gängoma tillverkas medelst ett skärverktyg på samma sätt som vid tillverkning av gängor enligt ISO-standard eller Unified-standard med tillhörande initialt axiellt och radiellt spel, och ett andra steg där skärverktyget endast matas axiellt en ytterliga- re sträcka så att gängvallens bredd minskas med ett mått motsvarande det öns- kade ytterligare axiella spelet ASa. Detta andra steg med axiell matning sker med oförändrat radiellt läge. l Fig. 5 illustreras hur minskningen av gängvallen sker ge- nom att dess ena flank skärs ner. Flankens läge efter det första steget med bear- betning illustreras av den streckade linjen 8, och flankens läge efter det andra ste- get med bearbetning illustreras av den heldragna linjen 9. All bearbetning sker så- ledes endast på en av gängvallens flanker, men det är även tänkbart att bearbeta båda flankema, om så befinns lämpligt. Det är viktigt att notera att den stympade toppytans 10 radiella läge inte påverkas av bearbetningen i steg två, det radiella spelet förblir således oförändrat och gängtäckningen bibehålls.

Det skall tilläggas att i samtliga illustrerade fall är gängomas bottnar något rundade, i enlighet med standard, med detta har inte visats i ritningarna av tydlig- hetsskäl.

I de visade exemplen har muttern illustrerats som den del som har utfor- mats med en gänga som ger ett ytterligare spel enligt föreliggande uppfinning, men det kan självfallet lika gäma var skruven som utformas på detta sätt, eller al- ternativt båda delarna, om så befinns lämpligt.

Föreliggande uppfinning skall ej anses begränsad av de utföringsforrner som beskrivits, i egenskap av exempel endast, utan kan modifieras och varieras på mångahanda sätt, såsom inses av fackmannen, inom ramen för de bifogade patentkraven.

Claims (12)

10 15 20 25 30 524 296 7 PATENTKRAV

1. Förfarande vid utformning av gängor hos ett gängförsett element avsett att ingå som en av två gängförsedda delar i ett skruvförband, vilket skruvförband in- nefattar en del (2) med en invändig gänga och en del (1) med en utvändig gänga, och där delen (1) med utvändig gänga är avsedd att förspännas med en axiell dragkraft, samt där gängorna hos respektive delar initialt är utformade enligt ISO och/eller Unified grundprofil med ett initialt spel i både radiell och axiell riktning, när nämnda delar är hopskruvade och obelastade, kännetecknat av att gängorna hos nämnda gängförsedda element utformas så att ett ytterligare spel (A88) mel- lan nämnda två gängförsedda delar erhålls i axiell riktning, samtidigt som nämnda initiala spel i radiell riktning förblir väsentligen oförändrat, varvid den del av skruv- förbandet som utgörs av det gängförsedda elementet inte längre uppvisar ISO/Unified grundprofil.

2. Förfarande i enlighet med kravet 1, kännetecknat av att det gängförsedda elementet utgörs av delen med invändig gänga vars gängor utformas så att nämnda ytterligare axiella spel tillsammans med det initiala axiella spelet motsva- rar åtminstone den maximala töjning som delen med utvändig gänga förväntas undergà, vid förspänningen, inom det område där nämnda delar samverkar.

3. Förfarande i enlighet med kravet 1, kännetecknat av att det gängförsedda ele- mentet utgörs av delen med utvändig gänga och att gängorna hos delen med ut- _ vändig gänga utformas så att nämnda ytterligare axiella spel tillsammans med det initiala axiella spelet motsvarar åtminstone den maximala töjning som delen med utvändig gänga förväntas undergà, vid förspänningen, inom det område där nämnda del med utvändig gänga samverkar med delen med invändig gänga.

4. Förfarande i enlighet med något av föregående krav, kännetecknat av att det axiella spelet ökas med bibehållen gängtäckning. 10 15 20 25 30 524 296 å'

5. Förfarande i enlighet med något av föregående krav, kännetecknat av att gängvallens bredd hos det gängförsedda elementet minskas med ett mätt motsva- rande det önskade ytterligare axielia spelet.

6. Förfarande i enlighet med krav 5, kännetecknat av att minskningen av gäng- vallens bredd sker endast på dess ena flank.

7. Förfarande i enlighet med krav 5, kännetecknat av att minskningen av gång- vallens bredd fördelas på dess båda flanker.

8. Gängförsett element utformat i enlighet med förfarandet definierat i något av kraven 1-7.

9. Skruvförband innefattande en del (2) med en invändig gänga och en del (1) med en utvändig gänga, vilka tvà gängförsedda delar är hopskruvade med var- andra för bildande av förbandet, kännetecknat av att åtminstone en av nämnda gängförsedda delar utgörs av ett gängförsett element tillverkat i enlighet med för- farandet definierat i något av kraven 1-7.

10. Förfarande vid tillverkning av gängor hos ett gängförsett element avsett att ingå som en av två gängförsedda delar i ett skruvförband, vilket skruvförband in- nefattar en del (2) med en invändig gänga och en del (1) med en utvändig gänga, kännetecknat av att gängorna tillverkas i två steg, nämligen ett första steg varvid gängorna tillverkas medelst ett skärverktyg på samma sätt som vid tillverkning av gängor enligt ISO-standard eller Unified-standard med tillhörande initialt axiellt och radiellt spel, och ett andra steg där skärverktyget endast matas axiellt en ytterliga- re sträcka, samt med oförändrat radiellt läge, för åstadkommande av ett i förväg bestämt ytterligare axiellt spel (A88), varvid nämnda sträcka motsvarar nämnda yt- terligare spel.

11.Gängförsett element tillverkat i enlighet med förfarandet definierat i krav 10. 524 296 <1

12. Skruvförband innefattande åtminstone ett gängförsett element tillverkat i enlig- het med förfarandet definierat i krav 10.