Expansionsskruv

Enkel expansionsskruv

En expansionsskruv är en märkbart elastisk, töjbar skruv av högre hållfasthetsklass . I en skruvförbindelse beter sig den som en förspänd spännfjäder tack vare den smala och särskilt långa axeln .

Den skapade genom att dra åt den långsträckta axelkraften minskar bara något när skruven senare genom plastisk deformation sätter sig . Motsvarande skruvanslutning kan klara sig utan ytterligare vridskydd , så det är självlåsande.

När lasten ändras på grund av en kraft som förändras över tiden fortsätter skruven att expandera (öka kraften) utan att vara för sträckt, eller så dras den lätt (minskning i kraft) utan att lossna.

Design

För att tillgodose ytterligare elastiskt deformationsarbete är axeln (cylindrisk del utan gänga ) längre än för en standardskruv. Samtidigt är dess diameter mindre än gängans kärndiameter så att den inte längre är skruvens svaga element.

Delarna som ska anslutas är ofta för tunna för en expansionsskruv. Sedan placeras en lång ärm "under". Detta är välkommet som en annan elastiskt deformerbar komponent. Sådana expansionsskruvförbindelser med utskjutande skruvar är geometriskt iögonfallande.

fungera

Användningen av en expansionsskruv förhindrar längdförändringar under drift - t.ex. B. genom temperaturförändringar med hög olika termisk expansion mellan skruven och komponenterna som ska fästas - leder till kraftiga kraftförändringar. I detta fall skulle skruvar med normal axellängd:

  • expandera mer / krympa mindre än delarna som ska anslutas och därmed mindre sträckas / spännas, varigenom den förspänning som genereras under monteringen försvinner och skruven lossnar, eller
  • expandera / krympa mindre än delarna som ska anslutas och därmed sträckas / spännas, varigenom plastisk deformation uppträder tills skruven lossas eller separerar deformation i gängan eller axeln och därmed förstöring av anslutningen.

En expansionsskruvanslutning är också fördelaktig i fallet med alternerande belastningar, dvs. H. när lasten växlar snabbt mellan noll och maximivärde. Last chocker lindras av sträckningen. Trådens hackeffekt är inte längre det begränsande fenomenet för skruvens alternerande styrka utan den smalare axeln.

Applikationer

Expansionsbultar används oftast i förbränningsmotorer . Utan drift och i kontinuerlig drift har alla delar olika arbetsmått beroende på temperaturen. Expansionsskruvar möjliggör bland annat att topplockpackningen komprimeras tillräckligt i båda ovannämnda driftstillstånd. När "styva" standardskruvar används skulle det vara omöjligt på grund av den stora värmeutvidgningen från aluminium befintligt topplock .

En expansionsskruvanslutning måste alltid skapas med den avsedda förspänningen. Monteringen måste utföras på ett noggrant kontrollerat sätt. Topplockskruvarna på 1,6-liters bensinmotorn i VW Golf III är z. B. klädd enligt följande schema:

  1. Nivå 40  Nm
  2. Nivå 60 Nm
  3. Steg + 90 ° (1/4 varv)
  4. Nivå + 90 ° (1/4 varv).

I mycket stora motorer och andra stora maskiner, montering enheter används med vilken det är möjligt att hålla skruvarna mekaniskt sträckta under installationen. En annan möjlighet är att skruva ut skruvarna genom att öka temperaturen. I båda fallen skruvas de bara in tills huvudena rör sig ner utan ytterligare vridmoment . Förspänningen ställs in efter att enheten tagits bort eller efter att skruvarna har svalnat.

Expansionsskruvar är ofta utformade upp till den möjliga materialgränsen, så att spänningstoppar i plastområdet initialt uppstår vid axeländarna (gänga, huvud) och reduceras genom deformation under den första operationen. Dessa skruvar måste bytas ut mot nya när reparationer utförs och får inte monteras på nytt, eftersom deras material har skadats av översträckning och kan gå sönder som ett resultat.

I vid mening kan cykelekrar också ses som expansionsskruvar. De har en tråd och utsätts för konstant växlande belastning. Följaktligen är tunnare ekrar mer flexibla och håller längre än tjockare.

tolkning

Vid utformningen av en skruvförbindelse arbetar designern med fördel med spänningsdiagrammet enligt Felix Rötscher (Rötscher-diagram). Detta komplicerade diagram tar hänsyn till de inblandade egenskaperna hos alla inblandade delar och visar tydligt deras effekt i anslutningen. Sammanfattningsvis innehåller det en kraft kontra förskjutningskaraktäristik ( fjäderkarakteristikkurva ) för de sträckta och för de komprimerade delarna. Båda möts vid en gemensam punkt som specificeras av förspänningskraften och är referenspunkten för ändringarna som ska undersökas under drift. Skruvanslutningen är utformad på ett sådant sätt att de anslutna delarna inte lyfts från varandra under de maximala krafterna som uppstår och skruvens tillåtna hållfasthet inte överskrids.

webb-länkar