SE505839C2 - Sätt och anordning att förbinda maskinelement medelst drag- eller pinnbultar - Google Patents

Description

505 839 bulten sätts i hålet medelst ett indragningsinstrument och man lägger på en axiell dragkraft vid bultens gängade del.

Nackdelen härvid är att metoden inte säkerställer jämn för- spänning i de förbundna elementens höjdled och inte elimine- rar den vid hoppressningen uppkomna deformationsvågen.

Vidare är det känt att förspänt montera bult (Se beskr. till Uppfinnarcertifikatet SU 1751478, kl. F16B 35/00, publ. 1992) genom indragning av bultstången i öppningen i paketet av detal- jer som skall förbindas, varvid man före indragning av bulten i paketöppningen tänjer bulten genom att lägga på en statisk belastning i bultstångens axialriktning och avlastar denna efter indragningen. När belastningen läggs på en detalj sker dennas deformering i belastningsriktningen, d.v.s. bultstän- gen förlängs och dess diameter minskar.

Nackdelar vid denna metod är: - Omöjligt att tillämpa praktiskt i existerande konstruktio- ner där pinnbultens ena ände är inskruvad och ej genomäende i en fläns, d.v.s. i en fläns som är gängad (t.ex. vid flänsar till ângturbincylindrar); - Den slutliga förspänningen, d.v.s. att man uppnår en förut- bestämd strängt fixerad förspänning i pinnbulten, bestäms en- bart av dess för-deformation (genom tänjning) och kan ej änd- ras efter fixering med muttern.

Den metod som i tekniskt avseende komer närmast sättet enligt föreliggande uppfinning är "Infästningssätt och infästningsan- "ordning" (Se japanska ansökningen No 2-50329, kl F16B 39/01, publ. 1990). Vid denna metod används bult och mutter av en legering som har formminne i en riktning. Genom att bulten och muttern i förväg uppvärms över omvandlingstemperaturen, i austenitfas, åstadkommer man minnesprägling av formen då bul- ten har liten axiallängd och är tjockare i radialled medan muttern är tänjd i axialled och har smalt gänggap. 505 839 Vid detaljhopsättningen vid en temperatur under omvandlings- temperaturen i martensitfas deformerar man bulten genom att den tänjs i axialled och dess diameter minskas samtidigt med att man deformerar muttern genom att dess axiallängd minskas och gänggapet ökas. Efter infästningen upphettar man till över omvandlingstemperaturen, tack vare vilket bultens axial- längd bibrinqas en rninslming. medan mutterns axiallängd, omvänt, ökar och gänggapet minskar. som resultat ökar detaljernas förspänning och dessutom får man en inspänning i radialled.

Naokdel här är att muttern och bulten, utförda i ett dyrbart material med egenskap av termomekaniskt formminne, bildar oskiljaktiga delar av konstruktionselementen med följd av hög totalkostnad för konstruktionen som sådan.

I tekniskt avseende närmast anordningen enligt föreliggande uppfinning kommer en hydraulisk anordning för infästning av konstruktionselement medelst drag- eller pinnbultar (Se re- klambroschyr Wirth, DE, Fig. 4, Hydraulic tension, US Patent Nr. 34333u)som innefattar ett dragdon för bulten eller pinnbulten, ett stödstativ, ett hydraulelement och en nippel för tillför- sel och avgång av vätska.

Nackdel vid denna anordning är högtryckspumpen som medför betydande övervärden i vikt och omfång samt hög kostnad. Ändamål med den tekniska lösningen enligt uppfinningen är att öka infästningens tillförlitlighet, öka noggrannheten i er- hållen förlängning av drag- eller pinnbultarna och minskning av faktorerna vikt, volym och kostnad.

Ifrågavarande ändamål uppnås genom att man vid sättet att förbinda konstruktionselement medelst drag- eller pinnbultar med utnyttjande av ett material med termomekaniskt formminne utför infästningen genom att drag- eller pinnbultarna för- längs till en föruthestämd förspänning utan skruvning med 505 859 hjälp av ett kraftelement utfört i ett material som samtidigt har såväl termomekaniskt formminne som riktad deformationsom- vandling, kraftelementets deformationsparametrar sätts i bero- ende av den krävda förspänningen och förlängningen under det kraftelementet uppvärms till en temperatur högre än returom- vandlingstemperaturen till martensit i austenitfas, för att därpå kylas till en temperatur lägre än den där direkt marten- sitomvandling i martensitfas upphör, vid vilken temperatur kraftelementet intar sitt utgångstillstånd. Ändamålen uppnås även därigenom, att infästningsanordningen, innefattande en medbringare för drag- eller pinnbulten, dess- utom förses med ett kraftelement och ett uppvärmningselement, av vilka kraftelementet är utfört i ett material som samti- digt har såväl termomekaniskt formminne som riktad deforma- tionsomvandling, medbringaren bildas av en bussning med en gängad bottenöppning vars gängstigning överensstämmer med gängan på drag- eller pinnbulten, överdelen av bussningen är i gängat ingrepp med ett övre stöd, en stödbalk är inskjuten genom öppningar i bussningens vägg, kraftelementet tillsam- mans med det påmonterade uppvärmningselementet är insatta mellan övre stödet och stödbalken, varjämte stödbalken med sina ändar anligger mot ett nedre stöd och bildar ett glapp till innerytan vid bussningens botten.

Det avsedda ändamålet kan därutöver uppnås genom att infäst- níngsanordningen, innefattande en medbringare för drag- eller pinnbulten, dessutom är försedd med ett rörformat kraftele- 'ment med utanpå eller inuti anordnat uppvärmningselement, kraftelementet är utfört i ett material som samtidigt har såväl termomekaniskt formminne som riktad deformationsomvand- ling, och båda elementen är placerade mellan medbringaren för drag- eller pinnbulten och konstruktionselementen som skall förbindas. 505 839 Den föreslagna tekniska lösningen har som väsentliga särskil- jande drag förekomsten av ett kraftelement utfört i ett ma- terial som besitter termomekanisk formminnesegenskap samti- digt som materialet vid omvandling deformeras riktningsorien- terat.

Ett kraftelement i ett material som ej enbart har termomeka- niskt formminne utan dessutom riktad deformationsomvandling tillåter att kraftelementet återgår till sitt utgångstill- stånd så att det kan användas flerfaldiga gånger.

Fig. 1 och 2 visar i snitt konstruktionsvarianter av anord- ningen för infästning av konstruktionselement medelst drag- och pinnbultar.

Infästningsanordningen (Fig. 1) innefattar dels en medbrin- gare l för bulten eller pinnbulten utformad som en bussning med en gängad öppning i bottnen och dels ett kraftelement 2 med däri anordnat uppvärmningselement 3. Båda elementen 2 och 3 ligger mellan en balk 4 och ett övre stöd 6, som är gängat vid överdelen av bussningen 1. Balken 4 är införd genom en sidoöppning i bussningen 1, bildar ett glapp 7 till innerytan i bussningens 1 botten och stöder med ändarna mot ett nedre stöd 5.

Infästningsanordningen (Fig. 2) innefattar en medbringare 1 för bulten eller pinnbulten och ett kraftelement 2, med utan- för eller innanför liggande uppvärmningselement 3. Båda ele- menten 2 och 3 ligger mellan bultens eller pinnbultens med- 'bringare 1 och konstruktionselemneten som skall förbindas.

Det uppfinningsenliga sättet att förbinda konstruktionsele- ment med tillhjälp av drag- eller pinnbultar utförs enligt följande. 505 839 Förbindningen sker genom förlängning av drag- eller pinnbul- ten till given förspänning utan skruvning medelst ett kraft- element av ett material med formminne och riktad deforma- tionsomvandling. Det finns ett betydande antal metalliska material, vilka efter en yttre deformering förmår att till- fullo återta sin utgångsform. Egenskaperna hos material med formminne behandlas i monografin V.A. Lihatchov, S.L. Kuzmin, Z.P. Kamenetseva "Formminneseffekten“, Leningrad, Förlag LGU, 1987. Vid temperaturväxling kan dessa material flerfaldiga gånger reversibelt deformeras och med stor noggrannhet åstad- komma en given töjning av drag- och pinnbultar.

Medbringaren 1 gängas på bulten. Kraftelementet 2 upphettas med uppvärmningselementet 3 till en temperatur högre än gräns- temperaturen för martensitisk omvandling i austenitfas, när- mare bestämt upp till 150 grader för Ni-Ti legeringar. Kraft- elementet 2 pressas i förväg ihop i press till ett förutbes- tämt värde som motsvarar storleken av kraftbelastningen på bulten eller pinnbulten. När ovannämnda temperatur uppnåtts, återtar kraftelementet 2 sin form och påverkar det övre stö- det 6, som överför kraften till bulten (Fig. 1). Kraften över- förs via balken 4 till nedre stödet 5. Sedan kraftelementet 2 töjt bulten, sätts muttern med hjälp av en kalibrerad passbit med spel i förhållande till flänsens yta. Därpå kyls kraftele- mentet 2 till en temperatur under gränstemperaturen för om- vandlingen i martensitfas.

Efter avkylning intar kraftelementet 2 belastat de ursprung- liga måtten, drag- eller pinnbulten blir kortare och i dem skapas den avsedda förspänningen.

Bultens elastiska deformation i töjt tillstånd skall vara lika med storleken av kraftelementets 2 återställda deforma- tion. 505 839 Kraftelementets 2 återgång till utgångsläget sedan muttern satts sker tack vare den riktade deformationsomvandlingen och omvandlingens plastiska karaktär.

Anordningen i Fig. 2 skiljer sig från den i Fig. 1 visade genom att kraftelementet 2, utfört i material med formminne, påverkar en medbringare 1 som vid förskjutning direkt åstad- kommer bultens eller pinnbultens förlängning.

Begränsning av förspänningen som påläggs drag- eller pinnbul- ten sker genom doserad uppladdning (elementet med formminne kan inte avge större kraft än den det uppladdats till).

Den lineära förskjutningen begränsas ytterligare i spännan- ordningen (Fig. 1) tack vare glappet 7 mellan balken 4 och medbringarens 1 inneryta.

Ovan anförda konstruktioner med kraftelement av material som samtidigt uppvisar termomekaniskt formminne och riktad defor- mationsomvandling eliminerar man behovet av extraelement, som fyller rollen av återföringselement.

Det på ritningen visade uppvärmningselernentet 2 bygger på elekrisk uppvärmning. Alternativt kan man använda en anordning 8 för att mot kraftelementet 2 rikta en ström av upphettad luft eller ånga. För att återföra kraftelanentet 2 till det motsatta formtillståndet kan anordningen 8 användas för att rikta en ström av kallare luft eller ånga mot kraftelementet 2.

Claims (4)

5-05 839 3 PATENTKRAV

1. l. Anordning för att att förbinda konstruktionselement rnedelst drag- eller pinnbultar med utnyttjande av material med tennanekaniskt fornminne, varvid drag- eller pinnbultarna är anordnade att förlängas till en förutbestämd förspänning utan skruvning med hjälp av ett kraftelanent (2) utfört i ett material, san samtidigt har såväl tentunekaniskt fonrminne san riktad deformationsanvandling, och kraftelenuentets (2) deformatíonsparametrar är satta i beroende av den krävda förspänningen och förlängningen efter det kraftelementet (2) uppvärmts till en temperatur högre än returanvandlingstemperaturen till martensit i austenitfas, därav, att kraftelementet (2) har en större höjd än bultens diameter, och att ett med bulten förbundet medbringarorgan (l,6) är försett med en mot konstruktionselenentet riktad urtagning, in i vilken det mellan medbringarorganet (1,6) och konstruktionselanentet verkande kraftelementet (2) sträcker sig.

2. Anordning enligt krav l, därav, att medbringaren (l) har formen av en bussning med en gängad bottenöppning, vars gängstigning överensstänmer med gängan på drag- eller pinnbulten, överdelen av bussningen är i gängat ingrepp med ett övre stöd (6) , en stödbalk '( 4) är inskjuten genom öppningar i bussningens vägg, kraftelementet (2) tillsamnans med' ett påmonterat uppvärmningselanent (3) är insatta mellan övre stödet (6) och stödbalken (4) , varjämte stödbalken med sina ändar anligger mot ett nedre stöd (5) och bildar ett glapp (7) till innerytan vid bussningens botten.

3. Anordning enligt krav l , kännetecknad därav, att den är försedd med ett rörformat kraftelanent (2) med utanpå eller inuti anordnat uppvärmningselenent (3) , och att båda elanenten är placerade mellan medbringaren (l) för drag- eller pinnbulten och konstruktionselanenten, san skall förbindas.

4. Anordning enligt något av kraven 2 eller 3, därav, att uppvämmingselernentet anfattar en anordning (8) för att mot kraftelementet (2) rikta kall och/eller upphettad luft eller ånga för att bringa kraftelementet ( 2) att växla formtillstånd.