DE2352749C2

DE2352749C2 - Meßvorrichtung zum getrennten Messen des Gewindeanteils und Kopfanteils des Anziehdrehmomentes einer Schraubenverbindung

Info

Publication number: DE2352749C2
Application number: DE19732352749
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl.-Ing. 8540 Schwabach Pfaff
Original assignee: FA RICHARD BERGNER 8540 SCHWABACH
Current assignee: FA RICHARD BERGNER 8540 SCHWABACH
Priority date: 1973-10-20
Filing date: 1973-10-20
Publication date: 1978-04-20
Also published as: DE2352749B1

Description

+ 1,155/»«)

und der Kopfanteil

Mk = F, ⁰

Hierbei bedeutet:

Fv = Vorspannkraft,
//.(·; = Gewindereibwert.
μκ - Kopfreibwert,

di = Flankendurchmesser der Schraube,
« = Steigungswinkel des Gewindes,

= wirksamer Durchmesser für das Kopfreibungsmoment

Das Gewindedrehmoment ist also Ma = F_v- -—■· tg» + Fr -y' U 55 /»,,·.

In dieser Gleichung ist der erste Summand das Steiglingsmoment und der zweite Summand das Gewindereibmoment, so daß das Anziehdrehmoment ist

Bei einer Schrauberiverbindung ist bekanntlich das Anziehdrehmoment

Ma - Mo+ Mk,

wobei Weder Gewindeanteil und Mkder Kopfanteil des Anziehdrehmoments ist.
Der Gewindeanteil des Anziehdrehmoments ist

M_Λ =\Fy ~ltg,x + 1,155/

Die Erfindung bezieht sich auf eine Meßvorrichtung.

zum getrennten Messen des Gewindeanteils und des Kopfanteils des Anziehdrehmoments einer Schraubenverbindung mit zwei, Dehnungsmeßstreifen an ihrem Umfang aufweisenden Torsionsmeßzellen, die rohrförmig ausgebildet, koaxial zueinander angeordnet und an den beiden Enden mit je einem radial nach außen abstehenden Flansch versehen sind, mit einer ortsfesten Grundplatte, an der der eine Flansch der einen Torsionsmeßzelle starr befestigt ist, deren anderer Flansch und der benachbarte Flansch der anderen Torsionsmeßzelle mit einer Platte verbunden sind, die koaxial zu beiden Torsionsmeßzellen eine Bohrung zur Aufnahme der Schraube besitzt und bei der der andere Flansch der nicht an der Grundplatte befestigten Torsionsmeßzelle mit einer Hülse unverdrehbar verbundenist

Bei einer bekannten Meßvorrichtung dieser Art (DE-PS 12 77 585) sind beide Torsionsmeßzellen übereinander angeordnet und durch eine mitnehmende Steckverbindung miteinander gekuppelt Außerdem weist diese bekannte Meßvorrichtung eine Zentrierbüchse auf. Durch diese Ausbildung wird die Herstellung der bekannten Meßvorrichtung erschwert, und die beiden Torsionsmeßzellen können sich gegenseitig beeinflussen. Da außerdem die bekannte Meßvorrichtung relativ hoch ist, wirken auf sie beim Anziehen der Schraube Biegekräfte ein. Um diese Biegekräfte aufzufangen, weist die bekannte Meßvorrichtung ein zylindrisches Gehäuse auf. in dem die obere Torsionsmeßzelle mit ihren groß ausgebildeten Flanschen

5fl mittels Wälzlager drehbar gelagert ist Bei dieser bekannten Meßvorrichtung ist außerdem die zu der Schraube zugehörige Mutter sehr schwer zugänglich. Um zu dieser Mutter zu gelangen, muß die gesamte Meßvorrichtung demontiert werden.

Es ist eine ähnliche Meßvorrichtung mit zwei Torsionsmeßzellen bekannt (Verbindungstechnik, 4. Jg., Heft 7, S. 21 -26 [1970]: »Prüfeinrichtungen zur Untersuchung von Schraubenverbindungen« von G. J u η k e r und H. S c h η e i k e r), bei der beide Torsionsmeßzel-

w len durch Wälzlager voneinander getrennt sind. Hierbei ist vorausgesetzt, daß die Wälzlager reibungsfrei sind. Dies kann insbesondere bei quasistatischer Belastung nicht angenommen werden, so daß die Lagerreibung Mr das Aufteilungsverhältms verfälscht:

M_Λ - (Mk + Mk) + (Mc, - Mr).

Die von der Schraube verspannten Teile der Meßvorrichtung sollen möglichst steif sein, um den

meisten praktischen Verscbraubungsfällen so nahe wie möglich zu kommen. Bei der bekannten Meßvorrichtung stellen aber die Wälzlager zusätzliche elastische Glieder dar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Meßvorrichtung der oben bezeichneten Art einfacher, kompakter und raumsparender so auszubilden, daß sich die beiden TorsionsmeQzellen nicht gegenseitig beeinflussen können und die Mutter leichter zugänglich sowie schneller und einfacher auswechselbar ist

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die nicht an der Grundplatte befestigte Torsionsmeßzelle innerhalb der an der Grundplatte befestigten Torsionsmeßzelle angeordnet ist, daß beide Torsionsmeßzellen mit je einem Flansch an der Platte starr befestigt sind, daß die koaxiale Bohrung dieser Platte als Durchgangsbohrung zur Aufnahme der Schraube der Schraubenverbindung ausgebildet ist, die sich bei ihrem Anziehen mit ihrem Kopf an dieser Platte abstützt, daß ein Flansch der nicht an der Grundplatte befestigten Torsionsmeßzelle mit einem Flansch der Hülse starr verbunden ist, daß die Hülse koaxial im Innern der nicht an der Grundplatte befestigten Torsionsmeßzelle mit radialem Abstand angeordnet ist und daß deren anderes Ende eine radial nach innen abstehende Ringschulter aufweist, an der sich eine die Schraube aufnehmende, in der Hülse unverdrehbar angeordnete Mutter beim Anziehen der Schraube abstützt

Durch die Anordnung der nicht an der Grundplatte befestigten Torsionsmeßzelle innerhalb der an der Grundplatte befestigten Torsionsmeßzelle ergibt sich der Vorteil, daß einerseits eine geringe Höhe und andererseits ein relativ geringer Durchmesser der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung erreicht wird. Der äußere Durchmesser der Meßvorrichtung ist durch den äußeren Durchmesser der äußeren Torsionsmeßzelle gegeben, da ein zylindrisches Gehäuse, wie es bei der bekannten Meßvorrichtung (DE-PS 12 77 585) notwendig ist bei der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung wegfällt Außerdem ist infolge dieser Ausbildung die Höhe der Meßvorrichtung relativ gering, so daß die erfindungsgemäße Meßvorrichtung raumsparend ausgebildet ist Da bei ihr die äußere Torsionsmeßzelle mit ihrem einen Flansch an der ortsfesten Grundplatte und mit dem anderen Flansch an einer Platte befestigt ist, die eine zentrische Bohrung für die Schraube aufweist, die sich mit ihrem Kopf an dieser Platte abstützt kann diese Torsionsmeßzelle unmittelbar über die Platte das Anziehdrehmoment messen. Eine gegenseitige Beeinflussung der beiden Torsionsmeßzellen ist dadurch ausgeschlossen. Die äußere Torsionsmeßzelle dient zum Messen des Anziehdrehmoments Ma- Die Innere rohrförmige Torsionsmeßzelle wird sowohl durch die Vorspannkraft Fv der Schraube als auch durch deren Gewindedrehmoment Mo beansprucht. Die Mutter der Schraubenverbindung ist im Gegensatz zu der bekannten Meßvorrichtung (DE-PS 12 77 585) von unten her leicht zugänglich sowie schnell und einfach auswechselbar. Da ferner bei der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung eine mitnehmende Steckverbindung und eine Zentrierbüchse wegfallen, ist die erfindungsgemäße Meßvorrichtung einfacher aufgebaut und leichter herstellbar.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann in der Hülse eine zweite Hülse zur undrebbaren Anordnung der Mutter starr befestigt sein.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der

Zeichnung dargestellt, die einen axialen Schnitt durch eine solche Meßvorrichtung zeigt

Die dargestellte Meßvorrichtung ist an einer ortsfesten Grundplatte 1 befestigt Die Meßvorrichtung weist zwei rohrförmige Torsionsmeßzellen 2 und 3 auf, die

to koaxial zueinander in radialem Abstand voneinander angeordnet sind. Beide Torsionsmeßzellen 2 und 3 weisen an ihren Enden radial nach außen abstehende Flansche 4 bis 7 auf. Der Flansch 4 der Torsionsmeßzelle 2 ist an der Grundplatte 1 und der Flansch 5 mittels Schrauben 8 an einer Platte 9 starr befestigt Die Platte 9 weist koaxial zu den beiden Torsionsmeßzellen 2 und 3 eine Bohrung 10 auf, durch die eine Schraube 11 der zu überprüfenden Schraubenverbindung hindurchgreift Zwischen dem Kopf 12 der Schraube 11 und der Platte 9 befindet sich eine planparallel bearbeite Unterlegscheibe 13, die in eine entsprechende Aussparung 14 der Platte 9 eingelegt ist

An der Platte 9 ist mittels Schrauben 15 der Flansch 7 der Torsionsmeßzelle 3 starr befestigt Der untere Flansch 6 d«r Torsionsmeßzelle 3 steht über Schrauben 16 mit einem Flansch 17 einer Hülse 18 in starrer Verbindung. Die Hülse 18 ist innerhalb der Torsionsmeßzelle 3 in radialem Abstand angeordnet Mittels Schrauben 19 ist ein Flansch 20 einer zweiten Hülse 21 an dem Flansch 17 starr befestigt die innerhalb der Hülse 18 angeordnet ist und zur undrehbaren Anordnung einer Mutter 22 dient in die die Schraube 11 eingreift Beim Anziehen der Schraube 11 stützt sich die Mutter 22 an einer radial nach innen ragenden

Ringschulter 23 der Hülse 18 ab.

Am äußeren Umfang der beiden Torsionsmeßzellen 2 und 3 sind je vier nicht dargestellte Dehnungsmeßstreifen befestigt Jeder Dehnungsmeßstreifen besteht &us zwei sich unter 90° kreuzenden Einzeldehnungsmeßstreifen, die mit der Mittelachse 24 der Meßvorrichtung einen Winkel von 45° einschließen. Diese zwei Einzeldehnungsmeßstreifen bilden eine sogenannte Rosette. Jeweils zwei Rosetten einer Torsionsmeßzelle sind zu einer Wheatstoneschen Brücke zusammengeschaltet Am Umfang der inneren Torsionsmeßzelle 3 sind zur Messung der Vorspannkraft zusätzlich vier Dehnungsmeßstreifen befestigt von denen zwei eine Rosette bilden. Von den beiden zu einer Rosette vereinigten Einzeldehnungsmeßstreifen verläuft der eine in Richtung der Mittelachse 24, der andere senkrecht dazu. Auch diese zur Messung der Vorspannkraft aufgeklebten zwei Rosetten sind zu einer Wheptstc.ieschen Brücke zusammengeschaltet
Mit der Meßvorrichtung lassen sich mit Hilfe elektronischer Hilfsmittel das Anziehdrehmoment Ma, das Gewindedrehmoment Mound die Vorspannkraft Fv messen. Damit ist bereits eine ausreichende Aussage über das Reibverhalten der Schraubenverbindung gegeben. Mit einer einfachen zusätzlichen elektroni-

Mi sehen Subtraktionsschaltung ist jedoch auch eine direkte Aussage von Mkund Ma möglich:

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1, Meßvorrichtung zum getrennten Messen des Gewindeanteils und des Kopfanteils des Anziehdrehmoments einer Schraubenverbindung mit zwei, Dehnungsmeßstreifen an ihrem Umfang aufweisenden Torsionsmeßzellen, die rohrförmig ausgebildet, koaxial zueinander angeordnet und an den beiden Enden mit je einem radial nach außen abstehenden Flansch versehen sind, mit einer ortsfesten Grundplatte, an der der «ine Flansch der einen Torsionsmeßzelle starr befestigt ist, deren anderer Flansch und der benachbarte Flansch der anderen Torsionsmeßzelle mit einer Platte verbunden sind, die koaxial zu beiden Torsionsmeßzellen eine Bohrung zur Aufnahme der Schraube besitzt und bei der der andere Flansch der nicht an der Grundplatte befestigten Torsionsmeßzelle mit einer HQIse unverdrehbar verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht an der Grundplatte (1) befestigte Torsionsmeßzelle (3) innerhalb der an der Grundplatte (1) befestigten Torsionsmeßzelle (2) angeordnet ist, daß beide Torsionsmeßzellen (2, 3) mit je einem Flansch (5, 7) an der Platte (9) starr befestigt sind, daß die koaxiale Bohrung (10) dieser Platte (9) als Durchgangsbohrung zur Aufnahme der Schraube (11) der Schraubenverbindung ausgebildet ist, die sich bei ihrem Anziehen mit ihrem Kopf (12) an dieser Platte (9) abstützt, daß ein Flansch (6) der nicht an der Grundplatte (1) befestigten Torsionsmeßzelle (3) mit einem Flansch (17) der Hülse (18) starr verbunden ist, daß die Hülse (18) koaxial im Innern der nicht an der Grundplatte (*} befestigten Torsionsmeßzelle (3) mit radialem Abstand angeordnet ist und daß deren anderes Ende eine radial nach innen abstehende Ringschulter (23) aufweist, an der sich eine die Schraube (11) aufnehmende, in der Hülse (18) unverdrehbar angeordnete Mutter (22) beim Anziehen der Schraube (11) abstützt
2. Meßvorrichtujig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Hülse (18) eine zweite Hülse (21) zur undrehbaren Anordnung der Mutter (22) starr befestigt ist