Speed dependent friction in bolt joints

• Main Author: Blom, Arvid
• Format: Others
• Language: English
• Published: KTH, Maskinkonstruktion (Inst.) 2013
• Subjects: Bolt joint; friction; Stribeck; speed dependent; load distributio; Skruvförband; friktion; hastighetsberoende; tryckfördelning
• Online Access: http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-141687

Denna rapport undersöker hastighetsberoende friktionsbeteende i zinkpleterade 8.8 M12x1.75 skruvförband med en klämlängd på 82 mm och ett åtdragningsmoment på 120 Nm. Totalt 84 åtdragningar genomförs med nya skruvar, brickor och muttrar för varje åtdragning med utrustning tillhandahållen av Atlas Copco. All data importeras och analyseras i Matlab. Analysen visar att inom en standard avvikelse från medelvärdet kan klämkraften variera med så mycket som 90% beroende på var inom det 10-200 rpms hastighetsspannet skruven drogs åt. Vidare framgår även att restmomentet är mycket beroende av den hastighet som skruven drogs åt vid, med ett restmoment ~5 Nm över slutmomentet för 10 rpm och ~20 Nm över slutmomentet vid 200 rpm. En ursprunglig hypotes tas fram som antar att en utförlig modell av lastfördelningen i skruvensgänga och under skruvens skalle kan användas för att förutse skruvförbandets friktionsbeteende. Denna hypotes övergavs då mätresultat och analys visar att effekten av en förbättrad lastfördelningsmodell inte skulle märkas då spridningen i friktionen är för stor. === This report examines the speed dependency of frictional behavior in zinc plated 8.8 M12x1.75 bolt joints with an 82 mm clamping length at a tightening torque of 120 Nm. A total of 84 test tightenings have been performed with new bolts, nuts and washers for each tightening. The tests are performed using equipment supplied by Atlas Copco and all data is imported and analyzed in Matlab. It is found that within one standard deviation of the mean value the clamping force can vary as much as 90% depending on where in the 10-200 rpm speed range the bolt is tightened. Furthermore it is concluded that the residual torque is also highly speed dependent, registering at ~5 Nm above the final torque at 10 rpm and ~20 Nm above at 200 rpm. An initial hypothesis was developed regarding the pressure distribution in the thread and under the bolt head in the hopes that better understanding and modeling of this aspect could help predict frictional behavior in the bolt joint. This hypothesis was abandoned after it is concluded that the impact of an improved pressure model would be much too small to be noticeable due to the already large scatter in frictional coefficients.