Nuffieldin sylinterikannen pulttien voitelu/kiristysmomentti
Lähetetty: 18 Maalis 2013, 13:30
Sylinterikannen pulttien kireyden riippuvuus mutterin otsapinnan ja kierteen voitelusta:
Kannen vaarnaruuvien kierre on 1/2” UNF ja lujuusluokka on todennäköisesti SAE Grade 5.2 (vastaa suurin piirtein merkintää ISO 8.8 ). Tuollaisen ruuvin minimimyötöraja on 586 N/mm2 (ISO 8.8 on 640 N/mm2) ja murtoraja 827 MPa (ISO 8.8 on 800-1000). Ruuveille sallitaan lujuusvaihtelua murtorajan suhteen aika paljon ja murtolujuus on n 20-40 % korkeampi kuin minimimyötöraja.
Taulukoissa ruuvien valmistajat ilmoittavat kiristysmomentin arvon siten, että se vastaa 90 % ruuvien myötörajasta (ei siis murtorajasta!). Tarkassa ruuvien kiristyksessä huomioidaan mm voiteluaineiden käyttö ja suoritetaan koekiristykset pulteilla erillään kokoonpantavasta laitteesta.
1/2” UNF 8.8 ruuvin kiristysmomentti on taulukoissa 99 Nm. Nuffieldin kannenpulteille annetaan kiristysmomentiksi 135 Nm. Joko tuon vaarnaruuvin on oltava lujuudeltaan lähellä 10.9 arvoja (900 MPa), todennäköisesti SAE Grade 8, jonka myötöraja on 827 MPa, tai sitten Grade 5.2 vedetään aivan loppuun.
Laskennallisesti, kierre ja mutteri öljyttynä (kitkakerroin 0,16), ja Grade 5.2 90 %:sti hyödynnettynä myötörajan suhteen antaa momentin 143 Nm. Kuivakitkalla, täysin öljyttömäksi pestyinä ja kitkakertoimen 0,22 arvolla, tuo liitos 90 %:sti hyödynnettynä, vaatii momentin 193 Nm!
Huomaa tuo suuri ero momenteissa. Liitos jää löysäksi voitelemattomana, jos se kiristetään 135 Nm momenttiin. Siinä tapauksessa menetetään pahimmillaan 30 % liitoksen kireydestä. Silloin kannentiiviste löysyydestä johtuen on vaarassa pettää. Suurimpia syitä tiivisteen pettämiseen on väärin suoritettu ruuvien kiristys.
Jos kierre ja mutteri rasvataan MoS2-rasvalla, kitkakerroin on n 0,12 ja ruuvista otetaan lujuushyöty 100 %:sti myötörajaan nähden, silloin vaadittava kiristysmomentti on vain 122 Nm. Tässä ollaan jo riskirajoilla.
Ruuveja ei saa ylikiristää. Jos myötöraja ylitetään, ruuvi alkaa venyä ja samalla kuroutua loppuvaiheessa kierteen alueelta eli heikoimmasta kohdasta. Kun ruuvi venyy, kierteen nousu muuttuu siinä kohtaa ja esim sylinterilohkon puolella valuraudassa oleva kierrereikä kärsii vaurioita kierteen alkuosuudella.
Ruuvien katkeamismomentti on tuntuvasti korkeampi kuin tuo myötörajan momentti. Kuivana kiristettäessä myötörajalle, momentti on 214 Nm ja siitä on matkaa murtorajalle 827/586 = 1,41. Karkeasti arvioiden tämän tapauksen murtomomentti on 1,41 * 214 = 302 Nm.
Jos kierre ja mutteri voidellaan MoS2-rasvalla, myötöraja saavutetaan 122 Nm momentilla ja murtoraja 1,41 * 122 = 172 Nm.
Kävin hakemassa kaupasta 1/2”UNF 8.8 ruuvit/mutterit ja vedin ensimmäisen poikki puhdistettuani osat huolellisesti rasvanpoistajalla. Pultti katkesi kierreosuudelta 300 Nm momentilla.
Toisen pultin kierteen ja mutterin otsapinnan rasvasin MoS2-rasvalla ja vedin sen poikki. Siihen tarvittiin 170 Nm momentti. Voitelun tuoma ero on 1,76-kertainen, eli hyvin dramaattinen. MoS2-rasvalla saavutetaan parempi lopputulos, koska pultin vääntöjännitys pienenee oleellisesti.
Voimme siis todeta teorian ja käytännön vastaavan hyvin toisiaan. Kalibroidun momenttiavaimen tarkkuus on parhaimmillaan ± 5 %, kun kiristys tehdään oikein.
Öljyttynä ehdoton maksimi noille kannenpulteille on 159 Nm (n 16 kpm). Ja MoS2-rasvattuna ehdoton maksimimomentti on 122 Nm (12,5 kpm), vaikka pultit eivät vielä tällä momentilla katkeakaan.
Kaikki MoS2-rasvan nimellä myytävät tuotteet eivät ole sitä, mitä väitetään. Siksi on hyvä ensin testata erillisellä pultilla ja mutterilla rasvan toimivuus. Jos 1/2” UNF 8.8 pultti katkeaa n 170 Nm momentilla, silloin käytössä on ollut aito MoS2-rasva. Testipultin hinta on n 1 euro/kpl, joten ei se testi paljon maksa.
Kannen pulteilla ja kannella painetaan sylinteriputkia lohkon olkapäätä vasten. Siellä pintapaine ei saa ylittää materiaalin myötörajaa. Yo pulttien voimilla saadaan 12 pultilla pintapainetta max n 250 N/mm2 (GRS250), jos putket ovat toleranssinsa ylärajassa lohkon pinnan yläpuolella. Joten tässäkään mielessä ei ole paljon varaa tai tarvetta lisätä kiristysvoimaa, ettei vaurioiteta lohkoa. Pulttejahan on yhteensä 16 kpl. Kokonaisuus on alunpitäen oikein mitoitettu.
Erikoistapauksessa (kisakäyttö, esim pullingi) voidaan tietysti valmistaa tai hankkia poikkeuksellisen lujat ruuvit ja vetää kansi kovempaan kireyteen. Arviolta n 1,5 kertaa alkuperäinen kiristysvoima.
Kannen vaarnaruuvien kierre on 1/2” UNF ja lujuusluokka on todennäköisesti SAE Grade 5.2 (vastaa suurin piirtein merkintää ISO 8.8 ). Tuollaisen ruuvin minimimyötöraja on 586 N/mm2 (ISO 8.8 on 640 N/mm2) ja murtoraja 827 MPa (ISO 8.8 on 800-1000). Ruuveille sallitaan lujuusvaihtelua murtorajan suhteen aika paljon ja murtolujuus on n 20-40 % korkeampi kuin minimimyötöraja.
Taulukoissa ruuvien valmistajat ilmoittavat kiristysmomentin arvon siten, että se vastaa 90 % ruuvien myötörajasta (ei siis murtorajasta!). Tarkassa ruuvien kiristyksessä huomioidaan mm voiteluaineiden käyttö ja suoritetaan koekiristykset pulteilla erillään kokoonpantavasta laitteesta.
1/2” UNF 8.8 ruuvin kiristysmomentti on taulukoissa 99 Nm. Nuffieldin kannenpulteille annetaan kiristysmomentiksi 135 Nm. Joko tuon vaarnaruuvin on oltava lujuudeltaan lähellä 10.9 arvoja (900 MPa), todennäköisesti SAE Grade 8, jonka myötöraja on 827 MPa, tai sitten Grade 5.2 vedetään aivan loppuun.
Laskennallisesti, kierre ja mutteri öljyttynä (kitkakerroin 0,16), ja Grade 5.2 90 %:sti hyödynnettynä myötörajan suhteen antaa momentin 143 Nm. Kuivakitkalla, täysin öljyttömäksi pestyinä ja kitkakertoimen 0,22 arvolla, tuo liitos 90 %:sti hyödynnettynä, vaatii momentin 193 Nm!
Huomaa tuo suuri ero momenteissa. Liitos jää löysäksi voitelemattomana, jos se kiristetään 135 Nm momenttiin. Siinä tapauksessa menetetään pahimmillaan 30 % liitoksen kireydestä. Silloin kannentiiviste löysyydestä johtuen on vaarassa pettää. Suurimpia syitä tiivisteen pettämiseen on väärin suoritettu ruuvien kiristys.
Jos kierre ja mutteri rasvataan MoS2-rasvalla, kitkakerroin on n 0,12 ja ruuvista otetaan lujuushyöty 100 %:sti myötörajaan nähden, silloin vaadittava kiristysmomentti on vain 122 Nm. Tässä ollaan jo riskirajoilla.
Ruuveja ei saa ylikiristää. Jos myötöraja ylitetään, ruuvi alkaa venyä ja samalla kuroutua loppuvaiheessa kierteen alueelta eli heikoimmasta kohdasta. Kun ruuvi venyy, kierteen nousu muuttuu siinä kohtaa ja esim sylinterilohkon puolella valuraudassa oleva kierrereikä kärsii vaurioita kierteen alkuosuudella.
Ruuvien katkeamismomentti on tuntuvasti korkeampi kuin tuo myötörajan momentti. Kuivana kiristettäessä myötörajalle, momentti on 214 Nm ja siitä on matkaa murtorajalle 827/586 = 1,41. Karkeasti arvioiden tämän tapauksen murtomomentti on 1,41 * 214 = 302 Nm.
Jos kierre ja mutteri voidellaan MoS2-rasvalla, myötöraja saavutetaan 122 Nm momentilla ja murtoraja 1,41 * 122 = 172 Nm.
Kävin hakemassa kaupasta 1/2”UNF 8.8 ruuvit/mutterit ja vedin ensimmäisen poikki puhdistettuani osat huolellisesti rasvanpoistajalla. Pultti katkesi kierreosuudelta 300 Nm momentilla.
Toisen pultin kierteen ja mutterin otsapinnan rasvasin MoS2-rasvalla ja vedin sen poikki. Siihen tarvittiin 170 Nm momentti. Voitelun tuoma ero on 1,76-kertainen, eli hyvin dramaattinen. MoS2-rasvalla saavutetaan parempi lopputulos, koska pultin vääntöjännitys pienenee oleellisesti.
Voimme siis todeta teorian ja käytännön vastaavan hyvin toisiaan. Kalibroidun momenttiavaimen tarkkuus on parhaimmillaan ± 5 %, kun kiristys tehdään oikein.
Öljyttynä ehdoton maksimi noille kannenpulteille on 159 Nm (n 16 kpm). Ja MoS2-rasvattuna ehdoton maksimimomentti on 122 Nm (12,5 kpm), vaikka pultit eivät vielä tällä momentilla katkeakaan.
Kaikki MoS2-rasvan nimellä myytävät tuotteet eivät ole sitä, mitä väitetään. Siksi on hyvä ensin testata erillisellä pultilla ja mutterilla rasvan toimivuus. Jos 1/2” UNF 8.8 pultti katkeaa n 170 Nm momentilla, silloin käytössä on ollut aito MoS2-rasva. Testipultin hinta on n 1 euro/kpl, joten ei se testi paljon maksa.
Kannen pulteilla ja kannella painetaan sylinteriputkia lohkon olkapäätä vasten. Siellä pintapaine ei saa ylittää materiaalin myötörajaa. Yo pulttien voimilla saadaan 12 pultilla pintapainetta max n 250 N/mm2 (GRS250), jos putket ovat toleranssinsa ylärajassa lohkon pinnan yläpuolella. Joten tässäkään mielessä ei ole paljon varaa tai tarvetta lisätä kiristysvoimaa, ettei vaurioiteta lohkoa. Pulttejahan on yhteensä 16 kpl. Kokonaisuus on alunpitäen oikein mitoitettu.
Erikoistapauksessa (kisakäyttö, esim pullingi) voidaan tietysti valmistaa tai hankkia poikkeuksellisen lujat ruuvit ja vetää kansi kovempaan kireyteen. Arviolta n 1,5 kertaa alkuperäinen kiristysvoima.
) vielä laadukkaampi. Mutta yhtä pientä osaa ei kyllä kannata viedä karkaisimoon. Hinta on kohtuuton.
)