Och nu blir det en djäkla harang… endast för de inbitna och initierade… angående skruvarna som håller svänghjulet.
Jag har skrivit tidigare att den ”6-bultade” vevaxeln klarar av att utföra sin uppgift med de 6 skruv den är försedd med… och att påståendet attden inte håller är en myt… Jag har funderat mycket på det här, eftersom de facto Volvo ändrade från 6 till 8 skruv, så jag har kommit till en konklusion enligt nedan.
Låt mig först inleda med att klargöra några saker:
1) Ett skruvförbands uppgift är att skapa så stor friktion mellan de skruvade delarna att de inte kan röra sig i förhållande till varandra. Att skruvarna klipps av är alltså inte ett riktigt sätt att beräkna ett skruvförband. Dock kan det i vissa fall vara bra att kunna räkna på det…
2) Skruvar finns i olika hållfasthetsklasser. Inom mekaniken är 8.8-skruvarna de vanligaste. Inom motorvärlden pratar vi sedan om 10.9 samt 12.9. (fler varianter finns, men är inte så vanliga) Om vi börjar med 8.8-skruven så är dess brottgräns den första siffran. 8an betyder då 800N/mm2 (eller 80kp för den som gillar att prata kilo). Den andra siffran är sträckgränsen uttryckt i tiondelar av första värdet. I det här fallet .8 (alltså 0,8) vilket då betyder 800 x 0,8 = 640 N/mm². Det här värdet är alltså så mycket som skruven håller per kvadratmillimeter innan den börjar ”flyta”. Grövre skruv, ju fler kvadratmillimeter, desto mer håller skruven.
3) Det finns i skruv/gängtabeller något som kallas spänningsarea. Det är alltså det antal kvadratmillimeter som just den aktuella skruven har. När jag inte har tillgång till någon sådan tabell, brukar jag själv lite slarvigt tänka mig den arean som skapas av borrdimensionen för att gänga ett hål med den aktuella gängan. Tex för att gänga M10 borrar man med 8,5mm. Det snabba sättet att räkna blir då 4,25 x 4,25 x 3,14 =56,74mm² (radien i kvadrat gånger pi) Tabellen säger 58mm² Alltså, ligger ”slarvräkningen” inom rimligt värde.
4) För att ett skruvförband skall fungera på ett tillfredsställande sätt skall det alltid (läs nästan alltid) dras så hårt att skruven sträcks ut, som ett gummiband, och ge förbandet en förspänning. Det finns undantag tex i aluminium. Självfallet får det inte dras så hårt att man passerar sträckgränsen, eftersom skruven då bara blir längre. Om vi nu tänker oss skruven med 12.9-kvalité enligt ovan, så kan vi förstå att den måste dras hårdare för att kunna sträckas ut än skruven med 8.8-kvalité. Så även om 12.9 skruven egentligen håller mer, så kan i vissa fall förbandet bli sämre, eftersom det i alla fall inte kan vara möjligt att skruva till den så hårt att förspänning blir möjlig. Underlaget kan vara för mjukt… som tex aluminium.
5) En längre skruv är lättare att sträcka ut än en kort. Punkt! Detta innebär att man i vissa fall måste lägga till gods i sin konstruktion för att kunna använda längre skruv Se exempel i bildarkivet ”Tråg”… infästning av lagerhus.
Nu till svänghjulet på B20
Efter att i tidigare i bildarkivet skrivit att 6 skruvar klarar att göra jobbet för att hålla svänghjulet på plats, har jag nu tvingats – i alla fall delvis – revidera min uppfattning. Det finns attans många bilar med ”6-bultade” vevaxlar utan några som helst problem, men det finns också en anledning till att Volvo införde 8 skruv i slutet av sextiotalet…
När jag började studera problematiken upptäckte jag att det ligger en hund begraven i det hela… Jag blev tvungen att gå djupare i att fundera över vad som händer i detta skruvförband.
Jag spaltar upp några av de ingående parametrarna i mitt resonemang:
Enl en av Volvos original verkstadshandböcker för den tiden ser man att 3/8” UNF skruvarna skall dras med momentet 70 – 80Nm (7 – 8kpm). Om jag läser i mina konstruktionsböcker bör då skruvarna vara av kvalité 12.9 eftersom en dylik skruv skall dras med 73 Nm Se anm*
Av alla de skruvar jag plockat lös ur mina motorer har jag ett antal märkta 10.9 samt ett antal omärkta. I mina konstruktionshandböcker läser jag att en skruv med 10.9 kvalité skall dras med 59 Nm.
Det finns också skruvar märkta med 95. Det kan dock rimligtvis inte vara hållfasthetsklassen på skruven, utan måste vara en intern beteckning. Det är inte troligt att sträckgränsen är blott 50 procent av brottgränsen. Jag har aldrig någonsin stött på en dylik skruv.
Sölve Ståhl / STÅHLMOTOR rekommenderar att dra 3/8″ UNF skruv med 45 – 55Nm, vilket han hittat i en av Volvos verkstadshandböcker och då talar vi om skruv med 10.9 kvalité. Alltså finns det två värden för 3/8″UNF-skruven i originalböckerna. (Notera att jag inte talar om de mm-gängade skruvarna för de ”8-bultade”)
Varför håller inte skruvarna i de vevaxlar med 6 stycken 3/8″ UNF
Orsak nummer 1) Det finns stor risk att skruvar dragits för hårt, alltså om skruvar med 10.9-kvalité dragits med 70-80Nm
Orsak nummer 2) Klämlängden, alltså tjockleken på svänghjulet är ca 11mm, alltså lite drygt diametern på skruven (9,525mm). Där har Volvos konstruktörer enligt mig gjort en tabbe, eftersom klämlängden för en 12.9 skruv då är i kortaste laget för att kunna förspännas. Värme – kyla – värme – kyla på svänghjulet gör det troligt att den låga förspänningen som en 12.9 skruv har helt försvinner.
Orsak nummer 3) En Volvo B20-motor utan några modifieringar lämnar som max 162 Nm. Detta är ett medelvärde baserat på det pulståg som uppstår när: förbränningsprocessen sker – vidare över utblås-insug-kompression och tillbaka till förbränning. Med fyra cylindrar blir det alltså 162 Nm. Svänghjulets uppgift är att utjämna de svängningar i momentet som uppstår mellan förbränning och resten av de två varven vevaxeln snurrar innan nästa ”puff”. Jag gjorde en attans lång uträkning som jag hade med här på sidan, men den blev flera sidor lång, så jag sammanfattar istället det jag kom fram till. Med ett cylindertryck på 1000Psi får vi ett tryck på vevtappen motsvarande ca 14.900N (alltså 1,5ton) det kan då tyckas vid första anblicken vara det som rycker av skruvarna, men den dynamiska svängmassan i vevaxeln är så stor att den har en dämpande verkan. Från mina uträkningar om egensvängningstalet tidigare har jag därför kommit till konklusionen att det är när vevaxeln självsvänger som det blir så oerhört många ”G” att skruvarna klarar inte att överföra krafterna till det relativt tunga svänghjulet.
Anm*
2013-06-15 Ahh… va jag har ”grönnat” på det här, men äntligen har jag svaret! Jag citerar:
VOLVO – VERKSTADSMEDDELANDE Augusti 1972 Svänghjul B 20, B 30
Nya skruvar för svänghjul.
I förbättrande syfte, har nya skruvar, som tillåter högre åtdragningsmoment, införts för svänghjulet på motorer B 20, B 30.
För tidigare och nya skruvar gäller följande:
. . Ny skruv Tidigare skruv
Nyckelvidd 5/8” 9/16”
Skruvlängd 25mm 22mm
Åtdragningsmoment 70-80Nm (7-8kpm) 50-55Nm (5-5,5kpm)
De nya skruvarna har följande detaljnummer:
Detaljnummer Benämning Antal/motor
944741-8 Skruv U6S 3/8” UNF x 25 6
Slut citat.