Improvement of a torque tension machine to evaluate coefficients of friction of fasteners

This work presents an improvement of the conceptual design of a torque tension machine developed by Alves (2018). The purpose of the machine is to perform tests according to the ISO 16047:2005 which is an update of the DIN 946. The parameters to be determined with the equipment are: total torque applied (T), thread torque (Tth), angle of turn of the fastener and compression force of the bolted joint (F). These allow the calculation of important parameters to study clamping elements, such as torque coefficient (K), coefficient of total friction (μ), coefficient of friction between threads (μℎ) and coefficient of friction between bearing surfaces (μb). In addition, the equipment will be able to plot graphs of clamp force versus angle of turn, torque applied versus angle of turn and torque applied versus clamp force. The requirements for equipment design are: fasteners with diameters of ½” to 1. ½”, the materials are ASTM A320 and Inconel 718 with yield strength of 1034 MPa and the length of 200 to 450 mm. The main improvements are related to the power system, machine structure, angle measurement, linear guide design and ball bearing.Petrobrás - Petróleo Brasileiro S.ATrabalho de Conclusão de Curso (Graduação)Este trabalho apresenta a otimização do projeto conceitual de uma máquina de torque e tensão (MTT) desenvolvida por Alves (2018). O objetivo da máquina é realizar ensaios seguindo a norma ISO 16047:2005 que é uma atualização da norma DIN 946. Os parâmetros que podem ser determinados com o equipamento são: torque total aplicado (T), torque de atrito dos filetes de rosca (Tth), ângulo de giro do fixador, força de compressão na junta aparafusada (F). Estes por sua vez permitem o cálculo de importantes parâmetros para o estudo de elementos de fixação, como: coeficiente de torque (K), coeficiente de atrito total, (μ), coeficiente de atrito dos filetes de rosca (μℎ) e coeficiente de atrito na face da cabeça do parafuso/porca (μ). Além disso, o equipamento será capaz de fornecer os gráficos de força de aperto versus ângulo de giro, torque aplicado versus ângulo de giro e torque aplicado versus força de aperto. Os requisitos para dimensionamento do equipamento são: parafusos com bitola de ½” a 1. ½”, para os materiais ASTM A320 L7 e Inconel 718 com limite de escoamento de 1034 Mpa (AMS 5662M, 2004) e comprimento de 200 a 450 mm. As principais otimizações atingidas foram referentes ao sistema de potência, estrutura da máquina, medição de ângulo, dimensionamento das guias lineares e mancal