Konstruktion av en tribometer för att studera friktion i skruvförband

Bolts and nuts are one of most common joining methods since they are simple and low-cost to connect parts. Appropriate clamp force from bolted joint remains resultant joints secured, but higher/lower preload on bolted joint increases risk of the failure of mechanism. Therefore, achieving accurate clamp force in bolted joint is always the aim of tightening process. Torque control tightening tool are the most common tightening tool present in the market. The clamp force obtained from torque control tightening is highly dependent upon friction. Only small part of applied torque is transferred into the effective torque that turns in to clamp forces because most of applied torque is consumed by friction forces under bolt /nut head and in a thread interface. However, friction coefficient does not remain constant during tightening process and it relates to many factors such as tightening speed, speed profile, tightening time, joint’s material, etc. Hence, it changes the distribution ratio and leads to an error in estimation of clamp force between the components. This project aims to develop a tribometer which is capable of operating in different speeds and load conditions corresponding to different tightening process. A new concept of pin-on-disc tribometer is proposed and the speed and load profile are achieved by using closed loop control in the linear actuator and the motor. The test rig was built up and the several validation tests were done.Skruv och mutter tillhör bland de vanligaste medlen att binda ihop två ytor med varandra då det är ett billigt och enkelt sätt att uppnå det önskade resultatet. Det är viktigt att rätt klämkraft uppnås i skruvförbandet, vid för låg/hög klämkraft är risken för haveri i konstruktionen stor. Därför är att uppnå korrekt klämkraft i ett skruvförband alltid målet i en åtdragningsprocess. Skruvdragare som drar åt med ett förinställt moment (torque control) är för tillfället det vanligaste verktyget på marknaden för att uppnå rätt klämkraft. Klämkraften som uppstår vid åtdragning av ett skruvförband med ett sådant verktyg är i största del beroende på friktionskraften i skruvförbandet för korrekt moment. Endast en liten del av momentet som påverkar skruven övergår till effektivt fasthållande moment i skruvförbandet, det mesta momentet går åt för att övervinna friktionen mellan skruv och mutter. Friktionskoefficitenten håller sig inte konstant vid ett åtdragande moment utan beror på flera faktorer såsom åtdragningshastighet, profilhastighet, åtdragningstid och vilket material skruvförbandet är gjort av bland annat. Eftersom friktionskoeffiecienten ständigt ändrar sig leder detta till ett fel då man ska uppskatta klämkraften mellan två ytor. Detta examensarbete ämnar till att bygga en tribometer som är kapabel till att fungera vid olika hastigheter och kraftförhållanden som korresponderar till olika åtdragningsprocesser. Ett koncept på en ny pin-on-disc tribometer föreslås och hastighets samt kraftprofiler skapas genom ett closed-loop reglertekniksystem i ett linjärt ställdon och motorn. Testriggen konstruerades och flertalet utvärderingstester utfördes