BOLTED

Fórum na téma optimalizace
zajišťování šroubových spojů

How does the Nord-Lock washer work?

 

Nord-Lock washers secure bolted joints with tension instead of friction. Watch this video and let us explain how it works!

► Read more: Introduction to Nord-Lock washers

► Video: Junker vibration test with Nord-Lock wedge-locking washers


Cheaper but better solution for tractors with washers

4 ledna 2018
comment

Text: Ekin Calisir

fotografie: Hattat

First published in Bolted #2 2017.

CUSTOMER: HATTAT TRAKTÖR
HORSE POWER RANGE: 50–102
LOCATION: CERKEZKOY, TEKIRDAG, TURKEY
NORD-LOCK PRODUCTS: NORD-LOCK WASHERS NL8 AND NL10
PRODUCTS: TRACTORS FOR AGRICULTURAL APPLICATIONS

A producer of agricultural vehicles for close to 20 years, Turkish company Hattat Traktör knows that, when the going gets tough, it is the durability and reliability of their products that save the day. The company’s customers often deal with rugged terrain for long periods, racing against time to maintain productivity, so their machinery must be able to withstand tough conditions such as handling vibration.

Early in 2017, when Hattat Traktör was testing a new tractor model, they realized that the joints on the air compressor–engine connection bracket were loosening because of vibration. According to the company’s vibration analysis, this problem could have been solved by a costly and time-consuming change in the bracket design, or by replacing the loosening bolts with stronger ones.

At this point, the company’s research and development department started looking for new components for their design. After days of research and evaluation, they found Nord-Lock washers, which had the potential to save them from a more costly solution.

During the tests, Nord-Lock washers proved that they could solve the problem, and this solution was much cheaper than having to change the bracket design. With Nord-Lock washers in place, the vibration caused no more loosening, to the relief of Hattat Traktör customers, who can now rely on their red tractors, even under the harshest conditions.

The history of the bolt

20 prosince 2017
comment

Text: Alannah Eames

fotografie: Illustration: Kent Zeiron

At first glance, a bolt may seem like a very simple item that holds things together. But dig a bit deeper and you’ll realise there’s more behind seemingly insignificant bolt and screws than first meets the eye. Without them, all our gadgets and machines would fall to pieces.

History of the bolt drawings

First published in Bolted #2 2012.

Bolts are one of the most common elements used in construction and machine design. They hold every­thing together – from screws in electric toothbrushes and door hinges to massive bolts that secure concrete pillars in buildings. Yet, have you ever stopped to wonder where they actually came from?

While the history of threads can be traced back to 400 BC, the most significant developments in the modern day bolt and screw processes were made during the last 150 years. Experts differ as to the origins of the humble nut and bolt. In his article “Nuts and Bolts”, Frederick E. Graves argues that a threaded bolt and a matching nut serving as a fastener only dates back to the 15th century. He bases this conclusion on the first printed record of screws appearing in a book in the early 15th century.

However, Graves also acknowledges that even though the threaded bolt dates back to the 15th century, the unthreaded bolt goes back to Roman times when it was used for “barring doors, as pivots for opening and closing doors and as wedge bolts: a bar or a rod with a slot in which a wedge was inserted so that the bolt could not be moved.” He also implies that the Romans developed the first screw, which was made out of bronze, or even silver. The threads were filed by hand or consisted of a wire wound around a rod and soldered on.

According to bolt expert Bill Eccles’ research, the history of the screw thread goes back much further. Archimedes (287 BC–212 BC) developed the screw principle and used it to construct devices to raise water. However, there are signs that the water screw may have originated in Egypt before the time of Archimedes. It was constructed from wood and was used to irrigate
land and remove bilge water from ships. “But many consider that the screw thread was invented around 400 BC by [Greek philosopher] Archytas of Tarentum, who has often been called the founder of mechanics and considered a contemporary of Plato,” Eccles writes on his website.

The history can be broken down into two parts: the threads themselves that date back to around 400 BC when they were used for items such as a spiral for lifting water, presses for grapes to make wine, and the fasteners themselves, which have been in use for around 400 years.

Moving forward to the 15th century, Johann Gutenberg used screws in the fastenings on his printing presses. The tendency to use screws gained momentum with their use being extended to items such as clocks and armour. According to Graves, Leonardo da Vinci’s notebooks from the late 15th and early 16th centuries include several designs for screw-cutting machines.

What the majority of researchers on this topic do agree on, though, is that it was the Industrial Revolution that sped up the development of the nut and bolt and put them firmly on the map as an important component in the engineering and construction world.

The “History of the Nut and Bolt Industry in America” by W.R. Wilbur in 1905 acknowledges that the first machine for making bolts and screws was made by Besson in France in 1568, who later introduced a screw-cutting gauge or plate to be used on lathes. In 1641, the English firm, Hindley of York, improved this device and it became widely used.

Across the Atlantic in the USA, some of the documented history of the bolt may be found in the Carriage Museum of America. Nuts on vehicles built in the early 1800s were flatter and squarer than later vehicles, which had chamfered corners on the nuts and the flush was trimmed off the bolts. Making bolts at this time was a cumbersome and painstaking process.

Initially, screw threads for fasteners were made by hand but soon, due to a significant increase in demand, it was necessary to speed up the production process. In Britain in 1760, J and W Wyatt introduced a factory process for the mass production of screw threads. However, this milestone led to another challenge: each company manufactured its own threads, nuts and bolts so there was a huge range of different sized screw threads on the market, causing problems for machinery manufacturers.

It wasn’t until 1841 that Joseph Whitworth managed to find a solution. After years of research collecting sample screws from many British workshops, he suggested standardising the size of the screw threads in Britain so that, for example, someone could make a bolt in England and someone in Glasgow could make the nut and they would both fit together. His proposal was that the angle of the thread flanks was standardised at 55 degrees, and the number of threads per inch, should be defined for various diameters.
While this issue was being addressed in Britain, the Americans were trying to do likewise and initially started using the Whitworth thread.

In 1864, William Sellers proposed a 60 degree thread form and various thread pitches for different diameters. This developed into the American Standard Coarse Series and the Fine Series. One advantage the Americans had over the British was that their thread form had flat roots and crests. This made it easier to manufacture than the Whitworth standard, which had rounded roots and crests. It was found, however, that the Whitworth thread performed better in dynamic applications and the rounded root of the Whitworth thread improved fatigue performance.

During World War I, the lack of consistency between screw threads in different countries became a huge obstacle to the war effort; during World War II it became an even bigger problem for the Allied forces. In 1948, Britain, the USA and Canada agreed on the Unified thread as the standard for all countries that used imperial measurements. It uses a similar profile as the DIN metric thread previously developed in Germany in 1919. This was a combination of the best of the Whitworth thread form (the rounded root to improve fatigue performance) and the Sellers thread (60 degree flank angle and flat crests). However, the larger root radius of the Unified thread proved to be advantageous over the DIN metric profile. This led to the ISO metric thread which is used in all industrialised countries today.

Those working in the industry have witnessed much fine-tuning of bolts during recent decades. “When I started in the industry 35 years ago the strength of the bolts was not as fully defined as it is today,” recalls Eccles. “With the introduction of the modern metric property classes and the recent updates to the relevant ISO standards, the description of a bolt’s strength and the test methods used to establish their properties is now far better defined.”

As the raw materials industry has become more sophisticated, the DNA of bolts has changed from steel to other more exotic materials to meet changing industry needs.

Over the last 20 years there have been developments in nickel-based alloys that can work in high temperature environments such as turbochargers and engines in which steel doesn’t perform as well. Recent research focuses on light metal bolts such as aluminum, magnesium and titanium.

Today’s bolt technology has come a long way since the days when bolts and screws were made by hand and customers could only choose between basic steel nuts and bolts. These days, companies like Nord-Lock have invented significant improvements in bolting technology, including wedge-locking systems. Customers can select pre-assembled zinc flake coated or stainless steel washers, wheel nuts designed for flat-faced steel rims, or combi bolts, which are customised for different applications. The acquisition of US company Superbolt Inc. and Swiss company P&S Vorspannsysteme AG (today Nord-Lock AG) has added bolting products used in heavy industry, such as offshore, energy, and mining, to Nord-Lock’s portfolio, taking a huge step in becoming a world leader in bolt securing.

There is also much more emphasis now on analysing joints. “In the past, people used to decide upon a certain size of fastener based on their experience alone. And, fingers crossed, it would work,” Eccles explains. “Nowadays, people focus more on analysis and making sure things work before products are built and sent out into the market.”

 

Video: Comparison of common bolt locking methods

Video: Tightening large bolts with only hand tools

Jak instalovat systém utahování šroubů Boltight?

Na základě více než 30 let zkušeností z praxe vytvořila společnost Boltight výrobkovou řadu nástrojů splňujících náročné požadavky, které na takovéto systémy klade dnešní doba.

Podívejte se, jak snadná je instalace systému!

Další informace o výrobcích Boltight.

No more loose screws on giant quay cranes

29 listopadu 2017
comment

Text: Roxana Ortiz

fotografie: Paceco

First published in Bolted #2 2017.

CUSTOMER: PACECO ESPAÑA S.A
PRODUCTS: QUAY CRANES, YARD CRANES, SERVICES AND SYSTEMS FOR CONTAINER HANDLING
ESTABLISHED: 1967
SHAREHOLDERS: MITSUI GROUP AND URSSA, S. COOP.
NORD-LOCK PRODUCT: NORD-LOCK 20 / NL20

Offering cranes, services and systems to the container-handling industry, engineering company Paceco España (Spain) must adjust to its customers’ needs. As ships get bigger, quay and yard cranes must increase height and reach, while also becoming more efficient. Today, Paceco España can load and offload ships from 25 container lines. The company currently produces one of the largest and most efficient cranes on the market, the Portainer Malaccamax, which maximally offers a 72.5-metre outreach, a 52.5-metre clearance under spreader, and a 30.48-metre rail span.

Paceco España first connected with Nord-Lock in 2009, when there was a problem with one of the company’s quay cranes. The crane, with a 65-ton load capacity, had problems with the fixing of the gantry reducers – the gearboxes that move the quay crane along the dock. During operation, the fixing screws vibrated loose.

During their problem analyses, Paceco España’s engineers connected with Nord-Lock and when it presented a solution, Paceco España was pleasantly surprised. “We have been using their washers since 2009, and haven’t had any problems with bolted connections being subject to vibrations since then,” says engineer Pelayo Bobes. “With Nord-Lock washers, we have been able to provide total customer satisfaction and in turn saved both money and time.”

Vysvětlení značení matic a šroubů

22 listopadu 2017
comment

Text: Damien Thomas

Poprvé publikováno v magazínu Bolted č. 2 2017.

Otázka: Co znamenají značky na šroubech a maticích?
Odpověď: Na hlavách šroubů a maticích je často uvedeno značení, které může obsahovat číslice, písmena, pomlčky, lomítka, tečky, ale i jiné symboly. Spojovací prvky nesou obvykle dvojí označení: jedinečné identifikační označení výrobce (ve formě písmen či znaků) a informaci o pevnosti prvku. Tato označení se budou lišit v závislosti na tom, jak byl spojovací prvek vyroben. V tabulce napravo vidíte značení metrických spojovacích prvků z legované oceli a z nerezavějící oceli – ve shodě s normami ISO. Spojovací prvky s palcovými závity UNC jsou většinou ve shodě s normami ASTM.

V souladu s normou ISO 898-1 může někdy značení chybět na spojovacích prvcích menších rozměrů, jako jsou například prvky s průměrem menším než M5 (vzhledem k nedostatku místa na takto malých prvcích). U prvků od rozměru M5 výše však nesmí označení třídy šroubu chybět nikdy.

 

ZEPTEJTE SE ODBORNÍKŮ
Máte dotaz týkající se jištění šroubových spojů?
Vyzkoušejte odborníky společnosti Nord-Lock.
Pošlete nám e-mailem dotaz týkající se jištění šroubových spojů na adresu:

Hydroenergetika: Na Superbolt je spolehnutí již 30 let

1 listopadu 2017
comment

Text: Chad Henderson

fotografie: John Kelly

When it comes to long-term Superbolt users, American Mike Bruno is hard to beat. More than 30 years ago, he was involved in one of the earliest installations of Superbolt tensioners in a hydropower turbine. Today, he continues to praise the performance of these tensioners. Here, he shares some inspirational insights.

Poprvé publikováno v magazínu  Bolted #2 2017.

Poprvé jste se s předepínacími prvky Superbolt setkal v roce 1984 na přehradní nádrži Diablo Dam. Za jakých okolností?
„Pracoval jsem jako mechanik – údržbář strojních zařízení v energetické společnosti Seattle City Light. Zázemí jsme měli dole ve městě, ale často jsme vyjížděli k externím aplikacím. Tak jsme se také dostali nahoru k přehradní nádrži Diablo Dam, kde jsme poskytovali podporu. V roce 1984 tam prováděli kontrolu statoru a rotoru turbíny. Bylo tedy třeba odstranit rotor, k čemuž bylo mimo jiné zapotřebí rozmontovat tlačné ložisko, které je připevněné k hřídeli turbíny. Je velmi důležité, aby byl tlačný blok přesně v pravém úhlu k hřídeli (tolerance je menší než pouhá jedna tisícina palce). V opačném případě by vznikla nesouosost a turbína by při chodu takzvaně „házela“.

Jak vám v tom pomohly předepínací prvky Superbolt?
„V té době, pokud jste chtěli dosáhnout správného předpětí šroubů, bylo nezbytné ohřát šrouby, aby se prodloužily, provést instalaci a pak počkat přes noc, až vychladnou. Pokud ráno tlačné ložisko nesedělo na hřídeli zcela přesně, muselo se vše provést znovu.

„Technici z vodní elektrárny Diablo Dam již byli v dřívější době v kontaktu se společností Superbolt. Obrátili se tedy na její odborníky a upravili šrouby tak, aby nebylo třeba podstupovat tento zdlouhavý proces. Namísto toho postačilo provést utažení malých šroubů. Pokud nesedělo tlačné ložisko zcela přesně, vše se dalo doladit upravením utažení šroubů na protilehlé straně. Jednalo se o úpravu, která nám výrazně ušetřila práci.“

Dnes pracujete v hydroelektrárně Wells Dam. Co tam děláte?
„Součástí projektu Wells Hydroelectric Project jsem již 17 let. Celý projekt řídím a monitoruji. Na mé práci mne baví to, že nikdy nevím, jaké výzvy budu muset v daný den řešit, ani co bude právě třeba opravit. Staráme se o vzduchové systémy, elektrické systémy, mechanické systémy, hydraulické systémy – prostě o všechny pomocné systémy přidružené k vodním turbínám, které jsou v provozu 24 hodin denně.

K jakým modernizacím došlo v průběhu let na této vodní elektrárně?
„Jednou z důležitých modernizací byla instalace PLC na většinu našich výstražných systémů. Dnes máme na různých systémech více než 2 500 tzv. bodů výstrahy. Můžeme tak pro tyto body výstrahy nastavit více parametrů. Můžeme také vyhodnocovat trendy v průběhu času a porovnávat je s trendy jiných zařízení. Pokud se někde začne projevovat tendence k poruše, můžeme nastavit parametr tak, abychom byli včas varováni a mohli danou věc řešit ještě před tím, než k poruše skutečně dojde.

„Předepínací prvky Superbolt využíváme také při přestavbách našich turbín. Jsou nasazovány na zátěžové šrouby, které drží čepy ložiska turbíny na místě, a také na kryty vnějších hlav turbín, kde není možné dostat se ke šroub s velkým utahovacím klíčem, protože se jedná o místo s výrazným prostorovým omezením. Prvky Superbolt jsou velmi spolehlivé.“

 

FAKTA: MIKE BRUNO
POZICE: Vedoucí projektu Wells Hydroelectric Project energetické společnosti Douglas County Public Utility
VĚK: 60
BYDLÍ: ve městě Chelan, USA (stát Washington)
PROFESNÍ PROFIL: Titul v oboru Průmyslové technologie z technické školy Shoreline College, studoval také na škole Cogswell College. Do roku 1990 pracoval ve společnosti Seattle City Light jako mechanik – údržbář hydroenergetických zařízení a předák pracovního týmu, později jako vedoucí dohledu nad strojním zařízením v projektu Skagit River Hydroelectric Project – do roku 2000. Od té doby pracuje jako vedoucí projektu Wells Hydroelectric Project.
ZÁLIBY: Ženatý, tři dospělé dcery, dvě vnučky. Věnuje se lovu lukem a golfu.

Hydraulický předepínací nástroj pro tlakovou nádobu jaderného reaktoru

Společnost Doosan Heavy Industries & Construction potřebovala řešení pro předepínání šroubů tlakové nádoby jaderného reaktoru. Kontaktovala tedy společnost Boltight a požádala o navržení a zkonstruování předepínacího nástroje, který by umožnil dosáhnout stanoveného prodloužení šroubů bez překročení maximálního namáhání tlakem povoleného pro hlavu reaktoru.

Požadované předpětí šroubu bylo kriticky vysoké (14 500 kN) a manipulační prostor pro instalaci nástroje a provedení předepínacího procesu velmi malý – zejména v radiálním směru.

Byl navržen systém umožňující dosáhnout takto vysokého předpětí i při omezených prostorových možnostech. Konstruktéři společnosti Boltight včlenili do těchto nástrojů také retrakční systém na bázi hydraulického pístu umožňující rychlý návrat nástroje do výchozí polohy za účelem snížení únavy montéra. Do řešení bylo také integrováno speciální rozhraní sestávající z kulové reakční matice a pístu, které sloužilo jako kompenzace dynamických projevů spoje – vlivu prohýbání v případě rotace příruby.

Řešení zahrnovalo také několik různých bezpečnostních mechanismů chránících jak nástroj, tak montéry. Byly instalovány bezpečnostní tlakové ventily a převodovka byla zkonstruována jako plovoucí tak, aby v případě nepřesného zarovnání matice nedocházelo k poškození. Převodovka přiléhala přímo k ozubené matici a poskytovala potřebný kroutící moment, jehož pomocí byla matice utahována. Byla tak eliminována potřeba použití nákladné a těžké nástrčky.

Společnost Boltight dodala tento složitý, na míru vyrobený systém, který odpovídal náročným požadavkům klienta, a to jak technickým, tak časovým (krátká doba dodání).

► Watch: Installation of Boltight bolt tensioner