BOLTED

一个关于优化螺栓安全的论坛

Safe and effective wind turbine maintenance

NEARLY TWO YEARS AGO, US company All Energy Management (AEM) began developing retrofits and training com-panies that service a fleet of 1,000 wind turbines in the UK, the US, Canada and Italy.

When embarking on repair work, it was found that the pins attaching the turbine blades to the rotor were wearing prematurely, along with the rotor holes. Line boring and welding when up on the turbine tower was not possible due to weight and space constraints. The only solution was to replace the rotor and pins, which took roughly 10 working days and cost USD 15,000.

Subsequently, AEM began discussions with Expander about developing a solution that would increase speed, improve efficiency and maintenance safety, and ultimately reduce costs. AEM developed a system to bore the holes out before installing the pins to ensure a reliable connection. Sets of three pivot pins and three different oversized sleeve options were supplied by Expander, which fitted perfectly into the holes depending on the degree of wear.

Fewer parts meant faster and simpler installation, while the Expander System also provided a perfect fit into the borehole, eliminating further movement causing wear. AEM has now been using the solution for over a year and is delighted with the results. “Instead of taking three days with four workers onsite to repair a turbine, it now takes us less than a day with only two workers required,” says Ian Sleger, Operations Manager. “The guys at Expander are really accommodating and the solution has freed us up to concentrate on other matters.”

SpaceX比赛胜出者选择楔形制锁防松垫圈

文章首次出版于: Bolted #1, 2018.

2015 年,未来运输技术公司 Tesla 和 SpaceX 掌门人、亿万富翁 Elon Musk,发起了超高速管道列车设计比赛(Hyperloop Pod Competition)。此次比赛要求大学生们设计可在超高速管道中运行的最佳列车; 超高速管道是 Musk 的梦想,希望籍此打造一个连接全球主要城市的巨型管道网络,人们坐在电磁悬浮列车中、以近乎超音速的速度在管道中飞驰。

在 2017 年的比赛中,来自慕尼黑科技大学的 WARR Hyperloop 团队捧走激光烧结钛奖杯。比赛期间,他们使用 Nord-Lock 楔形制锁防松垫圈来固定列车的每个螺栓,最终打破了超高速管道列车行驶的世界记录。

这支由三十人组成的 WARR Hyperloop 团队分为几个小组,每个小组各司其职,分别负责 CAD 设计与结构、采购、财务和营销等各个领域。CAD 设计与结构小组负责人Florian Janke 表示 Musk 对于超高速未来运输系统的愿景,特别是将来从慕尼黑到柏林只需三十分钟的想法让他备受启发。

他表示:「当 Musk 发起 SpaceX 比赛时,我觉得自己必须参加。而我们在超高速管道列车比赛的所有阶段均表现出色。最后一个阶段的重点是看最高速度,我们达到了 324 公里 / 小时(210 英里 / 小时)。」

WARR Hyperloop 团队的轻质列车打破了加利福尼亚州 Hyperloop One 团队 310公里 / 小时(192 英里 / 小时)的记录,列车于管道 500 米处即达到这个速度。Janke 解释:「在一个相对较短的管道 —— 1.2 公里(0.8 英里)中进行如此高速的测试,显然加速度和振动极高。我们必须要有紧固的螺栓,所以我们采用了 Nord-Lock 楔形制锁防松垫圈,将螺栓牢牢固定起来,结果表现非常完美。」

WARR 团队已报名参加下一届,即第三届超高速管道列车比赛,并且已经通过首轮选拔。一些团队成员也加入了 2018 年的新团队,担任新的角色和职位,但他们大部分都继续学业。一些成员则参加了各种展会,展示 2017 年的获奖列车。

WARR Hyperloop 由碳纤维增强塑料制成,尺寸为 400 x 2,400 毫米,总重量为 20公斤。50kW 的电机由锂聚合物系统驱动,提供 40 Nm 的扭矩。12 秒内可从 0 加速到350 公里 / 小时。气动摩擦制动器可在 5 秒内将车停住。

New issue of Bolted magazine out now!

The 2018 March issue of Bolted magazine is available now! As with every edition we have filled the magazine with interesting cases and insights from the world of bolting.

In this issue of Bolted, we take a closer look at what goes into the manufacturing process of traditional bolts – from raw steel to tailor-made applications.

We ask expert Filemon Schöffer about the potentials with 3D-printing, and we meet German company “MMG” who is a world leader in production of propellers for large container ships.

And of course a lot more.

Bolted magazine is available in 9 languages – Read them now:
English
German
French
Swedish
Finnish
Japanese
Chinese
Korean
Spanish

Want to receive your complimentary copy of the Bolted magazine? Subscribe now!

螺栓专家的重要提示

14 三月 2018
评论

正文: Keisuke Okada

《Bolted》有幸访问日本顶尖的螺栓专家Tomotsugu Sakai博士。他的著作《螺栓连接工程──基础和应用》(Bolted Joint Engineering – Fundamentals and Applications)是螺栓紧固领域的权威之作,备受赞誉。

文章首次出版于: Bolted #1, 2017.

《Bolted》有幸访问日本顶尖的螺栓专家Tomotsugu Sakai博士。他的著作《螺栓连接工程──基础和应用》(Bolted Joint Engineering – Fundamentals and Applications)是螺栓紧固领域的权威之作,备受赞誉。

什么是理想的紧固?这个问题在您的书中也有讲过。
「理想的紧固应该是基于可广泛使用的标准化的紧固件实现的,而不是基于专门设计的零件。更重要的是,螺栓的紧固设计应该做到万无一失,才是理想的紧固。哪怕有一个失误,整个产品设计就算失败,所以你必须注意方方面面。我觉得『全方位的评估』是最重要的。」

在螺栓紧固中使用润滑油有没有好处?
「是的,如果被紧固的对象不会彼此滑移,那么降低摩擦系数从各方面来说都是有利的。如果被紧固的对象处于『松动的环境』,那么一旦摩擦系数降低,它们就容易松动,但这种松动并不是必然的。
假如它们在超过某个极限的力的作用下,彼此反复滑移,就可以说处于『松动的环境』。」

外力是如何造成剪切方向、轴向和扭转滑移的?
「在剪切方向施加外力,就会引起滑移。如果轴向施加外力,被紧固的对象将彼此分离。在这些情况下,摩擦系数越低,就越容易松动。
我在写《螺栓连接工程──基础和应用》这本书的时候,是从传统的角度来看待滑移现象,以解释被紧固对象在接触面上的滑移,即所谓的『宏观滑移』。你用肉眼便可观察这一现象,因为这种滑移只需0.1毫米便可目视确认。大概在1988年,人们发现在宏观滑移之前会发生不可见的『微观滑移』,它能引起转动,但是这种转动非常微小,无法肉眼判断是否沿松动方向旋转。『微观滑移』现象能使轴向力逐渐减小。《日本精密工程学会杂志》的一篇文章对此有过介绍。」

「如果被紧固对象彼此接触,常规的试验就无法测量接触面的特定部位或者其他部位的滑移量。但是所有这些数值可以用有限元法(FEM)来计算。紧固件行业从2000年开始使用这种算法,如今大多数的螺纹紧固件研究都会用到它。2006年,Satoshi Izumi博士等人在一篇论文中宣布,逐渐旋转松动是微观滑移(不可见的微小滑移)而非宏观滑移(清晰可见的滑移)造成的。我第一次读到这篇文章的时候深感震惊,其中讲到,当微观滑移重复发生时,就会引起微小的旋转松动,每1000次旋转1度,或者说每次1/1000度。1/1000度的旋转用肉眼根本观察不到。对此,有限元法可以大显身手,结果证明微观滑移的确会引起旋转松动。我觉得我有麻烦了![笑]这些结果彻底动摇了滑移临界量的概念。
我曾想到微观滑移必然会导致微动磨损,但没想到还会引起旋转松动。当时我没有办法进行测试。这真是让人大开眼界的经验。」

资料: 微观滑移
这是一种肉眼看不到的滑移。它能逐渐减少夹紧力,最终导致可见的旋转松动(宏观滑移)。材料的沉降和松弛也会降低夹紧力。Nord-Lock集团研发的X系列防松垫圈能够防止这两种形式的滑移,它通过弹簧效应抵消夹紧力的损失,而楔形效应则能防止螺栓自发松动。

资料:TOMOTSUGU SAKAI博士

  • 1941 – 出生于日本冈崎市
  • 1979 – 任职于丰田汽车,获得工程博士学位,主要从事各种汽车零部件的强度和耐久性测试、研究和开发。
  • 2001 – 调往Toyota Techno Service Corp,从事螺纹紧固件的教育和技术咨询工作。
  • 2007至今 – 退休后成立Sakai Consulting Office on Bolted Joint Engineering,提供螺栓紧固教育和技术咨询。

防松垫圈为核工业运输工具提供三重保护

23 二月 2018
评论

正文: Ulrich Schamari

照片: 图片:Daher Nuclear Technologies

文章首次出版于:Bolted #2 2017.

挑战

位于德国美茵河畔法兰克福附近的哈瑙的Daher Nuclear Technologies GmbH,从事开发放射性物质运输容器。毋庸置疑,这些容器必须确保绝对安全。

为六氟化铀运输设计新容器时,该公司必须考虑极为严格的国际和国家要求,包括国际原子能机构(IAEA)对公路、铁路和海洋运输的建议。满足这些要求的容器必须具备一些功能,例如在事故发生时能够抵御可能出现的机械和热负荷。

他们通过一系列测试确定这些机械事故负荷,包括120厘米跌落、9米跌落、从1米高处跌落到尖状物上。在这部份的测试,容器必须保持密封,确保后续的热试验(火烧)不会影响容器的安全性。

解决方案

Daher开始设计容器锁,以确保在容器装车或运输过程中,制锁螺栓在任何情况下都不会松动或脱落。该公司多方寻找最佳解决方案,最终选定Nord-Lock的NL16-254SMO楔形制锁垫圈。这些安全垫圈是Daher三重保护制锁系统的重要组件:锁具用螺栓固定,再用另一个螺栓锁定这个螺栓。Nord-Lock的楔形制锁垫圈位于第二个螺栓之下。每个容器都有六个锁,而每个锁都配有一对Nord‑Lock防松垫圈。

结果

凭借Nord-Lock楔形制锁技术,Daher核工业运输容器上的制锁系统不再因振动或应力而磨损,并保持紧密和牢固锁定。Daher也很高兴地发现使用Nord‑Lock产品颇具成本效益,而且维护简单。Nord-Lock楔形垫圈也可按需要随时更换,以确保运输容器保持最佳状态。容器的使用寿命长达三十余年,Nord‑Lock防松垫圈可谓功不可没

专家天地:改善抗疲劳性

文章首次出版于: Bolted #2 2015.

问:如何改善抗疲劳能力?
答:螺栓连接的抗疲劳能力比它的静态承受能力小得多。为改善抗疲劳性,设计师可提高螺纹强度,降低螺纹的交变应力。
为提高螺纹强度,我们建议采用滚丝,而非切割工艺。若要提高螺栓连接的强度,可用多个较小的紧固件,而不用单一的大紧固件。

此外,经过改良的连接器,例如,Superbolt多顶推预紧器或Flexnut(弹性伸缩螺母)。它们可改善螺纹的负荷分布,增加螺栓连接的弹性,从而提高螺栓连接的强度。

要改善抗疲劳性,最好的办法是减少螺纹承受的交变应力,而主要途径有三:组件设计、组件紧固、组件防护。

在设计组件的过程中,我们有机会改善螺栓连接的负荷分布,减少每个接头承受的外应力。为此,请牢记以下原则:

1. 尽可能使用最大的预紧力
2. 最大程度减少螺栓到负荷的离心率
3. 尽可能使用最大的接触面
4. 尽可能使用最大的夹紧长度
5. 大多数情况下,预紧力应高于工作负荷

设计组件时,还可使用颈缩螺柱或螺栓,以及弹性垫圈,来抵销松动、蠕变和热差拉伸的影响。

就拧紧组件而言,达到必要的预紧力是减少交变压力的主要因素。建议使用高精度校准工具和合适的润滑剂,确保达到预紧力精确度,降低咬粘风险。拧紧顺序得当,可减少螺栓负荷不均匀的风险,保证整个螺栓连接的完整性。

至于组件防护,应考虑防止螺栓连接丧失预紧力,还要避免组件受到环境影响,例如可能诱发疲劳裂纹的腐蚀。为此,应为零件和紧固件选择合适的材质及/或涂层。

 

专家答疑
如对螺栓安全性有任何疑问,
欢迎咨询 Nord-Lock 专家。
如对螺栓安全性有任何疑问,请发送电邮至
experts@nord-lock.com

怎样正确的选择洛帝牢垫圈的尺寸?

 

在这个视频中,我们阐释了怎样正确的选择洛帝牢垫圈的尺寸,来紧固您的螺栓连接。

► Read more: 洛帝牢防松垫圈介绍

► Video: 洛帝牢楔形制锁垫圈容克震动测试 

洛帝牢垫圈是如何运作的?

 

洛帝牢防松垫圈依靠张力而非摩擦力预紧螺栓连接件。观看视频,详细了解洛帝牢楔形制锁防松垫圈是如何运作的。

► 阅读更多: 洛帝牢防松垫圈的介绍

► 视频: 洛帝牢楔形制作垫圈震动测试