بررسي متغيرهاي ساخت بر عملكرد وظيفه‌اي پيچ‌ كپه ياتاقان موتور ديزل دور بالا با روش گشتاور- زاويه

Effective of Main Bearing Bolt Manufacturing Parameters on Functional Performance in High Speed Diesel Engine using Torque-Angle Method

پيچ استحكام بالاي كپه ياتاقان ثابت (M18×1.5) در موتورهاي ديزل دريايي دور بالا تحت بارهاي كششي و نوساني بالايي قرار دارد. اين پيچ­ها­ با تحمل نيروهاي نوساني زياد ناشي از بارهاي احتراقي و اينرسي در دورهاي بالاي 3100 د.د.د، وظيفه نگهداري ميل‌لنگ و كپه ياتاقان را با حفظ لقي مجاز ياتاقاني و اعمال نيروي همبندي دقيق بر عهده دارند. در اين تحقيق روابط بين گشتاور و نيروي همبندي، مقدار ضريب اصطكاك، اثر تعداد دفعات همبندي و وضعيت ياتاقاني براي پيچ­ ساخته‌شده (با و بدون پوشش) و پيچ­ اصلي مورد ارزيابي و مقايسه قرار گرفت. همچنين نتايج آزمايش‌ها نشان داد كه پيچ­هاي ساخته‌شده در بالاترين سطح كلاس استانده پيچ و منطبق بر استانده 898 DIN كلاس 12/9 طراحي و ساخته ­شده­اند. فرايند توليد پيچ ساخته‌شده با روش توليد كلگي آهنگري سرد و عمليات حرارتي بعد از نورد رزوه انجام گرفته است. به‌منظور تعيين رفتار و مقايسه عملكرد پيچ‌هاي ساخته‌شده و اصلي، مقادير گشتاور اعمالي‌ و نيروي همبندي بر اساس فرايند همبندي با استفاده از آچار گشتاور-زاويه رقمي و لايي نيروسنج اندازه‌گيري شد. در نهايت مقادير ضريب اصطكاك با استفاده از رابطه موتوش براي پيچ‌هاي با و بدون پوشش در چند مرحله همبندي، محاسبه و مورد بررسي قرار گرفت. بعلاوه مقدار متوسط ثابت k (ضريب گشتاور) براي پيچ­ها محاسبه شد. در ادامه مقدار لقي ياتاقاني نيز در همبندي واقعي با ريزسنج داخل ­سنج اندازه­ گيري شد. نتايج نشان داد كه حدود 10% از گشتاور اعمالي به نيروي همبندي تبديل شده و پيچ ­هاي ساخته­ شده شرايط عملكرد يكساني با پيچ ­هاي اصلي را دارا مي­ باشند. همچنين مقدار انحرافات ياتاقاني مشابه بوده و در محدوده مجاز قرار دارند.

In marine diesel engine, main bearing bolts (M18×1.5) withstand large tensile and cyclic loads to keep the crank shaft, bearing whit acceptable clearance and precision clamping force at high crank speed like 3100 rpm. In this research, the relationship between torque and clamp force, the friction coefficient, the effect of number of tightening and bearing conditions on the new manufactured bolt (with and without coating) and the original bolt were studied and compared. Also, the experimental results show that the new bolt designed and manufacture at maximum level of bolts standard (DIN 898 class 12.9). The process of manufacturing of new bolt was cold forging and heat treatment method after thread rolled. In order to determine the behavior and compering the performance of the new and original bolt, the tightening torque and clamping force were measured according to clamping process using a digital torque-wrench and load cell. Finally, the coefficients of friction were calculated using Motoch relationship for a bolt with and without coating in several stages of tightening. In addition, the amount of k constant (Torque coefficient) estimated. Also the bearing clearance measured with the micrometer. The results showed that about 10% of the tightening torque was converted to the clamping force, and the new bolt had the same functional condition with the original bolt. Also, the value of the diameter deviations of the bearing caps was acceptable.