Eine handtellergroße Mutter mit fünfzig Inch-Pound klemmt nichts

Der Thread enthält zwei völlig verschiedene Zahlen

Liest man ihn durch, sammelt dieselbe Art von Verbindung, eine Radmutter am Hauptfahrwerk, Werte, die nicht zum selben Problem gehören:

Zwischen dem kleinsten und dem größten dieser Werte liegt ungefähr der Faktor zweihundert, und niemand im Thread konnte sagen, warum. Das ist kein Versagen der beteiligten Mechaniker. So kommt es, wenn eine einzige Größe, der Drehmomentwert, für zwei Aufgaben verwendet wird, die nichts miteinander zu tun haben.

Was fünfzig Inch-Pound an dieser Mutter tatsächlich bewirken

Das Drehmoment wird über eine Beziehung der Form T = K · d · F zur Klemmkraft, in der der Durchmesser direkt steht. Umgestellt, mit 2⅛ in als 53,97 mm und 50 in·lbf als 5,65 N·m:

K ist eine Annahme und keine Messung, deshalb nennt die Tabelle einen Bereich; was dieser Beiwert tatsächlich enthält, steht in Drehmoment und Klemmkraft. Die Schlussfolgerung hängt aber nicht daran. Verdreifacht man die Reibung, ist das Ergebnis immer noch eine Klemmkraft, die eine Hand aufbringen kann.

Und was nötig wäre, damit sich diese Mutter wie eine Schraubenverbindung verhält

Rechnen Sie dieselbe Beziehung vorwärts. Verlangen Sie von dieser 53,97-mm-Mutter die Vorspannkraft, die eine Verbindung dieser Größe normalerweise trägt, etwa 50 kN, bei K = 0,2:

T = 0,2 × 0,05397 × 50 000 = 540 N·m = 398 ft·lbf

Der Thread verglich also nie zwei Einstellungen derselben Sache. Er verglich eine klemmende Verbindung mit etwas anderem, das zufällig ein Gewinde hat, und beides war in derselben Einheit angegeben.

Was ein so kleines Drehmoment stattdessen tun kann

Liegt die Zahl zwei Größenordnungen unter dem, was der Durchmesser rechtfertigen würde, ist sie kein Ersatzmaß für die Vorspannkraft mehr; sie steuert eine der anderen Größen, die ein Gewindering steuern kann. Wir wissen nicht, welche davon für dieses Flugzeug gilt, und der Thread wusste es auch nicht; das Folgende ist daher allgemeine Technik und keine Diagnose.

• Eine Position. Die Mutter wird an eine definierte Stelle gedreht statt auf eine definierte Kraft, und das Drehmoment sagt nur, wann mit dem Drehen aufzuhören ist. Am deutlichsten ist das bei einer Kronenmutter, bei der am Ende gar nicht das Drehmoment entscheidet, sondern die Stellung, die das Splintloch zulässt
• Ein Widerstand. Die Vorgabe betrifft, wie viel Widerstand etwas nach der Montage hat, und das Drehmoment dient dazu, einen Roll- oder Gleitzustand zu erreichen, statt einen Stapel zusammenzupressen
• Eine Verschiebung. Ein elastisches Element im Stapel wandelt den letzten Teil der Drehung in einen Weg statt in eine Kraft um; das ist das Modell in Diese Feder macht aus einem Drehmomentproblem ein Längenproblem

Das für das größere Flugzeug berichtete zweistufige Muster, ein hoher Wert und dann ein niedrigerer Endwert, gehört zur selben Familie: Ein Drehmoment, auf das die Anweisung zum Zurückdrehen folgt, ist ein Setzvorgang, keine Vorspannung. Die erste Zahl setzt den Stapel; mit der zweiten lebt die Verbindung. Wer die erste als Betriebsanzug liest, zieht etwas ohne Umweg zu fest an.

Die Prüfung, die sich daraus ergibt

Sie lässt sich bei jeder Vorgabe in etwa einer Minute durchführen und braucht nur den Durchmesser und die Festigkeit des Verbindungselements selbst.

Dieselbe Überlegung rückwärts ist die Art, wie eine nach Festigkeitsklassen geordnete Drehmomenttabelle entsteht, und der Grund, warum zwei Werte für dieselbe Gewindegröße sich genau um das Klassenverhältnis und um nichts sonst unterscheiden können: Das Drehmoment stammt aus der Festigkeitsklasse, nicht aus Ihrer Verbindung. Was ein Drehmomentwert wert ist, wenn die Reibung unbekannt ist, und warum der Schlüssel der kleinste Fehler in der Kette ist, steht in Wie schlecht Ihr Anziehverfahren die Vorspannkraft beherrscht.

Dieser Beitrag gehört nicht zu nur einem der sechs Schritte. Er betrifft mehrere Schritte oder Vorgänge nach der Montage. Die zugrunde liegenden Entscheidungen stehen im englischen Beitrag Specifying a screw.

Häufige Fragen

Warum hat eine sehr große Mutter eine sehr kleine Drehmomentvorgabe?

Weil das Drehmoment nur dann für die Klemmkraft steht, wenn die Verbindung eine klemmende Verbindung ist. Das Drehmoment wächst mit dem Durchmesser, eine große Mutter braucht also ein großes Drehmoment, um eine gewöhnliche Vorspannkraft zu erreichen. Fünfzig Inch-Pound an einer 2⅛-Zoll-Mutter erzeugen je nach angenommener Reibung etwa 400 bis 700 Newton, weniger als sechs Prozent dessen, was eine einzige M6-Schraube bei Prüfkraft hält. Eine so kleine Zahl steuert etwas anderes als die Klemmkraft.

Woran erkenne ich, ob ein Drehmomentwert eine Vorspannanweisung ist?

Vergleichen Sie ihn mit dem Drehmoment, das die Prüfkraft des Verbindungselements selbst erzeugen würde: Drehmoment gleich etwa 0,2 mal Durchmesser mal Kraft. Beträgt die Vorgabe wenige Prozent davon, verlangt sie keine Vorspannkraft, und ein Vergleich mit einer Drehmomenttabelle für diese Gewindegröße sagt nichts Brauchbares. Liegt sie in derselben Größenordnung, ist es eine klemmende Verbindung, und die üblichen Überlegungen gelten.

Was bedeutet ein Anfangsdrehmoment, auf das ein niedrigeres Enddrehmoment folgt?

Ein Drehmoment, auf das die Anweisung folgt, auf einen kleineren Wert zurückzudrehen, ist ein Setzvorgang. Der erste Wert setzt den Stapel, nimmt Spiel auf und lässt die Bauteile sich setzen; der zweite ist der Zustand, in dem die Verbindung leben soll. Der Fehler besteht darin, die größere Zahl als Betriebsanzug zu lesen; das zieht die Baugruppe zu fest an und verfehlt den Sinn des zweistufigen Verfahrens.

Ändert die Reibungsannahme die Schlussfolgerung?

Hier nicht. Der Beiwert in der Beziehung zwischen Drehmoment und Klemmkraft ist eine Annahme und keine Messung, und ehrlich ist es, einen Bereich anzugeben: Bei 0,15 bis 0,25 bewegt sich das Ergebnis für diese Mutter zwischen etwa 700 und 420 Newton. Das ist eine große relative Streuung, und sie spielt keine Rolle, denn die Zahl liegt so oder so zwei Größenordnungen von einer Vorspannkraft entfernt.

Welches Flugzeug war es, und warum ist sein Drehmoment so niedrig?

Wir wissen es nicht, und der Thread wusste es auch nicht. Der Verfasser des Fotos sagte das ausdrücklich. Diese Seite besitzt kein Wartungshandbuch für irgendein Flugzeug und diagnostiziert keines. Die Rechnung sagt, was fünfzig Inch-Pound an diesem Durchmesser erzeugen können und was nicht; was die Vorgabe tatsächlich steuert, ist eine Frage an das Dokument, das sie herausgegeben hat, und nur dieses ist maßgeblich.

Quellen

• ISO 898-1:2013 — mechanische Eigenschaften von Verbindungselementen aus Kohlenstoffstahl und legiertem Stahl; Tabelle 5 mit den Prüfkräften, Quelle des M6-Vergleichswerts
• r/aviationmaintenance — der Thread, in dem dies begann, einschließlich der obersten Antwort mit der Frage nach dem Warum und der Antwort des Verfassers, dass er es nicht wisse

Die Rechnung auf dieser Seite ist unsere eigene und lässt sich nachvollziehen: 2⅛ Zoll sind 53,97 mm, fünfzig Inch-Pound sind 5,65 N·m, und die Klemmkraft folgt aus dem Drehmoment, dem Durchmesser und einem angenommenen Reibungsbeiwert. Dieser Beiwert ist eine Annahme und keine Messung, deshalb wird ein Bereich statt eines Einzelwerts angegeben; die Schlussfolgerung ist davon unabhängig, weil der Abstand zwei Größenordnungen beträgt. Die Prüfkraft der M6 von 11 600 N stammt aus ISO 898-1 Tabelle 5, gelesen in der öffentlich zugänglichen Vorschau. Die Drehmomentwerte für bestimmte Flugzeuge sind das, was Leute im Thread berichtet haben, und werden als Berichte zitiert, nicht als geprüfte Angaben: Wir besitzen kein Wartungshandbuch für irgendein Flugzeug, wir wissen nicht, warum ein bestimmter Typ vorschreibt, was er vorschreibt, und diese Seite diagnostiziert nichts und sagt nichts darüber, ob ein zitierter Wert richtig ist. Die drei möglichen Aufgaben eines kleinen Drehmoments sind allgemeine Technik und werden genannt, weil die Rechnung die Vorspannkraft ausschließt, nicht weil wir wüssten, welche zutrifft. Auch das zweistufige Setzmuster wird als allgemeines Muster beschrieben; maßgeblich ist allein das Wartungsdokument, das eine Vorgabe herausgegeben hat.