Waarom schroeven rechtsom draaien: Onthul het mysterie

De Engelse term "screw" is een woord dat de afgelopen eeuwen grote betekenisveranderingen heeft ondergaan.

De eenvoudige schroef heeft duizenden jaren geduurd, van zijn uitvinding tot de standaardisering van het met de klok mee vastdraaien en tegen de klok in losdraaien.

Heb je je ooit afgevraagd waarom schroeven met de klok mee worden aangedraaid?

Het was een vriend van Plato die de schroef uitvond.

De zes eenvoudigste mechanische gereedschappen zijn: schroef, hellend vlak, hefboom, katrol, wig, wiel en as.

Van deze zes eenvoudige machines is de schroef in wezen een as met een spiraalvormig oppervlak dat eromheen draait. Tot op de dag van vandaag hebben schroeven gestandaardiseerde afmetingen. De typische manier om een schroef te gebruiken is door hem met de klok mee vast te draaien (omgekeerd voor losdraaien).

De dominantie van rechtsom draaien wordt voornamelijk bepaald door rechtshandigheid.

Aanvankelijk werden schroeven met de hand gemaakt, wat resulteerde in inconsistente fijne details, vaak afhankelijk van de voorkeur van de ambachtsman.

Halverwege de 16e eeuw vond de Franse hofingenieur Jaques Besson de draaibank uit waarmee schroefdraad kon worden gesneden, een technologie die zich pas na 100 jaar verspreidde. In 1797 vond de Engelsman Henry Maudsley de moderne draaibank uit, die de nauwkeurigheid van schroefdraad aanzienlijk verbeterde.

Toch waren schroefmaten en fijnheid niet gestandaardiseerd tot 1841. De leerling van Maudsley, Joseph Whitworth, diende een artikel in bij de Municipal Engineers Society waarin hij pleitte voor de standaardisatie van schroefmodellen.

Hij stelde twee punten voor:

1. De schroefdraadhoek moet worden gestandaardiseerd op 55°.
2. Ongeacht de diameter van de schroef moet een standaard aantal draden per inch worden gebruikt.

De productie van vroege schroeven was een uitdaging, "waarvoor drie snijgereedschappen en twee machines nodig waren".

Om de productieproblemen van de Britse standaard aan te pakken, vond de Amerikaan William Sellers in 1864 een schroefdraad met platte bovenkant uit. Deze kleine innovatie vereenvoudigde de productie van schroeven door slechts één snijgereedschap en machine nodig te hebben, waardoor het proces sneller, eenvoudiger en kosteneffectiever werd.

De schroefdraad van Sellers werd populair in de Verenigde Staten en werd al snel de standaard voor Amerikaanse spoorwegmaatschappijen.

Kenmerken van boutverbindingen

Belangrijkste variabelen in het verstrakkingsproces

1. Koppel (T): Het toegepaste aanhaalmoment, gemeten in Newtonmeter (N-m);
2. Sluitkracht (F): De werkelijke axiale klemkracht (compressie) tussen de samengevoegde lichamen, gemeten in Newton (N);
3. Wrijvingscoëfficiënt (U): De torsiecoëfficiënt die wordt verbruikt door onder andere het boutkop- en schroefdraadpaar;
4. Rotatiehoek (A): De schroefdraadhoek die de bout moet draaien bij een bepaald toegepast koppel, om een bepaalde axiale rek of compressie van de samengevoegde delen te bereiken.

Methoden voor het controleren van het aandraaien van bouten

1. Methode voor koppelregeling

Definitie: Een controlemethode die het aandraaien onmiddellijk stopt zodra een ingesteld koppel is bereikt.

Voordelen: Het besturingssysteem is eenvoudig, direct en de aandraaikwaliteit kan gemakkelijk worden gecontroleerd met een koppelsensor of een zeer nauwkeurige momentsleutel.

Nadelen: De controleprecisie is niet hoog (voorspankrachtfout van ±25% of zo), en het benut het potentieel van het materiaal niet volledig.

2. Methode voor koppelhoekregeling

Definitie: Een methode waarbij de bout eerst tot een klein koppel wordt aangehaald en vervolgens vanaf dit punt onder een bepaalde hoek wordt aangehaald.

Voordelen: Hoge axiale voorspankrachtnauwkeurigheid (±15%), waardoor hogere axiale voorspankrachten worden bereikt, met waarden die dicht rond het gemiddelde zijn verdeeld.

Nadelen: Het controlesysteem is complexer, omdat zowel het aanhaalmoment als de hoek gemeten moeten worden; en voor de kwaliteitsinspectie kan het een uitdaging zijn om een geschikte methode te vinden om de aanhaalresultaten te controleren.

3. Methode voor opbrengstpuntcontrole

Definitie: Een methode waarbij het aandraaien stopt zodra de bout tot de rekgrens is aangedraaid.

Voordelen: Zeer hoge aanhaalnauwkeurigheid, met voorspankrachtfout controleerbaar binnen ±8%; de nauwkeurigheid hangt echter voornamelijk af van de eigen vloeigrens van de bout.

Nadelen: Het aandraaiproces vereist een dynamische, continue berekening en beoordeling van de helling van de koppel- en rotatiehoekcurve, wat hoge realtime prestaties en een hoge rekensnelheid van het besturingssysteem vereist.