The use of threaded fasteners can be found throughout the manufacturing industry due to their simplicity. When tightening a threaded fastener, the goal is to reach a desired clamping force. However, the clamping force is not directly measurable in production environments and the tightening torque is instead used to estimate the clamping force. This master thesis covers the development and verification of the control system for a tribometer for simulating the underhead friction of a threaded fastener during the tightening process. The control loop for the tribometer is implemented as a cascaded PI controller, using both speed and current as feedback. Tuning of the controller is performed through numerical optimization with Powell’s method. The experiments are set up to verify the performance of the system as well as test the validity of the measurements that are generated by the tribometer. The results show that the tribometer is capable of simulating tightenings of threaded fasteners. The coefficient of friction was measured for three different coatings: zinc flake, zinc nickel, and zinc phosphate. The zinc flake coating had the smallest coefficient of friction while the zinc nickel coating had the highest. / Gängade fästelement används i större delen av tillverkningsindustrin. Åtdragningen av ett gängat fästelement är en enkel uppgift där svårigheten ligger i att uppnå samma klämkraft vid upprepade åtdragningar eftersom den inte kan mätas i en produktionsmiljö. Det här exjobbet täcker utvecklingen och verifikationen av reglersystemet för en tribometer som simulerar friktionen under skruvhuvudet vid en åtdragning. Reglersystemet är implementerat som två kaskadkopplade PI regulatorer med hastighet och ström som återkoppling. Inställningen av regulatorn utfördes via numerisk optimering med Powell’s metod. Experimenten som utfördes var designade för att verifiera systemets prestanda samt giltigheten i mätvärdena som genereras av tribometern. Resultaten visar på att tribometerns prestanda är tillräcklig för att simulera åtdragningar av gängade fästelement. Friktionskoefficienten mättes för tre typer av beläggningar: zinkflingor, zink-nickel och zinc-fosfat. Zinkflingsbeläggningen hade den lägsta friktionskoefficienten medans zink-nickelbeläggningen hade den högsta.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-326122 |
| Date | January 2023 |
| Creators | Lin, Valentine |
| Publisher | KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-EECS-EX ; 2023:97 |
Page generated in 0.0024 seconds