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Einbau von "PLI-Washer" im Flugzeug

PLI-Washer Scheibeneinheit

Was sind PLI-Washer?

 

Bei PLI-Washer handelt es sich um eine mehrteilige Scheibeneinheit, die je nach den Angaben in technischen Dokumentationen der Flugzeughersteller unter der Mutter oder unter dem Schraubenkopf einzubauen ist.

 

Die Scheibeneinheit besteht aus zwei Stahlringen (2) und (3), die im eingebauten Zustand zwischen zwei planen Scheiben (1) und (4) aus hochfestem Stahl liegen. Der innere Ring (3) ist im Durchmesser etwas kleiner und höher als der äußere Ring (2).

 

 

Weshalb kommen PLI-Washer zur Anwendung?

 

Sollen Flugzeugbauteile miteinander verbunden werden, so hängt die Festigkeit dieser Verbindung von verschiedenen Faktoren ab. So beispielsweise von der Art und Anzahl der Verbindungselemente, sowie deren fachgerechten Einbau.


Bei einer Schraubverbindung kommt es unter anderem darauf an, dass die Verbindung einen ausreichenden Anpressdruck erzeugt, der ein Gleiten der Bauteile aufeinander verhindert. Hierbei darf aber die Schraube nicht über ihre Streckgrenze belastet werden. Diese würde die Lebenserwartung erheblich herabsetzen und relativ schnell zum Bruch der Schraube führen.

 

Um nun die Festigkeit von Schraubverbindungen in einem hohen Grade auszuschöpfen, ohne sie zu überlasten und andererseits den erforderlichen Anpressdruck zu erreichen, werden Mutter und Schraube mit einem für sie bestimmten Drehmomentwert installiert.  Da aber ein zwischen Minimum und Maximum erzeugter Drehmomentwert aufgebracht wird, kann sich dieser bei ungünstiger Stellung nachteilig auf die Dauerfestigkeit der Verbindung auswirken. So bewirkt er bei einer zu gering vorgespannten Schraube Spannungsspitzen die bei häufigen Lastwechsel eine Werkstoffermüdung und somit den Bruch der Schraube bewirken.


Anwendung der Scheibeneinheit

Im Vergleich zu den sonst angewendeten Drehmomentwerten für eine Schraubverbindung wird durch die Verwendung von PLI-Washer eine enger tolerierte und höhere Vorspannung (eng. preload) in der Schraubverbindung eingebracht. Hierbei bewirkt der PLI-Washer eine "preload" von 80 % +/- 10 % des Streckgrenzenwertes in der Schraube.

 

Vergleich von Belastung und Druck

Beispiel:

 

Schraube aus legiertem Stahl mit einer Mindestzugfestigkeitvon 160.000 psi und mit einem Nenndurchmesser von 1/2 inch (12,70 mm ). Die zu erwartende Zugbelastung beträgt 12.000 lbs.

 

Vorgeschriebener PLI-Washer nach Angabe des Flugzeugherstellers: PLI - 8 - 17.0

 

Nach dem korrekten Einbau erzeugt die PLI-Washer Scheibeneinheit gemäß Tabelle eine Spannung von 17.000 lbs + 10 % = max. 18.700 lbs und - 10 % = min. 15300 lbs.

 

So liegt bei einer angreifenden Kraft von etwa 12.000 lbs die min. "preload" von 15.300 lbs noch erheblich darüber.

 

Einbauanordnung der Scheibeneinheit

Der Einbau an Flugzeugbauteilen

 

Je nach Angabe des Flugzeugherstellers wird der PLI-Washer unter der Mutter oder unter dem Schraubenkopf eingebaut. Meistens werden PLI-Washer aber unter die Mutter eingebaut. Nachdem die Schraube in die Bohrung eingesetzt wurde, schiebt man die PLI-Washer Scheibeneinheit in folgender Anordnung über das Gewindeende:

 

Zuerst wird Scheibe (1) aufgeschoben, danach Stahlring (3) und (2). Den Abschluss bildet Scheibe (4).

 

Anschließend wird noch die Mutter auf das Gewinde geschraubt und angezogen, wobei geprüft werden muss, wann der vorgegebene Anpressdruck erreicht ist.


Prüfen auf Festsitz

Zur Prüfung steckt man ein stiftförmiges Werkzeug in eine der Bohrungen, die sich am äußeren Rand von Stahlring (2) befinden. Damit stellt man fest, ob der Stahlring noch seine Beweglichkeit besitzt und sich drehen lässt. Der richtige Anzugswert mit der gewünschten "preload" ist in dem Moment erreicht, in dem der Stahlring (2) seine Beweglichkeit verliert. Hiermit ist angezeigt, dass der innere Stahlring (3) sich unter der hohen Anzugslast ausreichend verformt hat und die Schraubverbindung dementsprechend vorgespannt ist.

 

Wird eine PLI-Washer Schraubverbindung gelöst, so muss beim Wiedereinbau der Schraube eine neue PLI-Washer Scheibeneinheit verwendet werden, da sich der alte innere PLI-Washer Ring (3) im plastischen Bereich verformt hat und somit unbrauchbar geworden ist.


Kontrolle nach dem Einbau

 

Nach dem Einbau wird geprüft, ob sich ein Spalt zwischen dem Stahlring (2) und den Scheiben (1) und (4) befindet. Je nach dem Durchmesser des Schraubelementes ist ein maximaler Gesamtspalt zulässig. So beträgt er bei einem Durchmesser von 3/16 inch (4,76 mm) 0,18 mm. Bei einem Durchmesser von 9/16 inch (14,28 mm) beträgt der Maximalspalt 0,28 mm.


Benennung der Teilnummern und Farbkode

 

In der Dokumentation der Flugzeughersteller werden häufig die Teilnummern des US-amerikanischen Herstellers SPS (Standard Pressed Steel) angegeben. Als Beispiel soll deshalb eine SPS-Teilnummer aufgeschlüsselt werden:

 

PLI 22 - 10 - 36.4

 

  • PLI - Preload Indicating Washer

 

  • 22 - Mindestzugfestigkeit der Schraube 220.000 psi

 

  • 10 - Schraubendurchmesser in /16 inch = 10/16 inch (15,87 mm)

 

  • 36.4 - Preload 36.400 lbs

 

Diese Scheibeneinheit wird für Standard Durchmesser Schrauben von 220.000 psi Mindestzugfestigkeit verwendet. Um eine Verwechslung mit anderen PLI-Washer zu vermeiden, sind die beiden Stahlringe (2) und (3) olivfarben gekennzeichnet. Die Grenzwerte für die einzubringende Belastung betragen min. 40.040 lbs und max. 32.760 lbs.

 

 

Fazit

 

Bitte beachten Sie, dass die vorgehende Beschreibung nur einen globalen Überblick verschaffen soll. Der Einbau von PLI-Washer darf nur nach den vorgegebenen Dokumentationen der Flugzeughersteller durchgeführt werden. Diese befinden sich beispielsweise in den

 

  • SRM´s
  • Process Specificationen
  • Standard Manuals