Dimensionierung von Schraubenverbindungen

Entwicklung und Konstruktion I

E. Abali 17.05.2008

(alle Bilder und Formeln sind Auszüge aus dem Roloff/Matek Maschinenelemente)

Gliederung1. Anwendungsbeispiele2. Vorauslegung der Schraubenverbindung3. Unterteilen der Schraubenverbindungen 4. Kraft- und Verformungsverhältnisse bei vorgespannten

Schraubenverbindungen5. Kräfte und Verformungen im Montagezustand6. elastische Nachgiebigkeit der Schraube7. elastische Nachgiebigkeit der Bauteile8. Kräfte und Verformungen bei statischer Betriebskraft9. Kräfte und Verformungen bei dynamischer Betriebskraft10.Einfluss der Krafteinleitung in die Verbindung11.Kraftverhältnisse statischer und dynamischer Querkräfte 12.Setzverhalten der Schraubenverbindungen13.Anziehen der Verbindung14.Montagevorspannkraft, Anziehfaktor und –verfahren:15.Einhaltung der maximal zulässigen Schraubenkraft 16.Berechnung der statischen Sicherheit17.Flächenpressung an den Auflageflächen18.Lösen der Schraubenverbindung

Anwendungsbeispiele

Druckbehälter

Kupplung

Motor

Vorauslegung der Schraubenverbindung(RM TB 8-13)

Berechnung von Befestigungsschraubennicht vorgespannte Verbindung vorgespannte Verbindung

Kraft- und Verformungsverhältnisse bei vorgespannten Schraubenverbindungen

• Kräfte und Verformungen im Montagezustande:– elastische Längenänderung

Kraft- und Verformungsverhältnisse bei vorgespannten Schraubenverbindungen

• Kräfte und Verformungen im Montagezustande:

Nachgiebigkeit der Schraube:

Durch Addition der Nachgiebigkeiten der einzelnen Elemente erhält man die Nachgiebigkeit der Schraube

Kraft- und Verformungsverhältnisse bei vorgespannten Schraubenverbindungen

• Kräfte und Verformungen im Montagezustande:– Nachgiebigkeit der verspannten Teile:

Kraft- und Verformungsverhältnisse bei vorgespannten Schraubenverbindungen

• Kräfte und Verformungen im Montagezustande:– Nachgiebigkeit der verspannten Teile:

Kraft- und Verformungsverhältnisse bei vorgespannten Schraubenverbindungen

• Kräfte und Verformungen bei statischer Betriebskraft:

Kraft- und Verformungsverhältnisse bei vorgespannten Schraubenverbindungen

• Kräfte und Verformungen bei statischer Betriebskraft:

Kraft- und Verformungsverhältnisse bei vorgespannten Schraubenverbindungen

• Kräfte und Verformungen bei dynamischer Betriebskraft:

Kraft- und Verformungsverhältnisse bei vorgespannten Schraubenverbindungen

• Kräfte und Verformungen bei dynamischer Betriebskraft:

Kraft- und Verformungsverhältnisse bei vorgespannten Schraubenverbindungen

• Einfluss der Krafteinleitung in die Verbindung:

Kraft- und Verformungsverhältnisse bei vorgespannten Schraubenverbindungen

• Einfluss der Krafteinleitung in die Verbindung:

Kraft- und Verformungsverhältnisse bei vorgespannten Schraubenverbindungen

• Einfluss der Krafteinleitung in die Verbindung:

Kraft- und Verformungsverhältnisse bei vorgespannten Schraubenverbindungen

• Kraftverhältnisse bei statischer oder dynamischer Querkraft

Setzverhalten der Schraubenverbindungen

• Setzbetrag/Vorspannkraftverlust

Setzverhalten der Schraubenverbindungen

• Setzbetrag/Vorspannkraftverlust

Dauerhaltbarkeit der Schraubenverbindung• Ausschlagspannung σa/dynamische Sicherheit

Wie bereits erläutert, wird die Schraube durch die Zusatzkraft FBS schwingend belastet.

Die dadurch gegebene Ausschlagkraft Fa führt zu einer Ausschlagspannung σa.

Anziehen der Verbindung, Anziehdrehmoment• Kräfte am Gewinde

Fu= tan (φ+ρ) Fu= tan (φ-ρ)

Anziehen der Verbindung, Anziehdrehmoment• Gewindemoment

Anziehen der Verbindung, Anziehdrehmoment• Anziehdrehmoment

Anziehen der Verbindung, Anziehdrehmoment• Anziehdrehmoment

Für den Normalfall (unbehandelte, geölte Schrauben) lässt sich für Befestigungsschrauben das Anziehdrehmoment hinreichend genau ermitteln durch die einfache Beziehung:

Montagevorspannkraft, Anziehfaktor und -verfahren

Bei wichtigen Verschraubungen ist ein kontrolliertes Anziehen (Anziehgerät s. Bild 8-21) unbedingt erforderlich, um eine verlangte Vorspannkraft möglichst genau zu erreichen!!

Montagevorspannkraft, Anziehfaktor und -verfahren• Montagewerkzeug

Ein Maß für die Streuung der Vorspannkraft ist der Anziehfaktor kA :

Experimentell ermittelte werte können der TB 8-11 entnommen werden.

Montagevorspannkraft, Anziehfaktor und –verfahren

Einhaltung der maximal zulässigen Schraubenkraft

Berechnung der statischen Sicherheit

Flächenpressung an den Auflageflächen

Lösen der Schraubenverbindung• Losdrehmoment