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Dimensionierung von Schraubenverbindungen Entwicklung und Konstruktion I E. Abali 17.05.2008 (alle Bilder und Formeln sind Auszüge aus dem Roloff/Matek.

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1 Dimensionierung von Schraubenverbindungen Entwicklung und Konstruktion I E. Abali (alle Bilder und Formeln sind Auszüge aus dem Roloff/Matek Maschinenelemente)

2 Gliederung 1.Anwendungsbeispiele 2.Vorauslegung der Schraubenverbindung 3.Unterteilen der Schraubenverbindungen 4.Kraft- und Verformungsverhältnisse bei vorgespannten Schraubenverbindungen 5.Kräfte und Verformungen im Montagezustand 6.elastische Nachgiebigkeit der Schraube 7.elastische Nachgiebigkeit der Bauteile 8.Kräfte und Verformungen bei statischer Betriebskraft 9.Kräfte und Verformungen bei dynamischer Betriebskraft 10.Einfluss der Krafteinleitung in die Verbindung 11.Kraftverhältnisse statischer und dynamischer Querkräfte 12.Setzverhalten der Schraubenverbindungen 13.Anziehen der Verbindung 14.Montagevorspannkraft, Anziehfaktor und –verfahren: 15.Einhaltung der maximal zulässigen Schraubenkraft 16.Berechnung der statischen Sicherheit 17.Flächenpressung an den Auflageflächen 18.Lösen der Schraubenverbindung

3 Anwendungsbeispiele Druckbehälter Kupplung Motor

4 Vorauslegung der Schraubenverbindung (RM TB 8-13)

5 Berechnung von Befestigungsschrauben nicht vorgespannte Verbindungvorgespannte Verbindung

6 Kraft- und Verformungsverhältnisse bei vorgespannten Schraubenverbindungen Kräfte und Verformungen im Montagezustande: –elastische Längenänderung

7 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

8 Kraft- und Verformungsverhältnisse bei vorgespannten Schraubenverbindungen Kräfte und Verformungen im Montagezustande: –Nachgiebigkeit der verspannten Teile:

9 Kraft- und Verformungsverhältnisse bei vorgespannten Schraubenverbindungen Kräfte und Verformungen im Montagezustande: –Nachgiebigkeit der verspannten Teile:

10 Kraft- und Verformungsverhältnisse bei vorgespannten Schraubenverbindungen Kräfte und Verformungen bei statischer Betriebskraft:

11 Kraft- und Verformungsverhältnisse bei vorgespannten Schraubenverbindungen Kräfte und Verformungen bei statischer Betriebskraft:

12 Kraft- und Verformungsverhältnisse bei vorgespannten Schraubenverbindungen Kräfte und Verformungen bei dynamischer Betriebskraft:

13 Kraft- und Verformungsverhältnisse bei vorgespannten Schraubenverbindungen Kräfte und Verformungen bei dynamischer Betriebskraft:

14 Kraft- und Verformungsverhältnisse bei vorgespannten Schraubenverbindungen Einfluss der Krafteinleitung in die Verbindung:

15 Kraft- und Verformungsverhältnisse bei vorgespannten Schraubenverbindungen Einfluss der Krafteinleitung in die Verbindung:

16 Kraft- und Verformungsverhältnisse bei vorgespannten Schraubenverbindungen Einfluss der Krafteinleitung in die Verbindung:

17 Kraft- und Verformungsverhältnisse bei vorgespannten Schraubenverbindungen Kraftverhältnisse bei statischer oder dynamischer Querkraft

18 Setzverhalten der Schraubenverbindungen Setzbetrag/Vorspannkraftverlust

19 Setzverhalten der Schraubenverbindungen Setzbetrag/Vorspannkraftverlust

20 Dauerhaltbarkeit der Schraubenverbindung Ausschlagspannung σ a /dynamische Sicherheit Wie bereits erläutert, wird die Schraube durch die Zusatzkraft F BS schwingend belastet. Die dadurch gegebene Ausschlagkraft F a führt zu einer Ausschlagspannung σ a.

21 Anziehen der Verbindung, Anziehdrehmoment Kräfte am Gewinde F u = tan (φ+ρ)F u = tan (φ-ρ)

22 Anziehen der Verbindung, Anziehdrehmoment Gewindemoment

23 Anziehen der Verbindung, Anziehdrehmoment Anziehdrehmoment

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

25 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!!

26 Montagevorspannkraft, Anziehfaktor und -verfahren Montagewerkzeug Ein Maß für die Streuung der Vorspannkraft ist der Anziehfaktor k A : Experimentell ermittelte werte können der TB 8-11 entnommen werden.

27 Montagevorspannkraft, Anziehfaktor und –verfahren

28 Einhaltung der maximal zulässigen Schraubenkraft

29 Berechnung der statischen Sicherheit

30 Flächenpressung an den Auflageflächen

31 Lösen der Schraubenverbindung Losdrehmoment


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