Dimensionierung von Schraubenverbindungen

Präsentation zum Thema: "Dimensionierung von Schraubenverbindungen"—  Präsentation transkript:

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

2 Gliederung Anwendungsbeispiele Vorauslegung der Schraubenverbindung
Unterteilen der Schraubenverbindungen Kraft- und Verformungsverhältnisse bei vorgespannten Schraubenverbindungen Kräfte und Verformungen im Montagezustand elastische Nachgiebigkeit der Schraube elastische Nachgiebigkeit der Bauteile Kräfte und Verformungen bei statischer Betriebskraft Kräfte und Verformungen bei dynamischer Betriebskraft Einfluss der Krafteinleitung in die Verbindung Kraftverhältnisse statischer und dynamischer Querkräfte Setzverhalten der Schraubenverbindungen Anziehen der Verbindung Montagevorspannkraft, Anziehfaktor und –verfahren: Einhaltung der maximal zulässigen Schraubenkraft Berechnung der statischen Sicherheit Flächenpressung an den Auflageflächen Lösen der Schraubenverbindung

3 Anwendungsbeispiele Druckbehälter Motor Kupplung

4 Vorauslegung der Schraubenverbindung
(RM TB 8-13)

5 Berechnung von Befestigungsschrauben
nicht vorgespannte Verbindung vorgespannte 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 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.

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

22 Anziehen der Verbindung, Anziehdrehmoment
Gewindemoment

23 Anziehen der Verbindung, Anziehdrehmoment

24 Anziehen der Verbindung, 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 kA : 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