Schraube auf Zug belasten, Schraubenberechnung

Technik Mechanik & Konstruktion
#1

Hallo !

Ich habe grad ein Problem bei der Auslegung einer Schraubverbindung.

Beispielsweise eine Wellenverbindung mit Flansch.
Normalerweise wird so eine Verbindung ja Reibkraftschlüssig ausgelegt. Die Restklemmkraft muss so groß sein, dass zwischen den gepressten Flächen weiterhin Haftreibung herrscht wenn ein Moment übertragen wird.

Wie ist das aber nun, wenn der Flansch nicht mit einem Moment sondern rein axial belastet wird. Die Schrauben müssen nach DIN bis 90% der Streckgrenze angezogen werden. Wenn ich aber nun in axialer Richtung am Flansch ziehe, dann versagen die Schrauben ja schon bei einer Belastung die die restlichen 10% bis zur Streckgrenze ausmacht. Und eine große Sicherheit habe ich da auch nicht, wenn die Schraube von Anfang an bis zu 90% der Streckgrenze vorgespannt wird.

Wo liegt mein Fehler? Muss man in dem Fall einfach massenhaft Schrauben nehmen, oder gibt es andere Schrauben die man nicht auf 90% anziehen muss für eine solche Anwendung?

Danke, Sven

#2

Hallo,

Wie ist das aber nun, wenn der Flansch nicht mit einem Moment
sondern rein axial belastet wird. Die Schrauben müssen nach
DIN bis 90% der Streckgrenze angezogen werden. Wenn ich aber
nun in axialer Richtung am Flansch ziehe, dann versagen die
Schrauben ja schon bei einer Belastung die die restlichen 10%
bis zur Streckgrenze ausmacht. Und eine große Sicherheit habe
ich da auch nicht, wenn die Schraube von Anfang an bis zu 90%
der Streckgrenze vorgespannt wird.

Wo liegt mein Fehler? Muss man in dem Fall einfach massenhaft
Schrauben nehmen, oder gibt es andere Schrauben die man nicht
auf 90% anziehen muss für eine solche Anwendung?

Du hast die axiale Last.

Dann multiplizierst Du diese Last mit einem Sicherheitsfaktor (je nach Antriebsart, Stoßbetrieb etc.)

Dieser Faktor kann je nach Betriebsbedingungen schon mal bei z.B. 2 - 2,5 liegen.

Aus dieser Gesamtlast berechnest Du mit der zulässigen Last für eine vorgewählten Schraubenabmessung die Anzahl der Schrauben.

Dann ist die Übernahme der max. tatsächlichen Last je Schraube kein Problem, selbst wenn Du an die 90%- Grenze gegangen bist.

Im Maschinenbau (und überhaupt) rechnet man immer mit Sicherheitszuschlägen und nie „nackt“.

Gruß:
Manni

#3

eine Wellenverbindung mit Flansch.

Hallo

Deine Beschreibung des Problems ist äusserst mühsam zu lesen und verstehen.

Aus den mechanischen Komponenten muss ein Theorie-Modell gebildet werden.
Kannst du das Problem auf ein theoretisches reduzieren oder sonst machen wir das mit einer Skizze.

Du musst doch nur eine Schraube rechnen. Wenn die eine Schraube den ganzen Flansch halten kann, dann braucht es keine Sicherheiten mehr.

Bedenke: Eine Schraube ist keine Schraube. Eine Schraube ist nicht angezogen.

Bei zwei Schrauben muss eine alles halten.

Ich rechne das so, dass ich die volle Verantwortung für alle meine gerechneten Schraubverbindungen auch in Zukunft übernehmen kann.

Also kann ich nur mutmassen, wie dein Problem aussschaut.

Gruss

#4

Hallo Sven,

Schraubenverbindungen werden im Maschinenbau üblicherweise nach VDI 2230 berechnet. Das ist aber wohl nicht die Antwort, welche Du haben wolltest.

Dein Denkfehler liegt darin, dass Du innerer Kräfte zurechnest, die so gar nicht wirken. Wenn Fs die Kraft ist, welche die Schraube bis zur Streckgrenze belastet und Du mit 0.9 Fs vorspannst, dann werden beide Flansche mit 0.9 Fs gegeneinandergedrückt. Ziehst Du nun mit 0.5 Fs an der Verbindung, so werden die Flansche nur noch mit 0.4 Fs gegeneinandergedrückt, die Zugkraft in der Schraube ist nach wie vor 0.9 Fs und nichts geht kaputt. Ziehst Du mit 0.9 Fs an der Verbindung, so beginnen die Flansche sich voneinander abzuheben, die Zugkraft in der Schraube ist nach wie vor 0.9 Fs und nichts geht kaputt. Wenn Du das aufmalst und an der Schraube freischneidest wird das ganz schnell deutlich. Ziehst Du mit 0.95 Fs an der Verbindung, so heben die Flansche sich weiter voneinander ab, die Zugkraft in der Schraube ist jetzt 0.95 Fs und nichts geht kaputt. Soweit klar?

Wenn Du jetzt noch etwas Geld übrig hast und Dir das mal genau ansehen willst, dann schau Dir mal den folgenden Link an:

http://www.intellifast.de/

Gruß

Ted

#5

Wenn ich aber
nun in axialer Richtung am Flansch ziehe, dann versagen die
Schrauben ja schon bei einer Belastung die die restlichen 10%
bis zur Streckgrenze ausmacht. Und eine große Sicherheit habe
ich da auch nicht, wenn die Schraube von Anfang an bis zu 90%
der Streckgrenze vorgespannt wird.

Wo liegt mein Fehler?

Hallo,
wenn Du eine Schraube anziehst, wirkt diese danach wie eine Zugfeder. Wenn jetzt noch eine zusätzliche Kraft hinzu kommt, hält die Schraube mit ihrer Vorspannkraft quasi dagegen. Du musst erst mal die Vorspannkraft überwinden, bevor die Verbindung locker wird.
Grüße
Christian