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Klemmschelle.pdf

Guten Morgen!
Ich soll für die Halterung von Bauteilen eine neue Klemm-(halb)schelle konstruieren. Den ersten Entwurf habe ich in der PDF-Datei dargestellt.
Die Schelle ist hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt und soll deshalb beideseitig schraubbar sein.Leider habe ich keine Erfahrung in der Schellenkonstruktion und deshalb einige Fragen.
1. Wie groß wählt man das Spaltmaß bzw. ist es erforderlich diese "Nase" beidseitig auszuführen.
2. Würde eine Ausführung ohne diese "Nasen" dieselbe Klemmwirkung erzielen?
Vielleicht hat ja jemand Erfahrungen und gibt mir noch ein paar Tipps!

Danke!

Frank!

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Hallo Frank, bei Deiner Konstruktion ist das Spaltmaß Null, weil sich die Schenkel außen gleich verbiegen und dann aneinander anliegen.
Das Rohr ist dann auch nicht mehr rund.
Wie willst Du die Schelle herstellen ?
Aus Blech biegen und Stanzen ?
Gießen aus GGG ?
Druckguß ?
Oder Kunststoff Spritzguss ?

Ich würde die Schrauben erst mal möglichst nah an das Rohr legen, damit sie es auch spannen und das Spaltmaß auf Null machen.

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Klaus           Solid Edge V 18 SP6  Acad LT 2000

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Hallo!

Herstellung der Halbzeuge durch Strangpressen.

Das Anzugsdrehmoment der Schrauben muss genau definiert werden, damit die Klemmkraft immer ziemlich gleich ist.
Das der Spalt gegen 0 geht ist auch beabsichtigt. Bei den alten Schellen hatten wir keine. Wenn dann mit aller Macht die Schrauben angezogen werden (was leider trotz Angabe der Drehmomente nicht zu verhindern ist), kann es passieren das die Schenkel sich so sehr aufbiegen das sie brechen.
Meine Idee war es auch diese Nasen auf jeder Seite der Schrauben anzuordnen (symmetrisch über die Mittellinie der Schraube).
Wahrscheinlich würde sich dadurch die Klemmkraft auf die Säule erhöhen.

Frank!

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Schelle_1.Gif Schelle_2.Gif

Hier ein Beispiel. Alles nur schematisch.
Die Schrauben mußt Du Dir noch dazudenken.

Edit: die Bilder noch etwas modifiziert
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Klaus           Solid Edge V 18 SP6  Acad LT 2000

[Diese Nachricht wurde von N.Lesch am 16. Mai. 2008 editiert.]

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Hallo Frank,

Deine Aufgabe wäre eigentlich ein gefundenes Fressen für eine FEM-Optimierung.
Du kennst ja offensichtlich die Einsatzbedingungen ziemlich genau, fraglich ist noch ob Du die zu klemmenden Werkstücke (Rohre?) und deren Einsatzbedingungen (Überdruck/Temperatur/Material) ebenfalls genau kennst.

Denn eine Randbedingung könnte man gut ansetzen: Möglichst über den ganzen Umfang gleichmässiger Druck der Schelle aussen an das Rohr.

Die Nocken ganz aussen sind aber eher ein Hindernis diesbezüglich, quasi nur eine "Trottel-Sicherung" gegen völlig falsche Anwendung des Systemes. Denn wenn Du die Nocken ungefähr so ausführst wie in dem PDF dargestellt, kommen die erst zum Einsatz wenn Rohr oder Schelle bereits weit über den elastischen Bereich verformt sind. Also hast Du Verformung begrenzt, obwohl Du Spannung sicherstellen willst. Spannung sicherstellen kann man eher mit einem elastischen Element, nicht aber mit einer stranggepressten Anschlagnocke.

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mfg - Leo

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Moin!

An die Genauigkeit der angestrebte Presskraft werden ja offenbar hohe Anforderungen gestellt, denn die "hohen Belastungen" sicher tragen und dabei gleichzeitig das "Rohr nicht zu verformen", das ist gegensätzlich. Es kommt darauf an wie eng die Durchmesser von Rohr und Schelle toleriert sein können. Da hilft Rechnen. Vermutlich ergibt die Annahme einer Schelle mit fester Flächenauflage aber zu enge Toleranzen.

Daher halte ich die in dem pdf zu erkennende gezielte Nachgiebigkeit schon für einen ziemlich guten, IMHO mit sehr gutem Materialgefühl gemachten Entwurf!

Schrauben sind ja im Grunde auch so was wie Federn und hier bilden sie zusammen mit den Nasen einen elastischen Kraftbogen. In dieser Anordnung würde man vermutlich mit der Schraube in den plastischen Bereich kommen, bevor bei den gezeigten Hebelverhältnissen (Schraube/Nase/Rohrwand) am Rohr die Kraft zu groß wird, und genau so weit, dass die Schraube in den plastischen Bereich kommt, zieht der erfahrene Werker sie fest, wenn er grad keinen Drehmomentschlüssel hat. Das kann man über FEM berechnen oder man macht Versuche, und dann kannst Du über die Schraubenauswahl und die Hebelverhältnisse die Presskraft am Rohr recht gut eingrenzen. Bei den vermutlich großen Toleranzen sehe ich so mehr Chancen für eine praktikable Funktion als mit einer Planauflage.

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Roland  
www.Das-Entwicklungsbuero.de

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Noch eine notwendige Anmerkung zu dem nachgiebigen "Kraftbogen":

Die Betriebsbelastungen rufen bei einer solchen Verbindung sehr viel höhere Schraubenzusatzkräfte hervor als bei einer Konstruktion mit Planauflage. Für dynamisch belastete Tragwerke ist so etwas daher ungeeignet bzw. muss sehr kritisch geprüft und ein qualifizierter Festigkeitsnachweis geführt werden.

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Roland  
www.Das-Entwicklungsbuero.de

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Ich kann mir schwer vorstellen, dass man all diese wunderbaren Überlegungen betreffend einer erhofften "Federwirkung" dieser relativ kurzen, dicken Schrauben in Zusammenspiel mit den relativ groben Toleranzen eines Strangpressprofiles unter einen Hut bringen kann. Die Toleranzen des Rohres reden da ja auch noch mit, und die werden ziemlich grob sein.
Man weiss ja da jetzt keine tatsächlichen Abmessungen, aber wenn das für ca. RohrDm 100mm gedacht ist, werden die Summe der Toleranzen (Rohr+Stranpressnocken) sicher mehrere 1/10mm betragen. Was macht die Schraube spannungsmässig wenn man auf der Federlinie mehrere 1/10mm auf oder ab landet? Sie wird entweder viel zu locker, oder überlastet sein.
Also, diese Nocken sind "Angstnocken", die wahrscheinlich ein Praktiker aus dem Bauch heraus reingemacht hat.
Wenn man wirklich die Klemmkraft der Schelle gezielt und präzise erzwingen will, müsste man z.B. mit den Schrauben (Teller-)Federn vorspannen, die gut reproduzierbar Klemmkräfte erzeugen, und die Begrenzung des Anzugsweges der Schrauben (genau beim gewünschten Federweg der Federsäule) durch eine Schulter oder Hülse sicherstellen.
Dazu kommt noch eine Ausformung der Schellen-Teile derart, dass die Abbiegung der Flansche gezielt einen seitlichen Druck auf das Rohr erzeugt, der ungefähr gleich gross ist wie der Druck der direkt durch die Klemmwirkung "oben" und "unten" erzeugt wird. Dies scheint, subjektiv gesprochen, bereits ansatzweise gelungen, und könnte man bestens noch per FEM optimieren (aber immer nur für ein bestimmtes Rohr).

Kleine Nachbemerkung:
Sprengringe unter den Schraubenköpfen sind sowas von out...

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mfg - Leo

[Diese Nachricht wurde von Leo Laimer am 17. Mai. 2008 editiert.]

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Zitat:

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Original erstellt von Leo Laimer:

Kleine Nachbemerkung:
Sprengringe unter den Schraubenköpfen sind sowas von out...

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Mein ewiger Kampf gegen diese Schraubenfunktionsverhinderer.... 

Genauso wie der Einsatz von 6 Paßbolzen in einem Flansch  . Zwei kann ich unter gewissen Bedingungen gerade noch vertreten.

CU

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Der vernünftige Mensch paßt sich der Welt an;
der unvernünftige besteht auf dem Versuch, die Welt sich anzupassen.

Deshalb hängt aller Fortschritt vom unvernünftigen Menschen ab.
(George Bernard Shaw)

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Die Federringe DIN 127 (zurückgezogen) habe ich übersehen. Davon würde ich auch abraten.

Die "Angstnocken" sind IMHO völlig richtig aus Anschauung und Erfahrung entstanden - Praxis und Bauchgefühl - nicht die schlechteste Entwicklungsmethode, finde ich.

Wenn man sich die zahlreichen verschiedenen ausgeführten Konstruktionen mit Strangpressprofilen ansieht, findet man vielfach gleichzeitig einfache und gute Lösungen, deren Funktion mit linarer, elastischer und geradliniger Rechnung allein nicht zu erklären sind. Sie sind oft durch einfaches Probieren entstanden und schrittweise an den kritischen Stellen verbessert worden. Die dazu passende Berechnung ist oft viel komplzierter als es den Anschein hat.

Wenn ich über die Federwirkung der Schrauben schreibe, denke ich überhaupt nicht an Tellerfedern, Hülsen und so Zeug. Das wäre auch zu umständlich bei der Montage, und damit würde eine solche Verbindung auch überhaupt nicht fest genug, weil die Federn halt federn. Ich gehe vielmehr davon aus, dass die Schrauben sich vornehmlich gegen die aufliegenden Nocken verspannen und nur so auch auf ihre nötige Vorspannung kommen können, um fest zu bleiben. Das meinte ich mit Kraftbogen und so könnte man die Toleranzen auffangen. Federn tun dann vor allem die Stege, so ähnlich wie Blattfedern, aber auch plastische Verformung wird stattfinden. Wie lang und dick dazu die Stege sein müssen und wie breit die Nocken, das sollte man testen.

Das seitliche Einbiegen ist problematisch. Die Nocken begrenzen es.

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Roland  
www.Das-Entwicklungsbuero.de

[Diese Nachricht wurde von Doc Snyder am 17. Mai. 2008 editiert.]

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Das ganze Gelumpe hat jede Menge Toleranzen, allem voran das Rohr selber und auch das Strangpressprofil (somit auch die Nocken).
Was ist wahrscheinlich das federmässig weichste Element laut Skizze? Das Rohr selber, nehme ich an.
Also, wenn die Schrauben festgeknallt werden zerdrückt's das Rohr, und bevor es so stark verformt wird dass einer Sau graust sagen die Nocken irgendwann "halt!"
Federn tut da garnichts mehr, zumindest nicht in vorhersagbarer Grösse. Darum nenn' ich das "Angstnocken". Sowas hat für Wald-und-Wiesen-Klemmschellen durchaus seinen Sinn und Berechtigung.
Wenn aber eine Halterung grossen Belastungen ausgesetzt ist würde ich so eine Konstruktion als fragwürdig bezeichnen.
Für heikle Befestigungen ähnlicher Art haben wir Tellerfedern als federndes Element vorgesehen, aber bitte unbedingt mit Schulter oder Hülse als Anzugsbegrenzung der Mutter, sonst passierts tatsächlich dass der Monteur festzieht bis die Federn auf Block liegen. (genau so eine flachgedrückte Konstruktion haben wir damals auch ersetzt)

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mfg - Leo

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Ein Einwand vom Praktiker :

ich wür ´nen ziemlichen Affen kriegen, wenn ich mich beim Anziehen der 2. Schraube jedesmal um das Rohr rumbiegen müsste. Und das 2x, 1. Vormontage 2. Drehmoment nachziehen.
So ist das ist fertigungstechnisch natürlich traumhaft, aber das kann je nachdem wieviele Schellen benötigt werden montagetechnisch ein sehr zeitaufwendiges Manko sein.

Gruß
Thomas

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Ich werde mich _hier_ nicht mehr dazu äußern.

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Roland  
www.Das-Entwicklungsbuero.de

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.......................ich wür ´nen ziemlichen Affen kriegen, wenn ich mich beim Anziehen der 2. Schraube jedesmal um das Rohr rumbiegen müsste. Und das 2x, 1. Vormontage 2. Drehmoment nachziehen.
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...unser Problem in wenigen Worten genau beschrieben!
Viele Praktiker halten sich weder an Montagevorschriften noch an vorgeschriebene Anzugsdrehmomente.
Ich will hier nicht von konstruktiven Unzulänglichkeiten ablenken, aber leider ist es sehr oft so. Die Schrauben werden "angeknallt".
Fest muss es sein, egal wie!

Die jetzigen Schellen haben nur eine Schraube und sind einseitig geklammert. Großer Nachteil dieser Schellen ist das die Klemmkraft im Bereich der Klammer fast gegen 0 geht und, auf den Umfang des Rohres bezogen, in Richtung der Schraube stetig bis zum Höchstwert ansteigt. Weil wir auch Torsionkräfte als Belastung für die Schelle berücksichtigen müssen ist die jetzige Variante denkbar ungeeignet.

Also muss ich mit Bordmitteln eine Schelle entwickeln die soviele Fehlerquellen wie möglich ausschließt und es den Praktikern so einfach wie möglich macht. Deswegen die "Angstnocken"!
Problematisch wird es sicher sein, das richtige Spaltmaß zu finden!

Warum eigentlich keine Federringe DIN 128??

Durch Berechnungen (FEM) oder Versuche möchte ich eine maximale Belastbarkeit der Laschen erreichen. Sie müssen so gestaltet sein, dass sie auch bei den ungüstigsten Verhältnissen (größtes Spaltmaß/größte Biegekräfte) den Belastungen standhalten. 

Wenn Interesse besteht, bin ich gern bereit die Versuchs-/Berechnungsergebnisse hier ins Forum zu stellen!
Erstmal vielen Dank für Eure Einträge/Tipps!
Frank!

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Zitat:

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Original erstellt von HHFreezer:
...Warum eigentlich keine Federringe DIN 128??...

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Die Antwort findest Du hier.

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"Ich stimme mit der Mathematik nicht überein. Ich meine, daß die Summe von Nullen eine gefährliche Zahl ist."  (Stanislaw Jerzy Lec)

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Zitat:

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Original erstellt von d.gentley:
Ein Einwand vom Praktiker ;) :

ich wür ´nen ziemlichen Affen kriegen, wenn ich mich beim Anziehen der 2. Schraube jedesmal um das Rohr rumbiegen müsste. Und das 2x, 1. Vormontage 2. Drehmoment nachziehen.
So ist das ist fertigungstechnisch natürlich traumhaft, aber das kann je nachdem wieviele Schellen benötigt werden montagetechnisch ein sehr zeitaufwendiges Manko sein.

Gruß
Thomas

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Das kommt darauf an, was Du mit der Schelle machen willst.
Längs- bzw. Querkräfte kannst Du teilweise nur mittels zwei
symetrisch angeordneten Klemmschrauben handhaben.

Ein Rohr ohne Querkräfte kannst Du mit deiner Schelle gut halten,
eines mit Quer-, Torsions- bzw. Impulsartigen Längskräften kannste die
einseitige Klemmung vergessen.

Gruß
Ralf

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Die Faulheit hat der Herr vor den Verstand gesetzt. 
 

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