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Thema: lose Schraubverbindung (2566 mal gelesen)
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mechanik Mitglied Konstrukteur
Beiträge: 15 Registriert: 05.04.2005 HP xw4600 Workstation Intel Core2Quad Q6600 4GB RAM Nvidia Quadro FX 3700 HP LP2475w + HP LP2065 Win XP Pro (32-bit) SP3 Pro/E WF4 M140 Pro/I 3.4 M062
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erstellt am: 23. Dez. 2005 11:10 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben:
Hallo, wir fertigen seit ca. 2 Jahren die im Anhang dargestellte Schraubverbindung um diese Baugruppe an ein Gehäuse zu verschrauben. In der letzten Woche haben wir von einem Kunden eine Reklamation erhalten, das die Mutter bei einem neuen Gerät lose war und im Gerät lag. Die Frage die sich uns stellt ist, ob es sich bei diesem Problem um einn Konstruktionsfehler oder um ein Montagefehler handelt. Diese Verbindung wurde während der Entwicklung mehrfach extremen Vibrationen ausgesetzt (Sinus 2.3g, 90min. auf der Resonanzfrequenz, im Betrieb, in alle drei Richtungen). Hierbei haben wir keine Beeinträchtigung der Verbindung feststellen könen. Das Problem an der Verbindung dürften die beiden Kunststoffteile darstelle. Ist es möglich, daß durch die Wasseraufnahme des Kunststoffes die Vorspannkraft komplett verloren geht. Durch diese Vorfall ist der Kunde natürlich sensibilisiert und will nun wissen was im Betrieb mit der Verbindung passiert. Im worst case könne an der Verbindung max. 110°C auftreten. Ich würde mich freunen, wenn jemand die Zeit und Muse hat sich dieses Problem mal anzuschauen und mir vielleicht ein paar Tips geben könnte. Allen zusammen schöne Weihnachten und einen Guten Rutsch. Magnus
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Jonischkeit Ehrenmitglied V.I.P. h.c. Freiberuflicher Ingenieurdienstleister (CSWP)
Beiträge: 2624 Registriert: 29.07.2003
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erstellt am: 23. Dez. 2005 11:21 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für mechanik
Hallo Magnus, Kunststoffteile kriechen ganz grundsätzlich, von ein paar hochgefüllen Ausnahmen abgesehen. Bei Temperatur nahe der Dauergebrauchsgrenze ist der Effekt natürlich noch stärker. Und euer PA scheint keine Glasfasern zu enthalten. Vielleicht lässt sich das ganze mit einer selbstsichernden Mutter entschärfen. Die Vorspannkraft vom Kunststoff lässt zwar nach, aber da Teil kann nicht auseinanderfallen. Aber ob es in diesem speziellen Fall ein Monatgefehler war, kann ich natürlich auch nicht sagen. HTH und schöne Weihnachten Michael Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
LK36 Ehrenmitglied MB-Techniker / Konstruktion
Beiträge: 1781 Registriert: 14.03.2002 i7-4820K 8x3.7/4.5Ghz / 32GB-RAM(1600) / Gef.-GTX970-4GB / SpaceNavigator / Win10-64Pro / Inv.2018 Pro
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erstellt am: 23. Dez. 2005 11:43 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für mechanik
Zwei Fälle aus meiner Praxis. Fall eins, Erfahrung mit "Teflon" (PTFE) :
Teile bei Raumtemperatur montiert und zum Kunden transportiert, dort - genau wie bei Euch - waren die Teile bereits heraus gefallen. Grund : der Transport war im Winter bei ca. -10°C, Teflon hatte sich zusammen gezogen, Teile gelockert und durch die Vibrationen abgefallen. Fall zwei, auch mit PA : ein Rädchen aus PA hat sich auf einer Motorwelle immer wieder gelockert, zumindest im Betrieb kamm es zur Schlupfwirkung, bei Stillstand war aber immer alles "fest". Grund : durch die Erwärmung des Motors ist das PA "geflossen" und die Verbindung (kraftschlüssig) hat sich gelockert. Wenn das PA wieder abgekühlt war, war alles wieder okay. Abhilfe haben wir durch Änderung der Konstruktion und/oder andere Materialien erreicht. Also die Temperatur ist bei Kunststoffen sehr zu beachten !!! ------------------ Lutz Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
Andy-UP Ehrenmitglied V.I.P. h.c. Projektingenieur
Beiträge: 2566 Registriert: 27.10.2003
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erstellt am: 23. Dez. 2005 13:09 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für mechanik
Hallo Magnus, ich weiss nicht woher Du die max. Betriebstemperaturen von PA 66 gefunden hast, meine Tabellen weisen nur eine Dauerbetriebstemperatur von max. 95°C aus (kurzzeitig bis 140°C) Bei 110°C würde ich niemals polyamid einsetzen. Die Feuchtigkeitsaufnahme ist ebenfalls kritisch. Es gibt aber sicherlich Kunststoffe, die diese Betriebstemperaturen aushalten (Hartgewebe, PEEK...) Wieso müssen die Buchsen denn eigentlich aus Kunststoff sein? Andreas Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
Jonischkeit Ehrenmitglied V.I.P. h.c. Freiberuflicher Ingenieurdienstleister (CSWP)
Beiträge: 2624 Registriert: 29.07.2003 CSWP Solidworks verschiedene Rechner
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erstellt am: 23. Dez. 2005 19:56 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für mechanik
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Andy-UP Ehrenmitglied V.I.P. h.c. Projektingenieur
Beiträge: 2566 Registriert: 27.10.2003
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erstellt am: 23. Dez. 2005 20:03 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für mechanik
Zitat: Original erstellt von Jonischkeit: Hallo Andreas,weißt du eigentlich was PEEK kostet?
Ich kann auch noch teurer. Nee aber im Ernst: Mich würde interessieren, aus welchen Gründen Polyamid gewählt wurde. Bin wirklich gespannt auf die Antwort. Andreas
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wurfsche Mitglied Konstrukteur
Beiträge: 910 Registriert: 05.10.2002
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erstellt am: 23. Dez. 2005 20:50 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für mechanik
Zitat: Original erstellt von Jonischkeit: Hallo Andreas,weißt du eigentlich was PEEK kostet? Michael
Hallo,
mit Peek kann man eigentlich nix falsch machen. Auch wenn das Material teuer ist sollte man es in Relation zu Reklamationen und den eigentlichen Stückkosten sehen. Dann ist's gar nicht mehr so wild. Eine Alternative in Bezug auf Temperaturbeständigkeit ist wirklich PTFE(Teflon). Das ist aber nicht "lackaufbauverträglich". Sollte also mit dem Kunden abgesprochen werden. Eine Alternative die wir häufig einsetzen ist PA6 mit 30%Glasfaser. Das können wir bis 140°C Umgebungslufttemperatur einsetzen. Über die Oberflächentemperatur kann ich leider nichts sagen. Gruß Thomas
------------------ schaut doch auch mal in meinem guestbook vorbei... Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
Doc Snyder Ehrenmitglied V.I.P. h.c. Dr.-Ing. Maschinenbau, Entwicklung & Konstruktion von Spezialmaschinen
Beiträge: 13133 Registriert: 02.04.2004 Autodesk Inventor
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erstellt am: 23. Dez. 2005 21:08 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für mechanik
Zitat: Original erstellt von LK36: ...durch die Erwärmung des Motors ist das PA "geflossen" und die Verbindung (kraftschlüssig) hat sich gelockert. Wenn das PA wieder abgekühlt war, war alles wieder okay.
Wenn das PA durch die Abkühlung wieder geschrumpft ist, dann ist es nicht "geflossen" sondern hat sich hauptsächlich thermisch gedehnt - das tut praktisch jeder Kunststoff in viel höherem Maße als alle Metalle. Fließen ist auch eine wichtig zu beachtende Versagensform bei Kunststoffen, bedeutet aber eine bleibende Verformung durch Überschreiten der Fließgrenze - genau wie bei Stahl - nur dass die bei Kunststoff sehr tief liegt und auch noch zeitabhängig ist. Ekelhaftes Zeug, Kunststoff! Abgesehen von meinem etwas kleinlichen Einwand finde ich Deine Beispiele aber äußerst treffend, Lutz. Zum Thema: Das Verständnis des Vorspanndiagramms von Schraubenverbindungen sollte vorhanden sein! Die gezeigte Schraubenverbindung ohne Sicherungselement auszuführen ist IMHO ein echter Konstruktionsfehler. Mindestens eine Sicherung mit Kleber gehört da hin. Bei Kunststoffen würde ich immer versuchen, die Schraube gegen eine (natürlich zusätzlichen Aufwand darstellende) Stahlhülse zu verspannen, die etwas kürzer als der Kuststoff ist und so dessen Pressung erzeugt. Sollte der Kunststoff nun mal zu sehr Schrumpfen, wackelt es etwas, aber die Schraube bleibt fest. Auch die vielen Fugen im Kraftfluss gefallen mir nicht. Und die Biegemomentbelastung! Und die Senkung ist auch so eine unterschätzte Störquelle. Es gibt noch viele andere Möglichkeiten, aber Schrauben gegen Kunststoff zu verspannen ist immer schlecht und nur mit größter Vorsicht einzusetzen. Wenn überhaupt, dann immer grooooße Querschnitte anstreben, die große Unterlegscheibe ist hier also zwar richtig gedacht, aber immer noch zu wenig. In axialer Richtung dagegen sollte man die isolierenden Ku-Teile so dünn wie möglich machen und für die restliche Distanz lieber Metall nehmen. Speziell für M3 gibt es viele Isolierscheiben mit Zentrieransatz, auch aus härterem Kunststoff. Schau mal im Bereich Kühlkörper für Leitungselektronik. Gruß Roland Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
Charly Setter Moderator
Beiträge: 11977 Registriert: 28.05.2002
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erstellt am: 25. Dez. 2005 12:11 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für mechanik
Zitat: Original erstellt von Doc Snyder: In axialer Richtung dagegen sollte man die isolierenden Ku-Teile so dünn wie möglich machen und für die restliche Distanz lieber Metall nehmen. Speziell für M3 gibt es viele Isolierscheiben mit Zentrieransatz, auch aus härterem Kunststoff. Schau mal im Bereich Kühlkörper für Leitungselektronik.
War zwar M4, aber auch da gibt´s entsprechende Teile Fertig. Ansonsten: Zustimmung ------------------ 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) Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
rhrumpel Mitglied Konstrukteur
Beiträge: 644 Registriert: 21.03.2004 Firma: SWX 2017 Premium SP3.0 (Primär) SWX 2021 Premium SP3.0 Lenovo P70 32 GB RAM i7-6820HQ 2,7Ghz Quadro M4000M WIN10 PRO 64bit 3d Connexion SpacePilot
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erstellt am: 26. Dez. 2005 18:02 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für mechanik
Hi Magnus ! Schon mal geprüft ob ein Druckverformungsrest bei PA auftreten kann. Bei Flachdichtungen aus Dichtungswerkstoffen gibt es einen sogenannten Druckverformungsrest, welcher zur Folge haben kann, das sich dein Anzugsdrehmoment in wohlgefallen auflöst, da die Vorspannung gänzlichst den Bach runtergeht. Eventuell findest du bei Busak & Shamban, bei Parker oder anderen Dichtungsherstellern Info´s darüber. Gruß Ralf ------------------ The world is still turning, so keep smiling Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
Impi Mitglied Entwicklungsingenieur
Beiträge: 57 Registriert: 15.10.2004
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erstellt am: 07. Jan. 2006 21:54 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für mechanik
Hi, das mit der Wasseraufnahme von PA kann ich mir nicht vorstellen, da das Teil dann aufquillt und nicht zusammenschrumpft. Das Fließen von Kunststoffen ist natürlich ein Problem, deswegen würde ich eienen verstärkten Kunststoff z.B. mit 30%GF einsetzen. Damit die Vorspannung nicht verloren geht könnte man auch ein federndes Element einsetzen, z.B. Federscheibe oder so, die auch noch Kraft aufbringt, wenn der Kunststoff zurückweicht. Was einer so beanspruchten Schraube auch gut tut wär ne Schraubensicherung z.B. mit Loctite o.ä., dann fällt die Mutter wenigstens nicht ab. Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
mechanik Mitglied Konstrukteur
Beiträge: 15 Registriert: 05.04.2005 HP xw4600 Workstation Intel Core2Quad Q6600 4GB RAM Nvidia Quadro FX 3700 HP LP2475w + HP LP2065 Win XP Pro (32-bit) SP3 Pro/E WF4 M140 Pro/I 3.4 M062
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erstellt am: 13. Jan. 2006 15:33 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben:
Hallo zusammen, zuerst mal vielen Dank für die vielen Antworten und sorry für die verspätete Reaktion meinerseits. Eine Frage lautet warum wir PA für diesen Verwendungsfall verwenden? Da wir relativ geringe Stückzahlen produzieren versuchen wir auf Katalogteile zurückzugreifen. Bei einem Hersteller habe ich dann das entsprechende Teil gefunden und da im Datenblatt eine Dauertemperatur von 140°C angegeben war schien mir das Teil geeignet. Wie schon oben erwähnt haben wir mit unserem Gerät mehrfach extreme Rüttelversuche gefahren und keinerlei Probleme an dieser Verbindung feststellen können. Auch bei den ersten 15.000 Geräten die in Europa prodoziert haben, hatten wir keine Probleme. Als wir dann die Produktion nach Thailand verlagert haben, haben unsere Kollegen in Thailand nicht´mehr unsere Isolierteile verwendet, sondern haben sich selber welche besorgt. Leider haben sie in unserem Datenblatt nur das Material PA66 gelesen und sind auf die Dauertemoeratur nicht eingegangen. Die Thailändischen Teile sind nun auch aus PA66 aber ohne Zusätz ezur Hitzestabilisierung und bei diesem Materia liegt die Dauergebrauchstemperatur bei ca.80°C. Mit diesem PA geht die Vorspannkraft natürlich schnell verloren. Zukünftig werden wir die Schraubverbindung mit Loctite sichern und wieder den richtigen Kunststoff verwenden. mfg Magnus Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |