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Gewindestift.jpg

Hall Zusammen,

Ich habe ein paar Fragen bezüglich der Berechnung eines Gewindestiftes. Um die Problemstellung besser zu erklären habe ich kurz eine Skizze erstellt.

Es wird ein Stopfen über einen Gewindestift verklemmt, nun möchte ich die nötige Gewindelänge  errechnen. Mit welchem Ansatz sollte ich die Rechnung durchführen da ich keinen Schraubenkopf habe.  Und wie würde die Gewindelänge variieren wenn ich den Gewindestift von einem Regelgewinde auf ein Feingewinde wechsle.

Ist es nur möglich die Situation über die Flächenpressung zu betrachten?
Und wenn ja, woher bekomme ich  Grenzwerte für die Flächenpressung  an den Gewindeflanken. Oder ist dies eine zu grobe Betrachtung? Da die ersten Gewindegänge bedeutend mehr Kraft aufnehmen.

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Vielleicht kommst Du selbst drauf, wenn Du als Ansatz das Ganze mit einer Spindelpresse vergleichst - die Aufgabenstellung und der Berechnungsvorgang sind durchaus ähnlich. Mit Ausnahme natürlich der Gewindeform... und Knicklänge interessiert hier auch nicht...
Peter

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Danke Peter

Dies Betrachtung ist gut für das errechnen des Anzusmomentes. Aber da bleibt immer noch der Punkt der Abstreifsicherheit (Versagensgrenze des Gewindes).

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Hallo,

Unter der Annahme dass der Stopfen für immer drin bleibt (oder zumindest nicht häufig demontiert wird) wage ich zu behaupten dass die Flächenpressung das weniger Relevante ist, sondern mehr die Abscherung am Fuss des Gewindeganges.
Also würde sich über die zulässige Spannung, den angenommenen Geometrien und der gegebenen Kraft über die notwendige Fläche eine Gewinde-"Länge" ergeben.
Allgemein sagt man, dass nur die ersten 3-5 Gewindegänge wirklich tragen. Dies gilt aber für Zug, Du hast Druck, da sind die Verhältnisse anders (für Dich günstiger).
Wie's genau ausschaut ist schwer zu berechnen, am ehesten ginge es noch per FEM (kann aber sehr rechenintensiv werden).
Wenn's ein sehr (sicherheits-)sensibles Bauteil ist solltest Du ev. einen Versuch machen.

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mfg - Leo

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Hallo Leo,

Wie du auch erwähnt hast, nehmen die ersten paar Gewindegänge den grössten Anteil der Kraft auf. Aber was ich jetzt nicht Verstehe weshalb die Regel gilt: dass bei Feingewinde einen um etwa 25% grössere Einschraublänge erforderlich ist. Das würde dann kaum Sinn machen, weil die hinteren Gänge nicht wirklich tragend sind. Und aus welchem Punkt sind die Verhältnise bei Zug und Druck anders?

mfg mathias

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Hallo Mathias,

Das mit der 25% grösseren Einschraublänge für Feingewinde kannte ich noch nicht.
IMHO verwendet man Feingewinde vor Allem, weil der Spannungsquerschnitt des Schraubenkörpers grösser ist. Ob auch die Tragfähigkeit der Gewindegänge besser ist weiss ich nicht, könnte man aber leicht ausrechnen.
Bei Druckbelastung wirken IMHO ein paar Randbedingungen zu Deinen Gunsten, insbes. wenn's nahe dem plastischen Bereich kommt. Müsste man auch mal genauer nachdenken ob mein Gefühl richtig ist.

Was hast Du denn da für immense Drücke, dass die Schraube an Festigkeitsgrenzen stösst?

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mfg - Leo

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Hallo,

Ich würde das ganze genau so wie die Einschraublänge für Grundlöcher betrachten.

Ob man das Gewinde nun rausdrückt oder zieht ist definitiv ein Unterschied, da sich das ganze eher positiv auswirkt, kann man das vernachlässigen.

Nun kann man entweder die Trägfähigkeit des Gewindes nach VDI 2230 berechnen oder man bedient sich anhand der diversen Tabellen.

Grüße,

Jörg

EDITH:

M8 Bolzen mit Regelgewinde 8.8 Festigkeit, Bauteil Gusseisen, quasistatische Last

Nach Tabelle hat dieser eine Einschraublänge von 12mm.

Bei einer Zugfestigkeit von 800 N/mm² könntest du also einen Stift von 12mm länge mit mindestens 8000 Bar beaufschlagen...    

Ich gebe zu, dass man vllt. doch besser darüber nachdenken sollte. 

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Die größtmögliche Geschwindigkeit ist die Dunkelgeschwindigkeit, denn so sehr sich das Licht auch anstrengt, die Dunkelheit war schon vorher da.

[Diese Nachricht wurde von Jörg H. am 30. Okt. 2009 editiert.]

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Zitat:

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Original erstellt von Jörg H.:
...Ich gebe zu, dass man vllt. doch besser darüber nachdenken sollte.  

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Zum Beispiel:
Den Stöpsel von der Druckseite her ein Stück weit zentral anbohren, dann geht die Restdruckkraft gegen die Schraube gewaltig runter...

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mfg - Leo

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Hallo Leo,

könntest Du mal zeigen, wie diese Bohrung aussehen soll?
Und warum dadurch die Druckkraft verringert werden sollte?

Gruß, Torsten

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Eine einfachen Anleitung zur Ermittlung der Vergleichsspannung im Gewinde hatte ich hier einmal gegeben. Diesen kann man sehr schön hernehmen, um eine erforderliche Einschraubtiefe zu ermitteln, ggf. erweitert um einen Erfahrungsfaktor für den Traganteil.

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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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Hallo Thorsten,

Wenn Du den Stöpsel von der Druckseite her genau mittig anbohrst, wird der Druck die Wände des Stöpsels gegen die Bohrung drücken und so per Kraftschluss einen Teil der Achsialkraft übertragen.
(Wenn die Geometrie gut abgestimmt ist, ev. brauchts eine Stufenbohrung oder eine konische).
Weiters gäbe es noch die umgekehrte Möglichkeit, die Spitze der Schraube als Konus gegen eine Hohlbohrung des Stöpsels wirken zu lassen, ähnlich wie bei einem Dübel.

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mfg - Leo

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Grundsätzlich eine gute Idee Leo. Klappt aber nur bei guter Abdichtung der Bolzenaußenseite zur Bohrungswandung (Bohrung tiefer als Dichtstelle). Das kann ich hier nicht erkennen. Ich sehe auch keinen Mediumsdruck, der für die Kraft verantwortlich zeichnen könnte. Vielleicht hab ich's überlesen.

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Seit Pro/E Version 1 dabei, auwei...

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Hallo Leo,

ich glaube nicht, daß sowas funktioniert.
Damit man das vernünftig montieren kann, braucht man doch wohl einen gewissen Spalt zwischen Bohrung und Stöpsel (Spielpassung). In diesem Spalt wird sich zwangsläufig derselbe Druck einstellen wie innerhalb der Bohrung. Damit hast Du dann praktisch ein Rohr, bei dem auf Innen- und Aussenseite gleicher Druck herscht. Da legt sich IMHO garnichts an.

Gruß, Torsten

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Die Grundidee ist ja nicht von mir, sondern es gibt Expander-Verschlüsse für druckbeaufschlagte Bohungen.
Ich wollte das auch nur als Denkanstoss verstanden wissen, nicht als fix&fertige Lösung.

Wenn wir aber da schon weiter diskutieren, Warum meldet sich mkappeler nicht mehr? Ist das Problem schon gelöst, mittlerweilen?
Was ist mit dem Druck? Herrscht da wirklich so ein bestialischer Druck von mehreren Tausend bar?
Und diesen Druck willst Du wo abdichten? Am Stöspel, oder am Gewindestift? Falls im Gewinde, wozu dient der Stöpsel eigentlich?

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mfg - Leo

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Das sieht nach einem Verschlußstopfen für einen Heißkanal aus.
( Thermoplast- Spritzguss)
Da herschen tatsächlich Drücke bis zu 2000 bar (200 MPa oder N/mm^2 )
und mehr.

Das sollte aber bei Stahl noch kein Problem sein.

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Klaus           Solid Edge V 19 SP12  Acad LT 2000

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Guten morgen zusammen,

erst mal besten Dank für die zahlreichen Inputs. Also wie N.Lesch richtig erkannt hat ist es ein HK System und es können Drücke bis 2500bar auftreten. Somit sollte ich nach euren Angaben kaum Probleme haben. Werde heute Morgen ein paar Berechnungen darüber machen und sie dann posten. @Leo Die Dichtung erfolg über den Stöpsel

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Noch eine kurze Anmerkung zum Thema Einschraubtiefe bei Regel- und Feingewinde:

Wenn du, wie das hier der Fall zu sein scheint, auf Klemmkraft auslegst, ist die notwendige Einschraubtiefe beim Feingewinde genauso wie beim Regelgewinde.

Die Faustregel mit den 25% mehr (in der einiges an Angst steckt) macht nur Sinn, wenn du beim Anziehen an die Streckgrenze des Materials gehst. Ein Feingewinde hat einen höheren Spannungsquerschnitt => höheres Anziehdrehmoment möglich => deutlich höhere Klemmkraft => größere Einschraubtiefe nötig.

In der Praxis ist das aber nur selten relevant, da (1) die meisten Gewinde eh viel länger sind als nötig und (2) Feingewinde kleinere Fasen haben und sich die Gewindelänge damit automatisch erhöht.

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hdE, Ronald  

[Diese Nachricht wurde von Megaron am 03. Nov. 2009 editiert.]

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