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Thema: Vorspannkraft drehwinkelgesteuert angezogene Schraube (5708 mal gelesen)
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marco w Mitglied Student
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erstellt am: 10. Jul. 2012 13:39 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben:
Hallo, für eine Simulation brauche ich als Eingabewert die Vorspannkraft einer Schraube. Ich habe leider nur die Angabe des Fügemoments und des Drehwinkels. Die zweite Verschraubung ist nur mit einem Drehmoment angezogen und da geht das mit dem Roloff/Matek recht einfach zu berechnen. Ich finde aber keinen geeigneten Ansatz um die Vorspannkraft für die drehwinkelgesteuert angezogene Verschraubung zu berechnen. Bis jetzt habe ich aus Wiegand(Schraubenverbindungen) den Ansatz: fs +fp = (Drehwinkel * Steigung) / 360° S.350 Gl. 8.54 Dann auf Seite 336 Fm = fges / (ds + dt) ; Nachgiebigkeit der Schraube bzw. verspannte Teile. Das WErgebnis erscheint mir für die Verschraubung sehr hoch und daher die Frage, ob der Ansatz richtig ist oder nicht. Vielen Dank und Gruß Marco [Diese Nachricht wurde von marco w am 10. Jul. 2012 editiert.] Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
N.Lesch Moderator Dipl. Ing.
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erstellt am: 10. Jul. 2012 14:21 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für marco w
Eventuell wurde das Drehmoment einfach vergessen. Aber deswegen sollte man aus dem Drehwinkel die Spannung und die Kraft ausrechnen können. Der Ansatz für die Dehnung stimmt schon, den Rest verstehe ich noch nicht. Aus der absoluten Dehnung (fs + dt ) ergibt sich die Dehnung Epsilon. ( fs + dt ) / Länge = Epsilon. E-Modul * Epsilon ergibt die Spannung ( Sigma ) Spannung mal Querschnittsfläche ergibt eine Zugkraft. Klaus Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
marco w Mitglied Student
Beiträge: 48 Registriert: 20.02.2012 Pro/Engineer & Mechanica Wildfire4 M 190 HyperWorks 11 Student Edition
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erstellt am: 10. Jul. 2012 15:17 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben:
Oh ich habe da was bei der zweiten Gleichung vergessen. FM = (fs + fp) / (ds + dt) = fges / (ds + dt) Ich habe also den Wert aus der ersten angegebenen Gleichung dort eingesetzt und die Nachgiebigkeiten berechnet. Das Ergebnis sollte die Vorspannkraft sein. Ich finde das Ergebnis nur recht hoch. Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
marco w Mitglied Student
Beiträge: 48 Registriert: 20.02.2012 Pro/Engineer & Mechanica Wildfire4 M 190 HyperWorks 11 Student Edition
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erstellt am: 10. Jul. 2012 16:37 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben:
Zitat: Original erstellt von N.Lesch:E-Modul geteilt durch Epsilon ergibt die Spannung ( Sigma )
Ist nicht E-Modul mal Epsilon die Spannung? Laut meinen Unterlagen: E-Modul = Sigma geteilt durch Epsilon Durch Umstellen komme ich auf Sigma = E-Modul mal Epsilon Sigma = Kraft geteilt durch Fläche --> Kraft = Sigma mal Fläche Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
N.Lesch Moderator Dipl. Ing.
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erstellt am: 10. Jul. 2012 17:16 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für marco w
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N.Lesch Moderator Dipl. Ing.
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erstellt am: 11. Jul. 2012 22:03 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für marco w
Bitte nicht per PM was hierher gehört. Nach meinem Roloff/Matek ( 8.Auflage ) ergibt sich bei M10 8.8 je nach Schmierung eine Spannkraft Fsp von 26,2 bis 29,5 kN. Bei einem Spannmoment Msp von 49 bis 34 Nm. Die erste zahl jeweils bei µ ges ( für die Reibung ) 0,14 und die letzte bei 0,08. Bei 12.9 sind die Zahlen: 44,3 bis 49,7 kN 83 bis 58 Nm. ------------------ Klaus Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
marco w Mitglied Student
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erstellt am: 12. Jul. 2012 09:07 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben:
Die Werte aus dem Roloff/Matek habe ich auch zum Vergleich genommen und da war mein Ergebnis halt zu hoch. Die Werte sind etwas höher als bei dir, aber das liegt wahrscheinlich an der etwas neueren 20. Auflage. Ich werde jetzt die im Roloff/Matek angegebenen Werte nutzen. [Diese Nachricht wurde von marco w am 12. Jul. 2012 editiert.] Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
marco w Mitglied Student
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erstellt am: 12. Jul. 2012 15:31 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben:
Allerdings sind die Werte für 90% Ausnutzung der Streckgrenze angegeben. Also den jeweiligen Werte noch durch 0,9 teilen, um die Mindestspannkraft fürs Überschreiten der Streckgrenze/Anziehen in den plastischen Bereich zu erhalten oder liege ich da falsch? Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
N.Lesch Moderator Dipl. Ing.
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erstellt am: 12. Jul. 2012 18:18 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für marco w
10 % Sicherheit sind doch gut. Mir wäre das noch zu wenig. Die Streckgrenze sollte man auf keinen Fall erreichen. Bei den Angaben zur Festigkeit handelt es sich um die Nennzugfestigkeit und Nennstreckgrenze. Die tatsächliche Streckgrenze hat einen große Streubereich und liegt meistens höher. ------------------ Klaus Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
Wyndorps Ehrenmitglied V.I.P. h.c. Ingenieur
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erstellt am: 12. Jul. 2012 19:43 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für marco w
Zitat: Original erstellt von N.Lesch: ... Die Streckgrenze sollte man auf keinen Fall erreichen. ...
Das kann man so nicht stehen lassen, denn es ging doch lt. Eingangspost um eine drehwinkelgesteuert angezogene Verschraubung. Zitat: Original erstellt von marco w: ...Ich finde aber keinen geeigneten Ansatz um die Vorspannkraft für die drehwinkelgesteuert angezogene Verschraubung zu berechnen. ...
Bei drehwinkelgesteuertem Anziehen wird die Schraube absichtlich in den plastischen Bereich angezogen!
------------------ ---------------- "Ich stimme mit der Mathematik nicht überein. Ich meine, daß die Summe von Nullen eine gefährliche Zahl ist." (Stanislaw Jerzy Lec) Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
marco w Mitglied Student
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erstellt am: 13. Jul. 2012 07:48 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben:
Hallo, ja es geht um eine drehwinkelgesteuert angezogene Verschraubung. Laut Roloff/Matek und Wiegand ist dies eine gängige Anziehvariante im Automobilbereich. Bei dem Verfahren wird auch gezielt in den plastischen Bereich hinein die Verbindung angezogen. Beim erneuten Anziehen sind bei der mir vorliegenden Verbindung auch neue Schrauben zu verwenden. Ich habe mit den angegebenen Formeln eine Vorspannkraft von 75kN berechnet. Dies erscheint mir halt für eine M10 Verschraubung zu hoch. Ausgangswerte waren das Anzugs-/Fügemoment, der Verdrehwinkel, Klemmlänge und die Daten der Schraube. Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
N.Lesch Moderator Dipl. Ing.
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erstellt am: 13. Jul. 2012 09:06 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für marco w
Die obige Rechnung bezieht sich auf den elastischen Bereich. Im plastischen Bereich nimmt die Spannung nicht mehr zu, obwohl die Schraube weiter gedehnt wird. Schau Dir das Spannungs-Dehnungs Diagramm von zähem Stahl genau an. ( Zugversuch ) Nach dem was Wyndorps schreibt, kannst Du einfach den Querschnitt mit der Streckspannung multiplizieren und hast dann die Zugkraft in der Schraube. ------------------ Klaus Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
Wyndorps Ehrenmitglied V.I.P. h.c. Ingenieur
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erstellt am: 13. Jul. 2012 09:26 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für marco w
Zitat: Original erstellt von marco w: ... Ich habe mit den angegebenen Formeln eine Vorspannkraft von 75kN berechnet. Dies erscheint mir halt für eine M10 Verschraubung zu hoch. ...
Aber warum? Ist das ein Bauchgefühl, oder quantifiziert? Ein ganz banaler Rechenansatz: Idealisiert wird die Streckgrenze einer Schraube erreicht bei einer Vorspannkraft von:
- Schaube M10 - 10.9, d.h. Rp0,2= 900 N/mm² => Fv = Rp0,2*A = Rp0,2*pi/4*d² = 70,6 kN
- Schaube M10 - 12.9, d.h. Rp0,2= 1080 N/mm² => Fv = Rp0,2*A = Rp0,2*pi/4*d² = 84,8 kN
Da aber beim drehwinkelgesteuerten Anziehen üblicherweise in den abfallenden Bereich des Spanungs-Dehungsdiagramms der Schraube angezogen wird ist ein Rückwärtsrechnen der Vorspannkraft ohne Angabe der kompletten Montageparameter (Abschaltmoment, Drehwinkel, Montagetemperatur, ...) meiner Ansicht nach nicht möglich. ------------------ ---------------- "Ich stimme mit der Mathematik nicht überein. Ich meine, daß die Summe von Nullen eine gefährliche Zahl ist." (Stanislaw Jerzy Lec) Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
marco w Mitglied Student
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erstellt am: 13. Jul. 2012 09:42 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben:
Das ist für mich ein Bauchgefühl. Ich habe halt nur einige Angaben. Dabei handelt es sich um eine M10 8.8 Schraube. Dann habe ich noch das Fügemoment und den Drehwinkel. Weitere Angaben liegen mir nicht vor. Der geringste Durchmesser der Schraube beträgt 8,16mm. Mit der von dir genannten überschlägigen Berechnungen komme ich dann auf 33,47kN. Bei 100% Ausnutzung der Streckgrenze komme ich mit dem größten Wert aus dem Roloff/Matek auf 34,44kN. 90% Rp0,2 = 31kN; Schaftschraube; 20. Auflage; TB 8-14 Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
Wyndorps Ehrenmitglied V.I.P. h.c. Ingenieur
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erstellt am: 13. Jul. 2012 09:55 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für marco w
Irgendwo passt da etwas mit den Angaben nicht zusammen. Ein Fügemoment, das ungefähr das doppelte der Streckgrenze ergibt halte ich für ziemlich unwahrscheinlich. ------------------ ---------------- "Ich stimme mit der Mathematik nicht überein. Ich meine, daß die Summe von Nullen eine gefährliche Zahl ist." (Stanislaw Jerzy Lec) Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
N.Lesch Moderator Dipl. Ing.
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erstellt am: 13. Jul. 2012 10:23 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für marco w
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marco w Mitglied Student
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erstellt am: 13. Jul. 2012 10:33 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben:
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marco w Mitglied Student
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erstellt am: 13. Jul. 2012 10:34 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben:
Zitat: Original erstellt von Wyndorps: Irgendwo passt da etwas mit den Angaben nicht zusammen. Ein Fügemoment, das ungefähr das doppelte der Streckgrenze ergibt halte ich für ziemlich unwahrscheinlich.
Welche Angaben meinst du? Die im Roloff/Matek? Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
Wyndorps Ehrenmitglied V.I.P. h.c. Ingenieur
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erstellt am: 13. Jul. 2012 10:54 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für marco w
Zitat: Original erstellt von marco w:
Welche Angaben meinst du? Die im Roloff/Matek?
Nein, Deine: Fv=75 kN, M10 8.8 mit dmin=8,16 mm ergibt F_Streck=33,5 kN Also Fv ~ 2 * F_streck ? Der RM interessiert mich an der Stelle nicht. Das ist alles ganz banale Physik. Auf die M8-er Schraube wirst Du eher keine 75kN Vorspannkraft aufbringen, egal, was Du da berechnet hast. ------------------ ---------------- "Ich stimme mit der Mathematik nicht überein. Ich meine, daß die Summe von Nullen eine gefährliche Zahl ist." (Stanislaw Jerzy Lec) Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
marco w Mitglied Student
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erstellt am: 13. Jul. 2012 11:11 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben:
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