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GewindestangeeingebautundmitMutterfixiert.PNG GewindestangemitFreistich.PNG

Hallo Leute,

da ich nicht weiß, wie ich es sonst bezeichnen soll, nenn ich es mal Gewindestange.
Habe folgendes Problem im Rahmen meines neuen Projektes „Ich lerne TM2“. Ich habe eine Gewindestange mit einem Freistich die durch eine Mutter am Gewinde auf ein Blech fixiert wird. (Im Anhang: Zeichnungen dazu)

Nun habe ich mal grob angenommen, ein Mensch mit etwa 80 kg und einem Schraubenschlüssel mit der Länge von 20 cm (=0,02m) bringt ein Drehmoment auf die Schraube von ca. 16 Nm an (Annahmen stark vereinfacht!).
Schön und gut, d.h. ja im Umkehrschluss, dass eine Zugkraft von 800 N auf die Gewindestange wirkt. Ich habe ja jz eine Zugspannung am Gewinde wirken und natürlich am Freistich. Ich würde nun die Gesamte Zugspannung an der Stange berechnen und mit der zulässigen Zugspannung aus einer Tabelle vergleichen.
Nun zu meinen Fragen:
Reicht es nur evtl. für den Freistich oder das Gewinde die Zugspannung auszurechnen, um eine Aussage darüber machen zu können, ob die Zugspannung bei der Kraft XXX noch zulässig ist? (D.h. ich würde praktisch den höheren Wert, bzw. die höhere Zugspannung mit der zul. Zugspannung vergleichen)
Oder muss ich beide Spannungen (Gewinde und Freistich) betrachten, um daraus evtl. eine gesamte Zugspannung auszurechnen?
Also wie folgt bin ich vorgegangen:

Angenommener Wert für F = 800 N.
(1) Zugspannung_freistich = F/A_freistich = 800N/ (pi*(11^2mm-8^2mm) = 17,9N/mm^2
(2) Zugspannung_gewinde = F/ A_schraube = relativ unsicher!!!

Bei (1) habe ich einen Wert mit etwa 17,9 N/ mm^2 als Spannung berechnet. Nun ich weiß nicht, da ich überhaupt keine Erfahrungswerte habe, ob das so korrekt sein kann?

Bei (2) habe ich wirklich keine Ahnung, wie ich das bei einer Schraube anwende, ob ich den Kerndurchmesser einfach nehme und eben mit 8 mm als Innendurchmesser in die Formel aus (2) einsetze und stur rechne? Ist (2) überhaupt die richtige Formel für Gewinde die einer Zugkraft ausgesetzt sind?
Ich würde mich über eure Antworten sehr freuen. Bitte habt bedacht, dass ich noch totaler Rookie in diesem Gebiet bin! Danke 

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Moin!

Abgesehen davon, dass ich das nicht "Gewindestange" sondern "Rohr mit abgesetztem Gewinde" nennen würde, beginnt eine Berechnung im Prinzip genau so, wobei das in dieser Form nur eine grobe Abschätzung wäre, denn es ist noch eine Menge mehr zu berücksichtigen. Einen Schrauben-Festigkeitsnachweis würde ich Dir vorerst noch nicht anvertrauen  

- Neben der Zugspannung aus der Zugkraft  muss auch die Schubspannung aus dem Drehmoment berücksichtigt werden.

- Dann muss auch die Spannungsüberhöhung durch Kerbwirkung im Freistich beachtet werden. Dafür gibt es Tabelllen mit Beiwerten in Abhängigkeit von der Größe, der Geometrie, dem Material und der Bearbeitungsgüte und zugehörige Berechnungsvorschriften.

- Desweiteren ist zu bedenken, ob und wie Betriebskräfte eine weitere Spannungsüberhöhung bewirken, und ob die statisch oder dynamisch ist.

- Für einen Festigkeitsnachweis muss man immer die Spannungen genau an der gefährdeten Stelle heranziehen.

- Das Problem ist oft, die gefährdete Stelle zu bestimmen. Häufig muss man den Nachweis dann auch für mehrere Stellen führen.

- Im Gewinde gilt der Spannungsquerschnitt, aber dazu auch eigene Kerbwirkungszahlen.

- Für genormte Freistiche und genormte Gewinde gibt es Tabellen mit zulässigen Spannungen.

- Ein Freistich mit einem größeren Durchmesser als der Gewindegrund, wie von Dir hier angenommen, ist kein Freistich; zumindest ist das  sehr ungewöhnlich.

- Was Du gezeichnet hast, ist nicht montierbar.

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Roland  
www.Das-Entwicklungsbuero.de

It's not the hammer - it's the way you hit!

[Diese Nachricht wurde von Roland Schröder am 15. Nov. 2018 editiert.]

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Das Blech bekommst Du so nicht in die Nut, und 20 cm sind 0,2 Meter.
Aber wenn Du gleich bei Millimeter bleibst, wie in der Technik üblich, dann passieren solche Fehler nicht. 
Dann ist noch interessant ob es ein zäher oder spröder Werkstoff ist.
Weil einmal gilt die Vergleichssapnnung nach GEH und einmal die größte Spannung nach Narmalspannungshypthese.

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Klaus

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Hallo Roland,

vielen Dank für deine Antwort und deine Hinweise:

1. Kann man für eine grobe Abschätzung hierbei die Schubspannung aus dem Drehmoment nicht vernachlässigen?
2. Wenn man meinen Fall betrachtet, habe ich ja auch eine Durchgangsbohrung in meiner Zeichnung, ergo es macht es wesentlich schwerer passende Tabellen dazu zu finden.
3. Das Bauteil wird wie in den Bildern dargestellt mit nem Stück Blech fixiert und mit einer Mutter verschraubt. Dynamische Belastungen werden hierbei nicht entstehen. D.h. ich kann mich hier auf das Spannungsverhalten fokussieren, welche durch die Verschraubung mit der Mutter entsteht (Zug- bzw. Schubspannung).
4. Für eine grobe Einschätzung ist dies hierbei erforderlich? Also den Aspekt mit "genau" ?
5. Würde hierbei die Annahme die gefährdete Stelle sei der Freistich nicht genügen?
6. Also könnte ich die Formel wie bei meiner Frage für ein Gewinde ebenfalls verwenden? (Spannung=Kraft/Fläche)
7. Wie gesagt gilt das ebenfalls für Gewinden die eine Durchgangsbohrung beinhalten?
8. Ist nur eine Prinzip skizze um euch die Problematik etwas besser erläutern zu können.
9. Warum ist das nicht montierbar? verstehe ich nicht?

Hallo Klaus,

danke auf für deine Anmerkungen:

- WArum soltle ich das so nicht in die Nut reinbekommen?
- Mit der Centimeter angabe hast du vollkommen recht und bzgl. der 20cm sind 0,2 Meter war ein Tippfehler...bitte um Verzeihung 
- Der WErkstoff hierbei ist ein zäher Werkstoff, kein spröder.

Ich würde diesen Fall gerne so einfach wie möglich belassen. "Also eine grobe Abschätzung" wäre hierbei mehr als ausreichend für mich.

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Moin,

Zitat:

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Original erstellt von Hardy61:
...
9. Warum ist das nicht montierbar? verstehe ich nicht?

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Wenn es sich um runde Löcher im Blech handelt, ist es nicht montierbar, weil der Außendurchmesser des Gewindes größer ist als der Bohrungsdurchmesser. Wenn du eine Art "Schlüsselloch" oder ein Langloch über die Außenkante des Bleches laserst, dann kannst du es seitlich einschieben.

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Gruß Christian

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Hallo Hardy,

nur noch mal eine zusätzliche Frage zur Sicherheit, wir kommst du auf deine Zugkraft von 800N?

Bei deinem Beispiel hast du eine Querkraft von ca. 800 N während des Anzugsvorganges. Die resultierende Zugkraft must du dir erst mit der Gewindesteigung sowie den Reibwerten im Gewinde und unter dem Mutternkopf ausrechnen.

Und nein die Spannungen aus dem Anzugmoment kann man nicht vernachlässigen, da sie unter ungünstigen Reibwerten sogar die Spannungen aus der Vorspannung überschreiten können.

Gruß

Malte

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Stell dir vor es geht und keiner kriegts hin!

[Diese Nachricht wurde von Jassir-ben-Hussein am 19. Nov. 2018 editiert.]

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Unbenannt.PNG

Hallo Christian,

das zweite (Langloch) ist der Fall, haste recht zum Verständnis sollte ich mal das ganze 3d Bild hochladen...(anbei 3D darstellung)

Hallo Malte,

danke für deinen Hinweis...was wäre denn hier für eine Zugkraft anzunehmen, wenn ein 80 Kg Mensch mit einem 200 mm langen Schraubenschlüssel dran schraubt?

Ich komme in meiner Problemstellung leider nicht voran iwie 
Dennoch vielen dank für die Beiträge leute....

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So ist aber das Gewinde einseitig belastet und Du produzierst so mindestens die 3-fachen Spannungen.
Mit einer goßen und dicken Unterlagscheibe kannst Du das Problem beheben.

Bei einem Langloch benötigst Du immer eine Scheibe. 

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Klaus

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