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Folie1.JPG

Hallo Forum,

habe ein kleines Problem mit einer Vorspannkraft. Da ich diese Art Auslegungen nicht ständig mache stell ich jetzt einfach mal diese Frage hier. Hab leider auch beim Suchen nicht das richtige finden können.

Also: Habe einen Gewindezapfen an einem Bauteil, das mit einer Kontermutter M20x1,5 in einem Gußteil gekontert wird. Dann wirkt eine Zugkraft zur Gegenrichtung. Ich muss jetzt das Anziehmoment der Mutter auslegen und zwar so, das diese sich auch bei maximaler Belastung (20kN) nicht vom Gußkörper abhebt. Hab mal eine kleine Skizze davon angehängt.

Zwar findet sich in der einschlägigen Literatur alles über das Anziehen von Schrauben usw. aber mit diesem Problem komm ich so einfach ledier nicht weiter.

Wenn jemand einen guten Tip hat, wäre ich dafür sehr dankbar.

Grüße

Christian

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klemmlaenge.jpg

Die vermeintliche Schwierigkeit der Anordnung besteht darin, dass einem die Zwischenlage zu fehlen scheint.

Berücksichtigt man aber den notwendigerweise vorhandenen Gewindeauslauf, dann stellen die beiden blau-strichpunktierten Linien näherungsweise die Einleitungsebenen der Betriebskraft in das verspannte System dar.
Damit wird der gelb hervorgehobene Bereich der "Mutter" zur Zwischenlage (grüner Kraftfluß = Entlastung bei pos. Betriebskraft, ausgehend vom Montagezustand). Entsprechend berechnet sich daraus die Nachgiebigkeit der Zwischenlage (mit A_Ersatz). Die Schraubennachgiebigkeit ergibt sich näherungsweise aus dem roten Kraftfluß = Belastung bei pos. Betriebskraft, ausgehend vom Montagezustand.

Der Verspannungsfaktor ist also berechenbar.
Es bleibt nur noch die Auswahl einer geeigneten Restklemmkraft, die unter allen Bedingungen in der Fuge verbleiben soll z. B. FKr=(1 bis 1,5)*FA. Danach ist die gesamte Schraubenverbindung berechenbar.

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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,
danke erstmal für die Antwort und sorry für den Doppelpost, aber es ist recht dringend und ich scheine davon doch noch weniger zu verstehen als ursprünglich gedacht ;o)

Im Prinzip hast du mit deiner Skizze schon recht, nur dass ich kein Gewindeauslauf an dem eingeschraubten Element habe, da ich dieses mit einer Mutter am Gußteil kontere. Damit bleibt mir nur  zwei mal die Fase (an Mutter und Gußteil als Klemmlänge.

Wie komme ich dann zu den Eratzklemmlängen, mit denen könnte ich ja dann was vernünftiges berechnen?

Christian

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klemmlaenge02.jpg

Wie Jörg H. in dem Doppelpost bereits geschrieben hatte:
 

Zitat:

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Original erstellt von Jörg H.:
...Du du kaum eine freie Klemmlänge hast, bleibt dir im Grunde nur die Dehnung in Gewinde und Mutter zur Erzeugung der nötigen Vorspannung. Damit sollte sich das Anzugsmoment folglich auch bestimmen lassen.

Ohne jetzt Einsatz und Dimension der Bauteile zu kennen, halte ich das dennoch für ein wenig ungünstig und würde die Konstruktion leicht abändern.

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Wenn die Klemmlänge gegen Null geht, ist die Zwischenlage theoretisch absolut steif (unnachgiebig). Damit geht die Restklemmkraft gegen Null, egal bei welcher Betriebskraft. D. h. bei rein theoretischer Betrachtungsweise kann diese Verbindung gar nichts halten. Tatsächlich halten derartige Verbindungen nur, weil eben doch ein paar weiche Bereiche als Zwischenlage übrig bleiben, aber eben nicht analytisch sauber berechenbar.

[Edit: Da war ich etwas zu schnell und habe mich in den Begriffen Steifigkeit und Nachgiebigkeit verheddert. Bei theoretisch absolut steifer Zwischenlage geht der Verspannungsfaktor gegen Null. Damit tendiert die Restklemmkraft gegen Montagekraft - Setzkraft -max. Betriebskraft.]

Grundsätzlich ist Ihre Konstruktion im Maschinenbau als Konstruktionsfehler einzustufen.(Nicht dass jetzt jeder seinen wakeligen Schrank beim dänischen Möbelhaus unter Bezug auf dieses Aussage reklamiert  )

Damit erneuere ich ausdrücklich die Empfehlung von Jörg H. : "Umkonstruieren, nicht "schön" rechnen!"

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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)

[Diese Nachricht wurde von Wyndorps am 30. Jul. 2008 editiert.]

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auch wenn's Mist ist, diese Befestigungsart sieht man sehr oft im Maschinenbau.
Das Kolbenstangenende vieler Hydraulik - und Pneumatikzylinder wird so befestigt.

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Erich

[Diese Nachricht wurde von tuxometer am 29. Jul. 2008 editiert.]

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klemmlaenge03.jpg

Zitat:

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Original erstellt von tuxometer:
...sieht man sehr oft im Maschinenbau. ...

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Aber dann (hoffentlich) wohl eher so. Das bisschen Ausbohren des Gewindes reicht aus, um eine definierte Klemmlänge zu gewährleisten.

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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,
erstmal vielen Dank für die Antworten. Das das Befestigungsprinzip nicht sauber gelöst ist ist mir klar. Allerdings habe ich das Problem, dass ich nur eine begrenzte Länge des Gewindezapfens habe und das Ganze dann noch in GGG einschrauben muss. Also eigentlich 1,5d, das macht bei M20x1,5 schon 30mm. Der Gewindezapfen ist nur 34mm lang und die Mutter muss auch noch drauf. Alsoalles in allem schon sehr wackelig. Jedoch bleibt mir aus konstruktiver Sicht keine andere Wahl als das Ganz wie beschrieben zu befestigen.
Würde die Fase des Gewindes am Guß und an der Mutter als definierte Klemmlänge ausreichen?

Grüße

Christian

Und nochmals sorry für den Doppelpost  ) Kommt nicht wieder vor.

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Hi!

Verstehe nicht, wieso Dir eine Fase mehr bringen sollte, als das Gewinde definiert aufzubohren ...

Manche Dinge sind einfach nicht möglich, würde ich da sagen. Es hat auch noch keiner ein Tragbares Auto mit 100PS erfunden ...
Du könntest ja versuchen, das Gewinde zu verkleinern, um 1,5xd zu verkleinern. Ansonsten gibt es für mich hier zu wenig Details, um da noch Ideen zu bringen.
Die "Federlänge" (also das aufgebohrte Gewinde) könnte ja auch in der (dann halt) Zeichnungsmutter sein (oder gibt's sowas als Normteil?) Vielleicht könnte man auch eine Unterlegscheibe nehmen?

Gruß
Daniel

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Eine Scheibe, Tellerfeder, Aufdicken, Gewindeeinsätze, etc. an der Stelle wäre an sich schon alles ausreichende Lösung.

Im Roloff/Matekk, 16.Auflage, Kap. 8.2.2., S. 205, wird ein "Solt-Gewinde" erwähnt.

Leider finde ich per Google keinerlei weitere Informationen zu einem solchen Gewinde mit federnden Gewindegängen.

Hoffe du kriegst das alles hin.

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Gruß

Jörg 

PS: Ich freu mich immer über Gästebucheinträge 

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Original erstellt von Wyndorps
 

Zitat:

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Aber dann (hoffentlich) wohl eher so. Das bisschen Ausbohren des Gewindes reicht aus, um eine definierte Klemmlänge zu gewährleisten.

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bei selbstgebauten Anschlussteilen ist das schon machbar und sinnvoll,
aber was ist mit den ganzen Zukaufteilen die von den Zylinderherstellern
gleich mit angeboten werden, die dann so befestigt werden.
z.B. Flexo-Kupplung (Fa. Festo), Gabelköpfe, Gelenkköpfe uvm.
die haben maximal eine Fase. http://www.festo.com/cat/de_de/data/doc_de/PDF/DE/PISTON-ROD-ATTACH_DE.PDF
Der Konstruktionsfehler hat sich bei denen anscheinend noch nicht
herumgesprochen.

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Erich

[Diese Nachricht wurde von tuxometer am 29. Jul. 2008 editiert.]

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Zitat:

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Original erstellt von tuxometer:
Der Konstruktionsfehler hat sich bei denen anscheinend noch nicht
herumgesprochen.

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Soll ich mal den Konstruktionsleiter fragen? Hat bei uns Festigkeitslehre gegeben :-) Bei Gelgenheit ... eine Freundin wohnt bei dem zur Miete. Ich hoffe, ich denk dran ...

Gruß
Daniel

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as ist genau mein Problem, ich kann an dem Gewindezapfen nichts ändern (Kaufteil aus Spezialstahl) Muttern sind mit bei also auch nicht änderbar. bliebe noch der Weg mit dem definiert aufgebohrten Gewinde im Gußkörper. Da krieg ich dann wieder das Problem mit der Einschraubtiefe. Werde das wohl mit dem Projektleiter diskutieren müssen.

Vielen Dank aber nochmal für eure Hinweise und Tips. Ein super Forum hier.

Christian

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Den Begriff "Konstruktionsfehler" ziehe ich zurück, da er zu sehr aus einer einseitigen Betrachtungsweise kommt. Von den Studenten muss ich die Anwendung der Konstruktionsgrundregeln: "Eindeutig, einfach und sicher" verlangen.

Für eine hohe dynamische Festigkeit einer Schraubenverbingung ist allgemein eine weiche Schraubenkennlinie und/oder eine steife Kennlinie der Zwischenlage gut. In diesem Sinne ist die Konstruktion gar nicht so schlecht, da die Steifigkeit der Zwischenlage sehr hoch (Tendenz gegen unendlich) wird.
Für eine analytische Berechnung braucht man dagegen eindeutige Verhältnisse, also am konkreten Beispiel eine definierbare Zwischenlage, da sonst keine defineirte Restklemmkraft errechnet werden kann.

Deshalb hatte ich auch geschrieben "... bei rein theoretischer Betrachtungsweise ...".

Tatsächlich bleiben, wie auch oben bereits geschrieben, in der Realität elastische Zwischenlagenelemente bestehen. Das sind z.B. die Fasen der Muttern, ein Gewindeausbohren oder auch die federnden Anteile der Gewindeübergänge selber, aber nicht einfach analytisch zu berechnen.

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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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Mutter_sichern.jpg

Hallo Christian,
bei sehr beengten Platzverhältnissen hab ich auch schon mal sowas
gemacht (siehe Anhang), um die Mutter zu sichern.
Allerdings müsste eine Sondermutter gefertigt werden,
mit vergrößertem Aussendurchmesser.
Berechnen möcht ich sowas allerdings nicht .

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Erich

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Zitat:

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Original erstellt von Wyndorps:
Die vermeintliche Schwierigkeit der Anordnung besteht darin, ...

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Hallo? 
Die Anordnung auf dem Bild klemmlaenge.jpg ist eine völlig andere als auf Folie1.jpg!

Für die Klärung der Berechnung womöglich sicherheitsrelevanter Verbindungen und Konstruktionen ist das www IMHO kein geeigneter Ort.

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Roland  
www.Das-Entwicklungsbuero.de

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