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| Hannover Messe |
Autor
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Thema: Frage zur Auslegung einer Schraubenverbindung (9362 mal gelesen)
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bras01 Mitglied
Beiträge: 68 Registriert: 10.09.2009
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erstellt am: 23. Okt. 2009 12:36 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben:
Hallo! Ich weiss nicht genau in welchem Forum meine Frage am besten hineinpasst, da ich meine Konstruktion mit Solidworks erstelle versuche ich es einfach mal hier. Fall dies das falsche Forum ist solle man das mir bitte verzeihen. Ich habe eine Halterung konstruiert, welche mittels vier Schrauben (zwei oben, zwei unten) an einer Konstruktion angeschraubt wird. Auf diese Halterung wirkt nun eine vertikale Kraft. Ich habe im angefügten Bild mal die Kräftegleichgewichte aufgestellt. Meine Frage nun: Sind die angetragenen Kräfte korrekt? Speziell bin ich mir nicht ganz sicher ob die Gegenkraft der Wand durch das erzeugte Moment wirklich nur an der obersten Kante wirkt oder über die ganze Fläche? Die Kräfte müssten doch dann wie folgt lauten: Fg = Fa F1 = F2 Fa*l - F2*(l1+l2) = 0 Wenn ich nun die erforderliche axiale Kraft für die Schraubenauslegung berechnen möchte, dann habe ich ja einmal den axialen Anteil durch das Moment: F1 = (Fa*l) / (l1+l2) und dazu noch die erforderliche Haftkraft durch Reibung: Fn = Fg/mue Somit setzt sich nun meine maximale axial Kraft für die beiden unteren Schrauben zusammen aus F = F1 + Fn dividiert durch beide unteren Schrauben, ist das korrekt? Schonmal Danke für Hilfe! Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
Oberli Mike Ehrenmitglied V.I.P. h.c. Dipl. Maschinen Ing.
Beiträge: 3814 Registriert: 29.09.2004 SOLIDWORKS 2024 SP1.0 SOLIDWORKS 2023 SP5.0 SOLIDWORKS 2022 SP5.0 SOLIDWORKS 2021 SP5.1 SOLIDWORKS 2020 SP5 SOLIDWORKS 2019 SP5 (VM)
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erstellt am: 23. Okt. 2009 13:23 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für bras01
Hallo bras01, Deine Kräfte (Annahme: l1 = l2 Summe aller Kräfte in y = 0 --> Fg + Fa = 0 --> Fg = -Fa (wirkt ja in die andere Richtung) Summe aller Kräfte in x = 0 --> F1 + F2 = 0 Summe aller Momente = 0 --> Fa*l +F1*(l2+l1) = 0 (Rotationspunkt = Kraftangriffspunkt von F2, somit wirkt F2 nicht) Bei der Reibung gehst du richtig vor. Du musst mit der Schraubenvorspannung das Verschieben des Teil infolge der Kraft Fa verhindern.
Weiter zu berücksichtigen ist - das Setzen einer Schraubenverbindung BTW: Hier währe die Frage auf dem richtigen Brett ------------------ The Power Of Dreams Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
ralficad Mitglied Konstrukteur
Beiträge: 330 Registriert: 25.11.2005 -NEU- jetzt mit SWX Premium 2007 ... ACAD 2005 - EPT AMD Athlon XP 2800+ 2,08 GHz 1,0 GB RAM<P>WIN XP Prof., SP2
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erstellt am: 23. Okt. 2009 13:43 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für bras01
ich sehe das ein bissl anders. Man muss davon ausgehen, dass dies wie eine Konsole zu sehen ist. Es wird ein Moment entstehen, Fg x l, wenn Fg vorn am Kragarm angreift. Hierfür sieht z.B. Roloff/Matek eine schöne Formel vor, wonach man die Schrauben auslegen kann. Die Geschichte mit der Reibung funzt nur, wenn du sicherstellen kannst, dass die Kraft Fg sehr dicht an der Wand ist (ist ein bissl salopp formuliert, aber stimmt schon so). Reell ist es so, dass die oberen 2 Schrauben viel mehr zu tragen haben als die unteren zwei. Roloff Matek setzen den Drehpunkt für das Moment 1/4 nach oben, somit fallen alle Schrauben unterhalb dieses Punktes komplett aus der Berechnung heraus. Du benötigst imho also noch die Geometrie des Kragarms incl. Flanschbild. HIH ------------------ ralfi Oh non rien de rien Oh non je ne regrète rien Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
bras01 Mitglied
Beiträge: 68 Registriert: 10.09.2009
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erstellt am: 23. Okt. 2009 14:17 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben:
ralficad: So richtig habe ich das nicht verstanden. Es müssten doch die utneren zwei Schrauben die größte Kraft ertragen (eben die Normalkraft wegen reibschluss und den axialen Anteil des Momentes). Die oberen beiden werden demnach entlastet. Wäre es denn falsch nach meiner Vorgehensweise zu rechnen? Ich bin doch mit der Rechnung auf der sicheren Seite? Hast du evtl. einen Link wo deine Vorgehensweise erklärt ist? Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
ralficad Mitglied Konstrukteur
Beiträge: 330 Registriert: 25.11.2005 -NEU- jetzt mit SWX Premium 2007 ... ACAD 2005 - EPT AMD Athlon XP 2800+ 2,08 GHz 1,0 GB RAM<P>WIN XP Prof., SP2
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erstellt am: 23. Okt. 2009 14:26 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für bras01
Ja ok, wenn die wirkende Kraft Fa ist, dann hast du Recht. Fg hat mich verwirrt, ich dachte, es soll Gewichtskraft heissen wie allg. üblich und ist nur unglücklich angetragen. Tante edit hat noch ein Bild ergänzt ------------------ ralfi Oh non rien de rien Oh non je ne regrète rien [Diese Nachricht wurde von ralficad am 23. Okt. 2009 editiert.] Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
Oberli Mike Ehrenmitglied V.I.P. h.c. Dipl. Maschinen Ing.
Beiträge: 3814 Registriert: 29.09.2004 SOLIDWORKS 2024 SP1.0 SOLIDWORKS 2023 SP5.0 SOLIDWORKS 2022 SP5.0 SOLIDWORKS 2021 SP5.1 SOLIDWORKS 2020 SP5 SOLIDWORKS 2019 SP5 (VM)
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erstellt am: 23. Okt. 2009 14:31 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für bras01
Das Eigengewicht kann man auch noch berücksichtigen. Ist Abhängig, vom Verhältnis von den wirkenden Kräften und der Masse des Teils. In manchen Berechnungen nicht brücksichtig, und somit mit Anlauf auf die ...... geflogen. Gruss Mike ------------------ The Power Of Dreams Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
ralficad Mitglied Konstrukteur
Beiträge: 330 Registriert: 25.11.2005 -NEU- jetzt mit SWX Premium 2007 ... ACAD 2005 - EPT AMD Athlon XP 2800+ 2,08 GHz 1,0 GB RAM<P>WIN XP Prof., SP2
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erstellt am: 23. Okt. 2009 14:46 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für bras01
ja gut, ich kenn ja den Anwendungsfall nicht. Bei einer Konsole geht man ja i.A. davon aus, dass die Last erheblich größer ist als das Eigengewicht. Wenn das Ding schon von alleine runterfällt, dann könnte es sein, dass von vorn herein was nicht ganz stimmt Die o.g.Berechnung ist eine Näherung an die viel kompliziertere Realität und befindet sich auf der sicheren Seite. ------------------ ralfi Oh non rien de rien Oh non je ne regrète rien Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
bras01 Mitglied
Beiträge: 68 Registriert: 10.09.2009
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erstellt am: 23. Okt. 2009 15:14 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben:
Vielen Dank für den Link. Dort ist angegeben das der "Druckpunkt" ca. bei h/4 liegt. Demnach bekommt man mit deren Rechnung eine größere Kraft raus als in meiner (denn ich würde den Momentenschnitt ja an die untere Kante legen wenn ich mir das Beispiel aus dem Buch ansehe). Wie kann ich denn nun diesen Druckpunkt in meinem Beispiel berechnen? Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
bras01 Mitglied
Beiträge: 68 Registriert: 10.09.2009
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erstellt am: 26. Okt. 2009 19:46 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben:
Ich habe jetzt die Schraubenberechnung durch, der Druckpunkt liegt immer h/4 unterhalb der Höhe wo das Moment eingeleitet wird. Ich habe allerdings noch eine andere Frage. Die Halterung ist an einem Alu-Rahmen angeschraubt. Man muss doch eigentlich auch die Festigkeit des Alu-Gewindes berechnen, denn es könnte vorkommen das die Stahlschraube zwar hält, sie jedoch das Gewinde aus dem Rahmen rauszieht. Macht man dafür auch einen Festigkeitsnachweis, wenn ja wie? Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
Jörg H. Mitglied Ingenieur Sondermaschinenbau
Beiträge: 376 Registriert: 11.03.2005 Core2Duo@4.2GHz 16 GB RAM Quadro FX1500 XP x64 SWX 2008 x64 Ansys 11
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erstellt am: 27. Okt. 2009 03:41 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für bras01
Hallo, Wenn du eine Mindesteinschraubtiefe einhälst, ist sichergestellt, dass die Schraube vor dem Gewinde versagt. Die Einschraubtiefe liegt, je nach Tabellenwerk das man verwendet, Festigkeitsklasse der Schraube, Anziehverfahren, Werkstoff, etc. zwischen dem 1,5 und 2,5-fachen des Nenndurchmessers. Eine Berechnung nach VDI 2230 berücksichtigt das Tragverhalten des Gewindes, falls man sich genauer dafür interessiert. Steht einem nicht genügend Material zur Verfügung, kann man Gewindeeinsätze / Muffen verwenden. Grüße, Jörg ------------------ Die größtmögliche Geschwindigkeit ist die Dunkelgeschwindigkeit, denn so sehr sich das Licht auch anstrengt, die Dunkelheit war schon vorher da. Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
bras01 Mitglied
Beiträge: 68 Registriert: 10.09.2009
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erstellt am: 27. Okt. 2009 16:40 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben:
Ich habe leider die VDI nicht zur Verfügung. Ich habe jedoch eine Formel mit der ich einfach die Fächenpressung über alle Gewindegänge verteilt errechnen kann. Mir ist zwar klar das bei einer Befestigungsschraube hauptsächlich der erste Gang belastet wird, kann ich jedoch trotzdem den Festigkeitsnachweis einfach mit der Verteilung über alle Gänge erbringen (so wie es bei Bewegungsschrauben üblich ist)? Ich erhalte eine Pressung von nur 40MPa, Schraube M12, eingeschraubtes Gewinde sind 17,5mm. Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
Jörg H. Mitglied Ingenieur Sondermaschinenbau
Beiträge: 376 Registriert: 11.03.2005 Core2Duo@4.2GHz 16 GB RAM Quadro FX1500 XP x64 SWX 2008 x64 Ansys 11
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erstellt am: 27. Okt. 2009 17:15 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für bras01
Ich rate einfach mal davon ab selbst Rechenvorschrifften für die Gewindeberechnung herzuleiten. Es ist nämlich absolut nicht so, dass sich die Last auf alle Gewindegänge verteilt. Schlimm genug, dass du mit einer Schraubenberechnung betraut wirst, obwohl anscheinend Grundkenntnisse fehlen... Beachte bitte, dass diese Werte ausschließlich für statische Belastungen und Regelgewinde gelten und andernfalls entsprechend erhöht werden müssen! Roloff / Mattek Maschinenelemente Tabellenbuch TB 8-15 Haberhauer / Bodenstein TB 2-31 Tabellenbuch Metall 5.2 Schraube Seite 211 oder google wenigstens mal "mindesteinschraubtiefe für schrauben" etc. So jetzt reichts aber. ------------------ 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 27. Okt. 2009 editiert.] Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
bras01 Mitglied
Beiträge: 68 Registriert: 10.09.2009
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erstellt am: 27. Okt. 2009 18:19 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben:
Ich leite natürlich keine Rechnenvorschrift ab, meine Berechnung der Gewindepressung ist nach z.B. Haberhauer / Bodenstein: Maschinenelemente Seite 193 durchgeführt. Also mittels Steigung, Flankendurchmesser, tragender Gewindetiefe und co. Mein Problem ist folgendes: Ich würde natürlich gerne einfach einen Tabellenwert für die Einschraubtiefe nehmen allerdings: 1. ich habe Al 6061-T6 Aluminium als Werkstoff wo das Gewinde drin ist. Entspricht das nun eine AlMg-Legierung oder eher einer AlCuMg-Legierung im deutschen? Es besitzt jedenfalls alle Bestandteile dieser beiden Legierungen. Für welche Legierung soll ich nun z.B. im Rolof/Matek die Einschraubtiefe nehmen? Die Zugfestigkeit kommt mit 310MPa eher zu der AlMg-Legierung. 2. Ich habe nicht mehr Platz als 17,5mm, von daher würde ich eher eine Berechnung durchführen als einen Tabellenwert zu nehmen. Was wäre nun am besten angebracht? (ich möchte keinen Gewindeeinsätze wie Helicoils verwenden) Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
ralficad Mitglied Konstrukteur
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erstellt am: 28. Okt. 2009 09:10 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für bras01
zu 2.: Du kannst nicht einfach das nehmen, was dir besser passt. Hinterher kannst du, wenn das Teil unten liegt, auch nicht sagen: "... lt. Roloff/Matek hätte es aber halten müssen". zu "... welche Legierung...?": im Zweifel immer die mit den schwächeren Werten..." hih btw: Ich hab ein bissl das Gefühl, du rechnest so lange, bis es endlich hält.... ------------------ ralfi Oh non rien de rien Oh non je ne regrète rien Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
bras01 Mitglied
Beiträge: 68 Registriert: 10.09.2009
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erstellt am: 28. Okt. 2009 10:36 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben:
Wenn dann solls schon richtig sein. Habe jetzt die Länge auf 24mm erhöht, damit habe ich 2*d. Das sollte doch eigentlich reichen. Zudem auch da die Schraube nur mit 1/5 der zulässigen Kraft angezogen wird wofür eigentlich die Tabellenwerte gelten oder? Würde es trotzdem gerne noch korrekt rechnen um doppelt sicher zu sein.. Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
ralficad Mitglied Konstrukteur
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erstellt am: 28. Okt. 2009 11:16 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für bras01
jetzt bin ich langsam raus aus der Nummer, hab den Satz mit den Tabellenwerten nicht verstanden. Eins noch: weniger Vorspannkraft heisst nicht gleich höhere Haltbarkeit, würde ja heissen: nicht anziehen hält ewig ... (gilt nur für Schuhe ) Gerade bei Alu sollte man das Setzverhalten von Schraubenverbindungen nicht ausser acht lassen, oder du setzt sinnige Sicherungsmaßnahmen ein (am besten formschlüssig) ------------------ ralfi Oh non rien de rien Oh non je ne regrète rien Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
bras01 Mitglied
Beiträge: 68 Registriert: 10.09.2009
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erstellt am: 28. Okt. 2009 21:12 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben:
Die vorgegebenen Mindesteinschraubtiefen gelten doch für die max. zugelassene Schraubenvorspannkraft des jeweiligen Schraubendurchmessers, das heisst wenn ich eine geringere Schraubenvorspannkraft habe, habe ich auch eine geringe Belastung des Gewindes. Wenn ich alle drei Kraftanteile korrekt berechne (also Axialkraft, Klemmkraft und Setzkraft, bei statischer Belastung) dann würd ich schon meinen das eine geringere daraus resultierende Vorspannkraft besser ist als eine höhere. Oder anderes herum, wenn die errechnete Vorspannkraft zu klein ist muss ich nicht zwangsläufig eine kleinere/schwächere Schraube benutzen. Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
bras01 Mitglied
Beiträge: 68 Registriert: 10.09.2009
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erstellt am: 29. Okt. 2009 00:40 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben:
Ich habe noch eine kleine Frage. Ich schraube ja die Stahl-Schraube in ein Alu-Gewinde. Kann ich dabei eine Standard-Gewindereibzahl von 0,1-0,24, wie es in vielen Büchern geschrieben steht, nehmen? Mir kommt das etwas seltsam vor da zwischen Stahl und Aluminium sonst eigentlich eine Reibzahl von 0,61 existiert. Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
bras01 Mitglied
Beiträge: 68 Registriert: 10.09.2009
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erstellt am: 29. Okt. 2009 19:06 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben:
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ralficad Mitglied Konstrukteur
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erstellt am: 30. Okt. 2009 07:48 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für bras01
nee, k.A. Aber es ist doch eh ein wenig problematisch, Alu und Stahl zu paaren. Da die chem. Elemente im PSE so weit auseinanderliegen, betsteht eine erhöhte Gefahr der Korrosion. Bitte verbessert mich, wenn ich Mist schreibe. Kannst Du nicht eine Mutter von hinten dagegen tun, dann ist Ruhe. btw: Wenn es so wichtig ist, die Geschichte genau zu berechnen und nachzuweisen, dann spar nicht das Geld und laß es von einem Profi machen, dazu sind die da... Ansonsten reicht der Überschlag, den wir oben besprochen haben, wenn du bei den Eingangsannahmen immer auf der sicheren Seite bleibst... ------------------ ralfi Oh non rien de rien Oh non je ne regrète rien Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
bras01 Mitglied
Beiträge: 68 Registriert: 10.09.2009
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erstellt am: 30. Okt. 2009 18:13 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben:
Das Gewinde habe ich nun bereits angepasst und es liegt im sicheren Bereich. Mir geht es nun nur noch darum ein korrektes Anzugsmoment zu errechnen, wofür ich ja einen Gewindereibwert benötige. Die Schraubenverbindung wird nach 30 min wieder entfernt (es wird nur eine Halterung zum anheben angeschraubt und hinterher wieder entfernt). Von daher muss ich mir keine Gedanken wegen Korrosion machen. Da nun ein entsprechender Reibwert nicht bekannt ist werde ich einfach das Moment mit einem Gewindereibwert von 0,61 berechnen, und dann den Festigkeitsnachweiss mit 0,1 führen. Damit müsste ich auf der sicheren Seite sein. Ich habe ein genügend großes Moment wenn es denn benötigt wird, und eine genügend große Sicherheit falls die Reibung doch geringer ist und die Schraube zu fest angeschraubt wird. Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |