Dauerhaltbarkeit von Schraubenverbindungen
Hallo!
Ich habe ein Objekt über 4x M5 Schrauben an einem Zylinder befestigt. Dadurch werden die Schraubenverbindungen dynamisch belastet. Nun geht es um die Maximalkraft für die Dauerhaltbarkeit dieser Schrauben. Ich bin leider kein Maschbauer sondern Etechniker und deshalb ein paar Fragen:
Ich habe die Ausschlagkraft wie folgt berechnet: Ausschlagfestigkeit * Kernquerschnitt des Gewindes. Ich komme nach meiner Rechnung auf 837,54N für die Ausschlagkraft. Ist die Ausschlagkraft die Kraft, mit der die Schraube auf Dauer dynamisch belastet werden kann? Mir kommt nämlich der Wert etwas klein vor, liegt doch die Zugkraft einer M5 8.8 bei ~8kN. Danke für hilfreiche Antworten!
2 Antworten
Es ist zunächst zwischen der statischen (maximale) und der dynamischen Schraubenkraft (Ausschlagkraft) zu unterscheiden. Die höchstzulässige Vorspannkraft für einer M5 8.8 liegt bei ca. 9kN, das psst etwa zu der Angabe 8 kN. Mehr darf die Schraube nicht abbekommen, maximales Anzugsmoment 4-5 Nm würde ich da empfehlen. Vorsicht bei 4 Schrauben, denn es ist nicht ganz sicher, dass jede gleich viel Kraft aufnimmt, also geht 8 kN alsMaximalkraft in die richtige Richtung. Was die Schrabue dann dynamisch mitkriegt hngt vom Schraubenverspannunsdiagramm ab. Hierzu benötigt man aber die Steifigkeiten der verschraubten Teile und der Schraube. Je länger der verspannte Teil der Schraube, desto elastischer ist sie und je elastischer sie ist desto kleiner wird der dynamische Anteil der Belastung. Vereinfacht kan man das Klemmlängenverhätlnis CK ansetzen. Dann gilt dynamischer Schraubenkraftanteil = CK mal schwellende Betriebslast (also die Kraft die daynaisch durch das angeschraubte Teil wirkt. CK wird ermittelt aus der verspannten Schraubenlänge/Schraubendurchmesser. Wenn also das angeschraubte Teil 10mm dick und aus Stahl ist (oder die beiden verschraubten Teile zwischen Schraubenkopf und Mutter zusammen 10 mm haben), dann ist CK etwa 0,2, also wirken sich nur 20% der dynamischen Gesamtkraft auf die dynamische Schraubenbelastung aus. Sind die verschraubten Teile dicker, z.B. 25mm, dann ist CK=0,12.
Die zulässige dynamische Schraubenspannung für 8.8 von einfach hergestellte Schrauben liegt bei 50 N/mm² mal 14,2 mm² (=Spannungsquerschnitt M5), das ergibt dann etwa 700 N dynamisch zulässige Schraubenkraft oder etwa nach obigen Beispiel 3,5kN maximale Betriebskraft. Das sollt für eine überschlägige Bestimmung einer so kleinen Schraubenverbindung ausreichen. Bie größeren Schauben und höherer Belastung ist abe eine saubere dynamische Nachrechnung mit Schraubenverspannungsdiagramm unerlässlich.
Ich hoffe das hilft etwas.
Zuallererst mal: Für eine hochfeste, dynamisch beanspruchte Schraubverbindung würde ich keine Güteklasse 8.8, sondern 10.9 verwenden. Den Begriff "Ausschlagkraft" kenne ich nicht.
Vorspannkraft je Schraube aus dem Anziehmoment. Die Gesamtvorspannkraft der Schrauben muss über der Kraft aus Maximaldruck und beaufschlagter Fläche liegen.
Es sind schon 8.8ter montiert, darauf habe ich keinen großen Einfluss mehr. Der Begriff Ausschlagkraft lässt sich durch den Kernquerschnitt des Gewindes und der Ausschlagfestigkeites des Gewindes berechnen. Wie würdest du denn die Kraft berechnen? Ich habe die Berechnungsvorschrift aus dem "Roloff/Matek Maschinenelemente" (Formel 8.20) http://www.springerlink.com/content/978-3-8348-0689-5/#section=625867&page=21&locus=17