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schraubverbindung prüfen, erforderliche Schraubenanzahl berechnen

Dieses Thema im Forum "Maschinentechnik" wurde erstellt von june, 15 Mai 2011.

  1. Hallo,

    ich hoffe hier kann mir jemand bei meinen Problem helfen. Habe die Aufgabe bekommen eine Schraubverbindung zu prüfen und die erforderliche Schraubenanzahl (M12, 8.:cool: die nötig ist, zu errechnen.

    Die Vorrichtung muss man sich so vorstellen: von der Decke hängt eine z-Achse, an dieser ist eine Docking-Einheit befestigt die eine Last trägt. die Dockingeinheit besteht aus einem Oberteil (fest mit der Z-Achse verschraubt) und einem Unterteil (fest mit der Last verschraubt). diese Achse kann also die Last an- und abdocken und somit verschiedene Lasten aufnehmen.

    Meine Last hat eine Masse von 3,8 Tonnen und der Abstand vom Schwerpunkt bis zur Scherfuge des Unterteils der Dockingeinheit beträgt 1380 mm. Die Last wird durch die Z-Achse auch noch bewegt in X-Richtung und zwar mit einer max. Beschleunigung von 2 m/s². Beim Anfahren und Abbremsen der Last kommt es also zum Kippen.

    ich hab versch. Kräfte wirken und auch Momente. Wie hoch ist aber insgesamt die "Belastung" die die Schraubverbindung aushalten muss? und gibt es eine Formel (bei der die Reibung mit berücksichtigt wird), mit der ich die erforderliche Schraubenanzahl berechnen kann? die Vorspannkraft für eine M12er Schraube beträgt 38 kN.

    Hoffentlich kann mir jemand helfen, komm absolut nicht weiter.... :-(
     
  2. AW: schraubverbindung prüfen, erforderliche Schraubenanzahl berechnen

    Hi,

    hast du eine Skizze dazu? Das würde es um einiges leichter machen.
     
  3. AW: schraubverbindung prüfen, erforderliche Schraubenanzahl berechnen

    Habe jetzt noch eine Skizze eingefügt. Ich hoffe man kann verstehen, wie es gemeint ist. Ich habe absolut keine Formeln o. ä. mit denen ich das Berechnen könnte… L
     

    Anhänge:

  4. AW: schraubverbindung prüfen, erforderliche Schraubenanzahl berechnen

    ich habe mir eine Formel zusammengereimt mit der ich (vielleicht) rechnen könnte:

    n= (F*S) : (mue*Fv)

    -n ist die anzahl der erf. schrauben
    -S die Sicherheit (wollte mit 2 rangehen)
    -mue bin ich mir nicht sicher, hab was von 0,5 aber auch von 0,12 gelesen. auf jeden fall stahl auf stahl
    -und Fv also vorspannkraft 38 kN.

    Ich weiß aber trotzdem nicht, wie groß die zu übertragende Gesamtlast F sein soll. ich habe ja verschiedene Belastungsfälle: durch die Beschleunigung und wenn der körper in ruhe ist.
     
  5. AW: schraubverbindung prüfen, erforderliche Schraubenanzahl berechnen

    Also ich hoffe, dass ich das jetzt richtig interpretiert habe. Kann sich die Z-Achse selber in X-Richtung bewegen oder ist sie starr und nur das Unterteil von der Dockingeinheit bewegt sich? Das ist wichtig um die Betriebskraft und später die Vorspann- bzw. Maximalkraft zu ermitteln. Und ich glaube du müsstest, falls nicht gegeben, aus der Beschleunigung die Schubkraft ermitteln.
     
  6. AW: schraubverbindung prüfen, erforderliche Schraubenanzahl berechnen

    also die gesamte Z-Achse mitsamt last wird in x bewegt. Also es bewegt sich "alles" hin u her in diese eine Richtung.

    Und für die Schubkraft habe ich einfach m*a , also 3800 kg * 2 m/s² genommen. Da komme ich dann auf 7600 N für die Schubkraft.

    Falls das so stimmen sollte...

    Für das Moment habe ich die Schubkraft * Abstand von Schwerpunkt bis Scherfuge genommen. also 7600 N * 1,38 m = 10488 Nm.

    Weiter komme ich allerdings nicht...
     
  7. AW: schraubverbindung prüfen, erforderliche Schraubenanzahl berechnen

    Hast du sonst noch irgendwelche Daten gegeben? Momente, Kräfte etc...
    Und ich gehe davon dass diese 8 Schrauben für die untere Docking-Einheit gemeint sind.

    Mit den Information die ich jetzt habe würde ich wie folgt vorgehen:

    Aus der Beschleunigung die Schubkraft ermitteln: m*a= F (Masse mal Beschleunigung)

    Dann würde ich aus der Schubkraft und der Gewichtskraft die Resultierende bilden: Fres=\sqrt{Fschub^{2}+Fgewicht^{2}

    Über die Reibkraft: Fres=µ*FN => FN=Fres/µ µ=0,2 für Haftreibung Stahl/Stahl

    Anzahl der Schrauben= 8
    FN/8 = FB

    Aufgrund des dynamischen Belastungsfalls, ergänze ich die Kraft mit Sicherheitszahl v=3 (Aus Tabellenbuch Metall)

    FBv=FB*v

    Gamma-Werte: y = y1+y2+y3+y4 /4 (Mittelwert)

    y1=3 (Belastungsfall dynamisch, gering schwellend)
    y2=1,5 (Anzahl der Trennfugen)
    y3=3 (Oberflächenbeschaffenheit) Ich gehe von ''geschlichtet aus''
    y4= 5 (geschätzte Schraubenlänge 50cm) l<5d

    12,5/4=3,125

    FBvy=FBv*y

    Du kannst natürlich auch die normale Vorspannkraft nehmen (38kn) :)

    Zulässige Spannung: \sigma zul=Re/v

    Schraube:12.9 = 12*9*10 Re= 1080N/mm²
    v=3 (dynamische Belastung)

    Erforderlicher Spannungsquerschnitt:

    As=Fv/\sigma zul

    Damit gehst du dann ins Tabellenbuch und vergleichst, somit weißt ob es passt oder nicht. Ich glaub das mit den Gammawerten war übertrieben, kannst ja dann einfach die 38kN nehmen. ;)
     
    Zuletzt bearbeitet: 16 Mai 2011
  8. AW: schraubverbindung prüfen, erforderliche Schraubenanzahl berechnen


    Mit dem Moment hab ich jetzt nicht gemacht, da denke ich nur die Kraft wichtig ist.
     
  9. AW: schraubverbindung prüfen, erforderliche Schraubenanzahl berechnen

    Hallo june

    habe dier im Anhang einmal eine Beispelrechnung für dein Problem dargestellt.
    Das ganze kannst du dann für deine Abmessungen nochmals durchführen.
    Auf Grund der dynamischen Belastung wäre es sinnvoll die Berechnung über das Schrauben-Verspannungsdiagramm nochmals zu prüfen.

    Gruß notna
     

    Anhänge:

  10. AW: schraubverbindung prüfen, erforderliche Schraubenanzahl berechnen


    Ja das gute alte Kippmoment, das hat bei mir noch gefehlt. :D
     
  11. AW: schraubverbindung prüfen, erforderliche Schraubenanzahl berechnen

    vielen dank dir für deine mühe!

    ich werde das morgen gleichmal nachprüfen.
    die schraubenanzahl 8 war jetzt eine annahme von dir anhand meiner skizze? das war nämlich nur zufall um zu zeigen, wo die schrauben hinkommen. die anzahl ist ja das was ich berechnen möchte.

    hoffe, ich habe dich jetzt nicht falsch verstanden....

    das mit der resultierenden wollte ich auch so machen, da dachte ich mir, dass wäre zu einfach irgendwie.... :confused: aber wenn das der richtige weg ist, weiß ich bescheid.
     
  12. AW: schraubverbindung prüfen, erforderliche Schraubenanzahl berechnen


    Oh haha, das sehe ich jetzt erst, dass das 8.9 sein soll in der Aufgabenstellung. Ich hab einfach 8 gelesen, sodass ich dachte 8 Schrauben. Na ja ist ja nicht weiter tragisch. Also das mit der Resultierenden dürfte nicht verkehrt sein, wobei dass der Kollege das Kippmoment mit einbezogen hat auch nicht schlecht klingt.
     
  13. AW: schraubverbindung prüfen, erforderliche Schraubenanzahl berechnen

    Sieht gut aus, aber eine Frage hab ich dazu:
    Wie kann FG * LS das Kippmoment sein? Ls ist doch kein Hebel zu FG oder vertuhe ich mich da? Da müsste man glaub ich auch die Resultierende bilden und dann mit nem Winkel, wenn es einen gäbe berechnen.
     
  14. AW: schraubverbindung prüfen, erforderliche Schraubenanzahl berechnen

    moinsen

    das kippmoment ist Fq*Ls

    eine resultierende gibt es nicht. als erstes sollte man die schnittfuge frei schneiden dann sieht man, dass es hier folgendes gibt:

    querkraft horizontal - wird durch reibung übertragen und geht deshalb in keine resultierende ein, da hierdurch keine schraubenbelastung auftritt! ich würde die kraftkomponente allerdings durch eine zentrierung und nicht durch schrauben abfangen

    gewichtskraft - verursacht zug auf die schrauben

    das moment - verursacht auch zug nur nicht gleichmäßig auf alle schrauben

    notna11 hat schon den richtigen ansatz nur würde ich die max. zugkraft so nicht bilden.
     
  15. AW: schraubverbindung prüfen, erforderliche Schraubenanzahl berechnen

    @bauma: wie könnte man dann die max. Zugkraft bilden?

    Bei der Berechnung des Kippmomentes hat notna nur fälschlicherweise Fg dastehen. Gerechnet hat er aber mit der Schubkraft * Hebelarm. Also stimmt das ja.

    Habe in meinem Ausgangspost M12 8.8 Schrauben gemeint.
     
  16. AW: schraubverbindung prüfen, erforderliche Schraubenanzahl berechnen

    die berechnung von notna ist an und für sich schlüssig. aber nicht ganz zielführend für mich. die schraubenart hab ich ja bereits vorgeben: M12 8.8.

    in den formeln von notna steck ja jetzt aber überall die schraubenanzahl 8 drin.

    die anzahl muss ich ja aber errechnen... :(
     
  17. AW: schraubverbindung prüfen, erforderliche Schraubenanzahl berechnen

    Hallo

    das Kippmoment ist Fq*LS habe es richtig gerechnet aber das falsche Formelzeichen hingeschrieben.

    Eine Formel für die Schraubenanzahl wirst du nicht bekommen, da bei der Zugkraft durch das Kippmoment die Anordnung der Schrauben mit eingeht. Die Schrauben die auf der Kippkante liegen gehen bei der Berechnung für die Zugkraft gar nicht ein und die Schraubenanzahl n1 und n2 ist auch unterschiedlich.

    Hallo bauma

    mich würde intressieren wie du die Zugkraft ermittelst, denn mann kann nie auslernen.

    Gruß notna
     
  18. AW: schraubverbindung prüfen, erforderliche Schraubenanzahl berechnen

    also kann ich das nur durch probieren ermitteln. wenn ich nach deinem schema rechne und auch von 8 schrauben ausgehe, erhalte ich für Fz,max = 15821 N. (Habe für L1 = 475 mm und für L2 = 950 mm).
    Die 15821 N * 2 (Sicherheit) und ich erhalte 31642 N.

    Dann schreibst du, dass ich quasi eine Schraube benötige mit dieser Vorspannkraft (31642 N). Wenn ich da meine M12er 8.8 nehmen will mit einer Vorspannkraft von 38 kN wäre das ja ok. oder seh ich das falsch und es bedeutet ich muss die schraubenanzahl doch erhöhen?

    Mal angenommen, ich würde das mal für 10 Schrauben überprüfen wollen, woher weiß ich was n1 und n2 sind?
     
  19. AW: schraubverbindung prüfen, erforderliche Schraubenanzahl berechnen

    Das mit der Vorspannkraft siehst du richtig. Warum willst du bei einer Sicherheit von 2 noch zusätzlich die Schraubenanzahl erhöhen?

    Bei einer Konstruktion wird normalerweise zuerst die Lager der Schrauben festgelegt. Somit ist die Anzahl der Schrauben in den einzelnen Reihen gegeben.
    Anschließend zeigt die Berechnung ob die Schrauben ausreichend sind. Wenn nicht, ist die Schraubenanzahl zu erhöhen und die Lage der Schrauben neu festzulegen und dann neu zu berechnen. Oder du behälst die Anzahl und Lage bei und erhöhst den Durchmesser und/oder die Schraubenfestigkeit.

    Gruß notna
     
  20. AW: schraubverbindung prüfen, erforderliche Schraubenanzahl berechnen

    ah ok, also mache ich das so mit 8 Schrauben :) kannst du mir evtl. noch eine quelle nennen, wo du die formel für Fz,k her hast? habe das bisher in keinem buch gefunden.

    zu der ganzen problematik kommt noch hinzu, dass das system nicht nur in x sondern auch in y verfahren kann. die berechung wäre aber die selbe (nur halt von der seite drauf geschaut)? ich müsste dann nur schauen, welche maximale zugkraft höher ist (ich nehme mal an, die ensteht beim verfahren in X, werde ich aber noch prüfen). dann würden die 8 schrauben ja auch noch ausreichen, richtig?
     

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