Schraubenkräfte für Konsole berechnen?

Dieses Thema im Forum "techn. Mechanik" wurde erstellt von ReneAH, 25 Aug. 2011.

  1. Hallo erst mal...

    Ich stehe gerade vor einem Problem bei einem Beispiel der technischen Mechanik und bin dabei auf dieses Forum gestoßen.

    Bei mir geht es um die Berechnung der Schraubenkräfte für eine Konsole siehe Skizze.
    Die Konsole ist an der Oberseite mit 6 Schrauben an der Decke montiert. Die Oberseite liegt also flächig auf. Außerhalb liegt eine senkrechte Kraft nach unten an.

    Nach der Diskussion mit einigen Kollegen stehen jetzt einige Lösungsvorschläge im Raum, wo niemand mehr weiß, welche zu nehmen ist.

    1. Konsolenberechnung nach Steinhardt (in Roloff Matek beschrieben):
    Problem: Der Druckmittelpunkt wird vermutlich nicht bei 1/4 der Konsolenlänge von der Kante liegen, da die Kraft nicht wie bei Steinhardt in Abscherrichtung der Schrauben liegt, sondern in Zugrichtung. Deshalb stellt sich hier die Frage nach der Anwendbarkeit.

    2. Strahlensatz:
    Problem: Der genaue Angriffspunkt ist nicht bekannt. Wird von der Außenkante begonnen, würde das eventuell die Ergebnisse verfälschen.

    3. Eigene Version: Die Zugkräfte werden auf die Schrauben aufgeteilt wie bei einer mittigen Last und das zusätzliche Moment wird nach Steinhardt aufgeteilt und addiert.
    Problem: Auf welchen Punkt bezieht man das Drehmoment? Bei der Berechnung nach Steinhardt ist der Normalabstand immer gleich, weil die Kraft genau 90Grad gedreht angreift. In diesem Fall macht es jedoch einen Unterschied ob man das Drehmoment zum Mittelpunkt der Auflagefläche, zur Kante oder zum Punkt D (nach Steinhardt) bezieht.

    Kann dazu irgendjemand hilfreiche Tipps oder andere Lösungsvorschläge bieten?

    Danke schon mal,

    Gruß René
     

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  2. AW: Schraubenkräfte für Konsole berechnen?

    Das kannst du nicht berechnen, das System ist überbestimmt. Aber aus der Praxis kann ich sagen, dass die meiste Kraft von der Schraube aufgenommen wird, die am nähesten an der Kraft dran ist (die rechte Schraube). Berechne das ohne die anderen Schrauben, so ist das System bestimmt und du hast eine gewisse Sicherheit.
     
  3. AW: Schraubenkräfte für Konsole berechnen?

    Hallo

    die Kraftübertragung auf die Schrauben ist abhängig von der Steifigkeit der Konsole.
    Wenn du an den Schraubenflansch nur seitlich deinen vertikalen Träger befestigst, dann wird sicherlich die 1. Schraube am vertikalen Träger am höchsten belastet. Der Drehpunkt für das Moment wird auch in diesem Bereich liegen.
    Wird der vertikale Träger mit Stegblechen mit dem Schraubenflansch verbunden, so wird eine gleichmäßigere Verteilung der Vertikalkräfte erreicht, und der Drehpunkt dürfte in Richtung der am weiten entferntesten Schraube liegen.
    Wie gesagt die Schraubenbelastung hängt von der Gesamtsteifigkeit der Konsole ab.

    Gruß notna
     
  4. AW: Schraubenkräfte für Konsole berechnen?

    Danke für eure Hinweise...
    Dass die Schraubenkräfte von der Steifigkeit des Gesamtsystems abhängen ist mir klar. Die Skizze ist auch nur vereinfacht dargestellt, in Wirklichkeit ist es ein Verschweißter Quader, der oben geschraubt ist. Dadurch kann man auch von einer hohen Steifigkeit ausgehen.

    Mein Ansatz war jetzt mal die Version 3. Ich hab das System reduziert auf die Kräfte in dem Schrauben plus ein zusätzliches Moment um die Mitte der Auflagefläche. Dieses Moment hab ich dann nach dem Prinzip von Steinhardt zusätzlich auf die belasteten Schrauben aufgeteilt.

    Die Ergebnisse waren eigentlich recht plausibel, jedoch ob die Vorgehensweise wirklich richtig oder doch komplett falsch ist weiß ich nicht. Dafür müsste ich das überbestimmte System berechnen, was mir aber etwas zu viel Aufwand ist.
     
  5. AW: Schraubenkräfte für Konsole berechnen?

    Hallo ReneAH,
    leider versteh´ ich (und ich glaube manch anderer auch) nicht viel anhand Deiner Ausfürhungen und der Skizze im ersten Beitrag.
    Kannst Du eine aussagefähigere Skizze nochmal nachlegen ?
    Dann könnte man mal konkreter drüber diskutieren ...
    Danke.
     
  6. AW: Schraubenkräfte für Konsole berechnen?

    Ok, dann versuche ich es noch mal zu erklären. Also eine verschweißte Konsole (ca. Quaderförmig) wird mit 6 Schrauben an der Decke montiert. An einem etwas auskragendem Block wird eine Kraft aufgebracht (kann positiv und negativ sein).
    Zu ermitteln sind die Kräfte in den Schrauben während der Belastung.

    Ich hoffe es wird mit der Skizze etwas klarer.
     

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  7. AW: Schraubenkräfte für Konsole berechnen?

    Hallo

    wie das aussieht, ist das eine steife Konsole.
    Die max.Schraubenbelastung (F2)würde ich wie folgt berechnen:
    Durch Vertikalkraft: Fy=F/n
    Durch Moment:F2=F*lg*l2/(n1*l2^2+n2*l2^2) Abmessungen sihe Skizze.
    Max. Kraft für max. belastet Schraube Fy+F2
    n=Anzahl der Schrauben mit gleichem Abstand

    Gruß notna
     

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