13

2.3 Querbelastete Schrauben

2.3 Querbelastete Schrauben

2.3.1 Durchsteckschrauben

Erforderliche Vorspannkraft:

FQ Querkraft

SR Sicherheit: SR = 1,5 (schwingend); SR = 1,3 (ruhend)

n Anzahl der Schrauben

m Anzahl der Bauteilreiblchen

Haftreibzahl der Bauteile

Stahl-Stahl: = 0,15 0,20

Stahl-Gusseisen/Bronze: = 0,18 0,25

Gusseisen-Gusseisen/Bronze: = 0,22 0,26

FM,zul Zulssige Montagevorspannkraft (Tab. 2.7 und 2.8)

2.3.2 Passschrauben

Scherspannung:

FQ Querkraft an einer Schraube

m Anzahl der Bauteilreiblchen

A Schaftquerschnitt:

A = dp

2

4

Lochleibung:

FQ Querkraft an einer Schraube

d: Schaftdurchmesser

s Kleinste tragende Lnge der Schraube in einem Bauteil

Zulssige Spannungen querbeanspruchter Schraubenverbindungen:

Lastfall

Zulssige

Spannungen

ruhend schwel-

lend

wech-

selnd

ta zul 0,6Re 0,5Re 0,4ReRe: Schraubenwerkstoff

(Tab. 2.3)

sl zul

0,75Rmoder

1,2Re

0,6Rmoder

0,9Re

0,6Rmoder

0,9Re

Rm, Re: Werkstoffe von Schraube oder Bauteil

(Tab. 1.1 ff)

Tab. 2.9 [1]

FV =FQ SR

n m < FM ,zul

a =FQ

m A a zul

l =FQ

d sl zul

101

11 Welle-Nabe-Verbindungen

11.1 Passfeder (formschlssig)

Flankenpressung:

mit:

Fu =2 Md

p Fu

t2 lt i k

b0 p0

lt Tragende Passfederlnge

i Anzahl der Passfedern im Umfang (i = 1 oder 2)

k Tragfaktor (k = 1 bei i = 1; k = 0,75 bei i = 2)

t2 Nabennuthhe

p0 zulssige Flankenpressung (Tab. 11.1)

b0 Beanspruchungsfaktor (Tab. 11.2)

Anhaltswerte fr zulssige Flankenpressung p0:

Flankenpressung Grundwert p0 [N/mm2] fr Nabenwerkstoff

Stahl, Stahlguss

Stahl, Stahlguss

gehrtet

Grauguss

Temperguss

Bronze, Messing

AlCuMgausgehrtet

AlMg, AlMn, AlMgS aus

gehrtet

AlSiAlSiMg

Gusslegierung

150 200 90 110 50 100 90 70

Tab. 11.1 [1]

Beanspruchungsfaktor b0 fr Passfedern und Keilwellen:

Beanspruchungsfaktor b0

BeanspruchungPassfedernKeilwellen

einseitig, ruhend 0,8

einseitig, leichte Ste 0,7

einseitig, starke Ste 0,6

wechselnd, leichte Ste 0,45

wechselnd, starke Ste 0,25

Tab. 11.2 [1]

Toleranzen fr Passfedernuten:

Wellennutbreite b: fester Sitz P9

leichter Sitz N9

Nabennutbreite b: fester Sitz P9

leichter Sitz JS9

173

16.1 Auslegung: Ein Wagen auf einer Schiene

16.1 Auslegung: Ein Wagen auf einer Schiene

Kraft in y-Richtung:

Fy = Fay

Kraft in z-Richtung:

Fz

= Fsz F

az

Moment um x-Achse:

Mx = Fsz ys + Fay za Faz ya

Moment um y-Achse:

M y = Fsx zs Fsz x s Fax za + Faz xa Fspx zsp

Moment um z-Achse:

Mz= Fsx ys + Fax ya Fay xa + Fspx ysp

219

18.8 Nicht schaltbare Kupplungen

18.8.8 Starre Kupplung

(auch Schalenkupplung nach DIN 115)

Vorteile:

o starro spielfreio hohes bertragbares Drehmoment

Nachteile:

O kein Ausgleich von Fluchtungsfehlern

O maximale Drehzahl: 4000 min-1

Bemerkungen:

einteilige Ausfhrung (s.o.) und zweiteilige Ausfhrung (8 Klemmschrauben)

18.8.9 Stegkupplung

Vorteile:

o drehstarr: winkel-, quernachgiebigo Ausgleich von Fluchtungsfehlern (kleiner Radialversatz, kein Axialversatz, mittlerer Winkel-

fehler)o spielfreio preisgnstigo schwingungsdmpfendo Werkstoff: Polyamid, glasfaserverstrkt: elektrisch isolierend

Nachteile:

O niedrige Federsteife

243

20.4 Geradverzahntes Kegelradpaar

20.3 Schrgverzahntes Stirnradpaar

Tangentialkraft:

Ft1

= FNt K

A= F

t2

Radialkraft:

Fr1

= Ft1 tan

wt= F

r 2

wt Betriebseingriffswinkel bei Null-Schrgungsverzahnung: wt = t bei Null-Geradverzahnung: wt =

Stirneingriffswinkel:

tant

=tan

n

cos

n Normaleingriffswinkel, Regelfall: n = 20 C Schrgungswinkel am Teilzylinder

Axialkraft:

Fa1

= Ft1 tan

w= F

a2

w Schrgungswinkel am Wlzkreis: w

20.4 Geradverzahntes Kegelradpaar

Treibendes Rad (Index 1):

Tangentialkraft:

Ft1

= FNt K

A= F

t2

Radialkraft:

Fr1

= Ft1 tan cos

1

Eingriffswinkel, Regelfall: = 20 C1, 2 Teilkegelwinkel

Axialkraft:

Fa1

= Ft1 tan sin

1

271

23.2 Exzenterspanner

23.2 Exzenterspanner

Momentengleichgewicht um A:

MA = FSp e sin() + FSp 01 D2 sin() + FSp 02

d2 FH l = 0

Spannkraft:

FSp =FH l

e sin() + 01 D2 sin() + 02

d2

Minimale Spannkraft bei = 90:

FSp,min =FH l

e + 01D2

+ 02d2

Spannhhe: Gesamter Spannweg:

h = H + e cos() D2

h = e [1 cos()]

h > 0: keine Berhrung h = 0: 1. Kontakt ( = 60)h < 0: Werkstck eingespannt

Maximaler Spannwinkel:

max

=180

324

28 Excel-Programme

Mitgelieferte Berechnungsprogramme (auf CD)

1) Passfederverbindung2) Keil- und Zahnwellenverbindung3) Zylindrischer Pressverband4) Kegelpressverband5) Spannsatz6) Klemmverbindungen7) Schrauben8) Drahtgewindeeinsatz (Helicoil)9) Bewegungsschraube10) Gasfeder11) Wellenauslegung12) Durchbiegung von Achsen und Wellen13) Biegekritische Drehzahl von Wellen14) Knickbeanspruchung15) Passungsrechner16) Blechabwicklung17) Lineareinheiten (1 Wagen, 1 Schiene)18) Lineareinheiten (2 Wagen, 1 Schiene)19) Lineareinheiten (2 Wagen, 2 Schienen)20) Lineareinheiten (4 Wagen, 2 Schienen)21) Scherenhubtisch Typ 122) Scherenhubtisch Typ 223) Scherenhubtisch Typ 324) Scherenhubtisch Typ 425) Schubstangenspanner Typ 126) Schubstangenspanner Typ 227) Keilreibung28) Exzenterspanner29) Hersteller- und Lieferantenverzeichnis

Allgemeine Erklrungen zu den Programmen

Das Rechenblatt besteht aus einer Eingabemaske (grau) und einem Ergebnisfeld (orange).In der Eingabemaske beinden sich die Eingabefelder, Auswahlfelder (beide wei) und einige Rechenkonstanten und Zwischenergebnisse.

325

28 Excel-Programme

Auerhalb des Rechenblattes bei nden sich erweiterbare Tabellen (grn). Hier knnen bestehen-de Werte verndert und weitere hinzugefgt werden. ber das entsprechende Auswahlfeld wird der gewnschte Wert aus dieser Tabelle in das Rechenblatt eingefgt.Unterhalb der Rechenmaske bei ndet sich das Ergebnisfeld (orange). Hier stehen wichtige Zwi-schenergebnisse, die zum Weiterrechnen verwendet werden knnen und das gesuchte Ergebnis (meist Sicherheit oder Vergleichsspannung, die mit der zulssigen Spannung verglichen wird). Falls die Sicherheit nicht erfllt ist, erscheint eine Meldung mit einem Hinweis (dunkelgelb mit roter Schrift). Rechts daneben (auerhalb vom Rechenblatt) stehen Hinweise (hellgelb), in denen aufgefhrt ist, welche Faktoren verndert werden knnen, um die gewnschte Sicherheit zu er-langen (iterativer Lsungsweg).

Zur einfacheren Bedienbarkeit bei nden sich drei Tasten (Makros) rechts oben neben dem Re-chenblatt. Mit Speichern unter kann das Excel-Blatt unter einem neuen Namen gespeichert werden. Unter Drucken wird das gesamte Rechenblatt gedruckt, alles auerhalb liegende wird nicht mitgedruckt. Im Druckermen kann u. a. ein PDF-Dokument mit dem aktuellen Dateina-men erzeugt werden. Mit Speichern & Beenden wird das Rechenblatt unter dem aktuellen Da-teinamen abgespeichert und Excel verlassen.Die Rechenbltter sind mit MS Excel 2002 erzeugt worden. Beim ffnen der Arbeitsbltter er-scheint je nach Einstellung der Makrosicherheit eine Sicherheitswarnung. Hierbei ist der Schal-ter Makros aktivieren zu bettigen, um die volle Funktionalitt zu erreichen.

Beispiel eines Rechenblattes:

Eingabefeld (wei)

Auswahlfeld

Zwischen- ergebnis

Weitere Informationen

Erweiterbare Tabelle fr Werkstoffe (grn)

Ergebnisfeld (orange) Meldung bei Versagen

(dunkelgelb)

Ausdruck des Ergebnisses

Eingabemaske (grau)

Hinweise und Hilfen, welche Mglichkeiten anbietet, das Bauteilversagen zu verhindern. (hellgelb)

326

28 Excel-Programme

1) Passfederverbindung

Eingabe des Nabenwerkstoffes:

normgerechte

Benennung der

Passfeder

327

28 Excel-Programme

2) Keil- und Zahnwellenverbindung

Eingabe des Nabenwerkstoffes:

328

28 Excel-Programme

3) Zylindrischer Pressverband (rein elastische Betrachtung)

Ermittlung der

Fgetemperatur

329

28 Excel-Programme

Eingabe des Naben- und Wellenwerkstoffes:

330

28 Excel-Programme

4) Kegelpressverband

Eingabe des Naben- und Wellenwerkstoffes:

Umrechnung Leistung => Moment:

Zwei Varianten der Berechnung der Kegelgeometrie:

Ermittlung und Berechnung desHaftbeiwertes:

Diese Hilfsrechner (blau) bei nden sich rechts vom Rechenblatt.Werte in grne Felder eintragen und errechneten Wert in das Rechenblatt bertragen.

331

28 Excel-Programme

5) Spannsatz

Eingabe des Naben- und Wellenwerkstoffes:

332

28 Excel-Programme

6) Klemmverbindungen

Eingabe des Hebelwerkstoffes (Nabe):

333

28 Excel-Programme

7) Schrauben

Berechnung der Montagevorspannkraft und Anziehdrehmoment von folgenden Schrauben:

O Zylinderschrauben (DIN EN ISO 4762)

O Sechskantschrauben (DIN EN IS