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Montagevorspannkraft

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Die Montagevorspannkraft ist die erforderliche Kraft axialer Richtung, die für den Einbau einer Schraube nötig ist um einen sicheren Betrieb zu gewährleisten. Die Kenntnis der Kraft ist erforderlich für die geeignete Auswahl des Werkstoffes beziehungsweise Festigkeitsklasse von Schraube und Mutter.

Die Montagevorspannkraft ist die Summe aller zum Anziehen einer Schraube notwendigen Kräfte. Man unterscheidet zwischen minimaler und maximaler Montagevorspannkraft. Zum Berechnen einer Schraubenverbindung müssen 3 Krafteinwirkungen auf die Schraube berücksichtigt werden:

  1. Die Klemmkraft F_\mathrm{K\ erf}, die nötig ist, um die zu fügenden Teile zu verbinden.
  2. Den Vorspannkraftverlust infolge Setzens FZ, der durch das Abflachen der Rauhigkeiten der Materialoberflächen durch Druck zustande kommt. Diese Kraft muss also zusätzlich aufgebracht werden, damit die Schraube sich nicht durch Setzprozesse lockert.
  3. Die Betriebskraft FA, die durch dynamische oder statische Beanspruchung auf die Verbindung wirkt. Bspw. der statische Druck in einem Druckbehälter, oder die dynamische Belastung in einer Kupplung.

Inhaltsverzeichnis

Minimale Montagevorspannkraft

Die minimale Montagevorspannkraft berechnet sich wie folgt:

F_\mathrm{M\ min}=F_\mathrm{K\ erf}+F_\mathrm{Z}+(1-n\cdot\Phi_\mathrm{K})F_\mathrm{A}

In Worten: Die minimale Montagevorspannkraft F_\mathrm{M\ min} ist gleich der Summe aus der erforderlichen Klemmkraft F_\mathrm{K\ erf}, dem Vorspannkraftverlust infolge Setzens FZ und dem Produkt aus Betriebskraft FA mit der Summe aus 1 minus dem Produkt aus Krafteinleitungsfaktor n und Kraftverhältnis ΦK.

Kraftverhältnis
Das Kraftverhältnis ΦK ergibt sich aus den Nachgiebigkeiten von Schraube und Werkstück:
\Phi_\mathrm{K}= \frac{\delta_\mathrm{P}} {\delta_\mathrm{S}+\delta_\mathrm{P}}

Maximale Montagevorspannkraft

Die maximale Montagevorspannkraft folgt aus der minimalen:

F_\mathrm{M\ max}=\alpha_\mathrm{A} \cdot F_\mathrm{M\ min}

Der Anziehfaktor αA berücksichtigt hierbei die durch das Anziehverfahren notwendige Toleranz. Die Art des Anziehens der Schraube muss also bei der Berechnung bekannt sein, oder es muss mit einem hohen Faktor gerechnet werden.

Montage-Anziehverfahren (AV)

  • Streckgrenze<b/>ngesteuertes AV: αA = 1
  • Drehwinkelgesteuertes AV: αA = 1
  • AV mit Längenmessung: αA = 1,2
  • Manuelles drehmomentgesteuertes AV: αA = 1,4 − 1,8 (hierbei wird oft der Mittelwert benutzt)
  • Motorische drehmomentgesteuertes AV: αA = 1,4 − 2,5 (hierbei wird oft der Mittelwert benutzt)

Literatur

Siehe auch

Wikipedia
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