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2007 | Buch

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Schraubenverbindungen

Grundlagen, Berechnung, Eigenschaften, Handhabung

verfasst von: Wolfgang Thomala, Karl-Heinz Kloos

Verlag: Springer Berlin Heidelberg

Enthalten in: Springer Professional "Wirtschaft+Technik" , Springer Professional "Technik"

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Über dieses Buch

Die Schraube ist das am häufigsten eingesetzte Maschinenelement. Schraubenverbindungen behandelt in ganzheitlicher Form alle Einflussfaktoren auf das funktionelle Verhalten von Schraubenverbindungen in den verschiedensten Anwendungsgebieten. Seit dem Erscheinen der 4. Auflage im Jahre 1988 hat sich das Gebiet auf vielfältige Weise weiterentwickelt. Diesen Veränderungen wird in der Neuauflage Rechnung getragen: dies betrifft vor allem das Kapitel Normung sowie die Berechnung, die sich auf die aktualisierte VDI-Richtlinie 2230 bezieht. Neuere Forschungsergebnisse finden sich in den Kapiteln über Tragfähigkeit und Temperaturverhalten, innovative Oberflächenschutzmaßnahmen in demjenigen über Korrosion, neuartige Geräte und automatisierte Methoden im Montagekapitel.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Einführung

Abstract

Wie bei vielen technischen Bauteilen, z.B. Rädern, Propellern, Tragflügeln, Versteifungsrippen usw., finden sich auch beim Gewinde bzw. der Schraube in der Natur Vorbilder. Möglicherweise geht die Idee der Schraube auf eine an einem Pfahl oder einem Baumstamm sich spiralenförmig hochrankende Pflanze, z.B. eine Bohnenpflanze, zurück.

Normung

Abstract

Ziel der Normung von Schrauben und Muttern ist die Vereinheitlichung von Maßen, Benennungen und funktionellen Eigenschaften unter dem Gesichtspunkt technischer und wirtschaftlicher Optimierung. Die allgemein gültige Formulierung von Regeln sowie die Sortenverminderung und Austauschbarkeit gleichartiger Produkte bewirken nicht nur eine Erleichterung nationaler und internationaler Handelsbeziehungen, sondern stellen auch einen bedeutenden Beitrag zur Steigerung der Wirtschaftlichkeit industrieller Fertigung dar. Auf kaum einem anderen Gebiet wurde in den letzten Jahren die internationale Normung (ISO = International Organization for Standardization) so intensiv vorangetrieben wie auf dem Gebiet der mechanischen Verbindungselemente.

Werkstoffe

Abstract

Die Wahl des Werkstoffs für die Verbindungselemente Schraube und Mutter einer Schraubenverbindung richtet sich im Wesentlichen nach folgenden Gesichtspunkten:

Berechnung von Schraubenverbindungen

Abstract

Die Berechnung einer Schraubenverbindung zum Ziel einer belastungsgerechten Dimensionierung hängt in entscheidendem Maße von der Verbindungsgeometrie ab, die in die Hauptgruppen nach Abb. 4.1 unterteilt werden kann [4.1,4.2].

Die nachfolgend erläuterten Berechnungsgänge erfolgen in enger Anlehnung an die VDI-Richtlinie 2230, in der in systematischer Form Rechenschritte für zylindrische Einschraubenverbindungen zusammengestellt wurden, die auch als Ausschnitt aus unendlich biegesteif gestalteten Mehrschraubenverbindungen betrachtet werden können (z. B. Zylinderkopfverschraubung, Gehäuseverschraubung).

Tragfähigkeit von Schraubenverbindungen bei mechanischer Beanspruchung

Abstract

Das Festigkeitsverhalten insbesondere gekerbter Bauteile gegenüber mechanischer Beanspruchung wird nachhaltig von der Belastungs-Zeit-Funktion (zügige oder schwingende Beanspruchung) beeinflusst. Während konstruktiv bedingte Kerben (Querschnittsübergänge) bei rein zügiger Beanspruchung die Tragfähigkeit von Bauteilen im Falle ausreichender Werkstoffzähigkeit verbessern können, wird diese bei Schwingbeanspruchung grundsätzlich herabgesetzt.

Korrosion und Korrosionsschutz von Schraubenverbindungen

Abstract

Nach DIN 50900 Teil 1 versteht man unter Korrosion die Reaktion von Metallen mit ihrer Umgebung. Im Wesentlichen wird zwischen den drei folgenden Korrosionsmechanismen unterschieden:

Schraubenverbindungen bei hohen und tiefen Temperaturen

Abstract

Die Tragfähigkeit von Schraubenverbindungen kann durch den Einfluss hoher Temperaturen nachhaltig beeinträchtigt werden. Die Beeinträchtigung wird hervorgerufen durch temperaturbedingte änderungen der mechanischen und physikalischen Werkstoffeigenschaften (z. B. Festigkeits- und Zähigkeitskennwerte, Elastizitätsmodul, thermischer Ausdehnungskoeffizient, Wärmeleitfähigkeit).

Montage von Schraubenverbindungen

Abstract

Einführung: Die Betriebssicherheit hoch beanspruchter Schraubenverbindungen hängt entscheidend von der Höhe der Vorspannkraft ab. Aufwendige Berechnungs- und Fertigungsmethoden bleiben dann wirkungslos, wenn eine Schraubenverbindung infolge unsachgemäßer Montage entweder zu hoch oder zu niedrig vorgespannt wird. Eine zu hohe Montagevorspannkraft führt zu einer direkten überbeanspruchung, während zu niedrig vorgespannte Schraubenverbindungen auf indirektem Weg versagen können, z. B. durch selbsttätiges Lösen und/oder Dauerbruch, insbesondere bei exzentrischer Beanspruchung [8.1] und Fig. 4.31.

Selbsttätiges Lösen und Sichern von Schraubenverbindungen

Abstract

Die Zuverlässigkeit von Schraubenverbindungen hängt im Wesentlichen von folgenden Faktoren ab:

Ermitteln der erforderlichen Vorspannkraft (Berechnen der Verbindung),
Erzeugen der erforderlichen Vorspannkraft (Montagemethode),
Erhalten der erforderlichen Vorspannkraft (Sicherungsmethode),
Sicheres Übertragen der Betriebskräfte.

Das Erzeugen und Erhalten der erforderlichen Vorspannkraft vor und während der Betriebsbelastung von Schraubenverbindungen gelingt nicht immer hinreichend (Abb. 9.1). Schadensfälle sind die unausweichliche Folge.

Backmatter

Titel: Schraubenverbindungen
verfasst von: Wolfgang Thomala
Karl-Heinz Kloos
Verlag: Springer Berlin Heidelberg
Electronic ISBN: 978-3-540-68470-1
Print ISBN: 978-3-540-21282-9
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-540-68470-1

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