Spaß mit Schrauben
Fragen
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Was sind Eigenspannungen?
Woher kommen diese und welche bedeutung haben sie für die Festigkeit?
Hauptursachen sind:
⸚ metallurgische Beanspruchung (legieren)
⸚ thermische Beanspruchung (Gießen, Wärmebehandlung)
⸚ mechanische Beanspruchung (spanende Bearbeitung)
Eigenspannungen entstehen durch Vorschädigung (elastoplastische Verformung) des Werkstoffs
Folgen:
Werkstofffestigkeit wird geringer, weil:
\(sigma_{ges} = sigma_{vor} + sigma_{eigen}\)
In Zonen maximaler Eigenspannung kommt es zu frühzeitigem Fließen
Dauerbruch
- Warum entsteht ein Dauerbruch?
- Skizze
Entstehung:
- Dynamische Beanspruchungsschwankung unterhalb der Sreckgrenze --> Materialermüdung
Auf der Skizze:
oben: Gewaltbruch
unten: Rastlinien (Schwingbruch)
Sicherheitsnachweise Welle
- Dynamisch ( Dauerbruch )
- Zug / Druck
- Biegung
- Torsion
- Statisch ( gegen bleibende Verfomung )
- Zug / Druck
- Biegung
- Torsion
Biegemomentenverlauf und Querkraft gelagerte Welle
s. Skizze
Vor- und Nachteile Wälzlager gegenüber Gleitlagern
Vorteile
- Geringe Arbeitsreibung
- Geringe Betriebsreibung, Wärmeentwicklung
- Keine Einlaufzeit
- Genaue Normierung, hohe Qualität zu niedrigem Preis
- Nahezu wartungsfreie Dauerschmierung bei geringen Schmierstoffmengen
Nachteile:
- Empfindlichkeit gegenüber Erschütterungen und Stößen im Stillstand
- Lebensdauer und Höhe der Drehzahlen sind begrenzt
- Empfindlichkeit gegen Verschmierung, Dichtungen aufwändig
Vor- und Nachteile von Gleitlagern
Vorteile:
- unempfindlichkeit gegen Stöße
- dämpfen
- geräuscharm
- hohe Drehzahlen möglich
Nachteile:
- teuer
Wöhlerlinie
siehe Bild
Verspanndiagramm
siehe Bild
Welche Berechnungsgrundlage wird für Zahnfuß - und Zahnflankenberechnung?
Zahnfuß --> Biegebalken
Zahnflanke --> Hertzsche Pressung
Was ist Profilverschiebung und wo wird sie verwendet?
Mit gleichem Werkzeug werden andere Zahnformen erzeugt. Das Werkzeug wird um einen
bestimmten Betrag vom Teilkreis verschoben, nämlich je nach Zielsetzung zum Zahnkopf
(positive Profilverschiebung) oder zum Zahnfuß (negative Profilverschiebung) hin. Teil- und
Wälzkreis fallen dadurch nicht mehr zusammen.
Anwendungsmöglichkeiten:
Dickere Zahnfüße erhöhen die Zahnfußtragfähigkeit
Erzeugung von Flankenformen mit günstigeren Gleiteigenschaften
Vermeidung von Unterschnitt bei kleinen Zähnezahlen
Erreichung eines geforderten Achsabstandes
Erhöhung des Überdeckungsgrades
Vorteile Dehnschraube
Nach der DIN 2510 sind Dehnschrauben besonders zweckmäßig für Konstruktionen, die durch wechselnde Betriebskräfte und wechselnde Temperaturen beansprucht werden (Apparate, Rohrleitungen, Turbinen). „Das günstige Verhalten der Dehnschrauben beruht auf ihrer Elastizität, insbesondere darauf, dass sie bei gleicher Vorspannkraft eine größere elastische Längenänderung aufweisen als Starrschraubenverbindungen. Aus diesem Verhalten ergibt sich eine Reihe von Vorteilen: ° Dehnschraubenverbindungen zeigen eine gute Dauerhaltbarkeit, denn die Zusatzbeanspruchungen der Schrauben selbst durch wechselnde Betriebskräfte und Temperaturdehnungen sowie Biegemomente sind herabgesetzt. °Der Vorspannungsabfall während des Betriebes durch Kriechen des Werkstoffs, Setzerscheinungen in den kräfteübertragenden Flächen der Schraubenverbindung und der verspannten Teile sowie durch Verbiegen der Gewindegänge ist geringer. °Die Höhe der aufgebrachten Vorspannung ist unter bestimmten Voraussetzungen in einfacher Weise über die Längenänderung der Schrauben zu messen
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Cartes-fiches
Was sind Eigenspannungen?
Woher kommen diese und welche bedeutung haben sie für die Festigkeit?
Hauptursachen sind:
⸚ metallurgische Beanspruchung (legieren)
⸚ thermische Beanspruchung (Gießen, Wärmebehandlung)
⸚ mechanische Beanspruchung (spanende Bearbeitung)
Eigenspannungen entstehen durch Vorschädigung (elastoplastische Verformung) des Werkstoffs
Folgen:
Werkstofffestigkeit wird geringer, weil:
\(sigma_{ges} = sigma_{vor} + sigma_{eigen}\)
In Zonen maximaler Eigenspannung kommt es zu frühzeitigem Fließen
Dauerbruch
- Warum entsteht ein Dauerbruch?
- Skizze
Entstehung:
- Dynamische Beanspruchungsschwankung unterhalb der Sreckgrenze --> Materialermüdung
Auf der Skizze:
oben: Gewaltbruch
unten: Rastlinien (Schwingbruch)
Sicherheitsnachweise Welle
- Dynamisch ( Dauerbruch )
- Zug / Druck
- Biegung
- Torsion
- Statisch ( gegen bleibende Verfomung )
- Zug / Druck
- Biegung
- Torsion
Biegemomentenverlauf und Querkraft gelagerte Welle
s. Skizze
Vor- und Nachteile Wälzlager gegenüber Gleitlagern
Vorteile
- Geringe Arbeitsreibung
- Geringe Betriebsreibung, Wärmeentwicklung
- Keine Einlaufzeit
- Genaue Normierung, hohe Qualität zu niedrigem Preis
- Nahezu wartungsfreie Dauerschmierung bei geringen Schmierstoffmengen
Nachteile:
- Empfindlichkeit gegenüber Erschütterungen und Stößen im Stillstand
- Lebensdauer und Höhe der Drehzahlen sind begrenzt
- Empfindlichkeit gegen Verschmierung, Dichtungen aufwändig
Vor- und Nachteile von Gleitlagern
Vorteile:
- unempfindlichkeit gegen Stöße
- dämpfen
- geräuscharm
- hohe Drehzahlen möglich
Nachteile:
- teuer
Wöhlerlinie
siehe Bild
Verspanndiagramm
siehe Bild
Welche Berechnungsgrundlage wird für Zahnfuß - und Zahnflankenberechnung?
Zahnfuß --> Biegebalken
Zahnflanke --> Hertzsche Pressung
Was ist Profilverschiebung und wo wird sie verwendet?
Mit gleichem Werkzeug werden andere Zahnformen erzeugt. Das Werkzeug wird um einen
bestimmten Betrag vom Teilkreis verschoben, nämlich je nach Zielsetzung zum Zahnkopf
(positive Profilverschiebung) oder zum Zahnfuß (negative Profilverschiebung) hin. Teil- und
Wälzkreis fallen dadurch nicht mehr zusammen.
Anwendungsmöglichkeiten:
Dickere Zahnfüße erhöhen die Zahnfußtragfähigkeit
Erzeugung von Flankenformen mit günstigeren Gleiteigenschaften
Vermeidung von Unterschnitt bei kleinen Zähnezahlen
Erreichung eines geforderten Achsabstandes
Erhöhung des Überdeckungsgrades
Vorteile Dehnschraube
Nach der DIN 2510 sind Dehnschrauben besonders zweckmäßig für Konstruktionen, die durch wechselnde Betriebskräfte und wechselnde Temperaturen beansprucht werden (Apparate, Rohrleitungen, Turbinen). „Das günstige Verhalten der Dehnschrauben beruht auf ihrer Elastizität, insbesondere darauf, dass sie bei gleicher Vorspannkraft eine größere elastische Längenänderung aufweisen als Starrschraubenverbindungen. Aus diesem Verhalten ergibt sich eine Reihe von Vorteilen: ° Dehnschraubenverbindungen zeigen eine gute Dauerhaltbarkeit, denn die Zusatzbeanspruchungen der Schrauben selbst durch wechselnde Betriebskräfte und Temperaturdehnungen sowie Biegemomente sind herabgesetzt. °Der Vorspannungsabfall während des Betriebes durch Kriechen des Werkstoffs, Setzerscheinungen in den kräfteübertragenden Flächen der Schraubenverbindung und der verspannten Teile sowie durch Verbiegen der Gewindegänge ist geringer. °Die Höhe der aufgebrachten Vorspannung ist unter bestimmten Voraussetzungen in einfacher Weise über die Längenänderung der Schrauben zu messen
