VDI 2230 Blatt 2
Systematische Berechnung hochbeanspruchter Schraubenverbindungen - Mehrschraubenverbindungen
Auf einen Blick
- Englischer Titel
-
Systematic calculation of highly stressed bolted joints - Multi bolted joints
- Erscheinungsdatum
- 2014-12
- Herausgeber
- Produkt- und Prozessgestaltung
- Autor
- Getriebe und Maschinenelemente
- Zugehörige Handbücher
- Seitenanzahl
- 93
- Erhältlich in
- Deutsch, Englisch
- Kurzreferat
-
Die Richtlinie gibt dem Konstrukteur oder Berechnungsingenieur Hilfestellung bei der Ermittlung und Separation der höchst belasteten Einschraubenverbindung innerhalb eines Schraubenfelds (Mehrschraubenverbindung). Dies erfolgt durch die Beschreibung unterschiedlicher Berechnungsansätze sowie deren systematische Darstellung in Bezug auf die Vorgehensweise sowie den Möglichkeiten und Grenzen. Mit den dabei errechneten Belastungs- und Berechnungsgrößen wird die Qualität der sich anschließenden funktions- und betriebssicheren Auslegung nach VDI 2230 Blatt 1 deutlich verbessert. Die Richtlinie gilt für hochfeste Schraubenverbindungen aus Stahl mit Befestigungsgewinde, das heißt für Festigkeitsklassen 8.8 bis 12.9 bzw. 70 und 80 und einer kraftschlüssigen Übertragung der Betriebsbelastung, die grundsätzlich an den verspannten Bauteilen bzw. deren Struktur angreift. Für Schrauben aus anderen Werkstoffen, bei niedrigeren Festigkeitsklassen oder bei von DIN ISO 898-1 abweichenden Festigkeiten kann die Richtlinie sinngemäß angewendet werden.
FAQ
Antwort:
Der aus der Gestaltänderungsenergiehypothese (von Mises) herrührende Wert von 0,58 ist grundsätzlich zu klein! Das zeigen Scherversuche immer wieder. Trotzdem findet er sich in der FKM-Richtlinie zur Festigkeitsberechnung.
Die aufgeführten Werte in der VDI 2230 sind Ergebnisse von Untersuchungen einer großen Anzahl von Autoren an verschiedenen Einrichtungen und auch Resultat einer umfangreichen Suche in Veröffentlichungen, bei Unternehmensangaben und in Fachbüchern. Die sich daraus ergebenden Bereiche wurden in die Richtlinie aufgenommen. Im Einzelnen wurden deshalb keine Literaturangaben aufgenommen, auch weil es Konsens der Mitglieder des FA war, die diese Werte bestätigen.
(PS: Baustahl haben wir erst in der Richtlinienfassung ab 2014 aufgenommen)
Gruß
W. Lori
Antwort:
Sehr geehrter Herr Drexler,
nachfolgend die Antwort von Prof. Lori:
Eine Angabe der (Montage-) Vorspannkraft auf der Zeichnung ist sehr ungewöhnlich. Sie müssen diese dann messen können, z.B. mit US. Dann ist die Verwendung der minimalen Montagevorspannkraft als (Mindest-)Vorgabe richtig, ggf. unter Beachtung des Messfehlers (z.B. 3%).
Soll hydraulisch torsionsfrei angezogen werden, so ist die Angabe der Montageverspannkraft F_VM oder des Hydraulikdruckes (gemeinsam mit dem Spannzylindertyp) notwendig.
Der Regelfall ist die Angabe des Anziehdrehmomentes auf der Zeichnung! Da dieses selbst wieder einer Streuung unterliegt, entspricht der mit F_Mmax berechnete Wert streng genommen dem oberen Grenzwert. Der Wert auf der Zeichnung müsste also um die halbe Streuung des Momentes kleiner sein. Die Auswirkungen sind aber erst bei Streuungen des Momentes von größer +/- 5% von Bedeutung, können also meist unbeachtet bleiben, da moderne Drehmomentschlüssel eine kleinere Streuung aufweisen.
Grundsätzlich gilt: Der Anziehfaktor alpha_A beachtet nicht nur die Ungenauigkeiten des Verfahrens bzw. des Werkzeuges, sondern vor allem die typischen Streuungen der Reibungszahlen. Im Grenzfall (vor allem infolge minimaler Reibung) führt dies zu F_Mmax als Basis für die Wahl der Schraubengröße.
Sie vermengen in Ihrer Darstellung unzulässig die Streuung mit F_Mmax, beachten nicht die Reibung und bedenken nicht M_A. Die mittlere Montagevorspannkraft ist als Angabe ungeeignet.
Die mittlere Montagevorspannkraft kann rechnerisch beim Nachweis gegen Gleiten infolge einer Querbelastung verwendet werden: Gesamt-Normalkraft = Summe der (Montage-)Vorspannkräfte = Anzahl Schraubstellen x F_Vmittel.
