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VDI 2230 Systematische Berechnung hochbeanspruchter Schraubenverbindungen

Die VDI 2230 gilt weltweit als Standardwerk zur Berechnung von Schraubenverbindungen (SV). Sie stellt dem Konstrukteur und Berechnungsingenieur in Form von Rechenschritten eine systematische Vorgehensweise zur Berechnung von Schraubenverbindungen zur Seite, die ihm eine funktions- und betriebssichere Auslegung bei weitgehender Ausnutzung der Schraubentragfähigkeit ermöglicht. Dabei behandelt Blatt 1 die Einschraubenverbindungen und Blatt 2 Mehrschraubenverbindungen.

Seit dem Erscheinen der Ausgabe 2003-02 von Blatt 1 wurden bei der Anwendung der Richtlinie sowie in analytischen und numerischen Untersuchungen Erfahrungen gemacht und Erkenntnisse gewonnen, die sich in einer Reihe von Hinweisen, Anfragen und Änderungswünschen der Anwender ausdrückten. Diese Hinweise sowie Änderungen im internationalen Normenwerk und vor allem einige neue Forschungsergebnisse und eigene Untersuchungen und Erkenntnisse waren dem VDI-Ausschuss Anlass, die Richtlinie nochmals zu überarbeiten und zu aktualisieren. Dabei wurde sie formal der inzwischen veröffentlichten Richtlinie VDI 2230 Blatt 2 (Mehrschraubenverbindungen) angepasst.

VDI-Software zur Schraubenberechnung nach VDI 2230 Blatt 1

Bei der Berechnung zentrisch und exzentrisch verspannter Schraubenverbindungen müssen verschiedene komplexe Parameter berücksichtigt werden. 

Die Software MDESIGN VDI 2230 Edition Schraubenberechnung bietet Konstrukteur*innen und Ingenieur*innen im Maschinen- und Anlagenbau die Möglichkeit, hochbeanspruchte Schraubverbindungen systematisch und richtlinienkonform zu berechnen. Die Software unterstützt die Berechnungen nach der aktuellen VDI Richtlinie.

Der gesamte Berechnungsablauf – einschließlich der Kraft- und Verformungsverhältnisse – basiert auf dem Modell einer Einschraubenverbindung. Darüber hinaus können Mehrschraubenverbindungen wie kreisförmige Kupplungsflansche berechnet werden.

Die Berechnungen basieren auf der Annahme, dass die verspannten Querschnitte eben bleiben. Ausgewählte Beispiele aus der Praxis erläutern die Vorgehensweise.

VDI-Software zur Schraubenberechnung ist über den Beuth Verlag erhältlich.

Fragen und Antworten zur Richtlinienreihe VDI 2230

Sie haben Fragen zur Richtlinienreihe VDI 2230? Dann nutzen Sie die Möglichkeit, Ihre Frage über unsere Internetseite zu stellen.

Die Inhalte von VDI-Richtlinien entstehen in Übereinstimmung mit der VDI 1000 und bilden den Konsens der Verkehrskreise ab. Sie gelten als anerkannte Regeln der Technik. Die Inhalte dieser FAQ dagegen sind rein informativ und haben nicht den Status anerkannter Regeln der Technik. Sie stellen insbesondere auch keine Rechtsberatung dar, sondern sollen als beispielhafte Fallbesprechungen Hilfestellungen für Richtlinienanwender geben. Sie können nicht die eingehende Rechtsberatung durch eine hierzu berufene Person ersetzen und sind nicht als zusätzliche oder über die Richtlinieninhalte hinausgehende Festlegungen zu verstehen.

Antwort:

Abgesehen davon, dass unsere Experten aus dem Fachausschuss mit "dieser KFL Beschichtung" nichts anfangen können, gilt grundsätzlich:
Auf die Reibungszahl haben eine große Zahl von Faktoren Einfluss, so dass eine definitive Angabe des für die Berechnung des Anzugsmomentes benötigten Minimalwertes nicht möglich ist. Deshalb finden Sie in VDI 2230-1 auch nur Angaben zu den möglichen Bereichen.

Zum konkreten Problemfall empfiehlt es sich, Reibungsversuche durchzuführen oder auf Werte ähnlicher Verbindungen zurückzugreifen. Wenn man sich sicher ist, die Reibungszahlklasse B einzuhalten, ist mit µ=0,1 bei geschmierten Verbindungen zu rechnen. Aus Sicherheitsgründen sollte dann aber der Anziehfaktor mit mindestens 1,8 angesetzt werden.

Prof. W. Lori

Antwort:

Der Abscherdurchmesser ist nicht der Flankendurchmesser sondern der Nenndurchmesser d oder das Innenmaß D1. Welcher Querschnitt der kritische ist, hängt nicht nur von der Größe des Scherzylinders, sondern auch von den Scherfestigkeiten ab (Festigkeitsverhältnis RS).
Bei gleicher Scherfestigkeit wäre also Ihr Schraubengewinde gefährdet.

Literatur: Thomala, W.: Zur Berechnung der erforderlichen Mutternhöhe bei Schraubenverbindungen. Konstruktion 47(1995), S. 285-291.
[Achtung: Gilt für Muttern, also DSV, bei ESV s. VDI 2230-1 (Zuschlag von 2P); in VDI-Richtlinie wurde die ungünstige Toleranzlage beachtet]

Prof. Dr.-Ing. Willfried Lori

Antwort:

Sehr geehrter Herr Breyl,

aus Ihren Daten geht hervor, dass es sich nicht um Befestigungsgewinde handelt, sondern wohl um eine Förderwendel o.ä.. Zudem ist bei größeren Nenndurchmessern (ca. >M62) die Steigung auf 6 mm begrenzt. Ob der Flankenwinkel bei Ihnen 60° beträgt, wird nicht deutlich.
Die Gl. (197 und 198) sind allgemein aus der Gewindegeometrie abgeleitet, bei 60° könnten Sie diese in Näherung übernehmen. Bei der Berechnung der Gewindekontaktlänge ist aber Vorsicht geboten, da die Querschnitte mit den Faktoren C1 bis C3 korrigiert werden (Aufweitung der Mutter, Biegung der Gewinde-„Zähne“). Diese gelten für Ihre (exotischen) Abmessungen nicht!

Prof. Wilfried Lori

Antwort:

Es gab einige formale Korrekturen aufgrund von Schreibfehlern, insbesondere in der einen oder anderen Formel. Deshalb erhalten alle Käufer der Version aus 2014 kostenfrei die neue Version aus 11-2015. Die alte Version ist dann ungültig und sollte nicht weiter verwendet werden.

Antwort:

Ja, hier handelt es sich leider um einen Schreibfehler. D1 ist korrekt. In Kürze erscheint ein Korrekturblatt zur VDI 2230 Blatt 1, in dem dieser sowie weitere Schreibfehler korrigiert werden.

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Dr.-Ing. Daniela Hein
Ihre Ansprechpartnerin zur VDI 2230

Dr.-Ing. Daniela Hein

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