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:
Sehr geehrter Herr Streicher, zu Ihren Fragen ist folgendes zu bemerken, wobei darauf zu verweisen ist, dass Sie offenbar die Version 2003 benutzen und nicht die aktuelle Version vom November 2015. Allerdings sind die Unterschiede nicht grundsätzlicher Art und haben bzgl. Ihrer Fragen keine signifikante Auswirkung.
1.) Wie immer geht man natürlich ingenieurmäßig vor: Bei Axial- und Querkräften (Schrägzug) werden die Setzbeträge für Querlast verwendet.
2.) Ein Beispiel zur Berechnung des Krafteinleitungsfaktors kann nicht geliefert werden. In der Regel wird die vereinfachte Ermittlung genutzt, Anhang C war primär für die Entwickler analytischer Berechnungssoftware gedacht.
Der Einfluss des über den Anschlusskörper eingeleiteten Momentes hängt von der Lage des Anschlussköpers ab und ist in der Regel sehr gering, was Ihre Rechnung auch zeigt. Zudem reduziert den Momenteneinleitungsfaktor noch der Abstand der Krafteinleitung l_A.
3.) Auch hier wieder „worst-case-szenario“: Keine Übertragung der Querlast durch Haftreibung, sondern vollständiger Verlust der Vorspannkraft. Die Scherfestigkeit ist entweder bekannt oder es wird das Scherfestigkeitsverhältnis verwendet. Dann muss natürlich mit Rm multipliziert werden.
Bzgl. der Lochleibung liegt der theoretische Grenzfall eines vollständigen Rutschens (z.B. infolge vorher nicht bekannter Lastspitze) bis zur Anlage in der Bohrung bei Aufrechterhaltung der Vorspannkraft zu Grunde.
4.) Parameter mit Index „0“ bedeuten, dass der kritische Querschnitt zu wählen ist, s. auch Formelzeichenverzeichnis! Alle Berechnungen wurden mit Normwerten durchgeführt. Bei den Festigkeiten ist zu beachten, dass der „min-Wert“ auch größer als der Nennwert sein kann (s. ISO 898-1)!! Bei Ihrem Beispiel M30 beträgt R_p0,2min=660 MPa. Damit ergibt sich F_MTab=300,18kN.
5.) Das Bild 5.5/4 zur Einschraubtiefe stellt den ungünstigsten Fall dar: M4, überelastisches Anziehen und Rm_max sind hier die Basis. Das Bild ist für eine Vorauswahl und Einschätzung vorhandener Lösungen gedacht.
Insofern ist es richtig, dass Ihre Rechenwerte kleiner ausfallen. Für M16 beträgt nach DIN13 d_min aber 15,682 mm (Toleranz 6H) und D_2max=14,913 mm. Für Rm_max wäre 800x1,2=960 MPa zu verwenden, C_3 wäre zu berechnen.
Mit freundlichen Grüßen
W. Lori
Antwort:
Die Montage-Vorspannkraft muss nicht grundsätzlich den Tabellen A1 bis A4 entnommen werden. Die zulässige Montagevorspannkraft kann mit dem gewählten Ausnutzungsgrad und der Mindestfestigkeit der Schraube auch mit den Gleichungen (R7/2) bzw. (143, 144) berechnet werden.
Mit den Betriebskräften hat dies nichts zu tun.
