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
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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:
Es ist richtig, dass die Werte der Haftreibungszahl bei GJL-GJL, GJS-GJS und auch Alu-Alu, die nach der Entfettung besser sind als nach der Bearbeitung, etwas verwundern. Dies hat auch die Experten im VDI-Fachausschuss überrascht, aber die Ergebnisse der Quellen (s. Tabelle A + unveröffentlichtes Material eines Forschungsvorhabens an der TU Chemnitz) sind eindeutig. Es liegt die Vermutung nahe, dass bei gereinigten Gussflächen im Oberflächenbereich vorhandenes Graffit wirksam wird, das nach der Bearbeitung von Restprodukten quasi abgedeckt wird.
Da es viele Einflüsse auf die Reibungszahl gibt, wurden die Min- und Max-Werte aus verschiedenen Quellen übernommen. Beachten Sie also auch die Überlappungen der Bereiche!
Antwort:
Die Richtlinie VDI 2230 ist eine „anerkannte Regel der Technik“. Um als allgemein anerkannt zu gelten, muss sie folgende Voraussetzungen erfüllen:
•Sie muss wissenschaftlich theoretisch als richtig angesehen werden
•Sie muss in der Praxis technischen Experten bekannt sein
•Sie muss sich aufgrund praktischer Erfahrung bewährt haben.
Die VDI 2230 erfüllt diese drei Kriterien.
Unsere Aussage bezüglich des weltweit anerkannten Standards beruht auf eigenen Auswertungen sowie dem VDI vom Beuth-Verlag zugetragenen Informationen. Es gibt weltweit kein vergleichbares Regelwerk zur Berechnung von Schraubenverbindungen.
Antwort:
Blatt 2 ist im November 2011 als Entwurf erschienen. Diese Richtlinie zu "Mehrschraubenverbindungen" ist eine Ergänzung zu Blatt 1, welches zur Anwendung von Blatt 2 zwingend erforderlich ist.
Blatt 2 erscheint im Dez. 2014 erstmalig als sogenannter "Weißdruck", nachdem die Einsprüche zum Entwurf vom Fachausschuss "Schraubenverbindungen" geprüft und bearbeitet wurden.
Gegenüber dem Entwurf gibt es wesentliche Änderungen und Ergänzungen, die die Richtlinie verständlicher machen und ihre Anwendung erleichtern, auch im Zusammenwirken mit Blatt 1, welches formal an Blatt 2 angeglichen wurde und nun dem aktuellen Redaktionshandbuch für VDI-Richtlinien entspricht.
Auch einige formale Fehler des Entwurfs wurden korrigiert.
Antwort:
Seit dem Erscheinen der letzten Fassung 2003 wurden bei der Anwendung der Richtlinie sowie in analytischen und numerischen Untersuchungen neue Erfahrungen gemacht und Erkenntnisse gewonnen, die sich in einer Reihe von Hinweisen, Anfragen und Änderungswünschen der Richtlinien-Anwender ausdrückten. Diese wurden allesamt berücksichtigt und vom VDI-Fachausschuss unter der Leitung von Herrn Professor Lori, Hochschule Zwickau, eingearbeitet.
Wesentliche Inhalte der Aktualisierung betreffen:
- Änderung der Berechnung des Kraftverhältnisses bei Einschraubverbindungen
- Aufnahme der Nachweise zur Betriebsbeanspruchung, wenn diese zur Überschreitung der Streckgrenze führt bzw. bei überelastischem Anziehen, incl. der Nachweise zur Einhaltung der Mindestvorspannkraft und Mindestklemmkraft
- Belastung der Schraube durch Biegung als Sonderfall
- Erweiterung der Angaben zu Reibungszahlen in der Trennfuge (Tabelle A6)
- Aufnahme weitere Anziehverfahren und Verbesserung der Angaben zum Anziehfaktor (Tabelle A8).
- Angaben zu den Werkstoffkennwerten (Tabelle A9) aktualisiert und bei der Grenzflächenpressung weitere Untersuchungsergebnisse beachtet
- Aufnahme der Berechnung der Einschraubtiefe für den Fall, dass das Bolzengewinde bzgl. eines Gewindeabstreifens kritisch ist.
- Vergrößerung des Zuschlages zur effektiven Einschraubtiefe und Herausarbeitung des Unterschiedes zur Gesamt-Einschraubtiefe
- Erweiterung der Angaben zu Scherfestigkeitsverhältnissen typischer Bauteilwerkstoffe
Weitere Inhalte dieser Aktualisierung werden in der Einleitung zu Blatt 1 detailliert beschrieben.
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