Folie 1

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2. Verbindungselemente
2.1 Verbindungsarten (Wirkprinzipien)
Kraftschluss

• dazu ist es erforderlich, dass die Bauteile durch
  die Normalkraft (FN) zusammengepresst werden

• Normalkräfte können sein Federkräfte (techn.
  Federn, Schrauben, warm geschlagene Niete,)
• Schwerkraft (Rad/Fahrbahn)
• Magnetische Kräfte (Magnet -
  Spannplatten,Magnet- Schienenbremse,
  Elektrokupplungen)
• Elektrostatische Kräfte (Papierhalterung
  an Plotter, xy Schreiber)

• Größe der übertragenen Kraft

• Verwendung Schrauben, Keile, Rad/Fahrbahn

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Formschluss
c berücksichtigt ungleichmäßige
Schubspannungsverteilung

• Kraftübertragung (F) erfolgt durch den
  Scherwiderstand des verbindenden Teils

• an den kraftübertragenden Flächen tritt
  Flächenpressung auf

• Größe der übertragbaren Kraft

• Verwendung Stifte, Paßfedern, Paß Schrauben,
  Verzahnungen

Stoffschluss

• Kraftübertragung (F) erfolgt durch die
  Molekularkräfte in der Verbindungsfuge,
• (Adhäsionskräfte bei verschiedenen
  Werkstoffen, Kohäsionskräfte bei gleichartigen
  Werkstoffen)

• Größe der übertragbaren Kraft

• Verwendung Löten, Kleben, Schweißen

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2.2 Beispiele
2.2.1 Schraubverbindungen

• Schraubverbindungen stellen eine leicht lösbare
  Verbindung her.

• Liegt die Belastung in Richtung der
  Schraubenachse, dann handelt es sich um eine
  formschlüssige
• Verbindung.
• Wirken die Kräfte senkrecht zur Schraubenachse,
  dann erfolgt deren Übertragung kraft-, form- oder
• form- und kraftschlüssig.

• Alle Schrauben setzen Drehbewegungen in axiale
  Bewegungen um.

• Schraubenarten Befestigungsschrauben (Übertragen
  axiale und/oder Querkräfte)
• Bewegungsschrauben (Wandeln Drehbewegungen in
  axiale Bewegungen Pressen, Spindeln bei Dreh-
  maschinen)
• Dichtungsschrauben
• Einstellschrauben
• Messschrauben
• Spannschrauben

• Das Gewinde ist eine profilierte Einkerbung längs
  der Schraubenlinie.

Gewindebolzen mit Mutter nach DIN 27
Z
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Die Abwicklung der Schraubenlinie am
Flankendurchmesser d2 führt zu einer Geraden mit
dem Steigungswinkel ?. Das Regelgewinde hat einen
Steigungswinkel von ? ? 3.
Je nach Wahl der Steigungsrichtung werden links-
und rechtsgängige Schrauben unterschieden.
Grundformen von Gewinden
Whitwort Rohrgewinde
metrisches Gewinde
Sägegewinde
metrisches Feingewinde
Rundgewinde
Trapezgewinde
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Verformung und Festigkeit von Schrauben
Die Theorie der Befestigungsschrauben ist
reichlich umfangreich. Allein die Belastung des
Gewindes genauer zu erfassen überschreitet diesen
Kurs. Da das Schrauben jedoch zu den wichtigsten
Verbindungsarten, die in der Schule praktiziert
werden, gehört, sind einige wesentliche
Informationen über die Kraft- und
Verformungsverhältnisse bei Schraubverbindungen
unverzichtbar. Mit ihnen wird ein tieferes
Verständnis für Schraubverbindungen möglich.
Man unterscheidet nicht vorgespannte und
vorgespannte Schraubverbindungen. Die ersteren
sind vor dem Angreifen einer äußeren Kraft
unbelastet,also nicht vorgespannt. Das ist der
Fall bei Spann-schlössern, Abziehvorrichtungen
usw. Diese Variante betrachten wir im folgenden
nicht.
Bei vorgespannten Verbindungen sind die Schrauben
vor dem Angreifen einer Betriebskraft FV bereits
belastet. D. h., sowohl in der Schraube, als auch
in den verbundenen Werkstücken treten Spannungen
auf.
FV
vor dem Festdrehen
nach dem Festdrehen
nach dem Angreifen der Betriebskraft
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• Vor dem Festdrehen der Mutter sind Schraube und
  Bauteil noch unbelastet.

Verformungskennlinie für die Schraube (a) und für
die vorgespannte Platte (b) und ihre
Zusammen-führung über die gespiegelte (c) und
verschobene Plattenkennlinie (d) zum
Verspannungsschaubild.
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Verteilung der Spannungen Spannungen in
Schrauben und in Bauteilen
Zugspannung in der Schraube und Druckspannung im
Material
Zugspannung in der Schraube
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Festigkeitsklassen von Schrauben und Muttern
Schrauben aus Stahl sind mit Herstellerzeichen
und Festigkeitswerten gekennzeichnet. Die
Festigkeitskennzeichnung besteht aus zwei durch
einen Punkt getrennte Zahlen.

• Die erste Zahl gibt 1/100 der Prüfspannung in
  N/mm2 an.
• Die zweite Zahl gibt das 10-fache des
  Streckgrenzenverhältnisses
• (Mindeststreckgrenze zu Mindestzugfestigkeit)
  an.
• Das Produkt der beiden Zahlen entspricht 1/10 der
  Mindest-
• streckgrenze.

Festigkeitsklassen 3.6 4.6 5.6. 5.8 6.6 6.8
6.9 8.8 10.9 12.9 14.9
Muttern aus Stahl sind mit Herstellerzeichen und
einer Zahl gekennzeichnet, die 1/100 der
Prüfspannung in N/mm2 angibt. Die Prüfspannung
der Mutter entspricht der Mindestzugfestigkeit
einer entsprechenden Schraube.
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Ausführungsformen von Schrauben
Stiftschrauben verwendet man, wenn die Verbindung
häufig gelöst werden muss. Die Stiftschraube wird
mit dem kurzen Gewindeende in das Muttergewinde
des Werkstücks mit Hilfe eines Stiftsetzers
eingesetzt. Beim Lösen der Schraubverbindung wird
nur die Sechskantmutter gelöst.
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Passschrauben werden verwendet, wenn ein
Verschieben der verschraubten Werkstücke
verhindert werden soll und große Scherkräfte
auftreten. Der Schaftdurchmesser der
Passschraube ist etwas größer als der
Gewindedurchmesser.
Dehnschrauben verwendet man, wenn dauernde
Wechselbelastungen auftreten, z. B. am
Pleuelfluß. Normale Schaftschrauben brechen bei
dauernder Wechselbelastung nach einiger Zeit
infolge Ermüdung, auch wenn sie genügend stark
ausgeführt sind. Der Schaftdurchmesser der
Dehnschraube (formelastische Schraube) beträgt
nur etwa 90 des Gewindekern-durchmessers,
ausgenommen an Stellen, an denen sie in der
Bohrung anliegen soll. Die mit dem Dreh-
momentschlüssel richtig angezogene Dehnschraube
ist mit einer Zugkraft vorgespannt, die
wesentlich größer ist als die im Betrieb von
außen einwirkende Zugkraft. Im Betrieb kann die
Dehnschraube im elastischen Bereich bis dicht an
die Streckgrenze beansprucht sein. Dehnschrauben
halten ihre Verspannung selbst und benötigen
keine Schrauben- sicherung. Die Gewinde müssen
leichtgängig sein.
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(No Transcript)
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Muttern werden in verschiedenen Formen
hergestellt.
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Elemente zum Verbinden von Wellen und Naben
Pass- und Scheibenfederverbindung
Die Passfederverbindung ist die gebräuchlichste
Formschlussverbindung für Riemenscheiben,
Zahnräder, Kupplungen u.dgl. mit Wellen.
Scheibenfeder
Rundstirnige Passfeder
Passfeder mit Halte- und An-drückschrauben
geradstirnige Passfeder
Für längs bewegliche Naben wird die Passfeder mit
entsprechenden Toleranzen zur Gleitfeder, z.B.
bei Verschieberädern in Getrieben bei
Werkzeugmaschinen.

• Weitere Verbindungen von Welle und Nabe sind
• Keilverbindung
• Keil- und Zahnwellen - Verbindungen
• Polygon - Verbindung
• Stift - Verbindung

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Weitere in der Maschinentechnik genutzte
Verbindungen

• Klebverbindung
• Lötverbindung
• Schweißverbindung
• Nietverbindung

Aufgaben
4. Eine Schraube M 6 hat einen Kerndurchmesser
von 4,77 mm. Mit welcher Zugkraft kann sie
belastet werden, wenn die zulässige
Zugspannung ?z zul 60 N/mm2 beträgt? F10,7 kN
5. Mit welcher Zugbelastung kann ein Spannschloß
mit dem Gewinde M12 höchstens belastet werden,
wenn die Zugspannung 50 N/mm2 nicht überschritten
werden darf?
Der belastete Querschnitt soll mit dk 0,8 d
berechnet werden.
F3,62kN
6. Ein Elektromotor mit einer Leistung von 25 kW
und einer Drehzahl von 1420 min-1 hat einen
Wellenzapfen von 40 mm Durchmesser. Eine
rundstirnige Passfeder ohne Halteschraube soll
ein Ritzel aus Stahl drehsicher mit der Welle
verbinden.
Hinweise Eine Passfeder wird auf Abscherung
beansprucht. Außerdem entsteht zwischen den
Seitenflächen der Passfeder eine Flächenpressung.
Die Berechnung der Passfederlänge erfolgt über
die zulässige Flächenpressung, weil dann auch die
Abscherspannungen unter den zulässigen Werten
bleiben. Entscheidend ist meist die
Flächenpressung zwischen der Passfeder und der
Nabennut, weil diese Fläche kleiner ist, als die
zwischen Passfeder und Wellennut und sich deshalb
die größere Flächenpressung ergibt.
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Die zulässige Flächenpressung beträgt
beim Material der Welle und der Feder p 120
N/mm2. Die Tiefe der Nut in der Welle beträgt 3
mm und es steht eine Passfeder mit der Breite
von b 12 mm und einer Höhe von h 8 mm zur
Verfügung. Berechnen Sie die Länge l der
zu verwendenden Feder.
l 23,4 mm plus 12 mm