Zusammenwirken von Schraubenbetätigungswerkzeugen und Schrauben PDF
Preview Zusammenwirken von Schraubenbetätigungswerkzeugen und Schrauben
FORSCHUNGSBERICHTE DES LANDES NORDRHEIN-WESTFALEN Nr.1607 Herausgegeben im Auftrage des Ministerpräsidenten Dr. Franz Meyers von Staatssekretär Professor Dr. h. c. Dr. E. h. Leo Brandt Dr.-Ing. Eginhard Barz Ing. Kar! Oberwinter Institut für Werkzeugforschung, Remscheid im Auftrage des Vereins zur Föorderung iJOn Forschungs- und Entwicklungsarbeiten v., in der Werkzeugindustrie eo Remscheid Zusammenwirken von Schraubenbetätigungswerkzeugen und Schrauben Teil I Untersuchung des zulässigen Gräßtspiels beim Anziehen von Sechskantschrauben mit Schraubenschlüsseln Teil II Untersuchung der Anpassung von Schraubendrehern an Schlitzschrauben Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH Verlags-Nr. 2011607 © 1966 by Springer Fachmcdicn Wicsbadcn Ursprlinglich erschienen bei Wcstdcutschcr Vcrlag, Kăln und Opladcn 1966 ISBN 978-3-663-06720-7 ISBN 978-3-663-07633-9 (eBook) DOI 10.1007/978-3-663-07633-9 Vorwort Die technische Entwicklung der letzten Jahrzehnte und die zunehmende Massen fertigung haben sich auch auf die Schraube und das Betätigungswerkzeug aus gewirkt. Wenn auch die Anforderungen an die Schraubenverbindung in den ver schiedenen Sparten der Technik, beispielsweise im Maschinen- und Fahrzeugbau (Konstruktionsschraube), im Vergleich zu der Feinwerktechnik (Heftschraube) grundverschieden sein können, so sind doch die Anforderungen an die Schrauben verbindung, insbesondere an das Zusammenwirken von Schraube und Betäti gungswerkzeug, ständig gewachsen. Um diesen Forderungen gerecht zu werden, ergab sich die Notwendigkeit, eingehende systematische Untersuchungen der Verhältnisse beim Anziehen von Schrauben an neutraler Stelle vorzunehmen, um nicht zuletzt einen durch Ver suchsergebnisse fundierten Beitrag zu liefern für die schon längst fällige Über arbeitung der Normen von Schrauben und Betätigungswerkzeugen, die inzwi schen auf internationaler Ebene erfolgt. V orliegende vom Ministerpräsidenten des Landes Nordrhein-Westfalen - Landes amt für Forschung - geförderte Arbeit besteht aus zwei sich ergänzenden Teilen. Teil I befaßt sich mit dem Zusammenwirken von handelsüblichen Sechskant schrauben und Schraubenschlüsseln im Hinblick auf die Funktionssicherheit bei Übertragung der größtmöglichen Anziehmomente. Teil II stellt eine An schlußaufgabe zu der abgeschlossenen Arbeit über das Thema »Untersuchung von Schraubendrehern und Schraubenverbindungen« dar, die in der Schriften reihe der Forschungsberichte des Landes Nordrhein-Westfalen unter Nr. 1004 veröffentlicht wurde. In dieser Arbeit wurden verschiedene funktionsmäßige Nachteile beim Anziehen von Schlitzschrauben mit Schraubendrehern bisheriger Ausführung aufgezeigt, wegen der schlechten Anpassung der Kraftübertragungs Bächen werden nämlich die Schlitze unzulässig stark verformt. Außerdem treten bei Verwendung von keilförmigen Schraubendreherspitzen Rückschubkräfte auf, die bei größeren Schrauben beträchtliche Andruckkräfte erforderlich machen. Dieser Teil der Arbeit befaßt sich mit der optimalen Anpassung von Schrauben dreherspitzen an Schraubenkopfschlitze. 5 TEIL I Untersuchung des zulässigen Größtspiels beim Anziehen von Sechskantschrauben mit Schraubenschlüsseln 7 Inhalt Einleitung ...................................................... . 11 1. Begriffe und Formelzeichen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 12 2. Stand der Technik. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 13 3. Abgrenzung der Aufgabe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 15 4. Theoretische Überlegungen über den Einfluß des Passungsspieles und des Eckmaßes bei Sechskantschrauben und -muttern auf die Schlüsselkraft ............................................ 16 5. Meßgeräte und Prüfverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 21 6. Untersuchungen................................................. 25 6.1 Schlüsselweite und Eckmaß von angelieferten Sechskantschrauben.. 25 6.2 Angriffswinkel und Verformung an den Ecken von Sechskantschrauben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 25 6.3 Spannungsoptische Untersuchung ............................. 29 6.4 Elastische und plastische Aufweitung der Maulschlüssel . . . . . . . . . .. 32 6.5 Ringschlüssel und Steckschlüsseleinsätze ....................... 36 Zusammenfassung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 39 Literaturverzeichnis ....................................... ,........ 41 9 Einleitung Die technische Entwicklung der letzten Jahrzehnte und die zunehmende Massen fertigung hat sich auch auf die Schraube und das Betätigungswerkzeug ausge wirkt. Wenn auch die Anforderungen an die Schraubenverbindung in den verschiedenen Sparten der Technik, beispielsweise im Maschinen- und Fahrzeugbau (Kon struktionsschraube), im Vergleich zu der Feinwerktechnik (Heftschraube) grundverschieden sein können, so sind doch die Anforderungen an die Schrauben verbindung, insbesondere an das Zusammenwirken von Schraube und Betäti gungswerkzeug, ständig gewachsen. Um diesen Forderungen gerecht zu werden, ergab sich die Notwendigkeit, ein gehende, systematische Untersuchungen der Verhältnisse beim Anziehen von Schrauben an neutraler Stelle vorzunehmen, um nicht zuletzt einen durch Ver suchsergebnisse fundierten Beitrag zu liefern für die schon längst fällige Über arbeitung der Normen von Schrauben und Betätigungswerkzeugen, die inzwi schen auf internationaler Ebene erfolgt. Die Ausnutzung der zulässigen Anziehmomente beim Anziehen von Sechskant schrauben mit Schraubenschlüsseln hängt von verschiedenen Einflußgrößen ab: 1. Passungsspiel zwischen den Flächen des Schraubenkopfes und denen des Schraubenschlüssels 2. Eckmaß am Schraubenkopf (Herstellungsverfahren) 3. Aufweitung des Schraubenschlüssels 4. Technologische Eigenschaften von Schraubenkopf und Schraubenschlüssel, insbesondere hinsichtlich der elastischen und plastisc:1en Verformbarkeit (Verschleiß verhalten) Bei der Zuordnung von Betätigungswerkzeugen zu Sechskantschrauben und -muttern hat man die geometrischen Verhältnisse der zusammenwirkenden Teile für die Beanspruchung zugrunde gelegt und deren Veränderung durch Ein wirkung der Kräfte außer acht gelassen. Vorliegende vom Ministerpräsidenten des Landes Nordrhein-Westfalen - Landes amt für Forschung - geförderte Aufgabe befaßt sich daher insbesondere mit den an den Angriffsflächen wirkenden Kräften und ihren Auswirkungen auf elastische und plastische Verformung an den Sechskanten und Schraubenschlüsseln. 11 1. Begriffe und Formelzeichen Md Anziehmoment kpm Ps Maulkraft, die das Anziehmoment erzeugt kp P'S Maulkraft, bezogen auf das Anziehmoment Md = 1 kpm kp(kpm PSIJ. Maulkraft unter Berücksichtigung der Reibung kp e Eckmaß mm sw Schlüsselweite, Entfernung zweier paralleler Flächen mm SWN Nennschlüsselweite mm SWs Schlüsselweite des Schlüssels mm SWM Schlüsselweite der Mutter oder des Schraubenkopfes mm tM SWN-SWM mm sp Spiel, Unterschied zwischen SWs und SWM mm sPa absolutes Spiel mm sPr prozentuales relatives Spiel, bezogen auf die Nennschlüsselweite % a; b Hebelarm der Schlüsselkraft mm f Quotient von e(sw fw Quotient von e(swM OCo Winkel, um den sich der Schlüssel verdrehen muß, bevor er den Schraubensechskant mitnimmt OCR rechnerischer Verdrehwinkel o OCv versuchsmäßig ermittelter Verdrehwinkel o OCB Verdrehwinkel unter zulässigem Anziehmoment o oc Winkel zwischen den Kraftangriffsflächen des Schlüsselmaules und den mit diesem in Funktion befindlichen Flächen des Schraubenkopfes o as Vorspannung Beanspruchung der angezogenen Schraube auf Zug kp(mm2 av Verspannung durch angezogene Schraube oder Mutter erzielte Druckspannung in der Schrauben verbindung kp(mm2 Pvs Vorspannkraft beim Anziehen der Schraube in dieser erzeugte Zugkraft kp Pvv Verspannkraft beim Anziehen der Schraube in der Schrauben verbindung erzeugte Druckkraft kp ß Reibwinkel : tang ß = ft o ft Reibungskoeffizient y Verhältniszahl PsfPsft 12 2. Stand der Technik An Schraubenverbindungen sind von jeher umfangreiche Untersuchungen vor genommen worden. Im wesentlichen befassen diese sich mit dem Gewinde, seiner Beanspruchung und Maßhaltigkeit. Neben der Untersuchung der Dauerhaltbarkeit wird den Reibungsverhältnissen zwischen Gewindeflanken und Kopfauflage besondere Beachtung geschenkt. Von diesen ist letzten Endes das für eine bestimmte Vor spannung erforderliche Anziehmoment abhängig. Da der Reibwert von verschiedenen Einflußgrößen wie Materialpaarung, Schraube-Mutter, von der Kopfauflage sowie von den Rauheitswerten am Ge winde der Schraube und des Muttergewindes sowie ferner von den jeweiligen Schmierungszuständen und Oberflächenbehandlungen von Schrauben abhängig ist, sind generelle Angaben eines Reibungswertes kaum möglich. In dem Schrift tum findet man stark voneinander abweichende Angaben für den Reibungswert (0,05 ... 0,36). Wenn auch die Schwankungen der Reibwerte durch verschiedene Maßnahmen (Verwendung des gleichen Fabrikates usw.) erheblich herabgesetzt werden kön nen, so können nach neueren Untersuchungsergebnissen dennoch die Reibwerte im Verhältnis 1 : 1,5 ... 1 : 3 schwanken. Dementsprechend sind auch die bei vorgegebenen Drehmomenten erreichbaren Vorspannungen der Schraube unterschiedlich bzw. werden bei vorgegebener Vorspannung unterschiedliche Anziehdrehmomente benötigt. Das Betätigungswerkzeug muß also in der Lage sein, auch die bei ungünstigen Reibungsverhältnissen erforderlichen Anziehmomente zu übertragen. Hinzu kommt, daß die geometrischen Abmessungen der Schraubenköpfe, ins besondere die Eckmaße, vom Herstellungsverfahren abhängen. Das Kaltverformen und das Schmieden im Sechskantgesenk erfordern eine Konizität der Flächen und Kanten (Abb. 1), ferner ein Entgraten. Auf der Vierhämmermaschine warm geschmiedete Sechskantköpfe weisen keine Konizität auf, jedoch sind zwei von sechs gegenüberliegenden Kanten stark abgerundet (Abb.2). Außerdem können durch unsachgemäßes Nachschleifen der Hammerflächen Winkelabweichungen vom Sollwert (120°) eintreten, durch die das Eckmaß verringert wird. Bei aus Sechskantstangen gedrehten Schrauben (vorzugsweise kleiner Abmessun gen und kleiner Stückzahlen) entstehen parallele Sechskantflächen und dem ge zogenen Stangenmaterial entsprechend vergleichsweise scharfe Kanten. Bei diesen Schrauben ist, ebenso wie bei den kaltverformten bzw. im Gesenk ge schmiedeten Schrauben, eine Symmetrie des Polygons vorhanden. 13
The list of books you might like
