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Spannkraft einer Schraube

Fragen & Antworten zur Technischen Mechanik & Festigkeitslehre.

Spannkraft einer Schraube

Beitragvon RuFT am Fr 21. Nov 2014, 17:53

Guten Abend liebe Maschbauer,

ich studiere ím ersten Semester WiIng MB und mache gerade freiwillige Zusatzarbeit einfach aus Spaß und Interesse an der Sache, deshalb bitte ich schomal um Verständnis für unnötige Fragen:)

Ich möchte zwei Werkstücke miteinander verbinden, indem ich ein Loch durch beide bohre und durch dieses eine Gewindestange führe. Durch den Anpressdruck den ich mit zwei Muttern aufbringen will, soll das ganze zusammengehalten werden.

Bekannte Größen:

Fläche einer Unterlegscheibe: 960mm²
Druckfestigkeit des Werkstoffes: 2N/mm²
Maximale Kraft an Stange: 1920 N

Das Problem ist, dass ich eine Schraube nur mit einem Moment anziehen kann und noch nicht in der Lage bin, auf die Kraft zu schließen, die sie ausübt.

Ich habe ein wenig recherchiert und auf das Modell einer Schraube gestoßen, das besagt, sie sei ein aufgewickelter Keil. Nach zwei Skizzen bin ich auf folgendem Stand: Angenommen, die Schraube sei ein aufgewickelter Keil, dann hätte er, als rechtwinkliges Dreieck beschrieben, folgende Maße. Hypotenuse = pi*Gewindedurchmesser*Anzahl Gewindegänge, Winkel zur Horizontalen Alpha = Steigungswinkel eines Gewindegangs.

Weitere Ideen: M = F*r, also Kraft mal Hebelarm. Letztendlich muss ich das also mit einem Term der Einheit Meter multiplizieren, um auf die Kraft zu kommen. Hier bietet sich entweder die Gesamtlänge des Gewindes an oder die Entfernung, die die Schraube tatsächlich ins Werkstück zurückgelegt hat. Die würde allerdings den Steigungswinkel des Gewindes nicht berücksichtigen, deshalb tendiere ich ohne weitere Begründung zum ersten. Wenn die Mutter festgezogen wird, dann wirkt ja auch noch eine große Reibung zwischen den Gewinden, von der ich überhaupt nicht weiß, wie ich die in die Rechnung einfließen soll.

Wie muss ich weiter vorgehen, um das richtige Drehmoment bestimmen zu können, damit der Werkstoff nicht bricht?

Liebe Grüße
Tobi
RuFT
 
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