Beleg I
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Heino Thiele 25.09.02<br />
<strong>Beleg</strong> I<br />
Mechanische Spannvorrichtung
Inhaltsverzeichnis<br />
1. AUFGABENSTELLUNG<br />
2. LITERATURVERZEICHNIS<br />
3. FORMELZEICHEN<br />
4. BERECHNUNGS- UND KONSTRUKTIONSDOKUMENTATION<br />
1. KONSTRUKTIONSENTWURF<br />
2. BERECHNUNGSDOKUMENTATION<br />
3. ZEICHNUNGSDOKUMENTATION<br />
4. KONSTRUKTIONSBESCHREIBUNG<br />
5. ANLAGEN<br />
1. MECHANISCHE MODELLE<br />
2. FORMELVERZEICHNIS
1. Aufgabenstellung<br />
Konstruieren Sie eine mechanische Spannvorrichtung, mit allen erforderlichen Berechnungsund<br />
Zeichnungsunterlagen. Auf Grundlage geltender Normen des Maschinenbaus und der<br />
vorgegebenen Konstruktionsparameter. Verwenden Sie dazu erforderliche Rechentechnik<br />
und Software (CAD-Anwendung, Berechnungsprogramme, Schreibprogramme).
2. Literaturverzeichnis<br />
Roloff / Matek Maschinenelemente, Normung, Berechnung, Gestaltung<br />
W. Matek, D. Muhs, H. Wittel, M. Becker, D. Jonnasch<br />
15., durchgesehene Auflage August 2001<br />
Friedr. Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH, Braunschweig / Wiesbaden<br />
Roloff / Matek Maschinenelemente, Formelsammlung<br />
W. Matek, D. Muhs, H. Wittel, M. Becker, D. Jonnasch<br />
6., vollständig neubearbeitete und erweiterte Auflage 2001<br />
Fierdr. Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH, Braunschweig / Wiesbaden<br />
Technisches Zeichnen, Hrsg. vom DIN Deutsches Institut für Normung e.V<br />
H. Geschke, M. Helmetag, W. Wehr<br />
23., neubearbeitete und erweiterte Auflage<br />
B.G. Teubner Stuttgart Leipzig, Beuth Verlag Wien Zürich, 1998<br />
Metalltechnik, CD-Datenbank, Version 3.0<br />
EUROPA-LEHRMITTEL - Nourney, Vollmer GmbH & Co. – Haan-Gruiten<br />
Taschenbuch für den Maschinenbau / Dubbel. Hrsg. von W.Beitz und K.-H.Grote<br />
20., neubearbeitete und erweiterte Auflage – Springer 2001
3. Formelzeichenverzeichnis<br />
A<br />
A i<br />
A 3<br />
A p<br />
A N<br />
A ers<br />
A proj<br />
A vorhj<br />
A w<br />
D A<br />
E T<br />
F<br />
F a<br />
F z<br />
F y<br />
F B<br />
F Bo<br />
F Bu<br />
F Kl<br />
F Vmin<br />
F VM<br />
F sp<br />
F z<br />
H 1<br />
I w<br />
K t<br />
M b<br />
M G<br />
P<br />
R e<br />
R m<br />
R p0,2<br />
S F<br />
T<br />
T eq<br />
W x<br />
W t<br />
W p<br />
W w<br />
a<br />
b<br />
c<br />
d<br />
d 2<br />
d h<br />
Querschnitt<br />
Querschnittsfläche des i-ten zylindrischen Elementes der Schraube<br />
Kernquerschnitt der Schraube<br />
Auflagefläche bei Schraubverbindungen<br />
Nennquerschnitt der Schraube<br />
Querschnittsfläche des Ersatzzylinders<br />
projizierter Querschnitt<br />
vorhandener Querschnitt<br />
Schweißnahtquerschnitt<br />
Außendurchmesser der verspannten Teile<br />
E-Modul der verspannten Teile<br />
Kraft<br />
Ausschlagskraft<br />
Kraft in x-Richtung<br />
Kraft in y-Richtung<br />
Betriebskraft der Schraube<br />
obere Betriebskraft der Schraube<br />
untere Betriebskraft der Schraube<br />
Klemmkraft<br />
kleinste Montagevorspannkraft<br />
Montagevorspannkraft<br />
Spannkraft der Schraube<br />
Vorspannkraftverlust<br />
Flankenüberdeckung des Gewindes<br />
Flächenmoment der Schweißnaht<br />
technologischer Größeneinflussfaktor<br />
Biegemoment<br />
Gewindemoment<br />
Gewindesteigung<br />
Streckgrenze<br />
Zugfestigkeit / Bruchgrenze<br />
0,2% Dehngrenze<br />
Sicherheit gegen Fließen<br />
Torsionsmoment<br />
äquivalentes Torsionsmoment<br />
Widerstandsmoment<br />
Torsionswiderstandsmoment<br />
polares Widerstandsmoment<br />
Widerstandsmoment der Schweißnaht<br />
Schweißnahtbreite<br />
Bauteilbreite<br />
Wangenbreite<br />
Bauteildurchmesser<br />
Flankendurchmesser des Schraubengewindes<br />
Durchmesser des Durchgangsloches
d K<br />
d L<br />
d S<br />
d w<br />
e max<br />
f z<br />
k A<br />
l<br />
l 1<br />
l k<br />
m<br />
n<br />
p<br />
p zul<br />
t<br />
t g<br />
t s<br />
wirksamer Reibungsdurchmesser der Schraubenauflage<br />
Lochdurchmesser<br />
Durchmesser zum Spannungsquerschnitt der Schraube<br />
Außendurchmesser der Kopfauflage<br />
Randfaserabstand<br />
Setzbetrag<br />
Anziehfaktor<br />
Schweißnahtlänge<br />
Länge des Muttergewindes<br />
Klemmlänge der verspannten Teile<br />
Anzahl<br />
Krafteinleitungsfaktor<br />
Flächenpressung<br />
zulässige Flächenpressung<br />
Bauteildicke<br />
Dicke der Gabel<br />
Dicke der Stange<br />
δ s<br />
δ T<br />
δ ges<br />
elastische Nachgiebigkeit der Schraube<br />
elastische Nachgiebigkeit der Bauteile<br />
elastische Gesamtnachgiebigkeit<br />
Φ Kraftverhältnis<br />
Φ k vereinfachtes Kraftverhältnis<br />
ϕ Steigungswinkel des Gewindes<br />
ϕ Faktor zur Berechnung des Anstrengungsverhältnisses<br />
κ Reduktionsfaktor<br />
µ G Gewindereibungszahl<br />
µ K Reibungszahl der Kopfauflage<br />
ρ’ Gewinde-Gleitreibungswinkel<br />
σ A<br />
σ A(SV)<br />
σ z<br />
σ M<br />
σ red<br />
σ zzul<br />
σ b<br />
σ l<br />
σ bzul<br />
σ w<br />
σ wzul<br />
τ t<br />
τ zul<br />
τ a<br />
τ azul<br />
Ausschlagsfestigkeit<br />
Ausschlagsfestigkeit der schlussvergüteten Schraube<br />
Zugspannung<br />
Montagezugspannung<br />
reduzierte Vergleichsspannung<br />
zulässige Zugspannung<br />
Biegespannung<br />
Lochleibungsspannung<br />
zulässige Biegespannung<br />
Spannung in der Schweißnaht<br />
zulässige Schweißnahtspannung<br />
Torsionsspannung<br />
zulässige Schubspannung<br />
mittlere Scherspannung<br />
zulässige Scherspannung
4. Berechnungs- und Konstruktionsdokumentation<br />
1. Konstruktionsentwurf<br />
2. Berechnungsdokumentation<br />
3. Zeichnungsdokumentation<br />
4. Konstruktionsbeschreibung
1. Konstruktionsentwurf
2. Berechnungsdokumentation
s Bolzengelenkes Position 6<br />
Werte Hebelarm l 1: 120 mm<br />
Hebelarm l 2: 120 mm<br />
Bearbeitet am: 10.05.2003<br />
Kraft:<br />
13 kN<br />
Stahlart:<br />
Werkstoff:<br />
Zugfestigkeit:<br />
Streckgrenze:<br />
unlegierter Baustahl<br />
S 355 J2 G3<br />
510 N/mm²<br />
355 N/mm²<br />
Biegewechself.: 180 N/mm² TB 1-1<br />
Biegeschwellf.: 270 N/mm²<br />
Zug-Druck-Wechsf.: 140 N/mm²<br />
Zug-Druck-Schwellf.: 225 N/mm²<br />
Torsionswechself.: 105 N/mm²<br />
Torsionsschwellf.: 160 N/mm²<br />
Sicherh. Fließen S F : 1,5<br />
K A : 1,1 TB 3-5a oder Angabe<br />
k für Einbaufall 1: 1,9 Roloff / Matek S: 253 (9.1)<br />
k für Einbaufall 2: 1,4 Formelheft S.97 (gleitend)<br />
k für Einbaufall 3: 1,2<br />
Mechanisches Modell: siehe Anhang<br />
Ergebnis Kraftangriffswinkel: 45,000 Grad<br />
Kraft in x-Richtung: 9,192 kN<br />
Kraft in y-Richtung: 9,192 kN<br />
zul. Biegespannung:<br />
236,667 N/mm²<br />
Roloff / Matek S. 61/62<br />
Bolzendurchmesser:<br />
Bolzendurchmesser:<br />
Bolzendurchmesser:<br />
Bolzenlänge:<br />
14,769 mm<br />
10,882 mm<br />
9,328 mm<br />
77,000 mm<br />
Einbaufall 1: Spielpassung<br />
Einbaufall 2: Gabelpresspassung<br />
Einbaufall 3: Stangenpresspassung<br />
gewählte Abmessungen:<br />
Bolzendurchmesser:<br />
Bolzenlänge:<br />
18 mm<br />
81 mm<br />
Einbaufall 1<br />
Bolzen ISO 2340-B-18x81-E 360<br />
Heino Thiele Entwurf Spannvorrichtung: Bolzengelenk 6
Berechnung des Bolzengelenkes Position 5 und 8<br />
Mechanisches Modell: siehe Anhang<br />
Bearbeitet am: 10.05.2003<br />
Werte Kraft in x-Richtung: 9,192 kN<br />
Kraft in y-Richtung:<br />
9,192 kN<br />
zul. Biegespannung:<br />
236,667 N/mm²<br />
Bolzendurchmesser:<br />
Bolzendurchmesser:<br />
Bolzendurchmesser:<br />
Bolzenlänge:<br />
12,419 mm<br />
8,112 mm<br />
7,510 mm<br />
58,000 mm<br />
Einbaufall 1: Spielpassung<br />
Einbaufall 2: Gabelpresspassung<br />
Einbaufall 3: Stangenpresspassung<br />
gewählte Abmessungen:<br />
Bolzendurchmesser:<br />
16 mm<br />
nach Einbaufall: 1<br />
Bolzenlänge: 58 mm Bolzen ISO 2340-B-16x58-E 360<br />
Heino Thiele Entwurf Spannvorrichtung: Bolzengelenk 5 und 8
Berechnung der Zugstange<br />
Mechanisches Modell: siehe Anhang<br />
Bearbeitet am: 10.05.2003<br />
Stange Zugkraft: 9,192 kN<br />
erf. Kernquerschn.:<br />
result. Durchmesser:<br />
40,855 mm²<br />
7,212 mm<br />
Auge<br />
Querschnittsart:<br />
Bolzendurchmesser:<br />
Rechteck<br />
16,000 mm<br />
Dicke: 25,600 mm Roloff / Matek S. 253<br />
Breite: 48,000 mm<br />
Radius: 24,000 mm<br />
gewählte Abmessungen:<br />
Stangendurchm.:<br />
Augenlänge:<br />
Augendicke:<br />
Augenbreite:<br />
Augenradius:<br />
12 mm<br />
60 mm<br />
20 mm<br />
45 mm<br />
22,5 mm<br />
TB 1-5 Flachstahl<br />
Heino Thiele Entwurf Spannvorrichtung: Zugstange
Berechnung des Winkelhebels<br />
Mechanisches Modell: siehe Anhang<br />
Bearbeitet am: 10.05.2003<br />
Werte Kraftangriffswinkel: 45,000 Grad<br />
Kraft in x-Richtung: 9,192 kN<br />
Kraft in y-Richtung: 9,192 kN<br />
wirksames Moment: 1103086,579 Nmm<br />
zul. Biegespannung: 236,667 N/mm²<br />
Profil<br />
Querschnittsart:<br />
erf. Widerstandsm.:<br />
Breite:<br />
Dicke:<br />
Länge:<br />
Flachstahl<br />
4660,929 mm³<br />
41,807 mm<br />
16 mm<br />
46,000 mm<br />
Verhältnis Breite zur Höhe min.:4.1<br />
Gelenk<br />
Querschnittsart:<br />
Breite:<br />
Dicke:<br />
Rechteck<br />
54,000 mm<br />
28,800 mm<br />
Roloff / Matek S. 253<br />
Gabel<br />
Querschnittsart:<br />
Dicke:<br />
Breite:<br />
Radius:<br />
Höhe:<br />
Rechteck<br />
9,600 mm<br />
57,000 mm<br />
28,500 mm<br />
74,500 mm<br />
Roloff / Matek S. 253<br />
gewählte Abmessungen:<br />
Profil Breite: 45 mm<br />
Länge:<br />
48 mm<br />
Dicke:<br />
16 mm<br />
TB 1-5 Flachstahl<br />
Gelenk Breite: 65 mm<br />
Höhe:<br />
65 mm<br />
Dicke:<br />
36 mm<br />
TB 1-5 Flachstahl<br />
Gabel Breite: 65 mm<br />
Wangendicke:<br />
8 mm<br />
Höhe:<br />
72 mm<br />
Dicke:<br />
36 mm<br />
Heino Thiele Entwurf Spannvorrichtung: Winkelhebel
Berechnung der Konsole<br />
Mechanisches Modell: siehe Anhang<br />
Bearbeitet am: 10.05.2003<br />
Werte wirksames Moment: 588128,994 Nmm<br />
Kraft in x-Richtung:<br />
zul. Biegespannung:<br />
Hebelarm Augen:<br />
9,192 kN<br />
236,667 N/mm²<br />
63,980 mm<br />
Mitte Bohrung im Auge<br />
Platte wirksame Kraft: 8,621 kN<br />
Mitte Bohrung in der Platte<br />
Widerstandsmoment:<br />
erf. Querschnitt:<br />
Hebelarm Platte:<br />
Länge:<br />
Dicke:<br />
2185,494 mm³<br />
36,425 mm²<br />
60,000 mm<br />
145,000 mm<br />
12,960 mm<br />
Augen Höhe: 84,500 mm<br />
Dicke: 10,800 mm<br />
Breite 1: 54,000 mm<br />
Breite 2: frei mm<br />
Radius: 27,000 mm<br />
gewählte Abmessungen:<br />
Platte Länge: 145 mm TB 1-5 Flachstahl<br />
Breite:<br />
80 mm<br />
Dicke:<br />
15 mm<br />
Augen Breite: 55 mm TB 1-5 Flachstahl<br />
Höhe: 79,5 mm<br />
Radius: 27,5 mm<br />
Dicke:<br />
8 mm<br />
Heino Thiele Entwurf Spannvorrichtung: Konsole
Berechnung des Druckstückes<br />
Mechanisches Modell: siehe Anhang<br />
Bearbeitet am: 10.05.2003<br />
Druckst.<br />
Material:<br />
Länge:<br />
Breite:<br />
Halbrund oder ballig<br />
80,000 mm<br />
80,000 mm<br />
Auge<br />
Querschnittsart:<br />
Länge:<br />
Breite:<br />
Höhe:<br />
Dicke:<br />
Flachstahl<br />
52,500 mm<br />
48,000 mm<br />
75,000 mm<br />
25,600 mm<br />
Roloff / Matek S. 253<br />
gewählte Abmessungen:<br />
Druckst. Breite: 80 mm<br />
Länge:<br />
80 mm<br />
Dicke min:<br />
12 mm<br />
Auge Höhe: 68,5 mm<br />
Breite:<br />
45 mm<br />
Dicke:<br />
20 mm<br />
Augenradius: 22,5 mm<br />
TB 1-5 Flachstahl<br />
Heino Thiele Entwurf Spannvorrichtung: Druckstück
Auswahl der Schraubverbindung / Stiftverbindung<br />
Mechanisches Modell: siehe Anhang<br />
Bearbeitet am: 10.05.2003<br />
Werte<br />
Schraubenart:<br />
Bezeichnung:<br />
Festigkeitsklasse:<br />
Zugfestigkeit:<br />
Streckgrenze:<br />
Sechskantschraube<br />
ISO 4014 - M 10 x ... - 8.8<br />
8.8<br />
800 N/mm²<br />
640 N/mm²<br />
Stiftkraft quer: 9192,388 N Kraft in x-Richtung<br />
Schraubenkraft längst: 2671,430 N aus mech. Modell S. 7<br />
zul. Flächenpressung: 420 N/mm²<br />
Ergebnis erf. Durchmesser: 8,000 mm nach TB 8-13<br />
Flächenpressung: 419,548 N/mm² Roloff / Matek S.209 (8.4)<br />
Länge: frei mm<br />
gewählte Abmessungen:<br />
Schrauben zur Aufnahme der Längstkraft:<br />
Durchmesser:<br />
10 mm<br />
Anzahl:<br />
4 Stck.<br />
Länge: frei mm je nach Einbaufall<br />
Stift zur Aufnahme der Querkraft:<br />
Zylinderstift ISO 2338 - A - 8 x 50 - St<br />
TB 9-3<br />
Durchmesser: 8 mm TB 9-4<br />
Anzahl:<br />
1 Stck.<br />
Länge: 50 mm je nach Einbaufall<br />
Heino Thiele Entwurf Spannvorrichtung: Schraubverbindung
Auswahl des Spannschlosses<br />
Mechanisches Modell: siehe Anhang<br />
Bearbeitet am: 10.05.2003<br />
Werte Zugkraft: 9,192 kN<br />
erf. Kernquerschn.: 38,841 mm² Roloff / Matek S.236 (8.50)<br />
result. Durchmesser: 7,032 mm<br />
Werkstoff:<br />
Zugfestigkeit:<br />
S 355 J2 G3<br />
510 N/mm²<br />
Streckgrenze: 355 N/mm²<br />
zul. Flächenpressung: 10-15 N/mm² TB 8-18 Stahl / Stahl<br />
gewählte Abmessungen:<br />
Zugstange Durchmesser: 12 mm<br />
Länge: frei mm je nach Einbaufall<br />
Spann- Gewindesteigung: 1 mm<br />
schloss Kerndurchmesser: 10,773 mm<br />
Gewindelänge: 2 x 20 = 40 mm<br />
Flankendurchmesser: 11,35 mm<br />
Flankenüberdeckung: 0,54127 mm<br />
Heino Thiele Entwurf Spannvorrichtung: Spannschloss
Festigkeitsnachweise<br />
Bearbeitet am: 10.05.2003<br />
Werte Kraftangriffswinkel: 45 Grad<br />
Hebelarm l 1: 120 mm<br />
Hebelarm l 2: 120 mm<br />
Kraft:<br />
Kraft in x-Richtung:<br />
Kraft in y-Richtung:<br />
13 kN<br />
9,192 kN<br />
9,192 kN<br />
Bolzen<br />
Stahlart:<br />
Werkstoff:<br />
Zugfestigkeit:<br />
Streckgrenze:<br />
Stahl<br />
E 360 (St 70)<br />
780 N/mm²<br />
560 N/mm²<br />
TB 1-1<br />
Bauteile<br />
Stahlart:<br />
Werkstoff:<br />
Zugfestigkeit:<br />
Streckgrenze:<br />
unlegierter Baustahl<br />
S 355 J2 G3<br />
510 N/mm²<br />
355 N/mm²<br />
TB 1-1<br />
zul. Zugspannung:<br />
zul. Biegespannung:<br />
zul. Flächenpressung:<br />
236,667 N/mm²<br />
236,667 N/mm²<br />
127,500 N/mm²<br />
Sicherh. Fließen S F : 1,5<br />
K T : 1 TB 3-11a<br />
K A : 1,1 TB 3-5a oder Angabe<br />
Heino Thiele<br />
Festigkeitsnachweis Spannvorrichtung: Werte
Festigkeitsnachweis der Bolzengelenke<br />
Bolzen Pos. 6<br />
Nachweis der Biegung<br />
1. Äußere Belastung<br />
Spannungsverhältniss ( Kappa): 0,8<br />
Kraft: 9,192 kN<br />
Anwendungsfaktor: 1,1<br />
2. Spannungen im kritischen Querschnitt<br />
Biegemoment:<br />
3. Querschnittswerte entsprechend der Spannungsart<br />
σ<br />
b ZD<br />
M<br />
W<br />
b<br />
X<br />
≤ σ<br />
b ZD zul<br />
Bolzendurchmesser:<br />
18 mm<br />
4. Vorhandene Spannungswerte Einbaufall 1<br />
vorh. Biegemoment: 84500 N/mm<br />
vorhandene Biegespannung: 159,379 N/mm²<br />
5. Zulässige Spannungswerte<br />
zulässige Biegespannung:<br />
195,000 N/mm²<br />
=<br />
Rm<br />
K<br />
* M<br />
σ =<br />
A<br />
b Π 3<br />
W<br />
W = * d<br />
16<br />
M<br />
b nenn<br />
=<br />
F * (t<br />
bnenn<br />
S<br />
+ 2t<br />
8<br />
G<br />
)<br />
σ bzul<br />
= 0,25<br />
*<br />
6. Spannungsnachweise<br />
vorhandene Biegespannung = 159,38 N/mm² < zul. Biegespannung = 195,00 N/mm²<br />
7. Diskussion der Konstruktion<br />
- ausreichende Sicherheit = hält<br />
Heino Thiele Festigkeitsnachweis Spannvorrichtung: Bolzengelenke Seite 2
Nachweis der Flächenpressung<br />
1. Äußere Belastung<br />
Spannungsverhältniss ( Kappa): 0,8<br />
Kraft: 9,192 kN<br />
Anwendungsfaktor: 1,1<br />
2. Spannungen im kritischen Querschnitt<br />
Flächenpressung:<br />
p =<br />
3. Querschnittswerte entsprechend der Spannungsart<br />
K<br />
A<br />
A<br />
* F<br />
proj<br />
Nenn<br />
Bolzendurchmesser:<br />
projezierte Fläche:<br />
18 mm<br />
936 mm²<br />
4. Vorhandene Spannungswerte<br />
vorhandene Flächenpressung:<br />
15,278 N/mm²<br />
5. Zulässige Spannungswerte<br />
zulässige Flächenpressung:<br />
127,500 N/mm²<br />
p = K<br />
zul<br />
t<br />
* 0,25<br />
* R<br />
mN<br />
6. Spannungsnachweise<br />
vorhandene Flächenpressung = 15,28 N/mm² < zul. Fläch.pressung = 127,50 N/mm²<br />
7. Diskussion der Konstruktion<br />
- ausreichende Sicherheit = hält<br />
Heino Thiele Festigkeitsnachweis Spannvorrichtung: Bolzengelenke Seite 3
Bolzen Pos. 5 und 8<br />
Nachweis der Biegung<br />
1. Äußere Belastung<br />
Spannungsverhältniss ( Kappa): 0,8<br />
Kraft: 9,192 kN<br />
Anwendungsfaktor: 1,1<br />
2. Spannungen im kritischen Querschnitt<br />
Biegemoment:<br />
3. Querschnittswerte entsprechend der Spannungsart<br />
σ<br />
b ZD<br />
M<br />
W<br />
b<br />
X<br />
≤ σ<br />
b ZD zul<br />
Bolzendurchmesser:<br />
16 mm<br />
4. Vorhandene Spannungswerte Einbaufall 1<br />
vorh. Biegemoment: 41364 N/mm<br />
vorhandene Biegespannung: 111,085 N/mm²<br />
5. Zulässige Spannungswerte<br />
zulässige Biegespannung:<br />
195,000 N/mm²<br />
=<br />
Rm<br />
K<br />
* M<br />
σ =<br />
A<br />
b Π 3<br />
W = * d<br />
16<br />
W<br />
bnenn<br />
M<br />
bnenn<br />
=<br />
F * (t<br />
S<br />
+ 2t<br />
8<br />
G<br />
)<br />
σ bzul<br />
= 0,25<br />
*<br />
6. Spannungsnachweise<br />
vorhandene Biegespannung = 111,08 N/mm² < zul. Biegespannung = 195,00 N/mm²<br />
7. Diskussion der Konstruktion<br />
- ausreichende Sicherheit = hält<br />
Heino Thiele Festigkeitsnachweis Spannvorrichtung: Bolzengelenke Seite 4
Nachweis der Flächenpressung<br />
1. Äußere Belastung<br />
Spannungsverhältniss ( Kappa): 0,8<br />
Kraft: 9,192 kN<br />
Anwendungsfaktor: 1,1<br />
2. Spannungen im kritischen Querschnitt<br />
Flächenpressung:<br />
p =<br />
K<br />
A<br />
A<br />
* F<br />
proj<br />
Nenn<br />
3. Querschnittswerte entsprechend der Spannungsart<br />
Bolzendurchmesser:<br />
projezierte Fläche:<br />
16 mm<br />
576 mm²<br />
4. Vorhandene Spannungswerte<br />
vorhandene Flächenpressung:<br />
17,554 N/mm²<br />
5. Zulässige Spannungswerte<br />
zulässige Flächenpressung:<br />
127,500 N/mm²<br />
p = K<br />
zul<br />
t<br />
* 0,25<br />
* R<br />
mN<br />
6. Spannungsnachweise<br />
vorhandene Flächenpressung = 17,55 N/mm² < zul. Fläch.pressung = 127,50 N/mm²<br />
7. Diskussion der Konstruktion<br />
- ausreichende Sicherheit = hält<br />
Heino Thiele Festigkeitsnachweis Spannvorrichtung: Bolzengelenke Seite 5
Festigkeitsnachweis der Zugstange<br />
Stangenauge<br />
Nachweis auf Zug<br />
1. Äußere Belastung<br />
Spannungsverhältniss ( Kappa): 0,8<br />
Kraft: 9,192 kN<br />
Anwendungsfaktor: 1,1<br />
2. Spannungen im kritischen Querschnitt<br />
Zugspannung:<br />
σ<br />
F<br />
A<br />
≤ σ<br />
zul<br />
3. Querschnittswerte entsprechend der Spannungsart<br />
Wangenbreite:<br />
4. Vorhandene Spannungswerte<br />
vorhandene Zugspannung:<br />
14,5 mm<br />
72,438 N/mm²<br />
5. Zulässige Spannungswerte<br />
zulässige Zugspannung:<br />
6. Spannungsnachweise<br />
236,667 N/mm²<br />
R<br />
S<br />
e<br />
F<br />
S<br />
F<br />
=<br />
5<br />
K<br />
A<br />
* FNenn<br />
⎡ 3 ⎛ dL<br />
⎞⎤<br />
σ = * 1 1<br />
2 ⎢ + ⎜ + ⎟⎥<br />
≤ σ<br />
2 * c * t ⎣ 2 ⎝ c ⎠⎦<br />
zul<br />
= 1,<br />
vorhandene Zugspannung = 72,44 N/mm² < zul. Zugspannung = 236,67 N/mm²<br />
7. Diskussion der Konstruktion<br />
- ausreichende Sicherheit = hält<br />
- Nachweis auf Verdrehsicherheit aufgrund hoher Sicherheit nicht erforderlich<br />
Heino Thiele Festigkeitsnachweis Spannvorrichtung: Zugstange Seite 6
Stange<br />
Nachweis auf Zug<br />
1. Äußere Belastung<br />
Spannungsverhältniss ( Kappa): 0,8<br />
Kraft: 9,192 kN<br />
Anwendungsfaktor: 1,1<br />
2. Spannungen im kritischen Querschnitt<br />
Zugspannung:<br />
σ<br />
F<br />
A<br />
≤ σ<br />
zul<br />
3. Querschnittswerte entsprechend der Spannungsart<br />
Durchmesser:<br />
12 mm<br />
4. Vorhandene Spannungswerte<br />
vorhandener Querschnitt:<br />
vorhandene Zugspannung:<br />
113,097 mm²<br />
89,403 N/mm²<br />
A<br />
σ<br />
vorh<br />
Z<br />
=<br />
=<br />
Π * d<br />
F<br />
A<br />
4<br />
vorh<br />
2<br />
Kern<br />
5. Zulässige Spannungswerte<br />
zulässige Zugspannung:<br />
6. Spannungsnachweise<br />
236,667 N/mm²<br />
R<br />
S<br />
e<br />
F<br />
S<br />
F<br />
=<br />
5<br />
= 1,<br />
vorhandene Zugspannung = 89,40 N/mm² < zul. Zugspannung = 236,67 N/mm²<br />
7. Diskussion der Konstruktion<br />
- ausreichende Sicherheit = hält<br />
- Nachweis mit Vergleichsspannung aufgrund hoher Sicherheit nicht erforderlich<br />
- Nachweis auf Verdrehsicherheit aufgrund hoher Sicherheit nicht erforderlich<br />
Heino Thiele Festigkeitsnachweis Spannvorrichtung: Zugstange Seite 7
Schweißnaht<br />
Nachweis auf Zug<br />
1. Äußere Belastung<br />
Spannungsverhältniss ( Kappa): 0,8<br />
Kraft: 9,192 kN<br />
Anwendungsfaktor: 1,1<br />
2. Spannungen im kritischen Querschnitt<br />
Zugspannung:<br />
σ<br />
F<br />
A<br />
=<br />
zul<br />
≤ σ<br />
zul<br />
3. Querschnittswerte entsprechend der Spannungsart<br />
Schweißnahtquerschnitt: 113,097 mm² Stumpfnaht<br />
A<br />
W<br />
Π * d<br />
=<br />
4<br />
2<br />
4. Vorhandene Spannungswerte<br />
vorhandene Zugspannung:<br />
5. Zulässige Spannungswerte<br />
89,406 N/mm²<br />
F<br />
σ = ≤ σ<br />
A W<br />
W<br />
zulässige Zugspannung:<br />
205,000 N/mm²<br />
TB 6-13 Linie E1<br />
6. Spannungsnachweise<br />
vorhandene Zugspannung = 89,41 N/mm² < zul. Zugspannung = 205,00 N/mm²<br />
7. Diskussion der Konstruktion<br />
- ausreichende Sicherheit = hält<br />
Heino Thiele Festigkeitsnachweis Spannvorrichtung: Zugstange Seite 8
Nachweis auf Verdrehung<br />
1. Äußere Belastung<br />
Spannungsverhältniss ( Kappa): 0,8<br />
Kraft: 9,192 kN<br />
Anwendungsfaktor: 1,1<br />
2. Spannungen im kritischen Querschnitt<br />
Verdrehspannung:<br />
Teq<br />
τ<br />
t<br />
= ≤ τ<br />
W<br />
t<br />
zul<br />
3. Querschnittswerte entsprechend der Spannungsart<br />
Durchmesser:<br />
12 mm<br />
4. Vorhandene Spannungswerte<br />
vorhandenes Torsionsmoment: 12629,582 N/mm<br />
Torsionswiderstandsmoment: 339,292 mm³<br />
vorhandene Verdrehspannung: 40,946 N/mm²<br />
d2 T = F * * tan( ϕ + ρ'<br />
)<br />
2<br />
T =<br />
t<br />
T<br />
W<br />
eq<br />
p<br />
T<br />
K<br />
* T<br />
= eq A<br />
3<br />
p<br />
=<br />
Π d<br />
W<br />
16<br />
5. Zulässige Spannungswerte<br />
zulässige Verdrehspannung: 145,000 N/mm² TB 6-13 Linie H<br />
6. Spannungsnachweise<br />
vorhandene Verdrehspannung = 40,95 N/mm² < zul. Verdrehspannung = 145,00 N/mm²<br />
7. Diskussion der Konstruktion<br />
- ausreichende Sicherheit = hält<br />
Heino Thiele Festigkeitsnachweis Spannvorrichtung: Zugstange Seite 9
Spannschloss<br />
Werte:<br />
Spannungsquerschnitt: 96,100 mm²<br />
TB 8-1 für M 12x1<br />
Kerndurchmesser: 10,773 mm<br />
Kernquerschnitt: 91,100 mm²<br />
Flankendurchmesser: 11,350 mm<br />
Flankenüberdeckung: 0,541 mm 0,54127 * Steigung<br />
Steigung: 1,000 mm<br />
Steigungswinkel: 1,610 Grad<br />
pol. Widerstandsmoment: 250,058 mm³<br />
S. 237 / (8.52)<br />
zul. Zugspannung: 236,667 N/mm²<br />
S. 237 / (8.50)<br />
zul. Verdrehspannung: 163,333 N/mm²<br />
Gewindelänge: 40,000 mm<br />
zul. Flächenpressung: 15,000 N/mm² TB 8-18 für St auf St<br />
Nachweis auf Zug<br />
1. Äußere Belastung<br />
Spannungsverhältniss ( Kappa): 0,8<br />
Kraft: 9,192 kN<br />
Anwendungsfaktor: 1,1<br />
2. Spannungen im kritischen Querschnitt<br />
Zugspannung:<br />
σ<br />
Z<br />
F<br />
A<br />
≤ σ<br />
Z zul<br />
3. Querschnittswerte entsprechend der Spannungsart<br />
Gewindekerndurchmesser:<br />
10,773 mm<br />
4. Vorhandene Spannungswerte<br />
vorhandener Querschnitt:<br />
vorhandene Zugspannung:<br />
91,151 mm²<br />
100,843 N/mm²<br />
A<br />
vorh<br />
=<br />
=<br />
4<br />
Π * d<br />
2<br />
Kern<br />
σ<br />
Z<br />
=<br />
F<br />
A<br />
vorh<br />
Heino Thiele Festigkeitsnachweis Spannvorrichtung: Zugstange Seite 10
5. Zulässige Spannungswerte<br />
zulässige Zugspannung:<br />
236,667 N/mm²<br />
R<br />
S<br />
e<br />
F<br />
S<br />
F<br />
= 1,5<br />
6. Spannungsnachweise<br />
vorhandene Zugspannung = 100,84 N/mm² < zul. Zugspannung = 236,67 N/mm²<br />
7. Diskussion der Konstruktion<br />
- ausreichende Sicherheit = hält<br />
Nachweis auf Verdrehung<br />
1. Äußere Belastung<br />
Spannungsverhältniss ( Kappa): 0,8<br />
Kraft: 9,192 kN<br />
Anwendungsfaktor: 1,1<br />
2. Spannungen im kritischen Querschnitt<br />
Verdrehspannung:<br />
Teq<br />
τ<br />
t<br />
= ≤ τ<br />
W<br />
t<br />
zul<br />
3. Querschnittswerte entsprechend der Spannungsart<br />
Gewindekerndurchmesser:<br />
10,773 mm<br />
4. Vorhandene Spannungswerte<br />
vorhandenes Torsionsmoment: 12629,582 N/mm<br />
Torsionswiderstandsmoment: 245,493 mm³<br />
vorhandene Verdrehspannung: 56,590 N/mm²<br />
d2 T = F * * tan( ϕ + ρ'<br />
)<br />
2<br />
T =<br />
t<br />
T<br />
W<br />
eq<br />
p<br />
T<br />
K<br />
* T<br />
= eq A<br />
3<br />
p<br />
=<br />
Π d<br />
W<br />
16<br />
Heino Thiele Festigkeitsnachweis Spannvorrichtung: Zugstange Seite 11
5. Zulässige Spannungswerte<br />
zulässige Verdrehspannung: 145,000 N/mm² TB 6-13 Linie H<br />
6. Spannungsnachweise<br />
vorhandene Verdrehspannung = 56,59 N/mm² < zul. Verdrehspannung = 145,00 N/mm²<br />
7. Diskussion der Konstruktion<br />
- ausreichende Sicherheit = hält<br />
Nachweis mit Vergleichsspannung<br />
Beanspruchungsfall 2<br />
1. Äußere Belastung<br />
Spannungsverhältniss ( Kappa): 0,8<br />
Kraft: 9,192 kN<br />
Anwendungsfaktor: 1,1<br />
2. Spannungen im kritischen Querschnitt<br />
Zugspannung:<br />
σ<br />
F<br />
A<br />
=<br />
zul<br />
≤ σ<br />
zul<br />
Verdrehspannung:<br />
Teq<br />
τ<br />
t<br />
= ≤ τ<br />
W<br />
t<br />
3. Querschnittswerte entsprechend der Spannungsart<br />
Gewindekerndurchmesser:<br />
10,773 mm<br />
Heino Thiele Festigkeitsnachweis Spannvorrichtung: Zugstange Seite 12
4. Vorhandene Spannungswerte<br />
vorhandene Zugspannung:<br />
100,843 N/mm²<br />
vorhandene Verdrehspannung:<br />
56,590 N/mm²<br />
vorhandene Vergleichsspannung:<br />
136,825 N/mm²<br />
σ<br />
σ<br />
3 ⎛ σ ⎞<br />
⎜ τ σ<br />
t<br />
⎟ ≤<br />
⎝ ⎠<br />
2<br />
zul<br />
V<br />
=<br />
Z<br />
+<br />
⎜<br />
*<br />
ϕ * τ<br />
zul<br />
2<br />
Z zul<br />
5. Zulässige Spannungswerte<br />
zulässige Zugspannung:<br />
236,667 N/mm²<br />
R<br />
S<br />
e<br />
F<br />
S<br />
F<br />
= 1,5<br />
6. Spannungsnachweise<br />
vorhandene Zugspannung = 136,82 N/mm² < zul. Zugspannung = 236,67 N/mm²<br />
7. Diskussion der Konstruktion<br />
- ausreichende Sicherheit = hält<br />
Nachweis auf Flächenpressung<br />
1. Äußere Belastung<br />
Spannungsverhältniss ( Kappa): 0,8<br />
Kraft: 9,192 kN<br />
Anwendungsfaktor: 1,1<br />
2. Spannungen im kritischen Querschnitt<br />
Flächenpressung:<br />
p =<br />
F<br />
A ges<br />
Heino Thiele Festigkeitsnachweis Spannvorrichtung: Zugstange Seite 13
3. Querschnittswerte entsprechend der Spannungsart<br />
Flankendurchmesser:<br />
11,350 mm<br />
4. Vorhandene Spannungswerte<br />
vorh. Flächenpressung:<br />
11,907 N/mm²<br />
5. Zulässige Spannungswerte<br />
zulässige Flächenpressung:<br />
15,000 N/mm²<br />
6. Spannungsnachweise<br />
vorhandene Zugspannung = 11,91 N/mm² < zul. Zugspannung = 15,00 N/mm²<br />
7. Diskussion der Konstruktion<br />
- Flächenpressung im erforderlichen Bereich<br />
- Gewindelänge des Spannschlosses ausreichend<br />
Heino Thiele Festigkeitsnachweis Spannvorrichtung: Zugstange Seite 14
Festigkeitsnachweis des Winkelhebels<br />
Gabel<br />
1. Äußere Belastung<br />
Spannungsverhältniss ( Kappa): 0,8<br />
Kraft: 9,192 kN<br />
Anwendungsfaktor: 1,1<br />
2. Spannungen im kritischen Querschnitt<br />
Zugspannung:<br />
σ<br />
F<br />
A<br />
≤ σ<br />
zul<br />
3. Querschnittswerte entsprechend der Spannungsart<br />
Wangenbreite:<br />
24,5 mm<br />
4. Vorhandene Spannungswerte<br />
vorhandene Zugspannung:<br />
44,876 N/mm²<br />
5. Zulässige Spannungswerte<br />
zulässige Zugspannung:<br />
6. Spannungsnachweise<br />
236,667 N/mm²<br />
R<br />
S<br />
e<br />
F<br />
S<br />
F<br />
=<br />
5<br />
K * F<br />
=<br />
2 * c<br />
⎡ 3 ⎛ d<br />
* 1+<br />
⎣ 2 ⎝ c<br />
A Nenn<br />
L<br />
σ 1<br />
2 ⎢ ⎜ ⎟⎥<br />
≤ σ<br />
zul<br />
* t<br />
+<br />
⎞⎤<br />
⎠⎦<br />
= 1,<br />
vorhandene Zugspannung = 44,88 N/mm² < zul. Zugspannung = 236,67 N/mm²<br />
7. Diskussion der Konstruktion<br />
- ausreichende Sicherheit = hält<br />
- überdimensioniert zugunsten des Biegemomentes und der Schweißnähte<br />
Heino Thiele Festigkeitsnachweis Spannvorrichtung: Winkelhebel Seite 15
Profil<br />
1. Äußere Belastung<br />
Spannungsverhältniss ( Kappa): 0,8<br />
Kraft: 9,192 kN<br />
Anwendungsfaktor: 1,1<br />
Hebelarm: 120 mm<br />
2. Spannungen im kritischen Querschnitt<br />
Biegespannung (Zug / Druck):<br />
M<br />
b<br />
σ<br />
b ZD<br />
= ≤ σ<br />
b ZD<br />
W<br />
zul<br />
X<br />
3. Querschnittswerte entsprechend der Spannungsart<br />
Rechteckquerschnitt:<br />
720,000 mm²<br />
Breite x Dicke<br />
4. Vorhandene Spannungswerte<br />
vorhandene Biegespannung:<br />
204,267 N/mm²<br />
W<br />
b<br />
2<br />
* t<br />
6<br />
5. Zulässige Spannungswerte<br />
zulässige Biegepannung:<br />
6. Spannungsnachweise<br />
236,667 N/mm²<br />
R<br />
S<br />
e<br />
F<br />
S<br />
F<br />
X = 5<br />
= 1,<br />
vorhandene Biegespannung = 204,27 N/mm² < zul. Biegespannung 236,67 N/mm²<br />
7. Diskussion der Konstruktion<br />
- ausreichende Sicherheit = hält<br />
Heino Thiele Festigkeitsnachweis Spannvorrichtung: Winkelhebel Seite 16
Gelenk<br />
1. Äußere Belastung<br />
Spannungsverhältniss ( Kappa): 0,8<br />
Kraft: 9,192 kN<br />
Anwendungsfaktor: 1,1<br />
2. Spannungen im kritischen Querschnitt<br />
Zugspannung:<br />
σ<br />
F<br />
A<br />
≤ σ<br />
zul<br />
3. Querschnittswerte entsprechend der Spannungsart<br />
Wangenbreite:<br />
23,5 mm<br />
4. Vorhandene Spannungswerte<br />
vorhandene Zugspannung:<br />
21,806 N/mm²<br />
5. Zulässige Spannungswerte<br />
zulässige Zugspannung:<br />
6. Spannungsnachweise<br />
236,667 N/mm²<br />
R<br />
S<br />
e<br />
F<br />
S<br />
F<br />
=<br />
5<br />
K * F<br />
=<br />
2 * c<br />
⎡ 3 ⎛ d<br />
* 1+<br />
⎣ 2 ⎝ c<br />
A Nenn<br />
L<br />
σ 1<br />
2 ⎢ ⎜ ⎟⎥<br />
≤ σ<br />
zul<br />
* t<br />
+<br />
⎞⎤<br />
⎠⎦<br />
= 1,<br />
vorhandene Zugspannung = 21,81 N/mm² < zul. Zugspannung = 236,67 N/mm²<br />
7. Diskussion der Konstruktion<br />
- ausreichende Sicherheit = hält<br />
- überdimensioniert zugunsten des Biegemomentes und der Schweißnähte<br />
Heino Thiele Festigkeitsnachweis Spannvorrichtung: Winkelhebel Seite 17
Schweißnähte<br />
1. Äußere Belastung<br />
Spannungsverhältniss ( Kappa): 0,8<br />
Kraft: 9,192 kN<br />
Anwendungsfaktor: 1,1<br />
Hebelarm: 80,5 mm<br />
Randfaserabstand: 27,5 mm<br />
2. Spannungen im kritischen Querschnitt<br />
Biegespannung (Zug / Druck):<br />
M<br />
b<br />
σ<br />
b ZD<br />
= ≤ σ<br />
b ZD<br />
W<br />
zul<br />
X<br />
3. Querschnittswerte entsprechend der Spannungsart<br />
Schweißnahtquerschnitt:<br />
610 mm²<br />
rundum geschweißte Naht<br />
Trägheitsmoment: 176270,833 mm 4<br />
Widerstandsmoment: 6409,848 mm³<br />
4. Vorhandene Spannungswerte<br />
Ι = W<br />
W<br />
W<br />
a * l<br />
3<br />
12<br />
Ι<br />
=<br />
e<br />
W<br />
max<br />
Ι = W<br />
a 3 * l<br />
12<br />
vorhandene Biegespannung:<br />
5. Zulässige Spannungswerte<br />
115,440 N/mm²<br />
σ<br />
b ZD<br />
=<br />
M<br />
W<br />
b<br />
X<br />
zulässige Biegepannung:<br />
142,000 N/mm²<br />
TB 6-13 Linie F<br />
6. Spannungsnachweise<br />
vorhandene Biegespannung = 115,44 N/mm² < zul. Biegespannung = 142,00 N/mm²<br />
7. Diskussion der Konstruktion<br />
- ausreichende Sicherheit = hält<br />
Heino Thiele Festigkeitsnachweis Spannvorrichtung: Winkelhebel Seite 18
Festigkeitsnachweis der Konsole<br />
Gabel<br />
1. Äußere Belastung<br />
Spannungsverhältniss ( Kappa): 0,8<br />
Kraft: 9,192 kN<br />
Anwendungsfaktor: 1,1<br />
2. Spannungen im kritischen Querschnitt<br />
Zugspannung:<br />
σ<br />
F<br />
A<br />
≤ σ<br />
zul<br />
3. Querschnittswerte entsprechend der Spannungsart<br />
Wangenbreite:<br />
18,5 mm<br />
4. Vorhandene Spannungswerte<br />
vorhandene Zugspannung:<br />
5. Zulässige Spannungswerte<br />
67,626 N/mm²<br />
zulässige Zugspannung:<br />
6. Spannungsnachweise<br />
=<br />
5<br />
K * F<br />
=<br />
2 * c<br />
3 ⎛ d<br />
+<br />
2 ⎝ c<br />
A Nenn<br />
L<br />
σ * 1 ⎜ 1⎟<br />
≤ σ<br />
2<br />
zul<br />
* t<br />
⎡<br />
⎢<br />
⎣<br />
+<br />
⎞⎤<br />
⎥<br />
⎠⎦<br />
236,667 N/mm²<br />
R<br />
S<br />
e<br />
F<br />
S<br />
F<br />
= 1,<br />
vorhandene Zugspannung = 67,63 N/mm² < zul. Zugspannung = 236,67 N/mm²<br />
7. Diskussion der Konstruktion<br />
- ausreichende Sicherheit = hält<br />
Heino Thiele Festigkeitsnachweis Spannvorrichtung: Konsole Seite 19
Profil<br />
1. Äußere Belastung<br />
Spannungsverhältniss ( Kappa): 0,8<br />
Kraft: 9,192 kN<br />
Anwendungsfaktor: 1,1<br />
Hebelarm: 67 mm<br />
2. Spannungen im kritischen Querschnitt<br />
Biegespannung (Zug / Druck):<br />
M<br />
b<br />
σ<br />
b ZD<br />
= ≤ σ<br />
b ZD<br />
W<br />
zul<br />
X<br />
3. Querschnittswerte entsprechend der Spannungsart<br />
Rechteckquerschnitt:<br />
440,000 mm²<br />
Breite x Dicke<br />
4. Vorhandene Spannungswerte<br />
vorhandene Biegespannung:<br />
76,347 N/mm²<br />
W<br />
X<br />
=<br />
b<br />
2<br />
6<br />
* t<br />
5. Zulässige Spannungswerte<br />
zulässige Biegepannung:<br />
6. Spannungsnachweise<br />
236,667 N/mm²<br />
Re SF<br />
= 1,5<br />
S<br />
F<br />
vorhandene Biegespannung = 76,35 N/mm² < zul. Biegespannung = 236,67 N/mm²<br />
7. Diskussion der Konstruktion<br />
- ausreichende Sicherheit = hält<br />
Heino Thiele Festigkeitsnachweis Spannvorrichtung: Konsole Seite 20
Schweißnähte<br />
1. Äußere Belastung<br />
Spannungsverhältniss ( Kappa): 0,8<br />
Kraft: 9,192 kN<br />
Anwendungsfaktor: 1,1<br />
Hebelarm: 67 mm<br />
Randfaserabstand: 32,5 mm<br />
2. Spannungen im kritischen Querschnitt<br />
Biegespannung (Zug / Druck):<br />
σ<br />
b ZD<br />
M<br />
W<br />
b<br />
X<br />
≤ σ<br />
b ZD zul<br />
3. Querschnittswerte entsprechend der Spannungsart<br />
Schweißnahtquerschnitt:<br />
1260,000 mm²<br />
rundum geschweißte Naht<br />
Trägheitsmoment: 210812,500 mm 4<br />
Widerstandsmoment:<br />
6486,538 mm³<br />
=<br />
12<br />
a * l<br />
3<br />
Ι = W<br />
W<br />
W<br />
Ι<br />
=<br />
e<br />
W<br />
max<br />
Ι<br />
W<br />
=<br />
a 3<br />
12<br />
* l<br />
4. Vorhandene Spannungswerte<br />
vorhandene Biegespannung:<br />
5. Zulässige Spannungswerte<br />
94,945 N/mm²<br />
σ<br />
b ZD<br />
=<br />
M<br />
W<br />
b<br />
X<br />
zulässige Biegepannung:<br />
142,000 N/mm²<br />
TB 6-13 Linie F<br />
6. Spannungsnachweise<br />
vorhandene Biegespannung = 94,94 N/mm² < zul. Biegespannung = 142,00 N/mm²<br />
7. Diskussion der Konstruktion<br />
- ausreichende Sicherheit = hält<br />
Heino Thiele Festigkeitsnachweis Spannvorrichtung: Konsole Seite 21
Platte<br />
1. Äußere Belastung<br />
Spannungsverhältniss ( Kappa): 0,8<br />
Kraft: 9,192 kN<br />
Anwendungsfaktor: 1,1<br />
Hebelarm: 60 mm<br />
2. Spannungen im kritischen Querschnitt<br />
Biegespannung (Zug / Druck):<br />
M<br />
b<br />
σ<br />
b ZD<br />
= ≤ σ<br />
b ZD<br />
W<br />
zul<br />
X<br />
3. Querschnittswerte entsprechend der Spannungsart<br />
Rechteckquerschnitt:<br />
1200,000 mm²<br />
Breite x Dicke<br />
4. Vorhandene Spannungswerte<br />
vorhandene Biegespannung:<br />
183,840 N/mm²<br />
W<br />
X<br />
=<br />
b<br />
2<br />
6<br />
*<br />
t<br />
5. Zulässige Spannungswerte<br />
zulässige Biegepannung:<br />
6. Spannungsnachweise<br />
236,667 N/mm²<br />
Re SF<br />
= 1,5<br />
S<br />
F<br />
vorhandene Biegespannung = 183,84 N/mm² < zul. Biegespannung = 236,67 N/mm²<br />
7. Diskussion der Konstruktion<br />
- ausreichende Sicherheit = hält<br />
Heino Thiele Festigkeitsnachweis Spannvorrichtung: Konsole Seite 22
1. Äußere Belastung<br />
Spannungsverhältniss ( Kappa): 0,8<br />
Kraft: 9,192 kN<br />
Anwendungsfaktor: 1,1<br />
2. Spannungen im kritischen Querschnitt<br />
Zugspannung:<br />
σ<br />
F<br />
A<br />
=<br />
)<br />
≤ σ<br />
zul<br />
3. Querschnittswerte entsprechend der Spannungsart<br />
Rechteckquerschnitt:<br />
4. Vorhandene Spannungswerte<br />
900,000 mm²<br />
Breite x Dicke - Lochabzug<br />
A N<br />
= A − (d * t * z<br />
vorhandene Zugspannung: 10,214 N/mm² Roloff / Matek S.233 (8.44) Stahlbau<br />
5. Zulässige Spannungswerte<br />
σ<br />
z<br />
=<br />
F<br />
A<br />
N<br />
zulässige Zugspannung:<br />
6. Spannungsnachweise<br />
236,667 N/mm²<br />
Re SF<br />
= 1,5<br />
S<br />
F<br />
vorhandene Zugspannung = 10,21 N/mm² < zul. Zugspannung = 236,67 N/mm²<br />
7. Diskussion der Konstruktion<br />
- ausreichende Sicherheit = hält<br />
Heino Thiele Festigkeitsnachweis Spannvorrichtung: Konsole Seite 23
Schraubverbindung<br />
Verspannte Schraubverbindung ( Montage mit DMS von Hand )<br />
Verschraubungsfall A<br />
1. Grobe Vorwahl des Schraubendurchmessers ( aus Entwurf )<br />
Schraubenart:<br />
Bezeichnung:<br />
Mutterart:<br />
Bezeichnung:<br />
Festigkeitsklasse:<br />
Zugfestigkeit:<br />
Streckgrenze:<br />
Sechskantschraube<br />
ISO 4014 - M 10 x 100 - 8.8<br />
Sechskantmutter<br />
ISO 4032 - M 10 - 8<br />
8.8<br />
800 N/mm²<br />
640 N/mm²<br />
Material Konsole:<br />
S 355 J2 G3<br />
zul. Flächenpressung: 420 N/mm²<br />
Material Tisch: EN - GJL - 150<br />
zul. Flächenpressung:<br />
Gesamtklemmlänge:<br />
Klemmlänge Konsole:<br />
Klemmlänge Tisch:<br />
Betriebskraft:<br />
600<br />
88<br />
14<br />
74<br />
2432,05<br />
N/mm²<br />
mm<br />
mm<br />
mm<br />
kN aus mech. Modell S.7<br />
Spannungsverhältniss ( Kappa):<br />
Anziehfaktor:<br />
0,8<br />
1,6<br />
2. Ermittelung der erforderlichen Montagevorspannkraft<br />
a) elastische Nachgiebigkeit der Schraube<br />
A3: 52,3 mm² TB 8-1<br />
E-Modul Stahl: 210000 N/mm²<br />
d: 10 mm<br />
AN: 78,540 mm²<br />
A1: 78,540 mm²<br />
l1: 74 mm<br />
l2: 26 mm<br />
A<br />
N<br />
=<br />
Π d<br />
4<br />
2<br />
Nachgiebigkeit:<br />
1,567E-04 mm<br />
δ<br />
S<br />
=<br />
1<br />
E<br />
S<br />
⎛ 0,4d<br />
⎜<br />
⎝ A<br />
N<br />
+<br />
l1<br />
A<br />
1<br />
+<br />
l<br />
A<br />
2<br />
3<br />
+<br />
0,4d ⎞<br />
⎟<br />
A<br />
N ⎠<br />
Heino Thiele Festigkeitsnachweis Spannvorrichtung: Konsole Seite 24
) elastische Nachgiebigkeit der Bauteile<br />
E-Modul Guss: 90000 N/mm²<br />
dw: 16 mm TB 8-8<br />
dh: 11 mm TB 8-9<br />
DA: 40 mm<br />
x: 0,958<br />
Aers: 533,518 mm²<br />
A<br />
ers<br />
Π<br />
=<br />
4<br />
2<br />
[ −1]<br />
2 2 Π<br />
( d − d ) + d ( D − d )( x + 1)<br />
w<br />
h<br />
x =<br />
8<br />
w<br />
3<br />
l<br />
k<br />
A<br />
* d<br />
D<br />
w<br />
2<br />
A<br />
w<br />
Nachgiebigkeit Konsole:<br />
Nachgiebigkeit Tisch:<br />
Nachgiebigkeit gesamt:<br />
1,250E-07<br />
1,541E-06<br />
1,666E-06<br />
mm<br />
mm<br />
mm<br />
δ<br />
T<br />
ges<br />
=<br />
A<br />
ers<br />
l<br />
k<br />
* E<br />
δ = δ + δ<br />
Konsole<br />
T<br />
Tisch<br />
c) Kraftverhältnis<br />
vereinfachtes Kraftverhältnis: 0,011<br />
Φ<br />
k<br />
=<br />
δ<br />
S<br />
δ<br />
ges<br />
+ δ<br />
ges<br />
Kraftverhältnis (n = 1): 0,011<br />
Φ = n * Φ<br />
k<br />
d) Montagevorspannkraft<br />
Setzbetrag: 0,014 TB 8-10a<br />
Montagevorspannkraftverlust: 88,405 N<br />
Gesamtkraft: 41840,000 N<br />
σ<br />
max<br />
K<br />
F<br />
Z<br />
=<br />
S<br />
f<br />
Z<br />
δ + δ<br />
ges<br />
Fges<br />
= Fges<br />
= σ<br />
max*<br />
A<br />
K<br />
σ<br />
A<br />
max<br />
= R<br />
m<br />
Klemmkraft:<br />
Montagevorspannkraft:<br />
Spannkraft:<br />
10460,000 N<br />
20727,789 N<br />
27300,000 N<br />
VM<br />
TB 8-14<br />
F<br />
A<br />
= 0,2K<br />
0,25<br />
Kl<br />
F ges<br />
[ F + F ( 1−<br />
) F ]<br />
F = k<br />
Φ +<br />
Kl<br />
B<br />
Z<br />
Montagevorspannkraft = 20,73 kN < Spannkraft = 27,30 kN<br />
- Schraubenwerkstoff (8.8) ausreichend = hält<br />
Heino Thiele Festigkeitsnachweis Spannvorrichtung: Konsole Seite 25
3. Erforderliches Anziehdrehmoment<br />
P: 1,5 mm TB 8-1<br />
Reibungszahl Auflagefläche: 0,160 TB 8-12 blank<br />
Reibungszahl Gewinde: 0,120 TB 8-12 verzinkt / geölt<br />
d2: 9,026 mm TB 8-1<br />
dk/2: 6,500 mm dk/2 = 0,65*d<br />
d3: 8,160 mm<br />
Anziehdrehmoment:<br />
39,455 Nm<br />
( 0,159 P + 0,577 µ d + d / 2)<br />
MA = FVM<br />
G 2<br />
µ<br />
K<br />
K<br />
4. Nachprüfung der Schraube<br />
a) Nachprüfung der Vergleichsspannung<br />
Gewindemoment: 17897,6214 Nmm<br />
G<br />
VM<br />
( 0,159 P + 0,577 * * d )<br />
M = F<br />
µ<br />
G<br />
2<br />
Widerstandsmoment:<br />
Torsionsspannnung:<br />
106,684 mm³<br />
167,763 N/mm²<br />
M<br />
G<br />
τ<br />
t<br />
= Wp<br />
=<br />
Wp<br />
Π<br />
d<br />
16<br />
3<br />
3<br />
Montagezugspannung:<br />
472,726 N/mm²<br />
σ<br />
M<br />
=<br />
⎡<br />
1+<br />
3⎢<br />
⎣<br />
4<br />
d<br />
S<br />
0,9 * R<br />
p0,2<br />
( 0,159P + 0,577µ<br />
d )<br />
G<br />
2<br />
⎤<br />
⎥<br />
⎦<br />
2<br />
Vergleichsspannung:<br />
554,889 N/mm²<br />
σ<br />
red<br />
= σ + 3τ<br />
≤ 0,9 * R<br />
2<br />
M<br />
2<br />
t<br />
p0,2<br />
Vergleichsspannung = 554,89 N/mm² < zul. Spannung = 576,00 N/mm²<br />
- zulässige Spannung wird eingehalten = hält<br />
Heino Thiele Festigkeitsnachweis Spannvorrichtung: Konsole Seite 26
) Dauerhaltbarkeit der Schraube<br />
obere axiale Betriebskraft:<br />
untere axiale Betriebskraft:<br />
2432,050 kN<br />
1945,640 kN<br />
F<br />
Bu<br />
=<br />
F<br />
Bo<br />
* κ<br />
Ausschlagskraft:<br />
2,559 kN<br />
± F<br />
a<br />
=<br />
F<br />
Bo<br />
− F<br />
2<br />
Bu<br />
Φ<br />
Ausschlagsspannung:<br />
48,924 N/mm²<br />
± σ<br />
A<br />
= ±<br />
F<br />
A<br />
a<br />
3<br />
Ausschlagsfestigkeit: 52,500 N/mm²<br />
⎛180<br />
⎞<br />
± σ A(SV )<br />
≈ 0,75⎜<br />
+ 52⎟<br />
⎝ d ⎠<br />
Ausschlagsspannung = 48,92 N/mm² < Ausschlagsfestigkeit = 52,50 N/mm²<br />
- zulässige Spannung wird eingehalten = hält<br />
5. Nachprüfung der Flächenpressung<br />
Ap:<br />
vorh. Flächenpressung:<br />
89,5 mm²<br />
305,314 N/mm²<br />
TB 8-9<br />
p<br />
=<br />
F<br />
sp<br />
+Φ * F<br />
A<br />
p<br />
B<br />
vorh. Flächenpressung = 305,31 N/mm² < zul. Flächenpressung = 420,00 N/mm²<br />
- zulässige Flächenpressung wird eingehalten<br />
- es sind keine zusätzlichen Fließvorgänge zu erwarten<br />
Heino Thiele Festigkeitsnachweis Spannvorrichtung: Konsole Seite 27
Stiftverbindung<br />
Stift zur Aufnahme der Kraft in x-Richung<br />
Grobe Vorwahl des Stiftdurchmessers ( aus Entwurf )<br />
Stiftart:<br />
Bezeichnung:<br />
Werkstoff:<br />
Zugfestigkeit:<br />
Streckgrenze:<br />
Zylinderstift<br />
ISO 2338 - A - 8 x 50 - St<br />
9SMnPb28+C<br />
540 N/mm²<br />
430 N/mm²<br />
Material Konsole:<br />
Material Tisch:<br />
Dicke der Konsole:<br />
Dicke des Tisches:<br />
S 355 J2 G3<br />
EN - GJL - 150<br />
15 mm<br />
74 mm<br />
Nachweis der Flächenpressung<br />
1. Äußere Belastung<br />
Spannungsverhältniss ( Kappa): 0,8<br />
Kraft: 9,192 kN<br />
Anwendungsfaktor: 1,1<br />
2. Spannungen im kritischen Querschnitt<br />
Flächenpressung:<br />
K<br />
p =<br />
3. Querschnittswerte entsprechend der Spannungsart<br />
A<br />
A<br />
* F<br />
proj<br />
Nenn<br />
Bolzendurchmesser:<br />
projezierte Fläche:<br />
8 mm<br />
120 mm²<br />
A<br />
proj<br />
= d * t min<br />
4. Vorhandene Spannungswerte<br />
vorhandene Flächenpressung:<br />
84,264 N/mm²<br />
5. Zulässige Spannungswerte<br />
zulässige Flächenpressung:<br />
127,500 N/mm²<br />
p = K<br />
zul<br />
t<br />
*<br />
0,25<br />
* R<br />
mN<br />
Heino Thiele Festigkeitsnachweis Spannvorrichtung: Konsole Seite 28
6. Spannungsnachweise<br />
vorhandene Flächenpressung = 84,26 N/mm² < zul. Fläch.pressung = 127,50 N/mm²<br />
7. Diskussion der Konstruktion<br />
- zulässige Flächenpressung wird nicht überschritten = hält<br />
Nachweis der Abscherung<br />
1. Äußere Belastung<br />
Spannungsverhältniss ( Kappa): 0,8<br />
Kraft: 9,192 kN<br />
Anwendungsfaktor: 1,1<br />
2. Spannungen im kritischen Querschnitt<br />
Abscherspannung:<br />
3. Querschnittswerte entsprechend der Spannungsart<br />
Querschnitt Zylinderstift:<br />
τ = a<br />
50,265 mm²<br />
K A<br />
* F<br />
n * m *<br />
A<br />
A<br />
=<br />
Π * d<br />
4<br />
2<br />
4. Vorhandene Spannungswerte<br />
vorhandene Abscherspannung:<br />
201,164 N/mm²<br />
5. Zulässige Spannungswerte<br />
zulässige Abscherspannung: 229,333 N/mm² Roloff / Matek S.62 Bild 3-30<br />
τ ≈ 0 σ<br />
a zul<br />
, 8<br />
z zul<br />
6. Spannungsnachweise<br />
vorhandene Abscherspannung = 201,16 N/mm² < zul. Abscherspannung 229,33 N/mm²<br />
7. Diskussion der Konstruktion<br />
- zulässige Abscherspannung wird nicht überschritten = hält<br />
Heino Thiele Festigkeitsnachweis Spannvorrichtung: Konsole Seite 29
Berechnung des Druckstückes<br />
Stangenauge<br />
1. Äußere Belastung<br />
Spannungsverhältniss ( Kappa): 0,8<br />
Kraft: 9,192 kN<br />
Anwendungsfaktor: 1,1<br />
2. Spannungen im kritischen Querschnitt<br />
Druckspannung:<br />
3. Querschnittswerte entsprechend der Spannungsart<br />
F<br />
D<br />
σ<br />
D<br />
= ≤ σ<br />
D zul<br />
A<br />
Querschnitt: 900,000 mm²<br />
4. Vorhandene Spannungswerte<br />
vorhandene Druckspannung:<br />
11,235 N/mm²<br />
σ D<br />
=<br />
F<br />
A<br />
5. Zulässige Spannungswerte<br />
zulässige Druckspannung: 236,667 N/mm²<br />
6. Spannungsnachweise<br />
R<br />
S<br />
e<br />
F<br />
S<br />
F<br />
= 1,5<br />
vorhandene Druckspannung = 11,24 N/mm² < zul. Druckspannung = 236,67 N/mm²<br />
7. Diskussion der Konstruktion<br />
- ausreichende Sicherheit = hält<br />
Heino Thiele Festigkeitsnachweis Spannvorrichtung: Druckstück Seite 30
Platte<br />
1. Äußere Belastung<br />
Spannungsverhältniss ( Kappa): 0,8<br />
Kraft: 9,192 kN<br />
Anwendungsfaktor: 1,1<br />
Hebelarm: 40 mm<br />
2. Spannungen im kritischen Querschnitt<br />
Biegespannung (Zug / Druck):<br />
σ<br />
b ZD<br />
M<br />
W<br />
b<br />
X<br />
≤ σ<br />
b ZD zul<br />
3. Querschnittswerte entsprechend der Spannungsart<br />
Rechteckquerschnitt: 960,000 mm²<br />
Breite x Dicke<br />
4. Vorhandene Spannungswerte<br />
vorhandene Biegespannung: 210,659 N/mm²<br />
=<br />
6<br />
W X<br />
=<br />
b<br />
2<br />
*<br />
t<br />
5. Zulässige Spannungswerte<br />
zulässige Biegepannung: 236,667 N/mm²<br />
6. Spannungsnachweise<br />
Re SF<br />
= 1,5<br />
S<br />
F<br />
vorhandene Biegespannung = 210,66 N/mm² < zul. Biegespannung = 236,67 N/mm²<br />
7. Diskussion der Konstruktion<br />
- ausreichende Sicherheit = hält<br />
Heino Thiele Festigkeitsnachweis Spannvorrichtung: Druckstück Seite 31
Schweißnaht<br />
1. Äußere Belastung<br />
Spannungsverhältniss ( Kappa): 0,8<br />
Kraft: 9,192 kN<br />
Anwendungsfaktor: 1,1<br />
2. Spannungen im kritischen Querschnitt<br />
Druckspannung:<br />
F<br />
D<br />
σ<br />
D<br />
= ≤ σ<br />
D zul<br />
A<br />
3. Querschnittswerte entsprechend der Spannungsart<br />
Schweißnahtquerschnitt: 650,000 mm²<br />
rundum geschweißte Naht<br />
4. Vorhandene Spannungswerte<br />
vorhandene Druckspannung:<br />
5. Zulässige Spannungswerte<br />
15,556 N/mm²<br />
F<br />
D<br />
σ<br />
D<br />
= ≤ σ<br />
D W zul<br />
A<br />
W<br />
zulässige Druckspannung: 205,000 N/mm²<br />
TB 6-13 Linie E1<br />
6. Spannungsnachweise<br />
vorhandene Druckspannung = 15,56 N/mm² < zul. Druckspannung = 205,00 N/mm²<br />
7. Diskussion der Konstruktion<br />
- ausreichende Sicherheit = hält<br />
Heino Thiele Festigkeitsnachweis Spannvorrichtung: Druckstück Seite 32
3. Zeichnungsdokumentation<br />
3.1 Gesamtzeichnung mit Stückliste
3.2 Fertigungszeichnungen
1 2 3 4 5 6<br />
Pos. Menge Einheit Benennung Sachnummer/ Bemerkung<br />
Norm- Kurzbezeichnung<br />
1 3 m Gabel Flach DIN 1017-1 1 Stange<br />
S355J2G3-65x40<br />
2 2 Stck Splint ISO 1234-4x25<br />
3 2 Stck Bolzen ISO 2340-B-16x58-E360<br />
4 2 Stck Scheibe DIN EN 28738-16-160HV<br />
5 3 m Profil Flach DIN 1017-1<br />
S355J2G3-45x16<br />
6 66 mm Gelenk Flach DIN 1017-1<br />
S355J2G3-65x40<br />
7 1 Stck Splint ISO 1234-5x28<br />
8 1 Stck Bolzen ISO 2340-B-18x81-E360<br />
9 1 Stck Scheibe DIN EN 28738-18-160HV<br />
10 4 Stck Sechskantschraube ISO 4014-M10x100-8.8<br />
1 Stange<br />
von Stange<br />
Pos. 1<br />
11 1 Stck Zylinderstift DIN EN 22338-A-8x50-St durchgehärtet<br />
12 3 m Konsolplatte Flach DIN 1017-1 1 Stange<br />
S355J2G3-80x15<br />
13 3 m Druckplatte Flach DIN 1017-1 1 Stange<br />
S355J2G3-80x25<br />
14 3 m Druckauge Flach DIN 1017-1 1 Stange<br />
S355J2G3-45x20<br />
15 3 m Spannschloss DIN 176-S355J2G3- 1 Stange<br />
19x120<br />
16 3 m Stange DIN 668-S355J2G3-12x … Länge<br />
beliebig<br />
17 61 mm Zugauge Flach DIN 1017-1<br />
S355J2G3-45x20<br />
von Stange<br />
Pos. 14<br />
18 3 m Konsolauge Flach DIN 1017-1<br />
S355J2G3-55x8<br />
1 Stange<br />
(Verwendungszweck)<br />
(Zul. Abw.) Oberfläche Maßstab 1 : 1 (Gewicht)<br />
Maße ohne<br />
Toleranzangabe<br />
nach<br />
ISO 2768-m<br />
Datum Name (Benennung)<br />
Bearb 24.9.02 H.Thiele<br />
.<br />
Gepr.<br />
Norm<br />
Spannvorrichtung<br />
Blatt<br />
Hemathie HMT23-SV02 1<br />
Zust. Änderung Dat. Name (Urspr.) (Ers.f.) (Ers.d.)
4. Konstruktionsbeschreibung
Mechanische Spannvorrichtung<br />
Die Spannvorrichtung dient zur Fixierung von Werkstücken, zur weiteren Bearbeitung zum<br />
Beispiel auf einem Bohrtisch.<br />
Sie besteht aus den vier Hauptbaugruppen:<br />
- Konsole<br />
- Winkelhebel<br />
- Druckstück<br />
- Zugstange<br />
und den Einzelteilen:<br />
- Spannschloss<br />
- Stange<br />
- Zugauge<br />
- Gabel<br />
- Profil<br />
- Gelenk<br />
- Konsolauge<br />
- Konsolplatte<br />
- Druckauge<br />
- Druckplatte<br />
- div. Normteile.<br />
Die Spannkraft wird durch ein Spannschloss aufgebracht, welches durch die Stange mit dem<br />
Zugauge verbunden ist. Die Zugstange wird durch Änderung der Länge den örtlichen<br />
Gegebenheiten angepasst. Das Zugauge ist durch eine Bolzenverbindung drehbar in der Gabel<br />
des Winkelhebels gelagert und damit in der Lage Winkeltoleranzen auszugleichen. Der<br />
Winkelhebel besteht aus zwei Gabeln die über Profile mit dem Gelenk verschweißt sind. Durch<br />
den Versatz der Hebelarme um 90° wird die Spannkraft im Winkelhebel umgelenkt, in das<br />
Druckstück eingeleitet und somit das Werkstück fixiert. Das Druckstück ist aus Druckauge und<br />
balliger Druckplatte aufgebaut und drehbar in der Gabel befestigt. Eine Bolzenverbindung wie<br />
beim Zugauge dient dabei als Drehverbindung und gleicht somit die Konturen des zu<br />
spannenden Werkstückes aus. Als Drehpunkt für die Konstruktion dient eine Konsole die die<br />
Spannvorrichtung auf dem jeweiligen Werkzeugtisch arretiert. Die Konsole ist als<br />
Schweißkonstruktion aus einer Konsolplatte und zwei Konsolaugen ausgeführt. Die<br />
Konsolaugen in Verbindung mit dem Gelenk bilden über eine Bolzenverbindung den<br />
Gesamtdrehpunkt der Spannvorrichtung. Durch die asymmetrische Anordnung der<br />
Konsolaugen wird ein größerer Aktionsradius des Winkelhebels erreicht. Weiterhin dient ein<br />
Zylinderstift zur Lagesicherung und vier Schrauben, die je nach Anwendungsfall in der Länge<br />
variierbar sind, zur Befestigung der Konsole auf dem Maschinentisch.
5. Anlagen<br />
1. Mechanische Modelle<br />
2. Formelverzeichnis
1. Mechanische Modelle
Mechanisches Modell zur Bolzenverbindung<br />
Roloff / Matek S.252 Bild 9-2<br />
Roloff / Matek S.256 Bild 9-4
Mechanisches Modell für die Zugstange<br />
Roloff / Matek S.38 Bild 3-2<br />
Roloff / Matek S.256 Bild 9-4
Mechanisches Modell für den Winkelhebel<br />
Roloff / Matek S.38 Bild 3-2<br />
Roloff / Matek S.256 Bild 9-4
Mechanisches Modell für die Konsole<br />
Roloff / Matek S.38 Bild 3-2<br />
Roloff / Matek S.256 Bild 9-4
Mechanisches Modell für das Druckstück<br />
Roloff / Matek S.38 Bild 3-2<br />
Roloff / Matek S.256 Bild 9-4
Mechanisches Modell für die Schraubverbindung<br />
∑ M<br />
A<br />
0 = Fy<br />
* l2<br />
+ Fx<br />
* l1<br />
+ F<br />
=<br />
S<br />
* l3<br />
F<br />
S<br />
=<br />
F<br />
y<br />
* l<br />
2<br />
+ F<br />
l<br />
3<br />
x<br />
* l<br />
1<br />
9192N * 60mm + 9192N * 67mm<br />
F S<br />
=<br />
=<br />
120mm<br />
9728,2N<br />
F<br />
FS<br />
=<br />
4<br />
Schraube<br />
=<br />
2432,05N
Mechanisches Modell für das Spannschloss<br />
L<br />
M<br />
E1<br />
E2<br />
Länge der Zugstange (je nach Einbaufall)<br />
Gewindedurchmesser / Gewindeart<br />
maximaler Spannweg<br />
Länge des Spannschlosses<br />
Gewindelänge =<br />
E2<br />
− E1<br />
2
2. Formelverzeichnis
Bauteilberechnung<br />
σ<br />
Z<br />
F<br />
A<br />
≤ σ<br />
Z zul<br />
=<br />
5<br />
R<br />
S<br />
e<br />
F<br />
S<br />
F<br />
= 1,<br />
W X<br />
=<br />
2<br />
b * t<br />
6<br />
Ι = W<br />
3<br />
a* l<br />
12<br />
W<br />
W<br />
=<br />
Ι<br />
e<br />
W<br />
max<br />
p = K<br />
zul<br />
t<br />
* R<br />
mN<br />
p =<br />
K<br />
A<br />
* F<br />
A<br />
proj<br />
Nenn<br />
A<br />
proj<br />
= d * t min<br />
σ<br />
= 0,<br />
bzul<br />
25<br />
* Rm<br />
F<br />
σ = ≤ σ<br />
A W<br />
W zul<br />
F<br />
σ =<br />
A<br />
Teq<br />
τ<br />
t<br />
= ≤ τ<br />
W<br />
t<br />
zul
A<br />
F<br />
= σ<br />
σ<br />
=<br />
S Zzul<br />
Zzul<br />
R<br />
e<br />
1,5<br />
A<br />
vorh<br />
Π * d<br />
=<br />
4<br />
2<br />
Kern<br />
σ<br />
Z<br />
=<br />
F<br />
A<br />
vorh<br />
K<br />
* F<br />
3 ⎛ d<br />
2 ⎝ c<br />
A Nenn<br />
L<br />
σ = * 1 1 ≤ σ<br />
2 ⎢ + ⎜ + ⎟⎥<br />
zul<br />
2 * c<br />
* t<br />
⎡<br />
⎣<br />
⎞⎤<br />
⎠⎦<br />
Π * d<br />
A =<br />
4<br />
2<br />
W<br />
p<br />
=<br />
Π d<br />
16<br />
3<br />
T<br />
eq<br />
=<br />
K<br />
A<br />
* T<br />
T =<br />
t<br />
T<br />
eq<br />
W<br />
p<br />
d2 T = F * * tan( ϕ + ρ'<br />
)<br />
2<br />
σ<br />
σ<br />
3 ⎛ σ ⎞<br />
⎜ τ σ<br />
t<br />
⎟ ≤<br />
⎝ ⎠<br />
2<br />
zul<br />
V<br />
=<br />
Z<br />
+<br />
⎜<br />
*<br />
ϕ * τ<br />
zul<br />
2<br />
Z zul<br />
p =<br />
l<br />
F * P<br />
Π<br />
1<br />
* d2<br />
* * H1<br />
p =<br />
F<br />
A ges
σ<br />
b<br />
=<br />
K<br />
A<br />
* M<br />
W<br />
bnenn<br />
W<br />
3<br />
=<br />
Π * d<br />
16<br />
M<br />
bnenn<br />
F * (t<br />
=<br />
S<br />
+ 2t<br />
8<br />
G<br />
)<br />
F<br />
p =<br />
sp<br />
+ Φ * F<br />
A<br />
p<br />
B<br />
Fsp<br />
≈<br />
0,9 * A<br />
p<br />
p = 1,2<br />
F<br />
sp<br />
0,9 * A<br />
p<br />
σ<br />
z<br />
=<br />
F<br />
A<br />
N<br />
A N<br />
= A − (d *<br />
t * z)<br />
Schraubenberechnung<br />
δ<br />
S<br />
=<br />
1<br />
E<br />
S<br />
⎛ 0,4d l1<br />
⎜ +<br />
⎝ A<br />
N<br />
A<br />
1<br />
l2<br />
+<br />
A<br />
3<br />
0,4d ⎞<br />
+<br />
⎟<br />
A<br />
N ⎠<br />
A<br />
N<br />
Π d<br />
=<br />
4<br />
2<br />
A<br />
ers<br />
Π<br />
=<br />
4<br />
2<br />
[ −1]<br />
2 2 Π<br />
( d − d ) + d ( D − d )( x + 1)<br />
w<br />
h<br />
8<br />
w<br />
A<br />
w<br />
x =<br />
3<br />
l<br />
k<br />
* d<br />
D<br />
w<br />
2<br />
A
δ<br />
T<br />
=<br />
A<br />
ers<br />
lk<br />
* E<br />
T<br />
δ = δ + δ<br />
ges<br />
Konsole<br />
Tisch<br />
Φ = n * Φ<br />
k<br />
Φ<br />
k<br />
δ<br />
ges<br />
=<br />
δ + δ<br />
S<br />
ges<br />
F<br />
Z<br />
fZ<br />
=<br />
δ + δ<br />
S<br />
T<br />
F<br />
= 0,2K<br />
0,25<br />
Kl<br />
F ges<br />
σ<br />
max<br />
Fges<br />
= Fges<br />
= σ<br />
max<br />
* A<br />
K<br />
σ<br />
A<br />
K<br />
max<br />
= R<br />
m<br />
VM<br />
A<br />
V min<br />
A<br />
[ F + F ( 1−<br />
) F ]<br />
F = k * F = k<br />
Φ +<br />
Kl<br />
( 0,159P + 0,577µ d + d / 2)<br />
MA = FVM<br />
G 2<br />
µ<br />
K<br />
G<br />
VM<br />
( 0,159P + 0,577 * * d )<br />
M = F<br />
µ<br />
B<br />
G<br />
2<br />
K<br />
Z<br />
M<br />
G<br />
τ<br />
t<br />
= Wp<br />
=<br />
Wp<br />
Π<br />
d<br />
16<br />
3<br />
K<br />
σ<br />
M<br />
=<br />
⎡<br />
1+<br />
3⎢<br />
⎣<br />
4<br />
d<br />
S<br />
0,9 * R<br />
p0,2<br />
( 0,159P + 0,577 µ d )<br />
G<br />
2<br />
⎤<br />
⎥<br />
⎦<br />
2<br />
σ<br />
red<br />
= σ + 3τ<br />
≤ 0,9 * R<br />
2<br />
M<br />
2<br />
t<br />
p0,2
F<br />
Bu<br />
=<br />
F<br />
Bo<br />
* κ<br />
± F<br />
a<br />
F<br />
=<br />
Bo<br />
− F<br />
2<br />
Bu<br />
Φ<br />
± σ<br />
A<br />
F<br />
= ±<br />
A<br />
a<br />
3<br />
⎛180<br />
⎞<br />
± σ<br />
A(SV)<br />
≈ 0,75⎜<br />
+ 52⎟<br />
⎝ d ⎠<br />
F<br />
p =<br />
sp<br />
+Φ * F<br />
A<br />
p<br />
B<br />
Stiftberechnung<br />
p =<br />
K<br />
A<br />
* F<br />
A<br />
proj<br />
Nenn<br />
A<br />
proj<br />
= d * t min<br />
τ = a<br />
K A<br />
* F<br />
n * m * A<br />
Π * d<br />
A =<br />
4<br />
2<br />
τ ≈ 0 σ<br />
a zul<br />
, 8<br />
z zul<br />
K<br />
A<br />
* F<br />
σ<br />
l<br />
=<br />
n * d * t<br />
min<br />
1,5 * R<br />
σ<br />
l<br />
=<br />
S<br />
M<br />
e