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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

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