KISSsoft Tutorial: Schraubenauswahl und Nachrechnung nach ...

KISSsoft Tutorial 004: Schraubenauswahl und Nachrechnung nach VDI2230
1 / 8 10. Mai 2006
KISSsoft Tutorial:
Schraubenauswahl und Nachrechnung nach VDI2230
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Für Release 04/2006
Letzte Änderung 05.05.2006 17:39
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KISSsoft starten
Nach Installation und Freischaltung von KISSsoft als Testversion (siehe dazu
Installationsanleitung) wird KISSsoft über „Start/Programme/KISSsoft-Hirnware 04-
2006/KISSsoft- Hirnware“ gestartet. Es erscheint die folgende Maske:
Abbildung 0-1 Starten von KISSsoft, Startfenster.
Auswahl der Berechnung
Über das Menü „Berechnungen“ wird die Berechnung für Schrauben aufgerufen:
Abbildung 0-1 Auswahl von Schraubenberechnung.

Aufgabenstellung
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Berechnen einer Flanschverbindung
Auslegung und Nachrechnung der Verschraubung einer Flanschverbindung, Daten:
Zu übertragendes Drehmoment 13kNm
Teilkreisdurchmesser 258mm
Anzahl Schrauben auf Teilkreis 12
Material Flansch (links/rechts) GG25/34CrNiMo6
Dicke Flansch (links/rechts) 22mm/18mm
Oberfläche Flansch (links/rechts) N7/N8
Diese Daten werden wie folgt eingegeben:
Reibkoeffizient 0.15
Wirkende Axialkraft unterer Wert 0kN
Wirkende Axialkraft oberer Wert 10kN
Festigkeitsklasse der Schraube 10.9
Typ: Sechskantschraube mit Schaft (AB)
ISO4014
Mit Drehmomentschlüssel angezogen
Abbildung 0-1 Eingabe der bekannten Daten. Auswahl der Rechenmethode (VDI2230, Ausgabe 2003),
Auswahl der Berechnungsart (Flanschverbindung)
Die Festigkeitsklasse und der Typ der Schraube wird unter „Details zur Schraube“ gewählt:
Abbildung 0-2 Auswahl der Schraubenfestigkeit und des Schraubentyps
Es soll nun in einem ersten Schritt ein passender Schraubendurchmesser abgeschätzt werden.
Vorschlag für einen möglichen Schraubendurchmesser
Nach der Definition der Belastung und grundsätzlichen Angaben zur Schraube kann über den
Auslegeknopf im Hauptfenster ein Vorschlag für einen Schraubendurchmesser unterbreitet

werden. Dieser Vorschlag basiert auf einer vereinfachten Schraubenauslegung gemäss VDI2230.
Sie liefert in der Regel überdimensionierte Schrauben, erfahrungsgemäss liegt die minimal
zulässige Schraubengrösse ein bis zwei Nennabmessungen tiefer! Darauf wird in der unten
gezeigten Meldung hingewiesen.
Abbildung 0-1 Aufruf der Auslegung, wird der Auslegeknopf gedrückt schlägt die Software basierend auf
VDI2230 einen Nenndurchmesser, hier M20, vor.
Abbildung 0-2 Hinweis dass der vorgeschlagene Wert konservativ ist.
Der Nenndurchmesser wird manuell auf 16mm reduziert:
Abbildung 0-3 Nenndurchmesser auf 16mm festgelegt.
Definition der zu verbindenden Bauteile
In der Hauptmaske wird nun über „Details zu verschraubten Teile“ eine Untermaske aufgerufen
in der alle geklemmten Teile (also alle Teile ausser der Schraube selbst) definiert werden. Da
eine Flanschverbindung berechnet wird, empfiehlt die Software, die Geometrie der verspannten
Teile (der Flansch), als Kreisringsegment zu definieren (eine entsprechende Meldung wird
ausgegeben).
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Die geklemmten Flansche werden über
„Definition der Teile“ definiert. Siehe
Abbildung 0-3
Die Krafteinleitung ist gemäss Bild SV3
(Hinweis: Abbildung über „?“ Knopf
aufrufen).
Die Schraube geht durch beide Flanschhälften
durch und wird mit einer Mutter angezogen.
Die Ausführung der Bohrung kann über den
Plusknopf weiter definiert werden (siehe
Abbildung 0-2, links oben)
Es werden Unterlagsscheiben verwendet (Flag
setzen), (siehe Abbildung 0-2, rechts oben)
Details zur Mutter (siehe Abbildung 0-2, rechts
unten)
Der Flansch ist ein Kreisringsegment. Die
Geometrie kann über „Detail“ weiter definier
werden (siehe Abbildung 0-2, links unten)
Abbildung 0-1 Definitionen der verschraubten Teile, Aufruf der verschiedenen Untermasken.
Weitere Angaben zur Bohrung, ein eigener
Bohrungsdurchmesser kann durch Auswahl von „Eigene
Definition“ unter „Norm“ und Eingabe bei
„Bohrungsdurchmesser“ definiert werden
Angaben zu Aussen- und Innenradius, Teilkreisradius und
Schraubenteilung (letztere kann über den Auslgegeknopf
bestimmt werden)
Angaben zur Unterlagscheibe (einmal für Unterlagscheibe
unter der Mutter, einmal für Unterlagscheibe unter dem
Schraubenkopf). Auswahl aus Norm oder Eingabe einer eigenen
Geometrie
Auswahl der Mutter aus Norm oder Definition einer eigenen
Geometrie
Abbildung 0-2 Weiter Angaben zu Mutter, Unterlagscheibe und Typ der verbundenen Teile.

Es müssen noch die beiden Flanschhälften über „Definition der Teile“ definiert werden. (Knopf
in der rechten oberen Ecke in der Maske wie in Abbildung 0-1 gezeigt):
Definition des linken Flansches, zweiten Abschnitt durch „>>“
Knopf aktivieren
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Definition des rechten Flansches, Eingabe mit „Ok“ beenden. Es
könnten maximal acht Querschnitte definiert werden
Abbildung 0-3 Definition der beiden Flanschhälften.
Wird die Eingabe mit „Ok“ abgeschlossen/bestätigt, erscheint die folgende Meldung und die
berechnete Klemmlänge ist angepasst (siehe Abbildung 0-5):
Abbildung 0-4 Meldung nach Definition der geklemmten Teile.
Abbildung 0-5 Angepasste Klemmlänge nach Definition der geklemmten Teile.
Damit ist die Definition der verbundenen Teile abgeschlossen und das Fenster „Details zu
verschraubten Teile“ kann über „Ok“ verlassen werden.
Definition der Schraube
In der Hauptmaske wird nun über den Knopf „Details zur Schraube“ ein Fenster geöffnet in dem
die Schraube fertig definiert wird (eine eventuelle Fehlermeldung „Schraubenlänge muss grösser
0 sein“ kann hier ignoriert werden). Es fehlt lediglich noch die Angabe zur Schraubenlänge.
Diese kann über den Auslegungsknopf bestimmt (es wird die kleinstmögliche Schraubenlänge
bestimmt) oder manuell eingegeben werden. Die nun fertig definierte Verbindung kann über
„Schraube darstellen...“ betrachtet werden:

Abbildung 0-1 Abschliessende Definition der Schraube.
Abbildung 0-2 Fertig definierte Verbindung mit Flansche, Schraube, Unterlagsscheiben und Mutter
Abschliessende Eingaben
Massgeblich in die Berechnung gehen die Annahmen der Reibwerte zwischen Gewinde und
Gewindebohrung sowie zwischen Kopf/Mutter und Bauteil ein. Diese Angaben sind unter
„Reibwerte anzugeben. Die VDI Richtline schlägt verschiedene Reibwerte vor, diese Vorschläge
können über die „?“ Knöpfe aufgerufen werden.
Abbildung 0-1 Reibwerte, Empfehlungen können über die „?“ Knöpfe aufgerufen werden.
Weiter ist das Anziehverfahren auszuwählen. Der Anziehfaktor wird entsprechend bestimmt:
Abbildung 0-2 Auswahl des Anziehverfahrens, resultierender Anziehfaktor.
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Ausühren der Berechnung, Protokoll
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Berechnung und Resultate
Die Nachrechnung wird über „Berechnen F5“ aufgerufen. Die wichtigsten Resultate werden im
unteren Bereich des Fensters gezeigt. Das umfassende Protokoll wird über „Protokollieren F6“
aufgerufen, das Verspannungsdiagramm über den Knopf „Verspannungsdiagramm“:
Abbildung 0-1 Ausführung der Berechnung, Protokoll generieren, wichtigste Resultate
Abbildung 0-2 Verspannungsdiagramm
Hinweise zu den Resultaten
Resultate im Hauptfenster:
Vorspannkraft (N), alphaA=1, Kennzeichnet die erforderliche Montagevorspannkraft damit die Verbindung auf
alphaA eff
Schub belastet werden kann. Es wird der minimale Wert (Anziehfaktor=1)
sowie der maximale Wert (Anziehfaktor=1.6, in diesem Beispiel) ausgewiesen.
Anzugsdrehmoment (Nm), Angabe über das erreichte Anzugsmoment, minimaler Wert (Anziehfaktor=1)
alphaA=1, alphaA eff sowie maximaler Wert (Anziehfaktor=1.6, in diesem Beispiel).
Sicherheit Schraube Sicherheitsfaktor gegen Fliessgrenze
Sicherheit Pressung Minimale Sicherheit der Flächenpressungen
Sicherheit Wechsellast Sicherheitsfaktor gegen Ermüdung der Schraube
Resultate im Protokoll, Abschnitt „Rechnung mit maximal erreichter Vorspannkraft:„
Montage-Vorspannkraft
(N) [FM]
Anzugsdrehmoment
(Nm) [MA]
Neben der erforderlichen Vorspannkraft (siehe Tabelle oben) ist im Protokoll
die Montage-Vorspannkraft aufgeführt. Dieser Werte entspricht den Werten für
das Anzugsmoment wie in Anhang A der VDI2230 ausgewiesen
Angabe zum Anzugsdrehmoment. Dieser Werte entspricht den Werten für das
Anzugsmoment wie in Anhang A der VDI2230 ausgewiesen
Weiterführende Berechnungen
Versuch mit kleinerer Schraube
Es soll zum Schluss geklärt werden ob M16 der kleinste mögliche Schraubendurchmesser
darstellt oder nicht. Dafür wird der Schraubendurchmesser auf M14 gesetzt und die Berechnung

erneut aufgerufen. Die Fehlermeldung zeigt dass die Verbindung mit M14 rechnerisch nicht
machbar ist.
Abbildung 0-1 Neuer Schraubendurchmesser, M14, Ausführen der Berechnung, Fehlermeldung dass
zulässige Vorspannkraft überschritten wird.
Vorgaben zur Berechnung, Einstellungen
Unter „Vorgaben zur Berechnung“ im Hauptfenster respektive über das Menü
„Einstellungen/Modul-Spezifisch“ können weitere Vorgaben zur Berechnung getroffen werden.
Diese bedingen jedoch vertiefte Kenntnisse der VDI Richtline 2230.
Abbildung 0-1 Vorgaben zur Berechnung
Abbildung 0-2 Modulspezifische Einstellungen
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