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Kraft einer Schraube ?

Schüler Schule für Pflegeberufe, 12. Klassenstufe

Tags: kraft berechnen

cimbom aktiv_icon

22:21 Uhr, 26.02.2018

hallo allerseits

ich bin Medizinstudent im 4.FS und hätte mal ein Anliegen zu einer physikalischen bzw. mechanischen Eigenschaft einer normalen handelsüblichen Schraube bzw Bolzen. Vielleicht kann mir jmd weiterhelfen.

Ich möchte gerne wissen wie man den Druck berechnet die eine Schraube ausübt. Und zwar genau den Druck, der entsteht, zwischen der Fläche des Schraubenkopfs und dem Bauteil wo drin die schraube eingedreht ist.

Das Drehmoment ist mir klar.

z . B

. wenn ich an meinem Drehmomentschlüssel einen Drehmoment von 100NM einstelle bedeutet dies, dass auf einen Hebel von

1 m

eine Gewichtskraft von ca 10Kg wirkt. Bzw. ca 100Newton.
Und Druck wäre die Kraft die pro Fläche Wirkt.
Aber welcher druck ensteht jetzt bitte an genannter Stelle, wenn ich den Schraubenkopf (zb Sechskantkopf) mit 100NM anziehe ?
Ich überlege seit gestern, aber irgendwie bin ich zu blöd und das macht mich irgendwie nervös smile

Angenommen die Schraube hätte diese Maße:
-Sechskantkopf, wo zb eine 18er Nuss drauf passt.
-Gewindestärke = 10mm (Also die Breite des Gewindeschafts)
-Gewindesteigung 1mm
-Material = Stahl

Vielen Dank im Voraus.

anonymous

23:22 Uhr, 26.02.2018

Hallo
Der Zusammenhang zwischen Drehmoment und Schraubvorspannkraft wird häufig über Tabellen beschrieben,

z . B

. in
www.schrauben-lexikon.de/td3-werkstoffe-stahl.asp
dort in Tabelle

19

.

Der Zusammenhang zwischen Flächenpressung in der Kopfauflagefläche und Schraubvorspannkraft ist einfach

p = \frac{F}{A}

wobei die Kopfauflagefläche A ein Kreisring ist. Schau dir mal die Schraube genau an. Die hat grundsätzlich an der Kopfauflage einen erkennbar abgesetzten Außendurchmesser. Und der Innendurchmesser der Bohrung, in die du die Schraube steckst, ist natürlicherweise der Innendurchmesser der Kopfauflagefläche.

cimbom aktiv_icon

00:00 Uhr, 27.02.2018

der zusammenhang "Druck = Kraft pro Fläche" ist mir schon klar. aber wie rechne ich den die kraft aus die vertikal bzw axial auf die schraube wirkt?
und wie rechne ich den anpressdruck zischen schraubenkopf und bauteil aus?

tabelle lesen kann jeder :-)
ne ich möchte echt gerne mal versuchen zu verstehen wie rechnerisch diese kräfte entstehen.

anonymous

22:22 Uhr, 28.02.2018

"aber wie rechne ich den die kraft aus die vertikal bzw axial auf die schraube wirkt?"
Na ja, einen Weg habe ich - bzw. das Schrauben-Lexikon.de - dir ja schon gezeigt.
Was daran gefällt dir nicht?
Was statt dessen hattest du erwartet?

Es gibt natürlich durchaus ausführlichere Berechnungsmethoden und -arten.
Aber dann müsstest du schon zu verstehen geben, wie ausführlich oder unter welchen Annahmen, Ansätzen, Eingaben und Abhängigkeiten du berechnen willst.

Zum Druck führe ich dir mal drei Zitate in chronologischer Reihenfolge vor Augen:
"

p = \frac{F}{A}

wobei die Kopfauflagefläche A ein Kreisring ist."
" der zusammenhang Druck = Kraft pro Fläche ist mir schon klar."
" wie rechne ich den anpressdruck z(w)ischen schraubenkopf und bauteil aus?"
Na eben

p = \frac{F}{A}

Über die Kraft

F

hatten wir eingangs gesprochen.
Die Kopfauflage-Kreisringfläche A hatte ich schon ausführlich erklärt.
Was hindert dich daran, das eine durch das andere zu teilen?

PS: Zum Thema Schraubkopf-Auflagen-Außendurchmesser habe ich dir mal einen Auszug aus der DIN931 eingescant.
Die DIN931 benennt für Schrauben

M 10

>

die Schlüsselweite

s = 17

>

Kopfauflagen-Außendurchmesser

d_{w} = min 15.7

cimbom aktiv_icon

11:44 Uhr, 01.03.2018

also was ich wissen wollte war eher das....

Bei gegebenen Daten:
Steigung

= 0,0015 m

Nenndurchmesser

= 0,012 m

Flankendurchmesser

~ 0,011 m

Drehmoment = 100Nm

tan(Steigungswinkel)

~ 0,0434

Durchmesser Schraubenkopf

= 0,026 m

Durchmesser SchraubenSchaft

= 0,011 m

Auflagefläche

~ 0,000435 m^{2}

Horizontale Kraft

~ 18182

Newton
Vertikale Kraft

~ 418936 N

Anpressdruck

~ 960.000.000

Pascal

~ 9600

Bar (Ohne Berücksichtugung der Reibung).
Wenn man die Reibung mit einbezieht sind es ca 2000Bar. Diese 2 Kbar wollte ich wissen. Aber all die anderen

⊙ g

. werte waren auch nötig. und nicht nur einfach die formel

P = \frac{F}{A}

.

hab mir das alles von einem physiker erklären lassen. die formeln und rechenwege waren schon kompliziert. hat aber geklappt. Wollte alles hier reinkopieren, geht aber irgendwie nicht.
und euch trotzdem vielen dank.

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