Anziehdrehmoment und Vorspannkraft berechnen

Wie berechnet man das Anziehdrehmoment einer Schraube?

Ziel des Anziehens ist die Zugkraft in der Schraube. Diese Vorspannkraft oder Klemmkraft hält die Teile zusammen. Der praktische Zusammenhang lautet T = K × F × d. Dabei ist d der Nenndurchmesser und K der Drehmomentbeiwert, der Gewindereibung und Kopfreibung zusammenfasst.

Die Vorspannung wird als Anteil der Streckgrenze gewählt: F = p × R_e × A_s. Der Spannungsquerschnitt ist der tragende Querschnitt des Gewindes. Für metrische Gewinde gilt A_s = π / 4 × (d − 0,9382 × P)².

Was bedeutet die Festigkeitsklasse?

Bei Klasse 8.8 gibt die erste Zahl die Zugfestigkeit an: 8 × 100 = 800 MPa. Die zweite bestimmt das Verhältnis von Streckgrenze zu Zugfestigkeit: 800 × 0,8 = 640 MPa. Dieselbe Regel ergibt 900 MPa Streckgrenze für 10.9 und 1080 MPa für 12.9.

Beispiel

Eine Schraube M10 × 1,5 der Klasse 8.8 hat einen Spannungsquerschnitt von 58,0 mm². Bei einer Vorspannung von 75 % der Streckgrenze gilt F = 0,75 × 640 × 58,0 = 27,8 kN. Mit K = 0,20 beträgt das Anziehdrehmoment 0,20 × 27 835 × 0,010 = 55,7 N·m.

Grenzen

Der größte Teil des Drehmoments wird durch Reibung aufgenommen. Das Ergebnis hängt daher stark von K ab. Das Anziehen einer geschmierten Schraube mit dem für eine trockene Schraube vorgesehenen Drehmoment erhöht die Vorspannung gefährlich. Kritische Verbindungen verwenden Herstellermomente, drehwinkelgesteuertes Anziehen oder direkte Vorspannkraftmessung.

Häufige Fragen

Wie berechnet man die Vorspannkraft aus dem Drehmoment?

Beispielsweise ergeben 40 N·m an einer Schraube M10 × 1,5 mit einem Drehmomentbeiwert von 0,2 eine Vorspannkraft von 20 kN. Teilen Sie das Drehmoment durch das Produkt aus Drehmomentbeiwert und Nenndurchmesser. Diese Vorberechnung prüft nicht alle Tragfähigkeitsanforderungen der Verbindung. Reibungsstreuung kann die tatsächliche Vorspannkraft um 25 % oder mehr verändern.

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