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Alt 30.05.2020, 00:25 #1
Schrauber
 
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herr jaegermeister herr jaegermeister ist offline
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Zitat:
Zitat von GTFahrer Beitrag anzeigen
Ich kenne das, auch ich habe Schraubverbindungen berechnet, mit diesen schönen Diagrammen. Und dreistufige Getriebe frei Hand auf A2 gezeichnet und so weiter Noch toller war nur "Dynamik", die schönen Aufgaben mit dem Momentanpol. Lagerungen bis zum Erbrechen gezeichnet, Wellen, Zahnräder, der ganze "klassische Scheiß" eben
Boah HÖR MIR AUF ich habs im Bachelor bis zum erbrechen gehasst und hab jetzt im prinzig die "nach 0 Uhr gefütterte und gebadete Gremlin" - Version davon. Zu allem Übel auch noch ein M.Sc. und kein M.En., das heisst der ganze Kram wird bei mir nicht technikorientiert eingetrichtert sondern aus einer physikalischen Perspektive heraus. Wenn dem Prof das Griechische Alphabet ausgeht, nimmt er auch Großbuchstaben Himmel ich hab nichtmal gewusst dass es sowas gibt
Zitat:
Die verringerte Haftung der Gewindegänge untereinander ist dabei auch nicht das große Problem: Denn das Anzugsmoment setzt sich aus drei Momenten zusammen. Den größten Anteil nimmt das Nutzdrehmoment ein, welches die tatsächliche Vorspannkraft erzeugt. Dazu "gesellen sich" das zu überwindende Moment zwischen den Gewindeflanken und das zwischen Schraubenkopf/Mutter und Auflagefläche. Das verringerte/veränderte µ für gefettete, geölte, verzinkte, phosphatierte etc. Materialpaarungen kann der einschlägigen Literatur (Ich hatte immer den Roloff/Matek) entnommen werden und damit auch berechnet werden. Und was wird das sein... 0,10? 0,15? Für die trockene Schraube wohl etwas um 0,2. Macht dann in Summe ca. 10-15 % weniger Anzugsmoment.

Tja. Wenn das Anzugsmoemnt denn stimmen würde. Denn ein Drehmomentschlüssel ist auch nicht supergenau, dazu kommt, dass er selten als Messwerkzeug angesehen wird und dadurch seine Genauigkeit auch mit der Zeit immer mehr flöten geht. Falsche Handhabung und... tja, hat man mal wieder mehr Anzugsmoment draufgeknallt. Mal nach dem Auslösen noch etwas mehr gedreht ist dabei meist schlimmer als das erhöhte Anzugsmoment durch gefettete Gewindegänge. Daher wird bei der Berechnung ja auch noch mit dem Ungenauigkeitswert gerechnet. Was galt da für die 08/15 Drehmos? 1,3? 1,5?

Lösende Verbindungen durch gefettete Gewidnegänge kann man sich m.E. auch sparen, denn die Schraube wird ziemlich vorgespannt, wodurch das schon verhindert wird. Übrigens sind die ganzen "bekannten Schraubensicherungen" mittlerweile als "Unbrauchbar" erklärt worden, seien es Federringe, Zahnscheiben, Kronenmuttern... die jeweiligen DIN-Normen sind inaktiv.
Ausnahmslose zustimmung mit einem kleinen Zusatz zu den Drehmomentschlüsseln. Kaum einer wird einen geeichten und regelmäßig geprüften zuhause haben , die meisten nehmen den 20€ Klumpen ausm Action oder sowas her, da kannst schonmal +-15% nehmen, dass das Ding alle Woche mal runtergefallen ist, ist garnicht mal so schlimm, aber ob die 65Nm im Winter bei -5°C immer noch genau die 65Nm sind wie im Sommer, wenn das Teil im 60°C warmen Auto gelegen hat? Da kann in der Literatur noch so oft das genaue Drehmoment heruntergebetet werden, die Toleranz der Chinaschlüssel plus das Überdrehen, plus der Temperaturkoeffizient des Schlüsselmaterials usw usw... irgenwann werden auf den 65Nm schonmal 80, 90...

Je was war das ne Plackerei mit Torsionsbelastungen im Zeitverlauf und unter Temperaturänderung. Danke für die Albträume


herr jaegermeister ist offline   Mit Zitat antwortenMit Zitat antworten
Alt 30.05.2020, 22:35 #2
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Zitat:
Zitat von herr jaegermeister Beitrag anzeigen
Boah HÖR MIR AUF ich habs im Bachelor bis zum erbrechen gehasst und hab jetzt im prinzig die "nach 0 Uhr gefütterte und gebadete Gremlin" - Version davon.
[...] Danke für die Albträume
Na machts Spass im M.Sc. = Motorsportclub? Ich hab Maschbau auch gehasst, war eine Fehlentscheidung. Hätte lieber Elektro- oder Nachrichtentechnik studieren sollen. Oder "irgendwas mit Wirtschaft"... egal... zu spät!
Aber ich gebe dir Recht zu den Drehmos!

Weils mich nun selber interessiert hat, die Frage: "Um wie viel erhöhe ich die Vorspannkraft, wenn ich nun die Schraube eingesabbert einsetze?", tippe ich hier mal meinen Monolog runter. Wens interessiert und das mitliest... na der hat mein Mitleid

Hab mir die Schraube N 102 078 03 gepackt. Die ist ein Normteil, naja keines nach DIN oder ISO... nee! Sie entspricht VW Norm 60188! Wer sich also wundert 2Häää, Normteil und ich finde des nirgends zu kaufen, außer bei VW." ... Ja rischtisch. Muss ja nicht den gebräuchlichen Normen entsprechen, auch VW meint Normen herausgeben zu können. Die wurde eh ersetzt, N 102 078 04 ist der Nachfolger, jetzt EU-konform umweltfreundlich und ohne böse Bestandteile.
die schraube misst M12 * 1,5 * 78 und wird durchs große Querlenkerlager in den Längsträger gesteckt und verschraubt.

Was ist überhaupt eine Schraube und was passiert dabei... eigentlich nur eine schiefe Ebene, die man um ein Stück Rundstahl gewickelt hat. Also Schraube = schiefe ebene und die Mutter (In dem Fall z.B. die Hutmutter im Längsträger) ist nichts anderes wie nen Klotz, den wir auf dieser Ebene hochschieben.

Ja und nun wissen wir auch alle, dass unsere Erde alles verdammt gerne anzieht. Und damit ergeben sich paar schöne Kräfte. Eine N Normalkraft... dann will unser Klotz ja die Ebene runterschlittern, wobei ihm eine R Reibung entgegenwirkt... wir ziehen ja noch die Schraube an... womit wir sie ja nichts anderes wie spannen... also die Vorspannkraft "F", neben der Umfangskraft U, die ja den Klotz hochschiebt. Und aus all dem resultiert eine "Resultierende" Res... die weil ich so schön gemalt hab kein gescheites Kraftdreieck ergibt. Aber es sollte verständlich sein.


Und jetzt kommen diese ganzen scheiß Winkelangaben, die es leider auch gibt. Mü, nü, xsü, phü, rhö... ach was hab ich diesen Dreck gemocht.

φ (phiiiii iiieh!) ist der Winkel der Gewindesteigung. Wie stellt man das dar... ach wieder mit nem hässlichem Bild made by me:

"Die Schriftart kommt mir bekannt vor.." Jaaa... zu finden in allen Vento-Tachos oder den neuen Golf 3 Tachos ab 0 km/h...

Das links, das soll ne hälftig durchgesägte Schraube in vergrößert darstellen. P --> Das ist die Gewindesteigung. Also eine Umdrehung und die Schraube steht um diesen Betrag höher heraus. Wären hier 1,5 mm.

d_2 das ist der Flankendurchmesser des Gewindes. Bei dieser Schraube ist das 11,02 mm.

Also: Wenn man die Schraube um genau eine Umdrehung "abwickelt", dann ergibt sich diese schiefe Ebene. Und die ist eben um φ geneigt. Aus den zwei Angaben können Gegenkathete durch Ankathete nehmen und haben damit via Winkelfunktion Tangens unseren Winkel

--> Wären hier also 2,48° Gewindesteigung. Das ist mystische phiiii.

Gut, da war noch son hässlicher Buchstabe. Das ist rhooo ρ. Was ist das? Das ist der Reibungswinkel des Gewindes. Der errechnet sich aus der Reibungszahl µ (my, aber jeder sagt müüüh!) und dem Flankenwinkel des Gewindes. Ist beim metrischen ISO-Gewinde 60°. Wieder etwas Trigonometrie und die tollen Dreiecke aus der Technischen Mechanik... und man kommt mit 60° auf ne Formel die tan^-1 = µ / cos (60°/2) lautet. Es ergeben sich folgende Reibungswinkel mit den Mittelwerten der Literatur:
Trocken: µ=0,15 = 9,8°
Geschmiert (MoS2): µ=0,1 = 6,6°

Ja was nützt das jetzt alles? Nun kann damit das Anzugsmoment errechnet werden, wenn man die gewünschte Vorspannkraft weiß (Die muss sich vorher ausrechen und das ein noch größerer Spaß. Da kommen die erwähnten Betriebsspannungen, das Setzverhalten der Schraube, Nachgiebigkeit, Werkstoffwerte... ach bla soviel... und noch mehr Formeln, Winkel, griechische Buchstaben, Diagramme ... damit kann man ganze Blöcke füllen! Na gut, heute macht das CAD/CAM bzw. FEM)

Ich weiß aber das Anzugsmoment . VW gibt ja für diese Schraube 70 Nm vor. Also kann ich mir die gewünschte Vorspannkraft ausrechnen.

Auf jeden Fall setzt sich das Anzugsmoment zusammen aus:
- der Kraft zum Vorspannen der Schraube (Das Bewegen des Klotzes auf der Ebene),
- der Reibung im Gewinde (Das Reiben des Klotzes auf der Ebene),
- der Reibung zwischen Schraubenkopf und der Auflage, in dem Fall dem Aggregateträger.

Berücksichtigt wird dabei der Hebel (Ist der Flankeradius des Gewindes, der Gewindesteigungswinkel und der Reibungswinkel, als auch die Reibungskennwert zwischen Schraubenkopf und Auflage und: dem wirksamen Reibungsdurchmesser des Kopfes... viele Zahlen, die man meterlangen Tabellen entnehmen kann, die aus jahrelanger Erfahrung und Experimenten/Versuchen gewachsen sind.

Anzugsmoment M_A = F_Vorspann * (0,159 * P (Gewindesteigung) + 0,577 * µ_Gewinde * d_2 (Flankendurchmesser Gewinde) + µ_Kopfreibung * d_k (Kopfreibungsdurchmesser)

"von wo kommen diese Zahlen her.... 0,159 und 0,577 ...?" --> Die ergeben sich durch Umstellungen und dem Berechnen von Trigonometrischen Werten, z.b. den 60° für metrische ISO-Gewinde usw.)

Für die erwähnte Schraube M12*1,5*78 ergibt sich bei trockener Schraube eine Vorspannkraft von 30,6 kN. Schmiere ich nun das Gewinde mit Fett ein und lasse weiterhin 70 Nm Anzugsmoment als Vorgabe drin, so habe ich 35,7 kN Vorspannung erreicht. Rund 17 % mehr. Heißt... ich müsste das Drehmoment auf 60 Nm reduzieren, damit die Vorspannung gleich bleibt. Das sind ca. 15 % weniger.
Und jetzt weiß man, weshalb die Faustregel sagt:
Zitat:
"Schmierst oder ölst das Gewinde ein, so reduziere das Moment um 10-20 %"
Aber ich habe hier mit mittleren Reibzahlen gerechnet. In der Tabelle ist z.B für saubere Werkstoffpaarung ein µ von 0,12 - 0,18 hinterlegt. und die Realität, bei älteren Konstruktionen? Verdreckte und verrostete Gewinde... und schon ist das alles für die Katz. Kennt doch wohl auch jeder, säubert man das Gewinde mit Drahtbürste und Gewindeschneider, dann kann man die Schraube von Hand ziemlich leicht eindrehen, wo man vorher nach paar Drehungen bereits Werkzeug bräuchte.

Doch... ja... das erwähnte Anziehen. Woher weiß ich nun ob ich mit 70 Nm angezogen habe? Das ganze birgt Anwendungsfehler, aber auch Fehler durch die von Jägermeister erwähnten Ungenauigkeiten. Die gebräuchliche Literatur spricht daher von einer minimalen Vorspannkraft und einer maximalen. Abhängig von der Reibung, aber auch von der Anziehmethodik. Für die gebräuchlichen Knackschlüssel wird ein "Anziehfaktor" von 1.4 - 1,6 (Aus zahlreichen Experimenten) genannt.

Dieser Anziehfaktor gibt also an, wie stark die tatsächlich wirkende Vorspannkraft variieren kann. Heißt, die bei sauberem Gewinde zu erreichende 30,6 kN Vorspannung, kann durch Verwendung des Knackieschlüssels zwischen 30,6 kN und 30,6 * ~1,5 = 45,9 kN liegen. Und diese ~ 15kN mehr Spannkraft sind deutlich mehr, als der Unterschied durch "bissl Schmotze". Klar... mit Schmotze und unverändertem Drehmoment wären es im dümmsten Falle 35,7 kN * 1,6 = 57,1 kN.

... Langer Monolog. Und was lernt man draus?
- Wenn man schmiert, dann das Anziehmoment um 15 % reduzieren.
- Gewinde an kritischen Verschraubungen stets säubern: Drahtbürste, Gewindebohrer/-schneider.
- Drehmomentschlüssel richtig behandeln und richtig benutzen (Gibt Videos von Gedore usw dazu)
- Nicht alles 100 % theoretisch betrachten, denn probieren geht über studieren... und die Praxis zeigt wie oft sowas nach Gefühl angezogen wird und dennoch fahren die Autos. Ist auch eine Sache der Erfahrung und des gesunden Verstandes.

So... und nun wisst ihr, warum man niemals Maschinenbau studieren sollte. Sowas ödes war dort Tagesordnung und "faulenzen" ist nicht, der Vorlesungsplan füllt sich ziemlich gut...

Geändert von GTFahrer (30.05.2020 um 22:42 Uhr)
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