1. Welche Faktoren wirken sich auf die Ermüdungsfestigkeit von Schrauben aus? Es gibt verschiedene Faktoren, die sich auf die Ermüdungsfestigkeit einer Verbindung auswirken können, darunter der verwendete Werkstoff, die Konstruktion, die Größe, das Herstellungsverfahren, die Passung von Gewinde zu Gewinde, die Lastverteilung, die Spannungsamplitude, die mechanischen Eigenschaften und vieles mehr. Weiterführende Lektüre: Tabelle der mechanischen Eigenschaften von Metallen Die Auswahl geeigneter Materialien [...]
Es gibt verschiedene Faktoren, die sich auf die Ermüdungsfestigkeit einer Verbindung auswirken können, darunter das verwendete Material, die Konstruktion, die Größe, das Herstellungsverfahren, die Passung von Gewinde zu Gewinde, die Lastverteilung, die Spannungsamplitude, die mechanischen Eigenschaften und vieles mehr.
Weiterführende Lektüre: Tabelle der mechanischen Eigenschaften von Metallen
Zunächst ist die Auswahl geeigneter Werkstoffe und Wärmebehandlungsverfahren von entscheidender Bedeutung, um sicherzustellen, dass die Festigkeit und der Plastizitätsindex der Werkstoffe den geforderten Normen entsprechen.
Es muss unbedingt sichergestellt werden, dass die Materialien keine Defekte aufweisen, die ihre Festigkeit beeinträchtigen könnten, insbesondere interkristalline Defekte mit geringer Vergrößerung.
Nichtsdestotrotz ist die Stärke der Schraubverbindung hängt in erster Linie von der Stärke des Bolzens ab.
Bei der Montage wird die Schraube gedehnt, während die Mutter zusammengedrückt wird. Die Differenz zwischen Dehnung und Stauchung der Gewindesteigung ist am ersten Kreis in der Nähe der Auflagefläche am größten, was zu einer maximalen Dehnung und Spannung führt. Die übrigen Kreise (Steigung P) nehmen entsprechend ab.
Hier sind die empfohlenen Festigkeitserhöhungen für verschiedene Arten von Nüssen:
a) Aufhängungsmutter - die Festigkeit erhöht sich um 40% (die Mutter steht ebenfalls unter Spannung, was dazu beiträgt, die Last gleichmäßig auf die Verformung der Schraube zu verteilen)
b) Ringnutmutter - Festigkeit erhöht sich um 30% (die Mutter wird in der Nähe der Lagerfläche gespannt)
c) Innere Schrägmutter - Festigkeit erhöht sich um 20% (Kontaktring wird kleiner, Last steigt)
d) Klebemutter (Kombination von b und c) - Festigkeit erhöht sich um 40%
e) Verwendung unterschiedlicher Materialien für Schrauben und Muttern - Festigkeit steigt um 40%.
1) Verringern der Schraubensteifigkeit
Maßnahmen: vertikaler Mittelsteg, schlanker Steg, flexible Bolzenverbindung, etc.
2) Erhöhung der Flanschsteifigkeit
Maßnahmen: Verwenden Sie eine hochharte Dichtung oder schrauben Sie sie direkt auf Gusseisen.
Spannungskonzentrationen können am Gewindegrund, am Ende der Schraube und am Übergang zwischen Schraubenkopf und -stange auftreten.
Um diese Stresskonzentrationen zu verringern, können Sie die folgenden Möglichkeiten in Betracht ziehen:
Schraubenverbindungen sind in der mechanischen Fertigung und bei der Installation von Geräten weit verbreitet. Da es jedoch schwierig ist, Ermüdungsschäden zu erkennen und zu verhindern, kam es im Laufe der Jahre häufig zu schweren Unfällen, die durch Ermüdungsbrüche von Schrauben verursacht wurden. Daher wird der Untersuchung von Schraubenbrüchen immer mehr Aufmerksamkeit gewidmet.
Die Verringerung der Ermüdungsfestigkeit von Schrauben kann auf folgende Gründe zurückgeführt werden:
(1) Beim Gewindedrehen wird das Metall mit guter äußerer Qualität des Rohlings entfernt, während das verbleibende Metall mit schlechter Qualität als Bolzenstange verwendet wird. Dies führt dazu, dass der hochwertige Metallkristall nicht ausreichend genutzt wird, was letztlich die Festigkeit des Gewindes verringert.
(2) Aufgrund der Existenz von kleinen Bearbeitungsrundung und einem großen Spannungsgefälle an der Wurzel des Gewindes kommt es zu einer Spannungskonzentration.
(3) Die Oberflächenrauhigkeit Wert an der Gewindespitze höher ist als der an der Schräge des Gewindes.
(4) Werkzeugmarken, die parallel zueinander und senkrecht zur Gewindeachse verlaufen, und Mikrorisse, die zwischen den Werkzeugmarken zu finden sind. Da sich das Gewinde des gedrehten Bolzens an seiner Wurzel befindet, sind diese Faktoren, die die Dauerfestigkeit beeinflussen, ebenfalls vorhanden.
Bei Wechselbelastungen wird die Ermüdungsquelle zuerst erzeugt, wodurch die Ermüdung beschleunigt wird. Ermüdungsbruch des Bolzens.
Nur bei hochfesten Schrauben (vorgespannten Schrauben) wird empfohlen, die Schraubenlänge zu erhöhen, die Schraubensteifigkeit zu verringern, die auf die Schraube wirkende Arbeitskraft FSA zu verringern, die Wechselbeanspruchung zu reduzieren und damit die Dauerfestigkeit zu erhöhen.
In Bezug auf die Verbindungskraft, bei der es sich hauptsächlich um eine Zugkraft handelt, gibt es keinen Unterschied zwischen hochfesten Schrauben und normalen Schrauben.
Die Beanspruchung von Stahlbauschrauben und Torsionsscherschrauben unterscheidet sich jedoch von derjenigen gewöhnlicher Schrauben. Dies liegt daran, dass Stahlbauschrauben und Torsionsscherschrauben nicht nur einer Zugkraft, sondern auch einer Scherkraft ausgesetzt sind.
Hochfeste Schrauben, die auf Scherung beansprucht werden, können je nach Konstruktion und Beanspruchung in zwei Typen eingeteilt werden: reibschlüssige hochfeste Schrauben und lagerschlüssige hochfeste Schrauben.
Hochfeste reibschlüssige Schraubverbindungen haben eine gute Integrität und Steifigkeit, was zu geringen Verformungen, zuverlässiger Spannung und Ermüdungsfestigkeit führt.
Bei dieser Art von Verbindung wird die Reibung zwischen den Kontaktflächen der Platten aufrechterhalten, was ein relatives Gleiten verhindert. Sie wird vor allem für die Montage und Verbindung von dynamisch belasteten Strukturen sowie für einige Bauteile und hoch gelegene Anlagen verwendet.
Andererseits haben tragende hochfeste Schraubenverbindungen eine höhere Bemessungstragfähigkeit als reibschlüssige Schrauben, da ihre Tragfähigkeit nach Überwindung der Reibung weiter zunimmt.
Dadurch kann die Anzahl der benötigten Schrauben reduziert werden. Ihre Integrität und Steifigkeit sind jedoch schlecht, mit großen Verformungen, schlechter dynamischer Leistung und geringen tatsächlichen Festigkeitsreserven. Sie sind nur für Verbindungen geeignet, die bestimmte Schlupfverformungen in statisch oder indirekt dynamisch belasteten Strukturen zulassen.
Einer der Nachteile von hochfesten Schraubverbindungen ist, dass sie besondere technische Anforderungen an Material, Schraubenschlüssel, Fertigung und Montage stellen, was sie relativ teuer macht.
Die Güteklasse 8.8 gilt als hochfeste Schraube.
Derzeit werden hochfeste Schrauben von 8.8S und 10.9S verwendet.
Die Zahl vor dem Komma, entweder 8 oder 10, steht für den ungefähren Mindestwert der Zugfestigkeit der Schraube nach der Wärmebehandlung, der 100 MPa beträgt.
Die tatsächliche Zugfestigkeit von 8.8S liegt zwischen 830Mpa und 1030Mpa, während die von 10.9S zwischen 1040Mpa und 1240Mpa liegt.
Die Zahl hinter dem Komma, entweder 0,8 oder 0,9, steht für das Streckverhältnis der Schraube nach der Behandlung. Das Streckverhältnis ist das Verhältnis zwischen der bedingten Streckgrenze der Schraube und ihrer Mindestzugfestigkeit. Der Buchstabe "S" steht für die Schraube und der Buchstabe "H" für die Mutter. Muttern werden in zwei Klassen unterteilt: 8H und 10H.
Als Gründer von MachineMFG habe ich mehr als ein Jahrzehnt meiner Karriere der metallverarbeitenden Industrie gewidmet. Meine umfangreiche Erfahrung hat es mir ermöglicht, ein Experte auf den Gebieten der Blechverarbeitung, der maschinellen Bearbeitung, des Maschinenbaus und der Werkzeugmaschinen für Metalle zu werden. Ich denke, lese und schreibe ständig über diese Themen und bin stets bestrebt, in meinem Bereich an vorderster Front zu bleiben. Lassen Sie mein Wissen und meine Erfahrung zu einem Gewinn für Ihr Unternehmen werden.
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