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E-Book

Schraubenverbindungen

Grundlagen, Berechnung, Eigenschaften, Handhabung

AutorKarl-Heinz Kloos, Wolfgang Thomala
VerlagSpringer-Verlag
Erscheinungsjahr2007
Seitenanzahl428 Seiten
ISBN9783540684701
FormatPDF
KopierschutzDRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis109,99 EUR

Die Schraube ist das am häufigsten eingesetzte Maschinenelement. Das traditionsreiche Standardwerk behandelt alle Einflussfaktoren auf Schraubenverbindungen in den verschiedensten Anwendungsgebieten. Seit Erscheinen der 4. Auflage (1988) hat sich das Gebiet auf vielfältige Weise weiterentwickelt. Deshalb enthält die Neuauflage u.a. die aktualisierte VDI-Richtlinie 2230, neuere Forschungsergebnisse und Kapitel. Ein 'Muss' für alle Konstrukteure.

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Leseprobe

1 Einführung (S. 1)

1.1 Zur Geschichte der Schraube
Wie bei vielen technischen Bauteilen, z.B. Rädern, Propellern, Tragflügeln, Versteifungsrippen usw., finden sich auch beim Gewinde bzw. der Schraube in der Natur Vorbilder. Möglicherweise geht die Idee der Schraube auf eine an einem Pfahl oder einem Baumstamm sich spiralenförmig hochrankende Pflanze, z.B. eine Bohnenpflanze, zurück.

Geschichtlich ist der Beginn der Herstellung und Nutzung einer Schraube für technische Bedürfnisse nicht genau festzulegen. Die älteste bekannte Ausführung dürfte auf Archimedes (ca. 250 v. Chr.) zurückzuführen sein. Mit der sog. ,,Archimedischen Schraube" bzw. Schneckenspindel, die sich in einem schräg stehenden Rohr drehte, wurde Wasser auf ein höheres Niveau angehoben [1.1].

Derartige ,,Bewegungsschrauben" sind aus der Zeit der altgriechischen, römischen und ägyptischen Geschichte bekannt. Aber auch in Ostasien (China und Japan) benutzte man die Schraubenspindel als Förderelement. Als Werkstoffe dienten Holz und später zunehmend Metalle.

Im Gegensatz zur „Bewegungsschraube" steht die „Befestigungsschraube", mit der sich das vorliegende Buch befasst. Sie ist wohl ebenso alt wie die Bewegungsschraube, nur in der Anwendung der damaligen Zeit seltener zu finden. Sie wurde für Schmuck- und Gebrauchsgegenstände, für einfache medizinische Geräte sowie für Zeichen- und astronomische Instrumente aus Edelmetall hergestellt. Mit zunehmendem Einsatz von technischen Geräten, Werkzeugen, Uhr- und Räderwerken, Waffen, Rüstungen usw. hat sich der Anwendungsbereich der Schraube wesentlich erweitert.

Im Mittelalter war es vor allem Leonardo da Vinci, der in vielen Skizzen von Geräten, Werkzeugen, Maschinen und Waffen Anwendungsmöglichkeiten der Bewegungs- und Befestigungsschraube aufzeigte. Auch Agricola, wohl der bedeutendste Technologie-Schriftsteller des Mittelalters, hat wie auch andere zeitgenössische Naturwissenschaftler in vielen Text- und Bilddarstellungen auf Anwendungsmöglichkeiten der Schraube hingewiesen [1.1].

Gegen Ende des 17. Jahrhunderts entstanden mit zunehmendem Bedarf an Schrauben im Rheinland und in Westfalen die ersten Schraubenschmieden. Die benötigten Stückzahlen wurden durch Warmschmieden in Handarbeit gefertigt. Diese Schraubenschmieden waren die Vorgänger der gegen Mitte des 18. Jahrhunderts und mit der Industrialisierung im 19. Jahrhundert entstehenden Schraubenfabriken, in denen Schrauben bereits maschinell hergestellt wurden.

Im Jahre 1797 baute Maudslay die erste ,,automatische Drehbank", die eine Leitspindel besaß [1.1]. Gleichzeitig erschienen Fachveröffentlichungen, die sich mit der Herstellung von Schrauben aus Holz, Kupfer, Messing und Eisen befassten. In einer Buchreihe von Jakob Leupold ,,Theatrum Machinarum Generale" (1824) ging der Verfasser wohl erstmalig auf die hohe Tragfähigkeit von Schrauben aus Eisen und deren Prüfmöglichkeit ein.

Zu Beginn des 19. Jahrhunderts wurden die ersten Werkstoffprüfmaschinen entwickelt. Der ehemalige Leiter der Cramer-Klettschen Fabrik (Vorgängerin der heutigen MAN) in Nürnberg, Ludwig Werder, konstruierte die unter seinem Namen bekannt gewordene liegende Zugprüfmaschine. In dem von ihm geleiteten Werk wurden außer Lokomotiven, Wasserturbinen, Mühlen und Eisenbahnwaggons auch – was hier besonders interessiert – Maschinen zur Herstellung von Schrauben und Muttern gebaut.

Der technische Fortschritt in der ersten Hälfte des 19. Jahrhunderts, insbesondere im Eisenbahnwesen, bei der Dampfmaschine und später in der Elektrotechnik, stellte ständig steigende Anforderungen an die Konstruktionselemente.

Inhaltsverzeichnis
Vorwort5
Inhaltsverzeichnis7
Formelzeichen11
1 Einführung23
1.1 Zur Geschichte der Schraube23
1.2 Zum Inhalt des Buches25
Literatur26
2 Normung27
2.1 Gewindenormung28
2.2 Maßnormen (Produktnormen)34
2.3 Grundnormen41
Literatur68
3 Werkstoffe69
3.1 Allgemeines69
3.2 Werkstoffe für Schrauben und Muttern bei mechanischer Beanspruchung70
3.3 Werkstoffe für Schraubenverbindungen bei Komplexbeanspruchung77
3.4 Technische Lieferbedingung des DSV für Schraubenstähle mit erhöhten Anforderungen77
3.5 Einfluss der wichtigsten Legierungselemente auf die mechanisch- technologischen Eigenschaften von Stählen80
Literatur82
4 Berechnung von Schraubenverbindungen85
4.1 Einführung85
4.2 Kraft-Verformungs-Verhältnisse86
4.3 Rechenschritte126
4.4 Grafische Darstellung der Kräfte und Verformungen139
4.5 Berechnungsbeispiel – Pleuelschraubenverbindung140
Literatur156
5 Tragfähigkeit von Schraubenverbindungen bei mechanischer Beanspruchung157
5.1 Tragfähigkeit bei zügiger Beanspruchung157
5.2 Tragfähigkeit bei Schwingbeanspruchung191
Literatur227
6 Korrosion und Korrosionsschutz von Schraubenverbindungen231
6.1 Einführung231
6.2 Grundlagen der Korrosion232
6.3 Korrosionsarten238
6.4 Möglichkeiten des Korrosionsschutzes247
6.5 Prüfung des Korrosionsschutzes270
6.6 Normen271
Literatur276
7 Schraubenverbindungen bei hohen und tiefen Temperaturen279
7.1 Schraubenverbindungen bei hohen Temperaturen279
7.2 Schraubenverbindungen bei tiefen Temperaturen312
7.3 Werkstoffe für hohe und tiefe Temperaturen313
7.4 Normen und Regelwerke315
Literatur316
8 Montage von Schraubenverbindungen319
8.1 Einführung319
8.2 Anziehdrehmoment und Vorspannkraft319
8.3 Beanspruchung und Haltbarkeit von Schraubenverbindungen beim Anziehen337
8.4 Montageverfahren349
8.5 Motorisches Anziehen378
8.6 Automatisierte Schraubenmontage387
Literatur398
9 Selbsttätiges Lösen und Sichern von Schraubenverbindungen401
9.1 Die Bedeutung der Vorspannkraft für die Betriebssicherheit401
9.2 Ursachen eines Vorspannkraftverlusts401
9.3 Maßnahmen zur Vermeidung eines unzulässig großen Vorspannkraftverlusts407
9.4 Wirksamkeit und Anwendungsgrenzen von Schraubensicherungen430
Literatur432
Index435

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