So berechnen Sie das Drehmoment des Befestigungselements

2023/05/24

Befestigungselemente wie Muttern und Bolzen sind wesentliche Bestandteile bei der Konstruktion vieler mechanischer Geräte. Sie bieten eine sichere Möglichkeit, zwei oder mehr Komponenten miteinander zu verbinden. Das Drehmoment ist ein entscheidender Faktor für die Sicherheit und Leistung befestigter Verbindungen. Daher ist es wichtig, über das richtige Drehmoment zu verfügen, um sicherzustellen, dass die Verbindung sicher bleibt und nicht zu fest angezogen wird, was zu Schäden an den Komponenten oder der Verbindung selbst führen könnte. In diesem Artikel wird erläutert, wie das Drehmoment des Befestigungselements berechnet wird.


Was ist Drehmoment?


Unter Drehmoment versteht man die Kraft, die erforderlich ist, um ein Objekt um eine Achse zu drehen. Bei Befestigungsanwendungen wird das Drehmoment verwendet, um das Befestigungselement auf eine bestimmte Spannung anzuziehen. Ziel ist es, ein Gleichgewicht zwischen Zug und Druck auf das Gelenk zu erreichen. Die Druck- und Zugkräfte wirken zusammen, um sicherzustellen, dass die Verbindung dauerhaft sicher bleibt. Eine übliche Drehmomenteinheit ist der Newtonmeter (Nm).


Warum ist Drehmoment wichtig?


Das Drehmoment ist für die Aufrechterhaltung der Sicherheit und Zuverlässigkeit mechanischer Geräte von entscheidender Bedeutung, da es verhindert, dass Befestigungselemente zu locker oder zu fest werden. Wenn die Befestigungselemente nicht mit dem richtigen Drehmoment angezogen werden, können sie versagen und Schäden oder Verletzungen verursachen. Darüber hinaus kann ein zu festes Anziehen der Befestigungselemente dazu führen, dass sich Gewinde lösen, Materialien zerdrücken oder sogar Bolzen in der Verbindung brechen.


Faktoren, die das Drehmoment beeinflussen


Mehrere Faktoren beeinflussen das Drehmoment, das zum Erreichen einer optimalen Gelenkleistung erforderlich ist. Diese beinhalten:


1. Schmierung: Durch Schmierung kann das erforderliche Drehmoment reduziert werden, um das gleiche Spannungsniveau zu erreichen. Beispielsweise erfordert eine gefettete Schraube möglicherweise ein geringeres Drehmoment als eine trockene Schraube, um die gleiche Spannung zu erreichen.


2. Materialeigenschaften: Materialeigenschaften wie Härte, Dichte und Elastizität können das Drehmoment beeinflussen, das zum Erreichen des richtigen Gelenkdrucks erforderlich ist.


3. Oberflächenzustand: Die Oberfläche des Befestigungselements und der Verbindung kann die Genauigkeit der Drehmomentmessungen beeinflussen. Eine verschmutzte oder rostige Oberfläche kann die Drehmomentmessung beeinträchtigen und zu einem zu starken oder zu geringen Anziehen des Befestigungselements führen.


4. Gewindezustand: Der Gewindezustand kann sich auch auf das erforderliche Drehmoment auswirken. Beschädigte oder verschlissene Gewinde können die Genauigkeit der Drehmomentmessungen beeinträchtigen und erfordern ein zusätzliches Drehmoment, um die gewünschte Spannung zu erreichen.


5. Umweltfaktoren: Umweltfaktoren wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Vibration können sich ebenfalls auf die Drehmomentwerte auswirken. In Umgebungen mit starken Vibrationen benötigen Verbindungselemente typischerweise höhere Drehmomentwerte, um die Integrität der Verbindung aufrechtzuerhalten.


Berechnung des Befestigungsdrehmoments


Zur Berechnung des Befestigungsdrehmoments müssen zunächst die Schraubengröße und die verwendete Anzugstechnik bestimmt werden.


Schritt 1: Bestimmen Sie die Schraubengröße


Der erste Schritt bei der Berechnung des Befestigungsdrehmoments besteht darin, die Schraubengröße zu ermitteln. Die Schraubengröße wird normalerweise anhand des Durchmessers des Schraubengewindes bestimmt. Eine übliche Methode ist die Verwendung einer Gewindelehre, die den Bolzendurchmesser und die Gewindesteigung misst.


Schritt 2: Entscheiden Sie sich für die Anziehtechnik


Der nächste Schritt besteht darin, eine Straffungstechnik auszuwählen. Es gibt zwei Haupttechniken: Drehmoment-zu-Ertrag und Drehmoment-zu-Winkel.


Torque-to-Yield ist eine Methode, die die Elastizität einer Schraube misst, um die geeignete Spannung zu bestimmen. Dabei wird die Schraube mit einem Drehmomentschlüssel auf ein bestimmtes Drehmoment angezogen und gleichzeitig die Dehnung der Schraube mit einem Mikrometer überwacht. Sobald sich die Schraube auf die erforderliche Länge gedehnt hat, wird die Schraube dort gehalten, um die gewünschte Spannung zu erreichen.


Die Drehmoment-Winkel-Methode verwendet einen bestimmten Drehmomentwert und Drehwinkel, um die geeignete Spannung zu bestimmen. Dabei wird eine Schraube mit einem Drehmomentschlüssel auf ein bestimmtes Drehmoment angezogen und anschließend um einen bestimmten Winkel vorgeschoben.


Schritt 3: Drehmoment berechnen


Nachdem die Schraubengröße bestimmt und die Anziehtechnik gewählt wurde, besteht der nächste Schritt darin, das erforderliche Drehmoment zu berechnen. Dies wird mithilfe einer Formel erreicht, die den Schraubendurchmesser, die Anzugstechnik und das gewünschte Drehmoment in Beziehung setzt.


Die Formel zur Berechnung des Befestigungsdrehmoments lautet:


T = K x F x D


Wo:

T = Drehmoment

K = Reibungskoeffizient

F = Laden

D = Bolzendurchmesser


Die Last (F) wird anhand der gewünschten Spannung und der Querschnittsfläche der Schraube bestimmt. Der Reibungskoeffizient (K) wird anhand der Oberflächenbeschaffenheit der Schraube und ihrer Umgebung bestimmt. Der Bolzendurchmesser (D) ist der Durchmesser des Bolzengewindes.


Ein Drehmomentdiagramm kann auch verwendet werden, um die empfohlenen Drehmomentwerte für verschiedene Schraubengrößen und Materialklassen zu ermitteln.


Abschluss


Die Berechnung des Befestigungsdrehmoments ist ein wichtiger Aspekt für die Aufrechterhaltung eines sicheren und zuverlässigen mechanischen Geräts. Ein falsches Drehmoment kann zu vorzeitigem Verschleiß, Schäden oder sogar einem katastrophalen Ausfall führen. Durch die Berücksichtigung der Faktoren, die das Drehmoment beeinflussen, und durch Befolgen des entsprechenden Drehmomentberechnungsverfahrens kann sichergestellt werden, dass die Befestigungselemente innerhalb der erforderlichen Toleranzwerte korrekt angezogen werden.

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