Sichern von Schraubverbindungen - · PDF file4 Lockern und Sichern einer Schraubverbindung bei...

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    02-Jul-2018
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  • SiCHERN voN SCHRaubvERbiNDuNGEN

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    Wie kann eine Schraubverbindung gesichert werden? Diese Frage wird regelmig in der Praxis von Konstruktion und Montage gestellt. Im Laufe der Jahre haben sich Produkte etabliert, die unterschiedliche Anforderungen in diesem Umfeld erfllen. Kontinuierliche Produktweiterentwicklungen sorgen dafr, dass ein breites Portfolio an Mglichkeiten zum Sichern von Schraubverbindungen zur Verfgung steht.

    Eine Schraubverbindung sollte so ausgelegt sein, dass die aufgebrachte Vorspannkraft unter Betriebsbeanspruchung weitestgehend erhalten bleibt. In Abhngigkeit der verwendeten Sicherungselemente kann nicht immer ein deutlicher Vorspannungsverlust unterbunden werden, meistens wird jedoch das vollstndige Auseinanderfallen der Schraubverbindung verhindert. Je nach Art der Beanspruchung und Art der konstruktiven Ausfh

    rung der Verbindung besteht die Gefahr des selbstttigen Lsens. Die Belastungen werden in statische und dynamische Beanspruchungen unterschieden. Abhngig davon bieten sich unterschiedliche Sicherungsmethoden mit unterschiedlichen Zielsetzungen an. REYHER liefert fr alle Erfordernisse die passenden Lsungen. Dazu zhlen genormte und nicht genormte Artikel aus Lagervorrat ebenso wie kundenindividuelle Artikel, die REYHER auf Anfrage beschafft.

    Bei der richtigen Entscheidung stehen Ihnen erfahrene Ingenieure und Techniker mit ihrem umfangreichen Fachwissen beratend zur Seite: unser REM REYHER Engineering Management.

    Technik-Hotline 040 85363-999

    Sichern von Schraubverbindungen

    auslegungsziel Sicherungselemente

    Mehrfache Verwendbarkeit Formschlssige Sicherungselemente

    Definierte/gleichbleibende Reibwerte Keilsicherungsscheiben, klebende Sicherungen

    Geringer Montageaufwand Flanschschrauben und muttern mit Sperrverzahnung/verrippung, klebende Sicherung

    Nachjustierbarkeit der Verbindung Formschlssige Sicherungselemente

    MontagebedingungenLsst es sich nicht vermeiden, dass die zu paarenden Gewinde l und fettfrei sind, so sind formschlssige Sicherungen zu bevorzugen.

    Temperatur

    Klebende Schraubensicherungen knnen je nach Produkt maximal zwischen 110 und 200 C belastet werden siehe bersicht auf Seite 13. Ansonsten empfehlen sich metallische Sicherungsele mente, die einen Form oder Reibschluss erzeugen.

    Hilfe zur auswahl der richtigen Schraubensicherung

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    Flchenpressungherabsetzen

    Kraftschluss (vorspannung) erhalten

    Lockerungssicherung vorsehen

    Setzbetragausgleichen

    Materialschlussherstellen

    Formschlussherstellen

    Selbsthemmungerhhen

    Losdrehen verhindern

    Losdrehsicherung vorsehen

    auseinanderfallenverhindern

    verliersicherung vorsehen

    Manahmen

    Darstellung der Zusammenhnge des selbstttigen Lsens

    KriechenZeitabhngiges berschreiten der Werkstoff fliegrenze

    Selbstttiges LosdrehenLockern

    vorspannkraftabfall

    Relativbewegungenzwischen den Kontaktflchen

    SetzenEinebnen von Oberflchen rauheiten

    bis zum endgltigenGleichgewicht:inneres Losdreh moment Selbsthemmungsmoment

    bis zum Auseinanderfalleninfolge des Aufhebens desSelbsthemmungsmomentes

    Mechanismus des selbstttigen Lsens

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    9 13

    13 15

    Seiten

    Sichern von Schraubverbindungen allgemein

    Lockern und Sichern einer Schraubverbindung bei statischen Belastungen

    Selbstttiges Losdrehen und Sichern einer Schraubverbindung bei dynamischen Belastungen

    Sicherungselemente

    Technische Informationen

    inhalt

    Sichern von Schraubverbindungen

    Quelle: DIN 25201-4

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    Lockern und Sichern einer Schraubverbindung bei statischen belastungen

    Risiko

    Statische Belastungen in axialer Richtung, hervorgerufen durch Montagekrfte und/oder erste Betriebslasten, knnen zu Setzerscheinungen fhren. Dadurch kann es unter Umstnden zum vollstndigen Verlust der Vorspannkraft in der Schraubverbindung kommen.

    Setzerscheinungen sind nicht nur von den anliegenden Krften abhngig, sondern auch von der Anzahl der Trennfugen der verspannten Bauteile und der Oberflchenbeschaffenheit der Bauteile, wie z. B. Rauheit und Lackschichten. Auch eine geringe Bauteilefestigkeit kann zu Setzerscheinungen fhren, was durch ein Flieen/Kriechen des weichen Materials hervorgerufen wird.

    Manahmen

    Der Einsatz von Setzsicherungen oder geeignete konstruktive Manahmen knnen dem Vorspannkraftverlust entgegenwirken. Um Setzverluste in einer Schraubverbindung so gering wie mglich zu halten, ist die Anzahl der Trennfugen zwischen den Bauteilen zu minimieren.

    Jede unntige Unterlegscheibe bringt eine zustzliche Trennfuge ein. Auch der Einsatz von weichen

    Scheiben nach DIN 125 mit einer Hrte von 140 HV in einer hochfesten Schraubverbin

    dung mit Schrauben der Festigkeitsklasse 8.8 ist daher zu vermeiden.

    Durch die Wahl einer greren Klemmlnge der Schraube, z. B. durch den Einsatz von Dehnhlsen, knnen Vorspannungsverluste durch eine grere elastische Dehnung aufgefangen wer

    den. Gleiche Effekte erzielen Dehnschaftschrauben und Schrauben mit Voll

    gewinde oder hhere Vorspannkrfte durch den Einsatz von Schrauben in einer hheren

    Festigkeitsklasse.

    Sind diese Manahmen nicht anwendbar, knnen Setzbetrge mit einer Spannscheibe nach DIN 6796 in begrenztem Rahmen ausgeglichen werden. Hierbei ist zu beachten, dass das Bauteil unter der Spannscheibe eine entsprechend hohe Hrte aufweist, nicht unter der Belastung fliet und die Spannscheibe sich nicht einarbeitet.

    Statische Belastung

    unwirksame Produkte

    Zurckgezogene Normen: Federringe nach DIN 127 und DIN 128 Federscheiben nach DIN 137

    Selbst bei Verwendung von Schrauben der Festigkeitsklasse 5.6 und kleiner, wie im Anwendungsbereich der Pro dukt nor men festgelegt, werden diese Produkte lediglich platt gedrckt und knnen Setzbetrge nicht ausgleichen.

    Einsatz von austenitischen nichtrostenden SthlenAustenitische Sthle der Stahlsorten A 1 bis A 5 haben keine federharten Eigenschaften. Deswegen knnen Sicherungselemente aus diesen Stahlsorten keine Setzbetrge durch eine Federwirkung ausgleichen. Eine Alternative stellen die Sthle 1.4310 und 1.4568 dar. Diese haben gegenber den Stahlsorten A 1 bis A 5 bedingt federharte Eigenschaften, die jedoch nicht die Anforderungen, die an Federstahl gestellt werden, erreichen. Deshalb knnen Sicherungselemente aus diesen beiden Sthlen die federnden Eigenschaften von Produkten aus Stahl nur eingeschrnkt erreichen.

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    Lockern und Sichern einer Schraubverbindung bei statischen belastungen

    Setzsicherungen

    DiN 6796Spannscheiben fr Schraub verbindungen

    REYHER-Lagerware sofort lieferbar

    Manahmen gegen Lockern

    * Nur zum Ausgleich von Oberflchenrauheiten.

    Quelle: DIN 25201-4

    Manahme Wirksam gegen

    Setzen Kriechen

    Gestaltung von Verbindungen mit groem Nachgiebigkeitsverhltnis (harter Schraubfall) ja ja

    Verringern der Flchenpressung durch Vergrerung der Auflageflchen ja

    Verringerung der Anzahl der Trennfugen ja bedingt

    Verwenden von Schrauben mit erhhter Festigkeit zur Vergrerung derAusgangsspannung (Vorspannkraft)

    ja nein

    Vergrern der Klemmlnge ja nein

    Verwenden von federnden Verbindungselementen, jedoch unter der Bedingung, dass

    die wirksame Federkraft dieser Elemente der erforderlichen Vorspannkraft der Schraubverbindung angepasst ist

    das eingefgte Teil nicht das Risiko einer zustzlichen Setzung mit sich bringt

    die Elastizitt der Verbindungselemente whrend der gesamten Lebensdauer der Verbindung erhalten bleibt

    ja* nein

    Verringern der Rautiefen ja nein

    Zweckmige Form und Lagetoleranzen whlen ja ja

    Vermeiden von dicken Beschichtungen ja nein

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    Selbstttiges Losdrehen und Sichern einer Schraubverbindung bei dynamischen belastungen

    verliersicherungen

    Unter Verliersicherungen versteht man Muttern und Schrauben mit Klemmteil oder klemmender Beschichtung sowie gewindefurchende Schrauben.

    Verliersicherungen verhindern keinen gravierenden Vorspannungsverlust, jedoch das vollstndige Auseinanderfallen der Verbindung. In der Regel bleiben etwa 20 % der Vorspannkraft erhalten. Das Funktionsprinzip beruht

    auf der Klemmwirkung im Gewinde durch Reibschluss. Rundumbeschichtungen, streifenfrmige Beschichtungen oder Fleckbeschichtungen finden in der Praxis Anwendung.

    Die Anforderungen an klemmende Beschichtungen bei Schrauben werden in DIN 26728 festgelegt. Die Funktionseigenschaften fr Muttern mit Klemmteil sind in ISO 2320 definiert.

    Risiko

    Sind dynamische Querbelastungen so gro, dass sich die verspannten Bauteile zueinander verschieben knnen, wird dadurch ein Losdrehmoment erzeugt, das die Selbsthemmung im Gewinde und in den Auflageflchen berwinden kann. In Abhngigkeit zur Frequenz des Belastungswechsels kommt es zur Lockerung und schlielich zum vollstndigen Auseinanderfallen der Verbindung.

    Manahmen

    Je nach den baulichen Gegebenheiten kommen hier konstruktive Manahmen zum Einsatz oder sichernde Produkte. Die folgenden Manahmen knnen Anwendung finden (siehe auch DIN 252014).

    Manahmen gegen selbstttiges Losdrehen Erhhung der Ausgangsspannung (Vorspannkraft) Erhhung der Elastizitt der Schraube Erhhung der Reibung an den Auflageflchen von

    Schraube und Mutter und/oder im Gewinde Begrenzung eines eventuellen Querschlupfes

    (Verwendung von Passschrauben oder Stiften) Verwendung von sperrenden Verbindungselementen

    zur Verhinderung der Relativbewegung von Schraube bzw. Mutter

    Verkleben (Flssigklebstoff oder mikroverkapselter Klebstoff)

    Dynamische Belastung

    Produktbersicht ber klemmen