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Infobrief Nr. 109 - Mai/Juni 2008

von Fritz Ruoss


WN11 - Neue Software für Scheibenfederverbindungen

Die WN11-Software berechnet die Tragfähigkeit einer Scheibenfederverbindung nach DIN 6892. Diese Norm für Paßfedern ist auch für Scheibenfedern verwendbar, wenn statt tragender Länge und tragender Höhe mit den tragenden Flächen von Wellennut, Nabennut und Scheibenfeder gerechnet wird.

Die Abmessungen der Scheibenfedern nach DIN 6888 sowie Werkstoffkennwerte für Scheibenfeder, Welle und Nabe werden einfach aus den integrierten Datenbanken übernommen. Als Ergebnis können Gesamtausdruck, Tabellen und Zeichnungen von Scheibenfeder, Wellennut und Nabennut ausgegeben werden.

WN11 - Vorauslegung

In der Vorauslegung können Sie aus Nenndrehmoment und Werkstoffdaten den erforderlichen Wellendurchmesser berechnen lassen, und eine geeignete Scheibenfeder aus der Datenbank wählen.

WN11 - Berechnung

In der Nachrechnung nach DIN 6892 werden zusätzlich maximales Drehmoment, Lastverteilungsfaktor, Reibschlußfaktor (bei Preßpassungen), zusätzliches Biegemoment, Lastrichtungswechselfaktor und Lastspitzenhäufigkeitsfaktoren berücksichtigt. Die Stütz- und Härteeinflußfaktoren für Welle, Nabe und Scheibenfeder übernimmt WN11 automatisch aus den Werkstoffdatenbanken. Berechnet werden Sicherheiten gegen Bruch durch maximales und äquivalentes Drehmoment für Scheibenfeder, Welle und Nabe.

WN11 - Scheibenfeder-Datenbank

Zum Lieferumfang von WN11 gehört eine Datenbank, die alle Abmessungen von Scheibenfedern nach DIN 6888 enthält. Die Datenbank kann vom Anwender modifiziert und erweitert werden.

WN11 - Werkstoffdatenbank

Die Werkstoffe für Welle, Nabe und Paßfeder können aus der integrierten Datenbank gewählt werden.

WN11 - Ausdruck

Die Ergebnisse der Berechnung kann man auf Bildschirm, Drucker, als Textdatei und HTML-Datei ausgeben, oder in ein Excel-Arbeitsblatt übernehmen.

WN11 - CAD-Schnittstelle

Eine maßstäbliche Zeichnung der Scheibenfeder sowie Schnittzeichnungen durch Welle und Nabe mit der bemaßten Scheibenfedernut können Sie über DXF- oder IGES-Schnittstelle direkt in CAD übernehmen.

WN11 ist ab sofort lieferbar zum Preis von 240 Euro + Mwst. (Einzelplatzlizenz)


SR1 - Verspannungsschaubild Betriebszustand min

Ein zusätzliches Verspannungsschaubild bildet Kräfte und Verformungen bei minimalen Anziehdrehmoment bzw. minimaler Montagevorspannkraft im Betriebszustand ab. Eingezeichnet wird die Betriebskraft FA (auch FAmin bei Druckbeanspruchung) , die Restklemmkraft FKR bzw. FSR kann man ablesen im Schnittpunkt der violetten Kraft-Verformungslinien.


SR1 negative Last FA (Druckbeanspruchung)

Der gar nicht so seltene Fall, daß die Axialkraft als Druck- und nicht als Zugkraft wirkt, wird in VDI 2230 nicht ganz eindeutig behandelt. Es wird zwar am Anfang eine Gleichung definiert:

FSR=FM+FSA für FSA<0 (3/7) 

Und Bild 3.2/3 in VDI2230:2003 zeigt ein Verspannungsschaubild einer druckbelasteten Verbindung. Auf diesen Fall wird aber nicht weiter eingegangen. Für die Restklemmkraft FSR ist die Auswirkung von Druckkräften tatsächlich viel geringer als bei Zugkraft auf FKR, sofern es sich um eine "normale" Schraubenverbindung mit relativ großer elastischer Nachgiebigkeit der Schraube bei kleiner elastischer Nachgiebigkeit der Klemmstücke handelt.

Die Mindestmontagevorspannkraft bei Druckbeanspruchung wird in VDI 2230 nicht behandelt, diese dürfte dann wie folgt berechnet werden:

FMmin = FKerf - Фen) * FAmin + FZ für FA<0 (Druck)

Zum Vergleich: FMmin = FKerf + (1 - Фen) * FAmax + FZ für FA>0 (Zug)

In SR1 wird nun der größere der beiden Werte von FMmin in die weitere Berechnung übernommen. In früheren Versionen wurde die Restklemmkraft FSR bei Druck zwar auch schon berechnet und mit ausgedruckt, ging aber nicht in die Berechnung der Sicherheit gegen Lösen mit ein.

Bei der Berechnung der Schwingbeanspruchung und der Dauerbruch-Sicherheit SD geht eine negative Axialkraft voll ein.


SR1 - Voransicht

Die Voransicht-Tabelle ("Datei-Öffnen Tabelle" ) wurde um Kräfte und Sicherheiten erweitert auf nunmehr 30 Spalten. Die Voransicht eignet sich gut für Variantenrechnungen. Dazu einfach einen neuen Ordner anlegen und die Varianten abspeichern.

Die Vergleichstabelle kann man unter "Datei->Export Excel" in ein Excel-Arbeitsblatt kopieren. In Excel kann man z.B. die nicht benötigten Spalten löschen und Vergleichsgrafiken generieren.


SR1 - Feingewinde

Bei Verwendung eines Feingewindes anstelle eines Normalgewindes würde man ein geringeres Anziehdrehment vermuten. Ist es auch, wenn auf gleiche Klemmkraft angezogen wird. Wenn man aber auf gleichen Streckgrenzenfaktor nüRp anzieht, ist das erreichbare Anziehdrehmoment höher als bei Normalgewinde (bei wesentlich höherer Klemmkraft), weil der Spannungsquerschnitt beim Feingewinde größer ist. Eine Vergleichsberechnung mit einem Normalgewinde M30x3.5 und einem Feingewinde M30x1.5 ergab beim Feingewinde eine um 16% höhere Klemmkraft, und ein um 6% höheres Anziehdrehmoment. Die erforderliche Mindesteinschraubtiefe erhöht sich etwa gleich wie die Klemmkraft. Wenn man aber die kleineren Fasen am Feingewinde berücksichtigt, braucht die Mutternhöhe bzw. Einschraubtiefe deswegen kaum vergrößert werden.

Fazit: Mit Feingewinde erreicht man eine bessere Ausnutzung der Schraubenverbindung.


FED1+ Datei Öffnen (Tabelle)

In der Voransicht-Tabelle mit Federdaten wurde die Masse m ergänzt. So kann man in Variantenberechnungen die effektivste und kostengünstigste Feder ermitteln.


FED2 Vorauslegung

Die Online-Vorauslegung wurde ergänzt um eine dritte Variante mit Veränderung aller Abmessungen, ähnlich wie bei Eingabe Basisdaten.


Ausdruck

Im Ausdruck (bei allen Programmen) werden im Kopf 4 Leerzeilen weggelassen, so bleibt mehr Platz für die Ausgabe der Daten.


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