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Infobrief Nr. 156 - Mrz/April 2016

von Fritz Ruoss


WNXK Neue Software für Kerbverzahnungen

WNXK ist ähnlich aufgebaut wie WNXE, berechnet aber Paßverzahnungen mit geraden Flanken (Kerbverzahnung) statt mit Evolventenflanken. Anders als sonst bei Kerbverzahnungen üblich, werden hier die gleichen Bezeichnungen wie bei Evolventenverzahnungen übernommen: Modul, Zahnhöhenfaktoren, Profilverschiebung. Das erleichtert die Auslegung von selbstdefinierten Kerbverzahnungen.

Eingeben kann man entweder die Abmessungen von Wellenprofil und Nabenprofil (Kopfspiel und Flankenspiel werden berechnet), oder Wellenprofil und Spiel oder Nabenprofil und Spiel (Gegenprofil wird berechnet).

Die berechneten Profile kann man maßstäblich in CAD übernehmen. WNXK und WNXE sind besonders geeignet für die Erstellung beliebiger Zahnprofile mittels Drahterodieren oder 3D-Drucker, und für Hersteller von Werkzeugen (Räumwerkzeugen) und Lehren.


FED1+,2+,3+,5,6,7: Oberfläche gezogen/gewalzt/geschliffen/geschält

Bei kaltgeformten Federn ist die Oberfläche gezogen, bei warmgeformten Federn gewalzt. Bei warmgeformten Federn kann die Oberfläche geschliffen oder geschält sein. Mittlerweile gibt es auch kaltgeformten Federdraht mit geschälter Oberfläche. Die Eingabe ist rein informativ (kein Einfluss auf Berechnungsergebnis) und wird in die Fertigungszeichnung übernommen. Bei kaltgeformten Federn mit geschälter Oberfläche ist die Dauerfestigkeit höher als mit gezogener Oberfläche, dafür muss man selber aus der Datenbank den passenden Werkstoff mit geschälter Oberfläche wählen. Oteva 70 SC (VD-SiCr) gibt es geschält und ungeschält.

Wenn für warmgeformte Federn gezogene Oberfläche angehakt wird, oder gewalzte oder geschliffene Oberfläche für kaltgeformte Federn, wird die Oberflächeneingabe vom Programm korrigiert.

Geschälte Oberfläche war bislang gar nicht übernommen worden, in der Fertigungszeichnung gibt es kein Feld dafür. Das wurde jetzt geändert, und die Angabe in der Fertigungszeichnung ergänzt.


FED1+: Steigung m und Vergrößerung des Außendurchmessers deltaDe bei Belastung

Weil es hierzu Rückfragen gab, muß noch klargestellt werden:

In FED1+ hat sich nichts geändert, Änderungen gab es lediglich in der EN Norm.

In FED1+ gibt es 2 verschiedene Berechnungen vom Windungsdurchmesser Dec: einmal Dec nach Norm, und dann "De" in der Quick3-Tabelle nach eigenen Formeln. Bei der Berechnung nach eigener Formel wird die Drahtlänge auf den Durchmesser zurückgerechnet: D = L/(pi*nt), unter Berücksichtigung von angelegten Endwindungen. Diese Berechnung hat den Vorteil, daß nicht nur die Vergrößerung des Windungsdurchmessers bei Blocklänge, sondern für jede beliebige Federlänge berechnet werden kann.

Die Formel "m=(sc+(n+1.5)*d)/n" in EN 13906-1 ist für Federn mit "nicht angelegten, nicht bearbeiteten (ungeschliffenen) Federenden"

Entweder ist das ein Schreibfehler und es soll "angelegten" statt "nicht angelegten" heißen.

Wenn es kein Schreibfehler ist, dann ist die Berechnung von angelegten, unbearbeiteten Endwindungen undefiniert, weil die andere Formel nur für geschliffene Endwindungen gilt.


FED4,9,10,13,14,15: Draht 1.4310 und Draht 1.4568 in Werkstoffdatenbank ergänzt

Die Werkstoffdaten von Federdraht und Federband gleicher Zusammensetzung unterscheiden sich, die Festigkeit von Federdraht relativ zum Drahtdurchmesser ist höher als von Federband relativ zu Blechdicke. Für die Berechnung von Wellfedern aus quadratischem Federstahldraht wurden die Daten von 1.4310 und 1.4560 nach EN 10270-2 in fed9wst.dbf ergänzt. Wenn man Federn aus quadratischem Federband herstellt, kann man für 1.4310 oder 1.4568 Federdraht statt Federband mit höheren Festigkeitswerten nach EN 10270-3 statt nach EN 10151 wählen.


FED3+: E-Modul für FD, TD, VD (EN 10270-2)

Der Elastizitätsmodul von FD, TD, VD (FDC, FDCrV, FDSiCr, TDC, TDVrV, TDSiCr, VDC, VDCrV, VDSiCr) nach EN 10270-2 wird in der Werkstoffdatenbank fedwst.dbf von 200.000 in 206.000 MPa geändert. Dadurch vergrößern sich in der Nachrechnung die Federmomente von Schenkelfedern um 3%. Bei Druckfedern ändert sich nichts, hier kommt der Schubmodul G statt Elastizitätsmodul E zur Anwendung.


FED1+,2+,3+,5,6,7: geforderte Lastspielzahl (Schaltspielzahl) vorgeben

Unter "Bearbeiten->Anwendung" können Sie jetzt die geforderte Mindestlastspielzahl (maximale Schaltspielzahl) vorgeben. Dann erhalten Sie eine Fehlermeldung, wenn die berechnete Lastspielzahl kleiner ist als die geforderte. Wenn die geforderte Lastspielzahl nirgends angezeigt werden soll, lassen Sie den Wert bei 0.

Wenn berechnete und geforderte Lastspielzahl auch in der Fertigungszeichnung gelistet werden soll, kreuzen Sie an "anzeigen Lastspiele bis Bruch" unter "Bearbeiten->Fertigungszeichnung".


FED7: Fertigungszeichnung mit E1, E2

In die Tabelle mit Windungsabschnitten wurden die Endwindungen E1 und E2 mit aufgenommen.


WN8 Zahnprofilzeichnung verbessert

Die maßstäbliche Zeichnung der Fußausrundung beim Nabenprofil wurde verbessert, und der Innendurchmesser des Nabenprofils wird als Kreisbogen (statt Gerade) gezeichnet. Bei selbstdefinierten Profilen mit kleiner Zähnezahl wird der Unterschied deutlich.


ZAR1+, ZAR5: Diagramme Sicherheit und Lebendauer

Wegen der Erweiterung der Festigkeitsberechnung auch für n=0 (statisch) war es bei den Diagrammen für Sicherheit und Lebensdauer zu Falschausgaben und Programmabsturz gekommen. Der Fehler wurde jetzt behoben. Die Lebensdauer in Stunden kann nicht berechnet werden, wenn die Drehzahl 0 ist. Wenn Sie ZAR1+ Version 25.0 oder ZAR5 V10.0 haben, können Sie ein kostenloses Update auf Version 25.0.1 bzw. 10.0.1 anfordern.


ZAR1+, ZAR5: Warnung bei Innenverzahnung mit positiver Profilverschiebung

Bei Außenverzahnung ist die Profilverschiebung normalerweise positiv und bei Innenverzahnung negativ. Bei einigen US-Normen wird die Profilverschiebung invers angewendet. Wenn Zähnezahl und Durchmesser von Innenverzahnung mit positivem Vorzeichen angegeben sind, dann muß möglicherweise in ZAR1+ das Vorzeichen der Profilverschiebung x gewechselt werden: xH = - xH. Ein Vergleich von Zahndicke, Lückenweite oder Kugelmaß schafft Klarheit.


SR1+: "washer dwa=dw+1.6hs" optional

Ob die Flächenpressung von Unterlegscheiben mit der Formel (193) nach VDI 2230-1:2015 berechnet werden soll oder nicht, kann man jetzt unter Berechnungsmethode konfigurieren. "dwa=dw+1.6hs" entspricht einem Kegelwinkel von ArcTan(0.8)=38.7. Für SR1+ ist dann ein Klemmteil eine Unterlegscheibe, wenn die Dicke L < 0.5 * Innendurchmesser Di. Angewendet wird die Formel auf das erste Klemmstück sowie bei DSV mit Mutter auch auf das letzte Klemmstück.

In den bisherigen Versionen war die Berechnung "dwa=dw+1.6hs" immer angewendet worden.


SR1+: Eingabe erforderliche Restklemmkraft

Die erforderliche Restklemmkraft muß größer sein als die berechneten Mindestwerte bei Querkraft oder exzentrischer Last, und kleiner als die berechnete Mindestklemmkraft bei FAmax (FKRmin=max). Wenn für max (FKRmin) ein negativer Wert berechnet wird, ist FAmax zu groß, das wird jetzt rot angezeigt. Wenn FQ/ oder Fkerf,exz. größer sind als max, wird der Text jetzt auch rot angezeigt und die Übernahmebuttons verschwinden.


SR1+: Verformungskegel bei mehreren verschraubten Klemmstücken

In VDI 2230 ist der Ersatzdurchmesser DA für die Berechnung des Kegelwinkels bei mehreren Klemmplatten unklar. Bisher war mit DA= Demax, also dem Klemmteil mit dem größten Außendurchmesser, gerechnet worden. Das wurde jetzt geändert in DA = Summe(Dei*Li)/LK, daß nicht wegen eines einzigen großen dünnen Blechs der Kegelwinkel unrealistisch vergrößert wird.


SR1+: Berechnungsoption "DA max = 10 dw"

Laut Bild 11 in VDI 2230 sieht es so aus, daß die Kurven für die Berechnung von phiD asymptotisch verlaufen, und ein größerer Kegelwinkel als 35 nicht berechnet wird. Das ist aber nicht der Fall, der Kegelwinkel steigt auch für y > 9 noch weiter an. Die Kurve sieht in Wirklichkeit so aus (für ßL = 4,82):

DA/dw hört auch nicht bei 9 auf, beim Verschrauben von Platten kann y viel größer sein. So sieht die Funktion aus bei Verlängerung der x-Achse bis y=100:

Auf der x-Achse ist y nach VDI aufgetragen, und auf der y-Achse tan(phiD).

Bei tan(phi)=1 ist der Kegelwinkel 45.

In SR1+ kann man jetzt DA begrenzen auf maximal 10*dw unter "Bearbeiten -> Berechnungsmethode". Dadurch wird der Kegelwinkel phiD bzw. phiE und DA,Gr nicht mehr unrealistisch groß berechnet.


SR1+: Nachweis gegen Kriechen SpKr

Für die meisten Werkstoffe ist in VDI 2230-1:2015 Tabelle A9 eine zulässige Flächenpressung pG größer als die Zugfestigkeit und weit oberhalb der Streckgrenze angegeben. Dermaßen hoch belastet, verformen sich die Klemmplatten. Wenn nicht sofort, dann mit der Zeit. Dadurch nimmt die Klemmkraft ab, und die Flächenpressung wird geringer, bis das Kriechen zum Stillstand kommt.

In den Werkstoffdatenbanken für Klemmplatten gibt es jetzt zwei zusätzliche Felder: PGKR mit der zulässigen Flächenpressung, bei welcher kein Kriechen auftritt sowie TMAX mit der zulässigen Arbeitstemperatur. Wo keine Daten vorliegen, ist für pGkr = Rp0.2 * 0,8 (80% Streckgrenze) gesetzt. Bei Überschreitung der zulässigen Arbeitstemperatur TMAX (falls TMAX>0) wird eine Fehlermeldung angezeigt

SpKr ist genaugenommen keine Sicherheit gegen Kriechen. Kriechen ist zulässig, muß aber spätestens bei der Mindest-Restklemmkraft FKRmin bzw. FVmin zum Stillstand kommen:

SpKr = pGKr / pBKrmax mit pBKrmax = FKRmin/Amin der Klemmplatten

Unter Bearbeiten->Berechnungsmethode "Kriechen bei FKRmin" ankreuzen, dann wird die Sicherheit "SpKr" gegen Kriechen berechnet.

Für Anregungen und Unterlagen bedanke ich mich bei Herrn Sonnleitner, der zum Kriechen von Schraubenverbindungen auch schon beim VDI 2230 referiert hat. Bei der Siemens AG wird ein Nachweis gegen Kriechen der Schraubenverbindung schon seit Jahren praktiziert. Vielleicht wird die Berechnung irgendwann auch in die VDI 2230 aufgenommen, und die zulässige Flächenpressung pG,Kr in die Werkstofftabellen übernommen. Wenn Sie selbst ermittelte Daten für die Kriechfestigkeit (zulässige Flächenpressung ohne Kriechen) von einem oder mehreren Werkstoffen haben, wären wir für Übermittlung zur Aufnahme in die Werkstoffdatenbanken dankbar.


SR1+ Beispielausdruck Kriechen

Wenn Berechnungsoption "Kriechen bei FKR min" angekreuzt ist, wird eine zusätzliche Tabelle mit Flächenpressung un Sicherheit gegen Kriechen für jede Klemmplatte angezeigt.

       KLEMMPLATTEN (ABMESSUNGEN)
       ======================================================================
       i     de [mm]   di [mm]    l [mm]     x[mm]   dwo [mm]  dwu [mm]   
       ======================================================================
        1      40,00     22,00     32,00     32,00      28,2      40,0    
       ----------------------------------------------------------------------
        2      80,00     21,00      4,00     36,00      40,0      43,6    
       ----------------------------------------------------------------------
        3     150,00     23,00      4,00     40,00      43,6      39,7    
       ----------------------------------------------------------------------
        4      80,00     21,00      4,00     44,00      39,7      35,9    
       ----------------------------------------------------------------------
        5      80,00     23,00      4,00     48,00      35,9      32,0    
       ----------------------------------------------------------------------
        6     100,00     21,00      4,00     52,00      32,0      28,2    
       ----------------------------------------------------------------------

       KLEMMPLATTEN (WERKSTOFF UND BELASTUNG)
       ======================================================================
       i   Werkstoff         E [MPa]     pG    pBmax   d.[mm/N]   aT[1/K]    
       ======================================================================
        1  1.4303 X5CrNi18    200000    630     497    0,241E-6   0,0165E-3  
       ----------------------------------------------------------------------
        2  1.4303 X5CrNi18    200000    630     139    0,0194E-6  0,0165E-3  
       ----------------------------------------------------------------------
        3  AlMgSi0,7 F26 (     70000    172     147    0,0606E-6  0,024E-3   
       ----------------------------------------------------------------------
        4  1.4303 X5CrNi18    200000    630     204    0,0259E-6  0,0165E-3  
       ----------------------------------------------------------------------
        5  1.4303 X5CrNi18    200000    630     311    0,0413E-6  0,0165E-3  
       ----------------------------------------------------------------------
        6  1.0577 S355J2      210000    510     437    0,0530E-6  0,0115E-3  
       ----------------------------------------------------------------------
       
       KLEMMPLATTEN (KRIECHEN)
       ======================================================================
       i   NAME                         pGKr   pBKRmax      Spkr      Tmax   
       ======================================================================
        1  Dehnhuelse                    148       194      0,76         0   
       ----------------------------------------------------------------------
        2  Beilagplatte_1                148        54      2,74         0   
       ----------------------------------------------------------------------
        3  Traverse                      172        57      3,00        80   
       ----------------------------------------------------------------------
        4  Beilageplatte_2               148        79      1,86         0   
       ----------------------------------------------------------------------
        5  Var_Beilagen                  148       121      1,22         0   
       ----------------------------------------------------------------------
        6  WK-Konsole                    284       170      1,67         0   
       ----------------------------------------------------------------------

pGKR: Grenzflächenpressung Kriechen aus der Datenbank
pBKrmax: Flächenpressung bei FKR min. 
SpKr: Sicherheit gegen Kriechen bei FKR min
dwo: Außendurchmesser Verformungskegel oben
dwu: Außendurchmesser Verformungskegel unten
pG: Grenzflächenpressung aus der Datenbank
pBmax: Flächenpressung bei FSmax 

SR1+: Warnung pmax > Re !

Für die meisten Werkstoffe ist in VDI 2230-1:2015 eine zulässige Flächenpressung pG größer als die Zugfestigkeit und weit oberhalb der Streckgrenze angegeben. Das ist möglich, wenn ein mehrachsiger Spannungszustand vorliegt bzw. genügend umliegendes Material vorhanden ist, welches innenliegendes Material stützt, falls plastifiziert. Bei einer Hülse sind diese hohen Flächenpressungen unzulässig. Deshalb erscheint jetzt eine Warnung "pmax > Re" falls der Verformungskörper identisch mit den geometrischen Abmessungen und die Flächenpressung größer als Streckgrenze ist.

In der Beispielverschraubung tritt die höchste Flächenpressung im ersten Klemmstück auf (434 Mpa). Gefährdet ist aber das dritte Klemmstück (Hülse), da pBmax = 386 Mpa größer als Re = 340 Mpa.


Alle Programme: Datenbanken mit Eingabemöglichkeit Datensatznummer

Die Datensatznummer wird jetzt in einem Eingabefeld angezeigt. Dort kann man auch direkt die Datensatznummer eingeben, dann springt der Zeiger an die entsprechende Zeile. Dies verkürzt die Eingabe, wenn man z.B. die Datensatzummern von häufig benötigten Werkstoffen schon auswendig kennt.


Programm bestellt Update

Nachdem unter www.hexagon.de das Bestellformular aufgrund einer Serverumstellung kein Email mehr generiert, wurde jetzt Ersatz geschaffen. Zum einen kann man mit den neuen Versionen von allen Programmen direkt vom Programm aus ein Update bestellen unter "Hilfe->Update bestellen", und dann gibt es noch eine neue "Order" Software zum Download unter www.hexagon.de.


Neue Bestell-Software zum Download ersetzt Online-Bestellformular

Weil mit dem Online-Bestellformular "order_d.htm" keine Email-Generierung mehr möglich ist, haben wir ein komplett neues und besseres Programm für Bestellungen entwickelt. Entgegen dem Trend läuft das Bestellprogramm nicht mehr in der "Cloud", sondern auf dem eigenen Rechner unter Windows. Das Bestellprogramm ersetzt nicht nur das bisherige Bestellformular, man kann damit auch seine Lizenzen verwalten. Und Kreditkartendaten werden verschlüsselt übermittelt.

Unter "Lizenzverwaltung" können Sie alle Ihre Programme mit Lizenznummern, aktueller Version und Anwender eingeben. Auf Knopfdruck wird dann eine Update-Bestellung im Textfeld rechts generiert. Nicht benötigte Updates kann man dort löschen, den Text beliebig ändern, dann als Email versenden, oder via Zwischenablage oder Notepad in die eigene Bestellsoftware übernehmen.

Vorteile gegenüber dem Online-Formular:


Preisliste | Bestellung | E-Mail | Homepage