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== Funktion und Wirkung ==Bauteile lassen sich einfach und günstig durch Bolzen, Stiften Stifte oder anderen andere Formteile miteinander verbinden. Diese Verbindungselemente werden sowohl für lose als auch für [[Formschlüssige_Verbindungen|feste Verbindungen]], für Lagerungen, Führungen, Halterungen und zum Sichern von Bauteilen gegen Überlastung, z.bB. als Brechbolzen in SicherheitskupplungenSicherheits[[Kupplungen|kupplungen]], verwendet. Bei losen [[Formschlüssige_Verbindungen|Verbindungen ]] und zur Aufnahme von Axialenkräften axialen Kräften müssen die Bolzen bzw. die gelagerten oder verbundenen Teile häufig durch Sicherungselemente, wie Splinte, Sicherungsringe oder Querstifte, gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert werden.
== Aufbau Verwendung ==Unter einem '''Bolzen''' versteht man ein [[Maschinenelemente|Maschinenelement]] zur gelenkigen Verbindung von Werkstücken. In der Verbindung wird der Bolzen nicht nur auf [[Zugversuch|Zug]], sondern überwiegend auf Scherung belastet. Bolzen können verschraubt oder durch Sicherungsstifte in der Verbindung gehalten werden. Hochwertige Bolzenverbindungen mit großem Durchmesser werden über einen Achshalter gesichert, die zugehörige [[Passungen|Passung]] ist meist eine [[Passungen#Spielpassung|Spielpassung]]. Bolzenverbindungen werden nach dem Passungssystem Einheitsbohrung gefertigt.
=== Verwendung ===Unter einem '''Bolzen''' versteht man ein Maschinenelement zur gelenkigen Verbindung von Werkstücken. In der Verbindung wird der Bolzen nicht nur auf Zug, sondern überwiegend auf Scherung belastet. Bolzen können verschraubt oder durch Sicherungsstifte in der Verbindung gehalten werden. Hochwertige Bolzenverbindungen mit großem Durchmesser werden über einen Achshalter gesichert, die zugehörige Passung ist meist eine Spielpassung. Bolzenverbindungen werden nach dem Passungssystem Einheitsbohrung gefertigt. '''Stiftverbindungen''' werden hergestellt, indem in eine durch alle zu verbindende verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit Übermaß eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und [[kraftschlüssig]]. Stifte dienen zur Sicherung der Lage von Bauteilen. Neben der Lagesicherung von zwei Teilen, dienen Stiftverbindungen zur Kraftbegrenzung (Scherstift), zur Sicherung von Schrauben (Steckstift) oder zur gelenkigen Verbindung und Lagerung von Scheiben oder Rollen (Gelenkstift).Zu den '''Sicherungselemente'''n zählen Sicherungsringe, Splinte, Achshalter u.a. derartige Elemente, sie dienen zur Sicherung von Maschinenteilen gegen axiales Verschieben. Sicherungsringe nach DIN 471 für Wellen und DIN 472 für Bohrungen werden in Ringnuten (übliche Toleranz H13, H11) eingesetzt. Durch die besondere Form der aus Federstahl bestehenden Ringe wird erreicht, dass diese sich beim Einbau rund verformen und mit gleichmäßiger radialer Vorspannung in der Ringnut sitzen. Wegen der hohen Kerbwirkung der Nuten sollen Sicherungsringe möglichst nur an den Enden von Bolzen, Achsen oder Wellen angeordnet werden. Durch funktionsgerechte Verwendung der Sicherungsringe läßt sich oftmals eine konstruktive Vereinfachung erzielen und somit Kosten einsparen. Sicherungsringe werden üblicherweise nach Firmenangaben (z.B.[http://www.seeger-orbis.de/de Seeger-Orbis-GmbH]) gegen Umstülpen durch Axialkraft und Ablösen durch Fliehkraft berechnet.
Zu den '''Sicherungselemente'''n zählen Sicherungsringe, Splinte, Achshalter u.a. derartige Elemente. Diese dienen zur Sicherung von Maschinenteilen gegen axiales Verschieben. Sicherungsringe nach DIN 471 für Wellen und [[DIN]] 472 für Bohrungen werden in Ringnuten (übliche [[Toleranzen|Toleranz]] H13, H11) eingesetzt. Durch die besondere Form der aus Federstahl bestehenden Ringe wird erreicht, dass diese sich beim Einbau rund verformen und mit gleichmäßiger radialer Vorspannung in der Ringnut sitzen. Aufgrund der hohen Kerbwirkung der Nuten sollen Sicherungsringe möglichst nur an den Enden von Bolzen, Achsen oder Wellen angeordnet werden. Durch funktionsgerechte Verwendung der Sicherungsringe lässt sich oftmals eine konstruktive Vereinfachung erzielen und somit Kosten einsparen. Sicherungsringe werden üblicherweise nach Firmenangaben (z.B. [http://www.seeger-orbis.de/de Seeger-Orbis-GmbH]) gegen Umstülpen durch Axialkraft und Ablösen durch Fliehkraft berechnet.
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Welche Verbindungsart entsteht bei einer Stiftverbindung?
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente_L2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#1._Wie_werden_Bolzen_in_der_Regel_beansprucht.3|Frage 1]]
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente_L2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#2._Welche_Verbindungsart_entsteht_bei_einer_Stiftverbindung.3F|Frage 2]]
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==Varianten = Normung ======= Bolzen ==== [[Bild:Bolzen.gif]]* Mit und ohne Kopf siehe [[DIN]] EN 22340 (Tab.B.S238)* Mit und ohne Splintloch [[DIN]] EN 22341Einsatzgebiet ist hier als Gelenkbolzen für z.B. Stangenverbindungen* Bolzen mit Kopf und Gewindezapfen [[DIN]] 1445[[Bild:Bolzen_mit_Kopf.gif]]diese werden vorwiegend als festsitzende Lager- und Achsbolzen, z.b. für Seil- und Laufrollen verwendet.
=== Bolzen ===
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| Mit und ohne Kopf siehe [[DIN]] EN 22340 (Tab.B. S. 238) || [[Bild:Bolzen.gif|right]]
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| Mit und ohne Splintloch [[DIN]] EN 22341
Einsatzgebiet ist hier als Gelenkbolzen für z. B. Stangenverbindungen
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| Bolzen mit Kopf und Gewindezapfen [[DIN]] 1445
diese werden vorwiegend als festsitzende Lager- und Achsbolzen, z. B. für Seil- und Laufrollen verwendet.
* Zylinderstifte [[DIN]] EN ISO 2338 (Tab.B.S237S 237)[[Bild:Zylinderstift.gif]]. Zur kommen zur Verbindung und zum Fixieren von Teilen an Vorrichtungen oder Werkzeugen kommen Zylinderstifte in Frage. Außerdem Sie haben sie außerdem das gleiche Einsatzgebiet wie Kegelstifte , sind allerdings schwerere lösbar als Kegelstifte, außerdem diese und sehr kostspielig.
* Kegelstifte [[DIN]] EN 22339[[Bild:Kegelstift.gif]]
Kegelstifte werden genutzt, um die bei häufigem Ausbau auftretenden Abnutungen Abnutzungen oder Lochaufweitungen auszugleichen, um so und somit immer wieder die genaue Lage von Bauteilen zueinander zu gewährleisten.
* Kerbstifte, Spannstifte [[DIN]] EN ISO 8752 [[Bild:Kerbstift.gif]]
durch Durch die Kerben am Umfang hält der Kerbstift in einer "glatten" Bohrung rüttelfest. Selbst bei Demontage ist es möglich, dass dieser Stift in der Bohrung weiterhin rüttelfest hält. Eine so hergestellte Verbindung ist aufgrund der einfachen Arbeitsweise sehr wirtschaftlich.
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Welche Vorteile bieten Kerbstifte gegenüber Kegel- oder Zylinderstiften?
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente_L2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#3._Welche_Vorteile_bieten_Kerbstifte_gegen.C3.BCber_Kegel-_oder_Zylinderstiften.3F|Frage 3]]
Sicherungsringe werden federnd in Nuten eingesetzt. Der aus der Nut ragende Sicherungsring bildet dann eine axiale belastbare Schulter und dient zum Festlegen von Bauteilen wie z.bB. Wälzlagern.
[[Wälzlagerungen]]
[[DIN]] EN ISO 1234
Die einfache und billige Splintsicherung wird vorwiegend bei losen, gelenkartigen Bolzenverbindungen und bei Schraubenverbindungen angewendet. Als Werkstoff für Splinte wird überwiegend weiches Material wie z.bB. [[Kupfer]], [[Kupfer ]]- [[Zink]]- und [[Aluminium- Legierungen ]][[legierungen]] verwendet.
Achtung: '''Splinte dürfen bei wichtigen Verbindungen nur einmal verwendet werden!'''
'''''Stellringe''''' [[Bild:Stellring.gif]]
[[DIN]] 705
Stellringe sollen das axiale Spiel von Wellen, Achsen und Bolzen begrenzen oder lose auf diesen sitzende Teile seitlich führen. Die Stellringe werden durch Gewindestifte befestigt. Um mögliche Unfallgefahren zu vermeiden , dürfen Stellringe nicht überstehen.
Achshalter sind Maschinenelemente [[Maschinenelement]]e zur Sicherung von Bolzenverbindungen gegen unbeabsichtigtes Lösen des Bolzens. Der Achshalter besteht aus einem mit zwei Befestigungsschrauben verschraubten rechteckigen Blechstreifen, der in eine in den Bolzen eingestochenen eingestochene Nut eingreift. Wenn Soll der Bolzen auch gegen Verdrehen gesichert werden soll, so wird diese Nut gefräst. Achshalter werden eingesetzt an Bolzenverbindungen mit einem Durchmesser von mehr als 18 mm, sie sind in sechs Stufen bis zu einem Bolzendurchmesser von 250 mm genormt.
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Welche Arten von Sicherungselementen gibt es und welchem Einsatzzweck dienen sie?
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente_L2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#4._Welche_Arten_von_Sicherungselementen_gibt_es_und_welchem_Einsatzzweck_dienen_sie.3F|Frage 4
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=== Auslegung =[[Dimensionierung]] == Für die Bolzen wählt man überwiegend einen härteren Werkstoff als für die übrigen Bauteile, um Fressgefahr und übermäßigen Verschleiß zu vermeiden. Normbolzen werden aus [[Automatenstahl]] ([[Härte]] 125 bis 245 HV) hergestellt. Bolzen für höherwertige Belastungen stellt man aus entsprechendem Einsatz- und Vergütungsstahl her. Hierbei empfiehlt es sich, die Oberflächen zu härten und zu schleifen.
Für die Bolzen wählt man überwiegend einen härteren Werkstoff, als für die übrigen Bauteile um Fressgefahr und übermäßigen Verschleiß zu vermeiden. Normbolzen werden aus Automatenstahl (Härte 125 bis 245 HV) hergestellt. Bolzen für höherwertige Belastungen stellt man aus entsprechendem Einsatz- und Vergütungsstahl her, hier empfiehlt es sich die Oberflächen zu härten und zu schleifen.Bolzen werden in der Regel auf Biegung, Schub und Flächenpressung beansprucht. Im Normalfall ist sind die Biegung und die Flächenpressung für die Auslegung einer Verbindung ausschlaggebend.
hier Hier kannst du dir Formeln zur Du Dir [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Bolzen_2|Formeln zur Berechnung]] ansehen
Stiftverbindungen werden hergestellt, indem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit Übermaß eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und [[kraftschlüssig]].
Stifte dienen:
* zur Sicherung der Lage von Bauteilen (Passstifte),
* zur scherfesten Verbindung von Maschinenteilen (Verbindungsstifte),
* zur Sicherung von Bolzen und Muttern (Sicherungsstifte) und
* zur Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte).
Wie auch bei der Herstellung von Bolzen, werden Stifte in der Regel aus ungehärtetem [[Stahl]] gefertigt. Um ein Fressen der Stifte zu verhindern, muss ihre [[Festigkeit]] größer sein, als die der übrigen Bauteile. Bei ge[[härte]]tem [[Stahl]] oder Guss ist stets ein Stiftwerkstoff mit hoher [[Festigkeit]] zu verwenden.
Stiftverbindungen werden hergestellt, indem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit Übermaß eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und kraftschlüssig. Stifte dienen zur Sicherung der Lage von Bauteilen(Passstifte), zur scherfesten Verbindung von Maschinenteilen (Verbindungsstifte), zur Sicherung von Bolzen und Muttern (Sicherungsstifte) und zur Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte)
Stifte werden in der Regel wie auch Bolzen aus ungehärtetem Stahl hergestellt. Um ein Fressen der Stifte zu verhindern muss ihre Festigkeit größer sein, als die der übrigen Bauteile. Bei gehärtetem Stahl oder Guss ist stets ein Stiftwerkstoff mit hoher Festigkeit zu verwenden.
Stiftverbindungen, die hauptsächlich zur Zentrierung und Lagesicherung von Bauteilen dienen und nur geringe Kräfte aufnehmen, werden in der Regel nicht berechnet. Der Durchmesser der Stifte wird erfahrungsgemäß in Abhängigkeit von der Größe der zu verbindenden Teile gewählt.
Die [[Dimensionierung ]] bzw. der Tragfähigkeitsnachweis von Stiftverbindungen erfolgt in Abhängigkeit von der dominierenden Beanspruchung durch Bewertungder: - der *Schubspannung im Stift (Abscheren),- der *Flächenpressung zwischen Stift und Bohrung (Lochleibung) und/oder - der *Biegespannung im Stift.Hier kannst Du Dir [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Stiftverbindungen|Formeln zur Berechnung]] ansehen
hier kannst du dir Formeln zur [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Stiftverbindungen|Berechnung]] ansehen Da sich das Materialgefüge von Splinten beim Sichern und Entsichern verändert, dürfen Standardsplinte nach ISO 1234 aus Sicherheitsgründen nach einer Demontage und Montage nicht wieder verwendet und müssen durch neue Teile ersetzt werden. Durchmesser von Splint und zugehöriger Bohrung ("Splintloch") müssen aufeinander abgestimmt sein. Sie bilden gemeinsam eine Spielpassung. Der Splint muss leicht durchsteckbar sein, darf aber radial und axial nur wenig Spiel haben. Die Schenkel werden nach dem Durchstecken gegeneinander aufgebogen (gespreizt). Sie dürfen durch Abschneiden gekürzt werden. Keinesfalls ist aber die Verwendung zu kurzer Splinte gestattet; die Länge sollte ungefähr das Doppelte der Bohrungslänge betragen.
Durchmesser von Splint und zugehöriger Bohrung ("Splintloch") müssen aufeinander abgestimmt sein. Sie bilden gemeinsam eine [[Passungen#Spielpassung|Spielpassung]]. Der Splint muss leicht durchsteckbar sein, darf aber radial und axial nur wenig Spiel haben. Die Schenkel werden nach dem Durchstecken gegeneinander aufgebogen (gespreizt). Sie dürfen durch Abschneiden gekürzt werden. Keinesfalls ist aber die Verwendung zu kurzer Splinte gestattet. Deshalb sollte die Länge ungefähr das Doppelte der Bohrungslänge betragen.
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Woraus werden Bolzen für höherwertige Belastungen hergestellt und welche Besonderheiten gibt es dabei?
Welches ist die häufigste Anwendungsart von Stiften?
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#Woraus_werden_Bolzen_f.C3.BCr_h.C3.B6herwertige_Belastungen_hergestellt_und_welche_Besonderheiten_gibt_es_dabei.3F|Frage 5]]
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente_L%C3%B6sungen#Woraus_werden_Bolzen_f.C3.BCr_h.C3.B6herwertige_Belastungen_hergestellt_und_welche_Besonderheiten_gibt_es_dabei.3F|Frage 5]]zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente_L2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#Welches_ist_die_h.C3.A4ufigste_Anwendungsart_von_Stiften.3F|Frage 6]]
Abhängig von der Mindestzugfestigkeit Rm Mindest[[zugfestigkeit]] R<sub>m</sub> = K<sub>t</sub>*R<sub>mN</sub> gilt erfahrungsgemäß: 0,3*R<sub>m</sub> bei ruhender, 0,2*R<sub>m</sub> bei schwellender und 0,15*R<sub>m</sub> bei wechselnder Belastung
'''k'''= Einspannfaktor, abhängig vom Einbaufall (Klammerwerte bei Gleitverbindungen)
k= 1,6 (1,9) für Einbaufall 1 (Bolzen lose in Stange und Gabel)
k= 1,1 (1,4) für Einbaufall 2 (Bolzen mit [[Übermaßpassung ]] in der Gabel)
k= 1,1 (1,2) für Einbaufall 3 (Bolzen mit [[Übermaßpassung ]] in der Stange)
'''F'''= aus maßgebender Einwirkungskombination ermittelte Stabkraft
'''t<sub>m</sub>'''= Dicke der Mittelachse
'''t<sub>A</sub>'''= Dicke der äußeren Laschen
'''s=''' Spiel zwischen Mittel- und Außenlasche
'''S<sub>M</sub>'''= Teilsicherheitsbeiwert 1,1 (DIN 18800-1)
'''R<sub>e</sub>'''= [[Streckgrenze ]] des Bauteilwerkstoffes unter Berücksichtigung der Erzeugnisdicke '''M<sub>b max</sub>'''= Größtes Biegemoment
'''T<sub>nenn</sub>''' = von der Verbindung zu übertragendes NenndrehmomentNenn[[drehmoment]]
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung
'''d''' = Stiftdurchmesser;
Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: d= (0,2-0,3)*<b>·</b> d<sub>w</sub>
'''s''' = Dicke der Nabenwand;Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: s= (0,25...0,5)* <b>·</b> d<sub>w</sub> für [[St]]- und GS- Naben, s= 0,75 * <b>·</b> d<sub>w</sub> für GG- Naben
'''d<sub>w</sub>''' = Wellendurchmesser
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7 -fache Werte
'''τ <sub>zul</sub>''' = zulässige Schubspannung wie zu Gl. (9.3), für Kerbstifte gelten 0,8 -fache Werte
===== Steckstift- Verbindungen =====
{| {{Tabelle}}
|}
'''M<sub>bnenn</sub>'''= Nennbiegemoment
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte
===== Längsstift- (Rundkeil-) Verbindungen bzw. Rundkeilverbindungen =====
Ein Zahnkranz mit z = 52 Zähnen, [[Modul]] m = 6 mm, ist mit einem Kranlaufrad (Ø 315 mm) drehfest zu verbinden. Zahnkranzbohrung und Laufradzapfen werden mit einem Fügedurchmesser von 210 mm und der [[Passungen#Übergangspassung|Übergangspassung]] H7/m6 ausgeführt. Nach dem Aufpressen des Zahnkranzes auf das Laufrad wird die Verbindung durch zwei um 180 Grad versetzte Zylinderstifte DIN ISO 2338 – 16 m6 x 35 – St als '''Längsstifte''' gegen Verdrehen gesichert. Zahnkranz und Laufrad sind aus GS - 52.
Es ist zu prüfen, ob die beiden Längsstifte ein von den Zahnkräften verursachtes, mit mittleren Stößen schwelend auftretendes [[Drehmoment ]] T = 1060 Nm übertragen können. Evtl. vorhandener Reibschluß durch die [[Passungen#Übergangspassung|Übergangspassung]] wird sicherheitshalber nicht berücksichtigt.
[[Bild:Bild Übungsaufgabe.GIF]]
Hier findest Du den Rechengang und die [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#.C3.9Cbungsaufgabe|Lösung]]
