Dimensionierung von Schraubenverbindungen: Lösung

Lösung: 1) Für die Verschraubung des Deckels eines Druckbehälters sind Festigkeitsklasse und Anzahl der im Entwurf festgelegten Sechskantschrauben M20 überschlägig zu ermitteln. Es wird ein Wellendichtring (d _a = 650 mm, d _i = 610 mm) eingelegt. Der Behälter hat einen Innendurchmesser von d _i = 600 mm und steht unter dem konstanten inneren Gasdruck p _e = 8 bar.

geg. :

d_a = 650 mm

d_i = 610 mm

D = 700 mm

p_e = 8 bar = 80 N/cm²

Sechskantschrauben M 20

d_h=22 mm (aus RM TB 8-8)

ges. :

Anzahl und Festigkeitsklasse der Schrauben

auf den Deckel wirkende Druckkraft F = ? der größte zulässige Schraubenabstand l_a = ?

Lösungsweg:

Berechnung des größten zulässigen Schraubenabstand l_a:

l_a / d_h ≤ 5

l_a ≈ 5 × d_h

l_a ≈ 5 × 22 mm ≈ 110 mm

Berechnung der Schraubenanzahl n:

n ≈ D × π / l_a

n ≈ 700 mm × π / 110 mm ≈ 20

Berechnung des mittleren Dichtungsdurchmesser d_m:

d_m = [(d_a - d_i) / 2] + d_i

d_m = [(650 mm - 610 mm) / 2] + 610 mm = 630 mm

Berchnung der Druckkraft:

F = p_e × d_m² × π / 4

F = 80 N/cm² × (63 cm)² × π / 4

F = 249379 N ≈ 249,4 KN

Berechnung der Betriebskraft pro Schraube F_B:

F_B = F / n = 249,4 / 20 = 12,46 KN

e)

Hinweis: Bei Dehnschrauben, bei exzentrisch angreifender Betriebskraft F_B sind die Durchmesser der nächsthöheren Laststufe zu wählen. In der Tabelle 8-13 in Zeile " stat. axial " müsste bei zentrischem Kraftangriff in der Spalte " bis 16 kN " abgelesen werden, bei exzentrischem Kraftangriff ist aber die nächsthöhere Laststufe zu wählen, es gilt die Spalte " bis 25 kN ".

Nach der Tabelle 8-13, in der Spalte " bis 25 kN ", sind für Nenndurchmesser 20 ( M 20 ) Festigkeitsklassen 4.8 und 5.6 empfohlen. Es werden Schrauben der gängigen Festigkeitsklasse 5.6 genommen.