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Bolzen- und Stiftverbindungen

2009-06-01T14:05:22Z

Bülent: /* Steckstiftverbindungen */

'''Hallo {{Currentuser}}, ich wünsche Dir viel Spaß beim Lesen dieser Seite...'''

==''' Allgemeines''' ==
<table width="100%" border="0">
<tr>
<td><div align="center"><[[Bild:Pins-1-.gif|300px]]
</div></td>
<td><div align="center">__TOC__</div></td>
</tr>
</table>
 
 

Bauteile lassen sich einfach und kostengünstig mit Bolzen, Stiften oder ähnlichen Formteilen verbinden. Diese Verbindungselemente werden sowohl für lose als auch für feste Verbindungen, für Lagerungen, für Führungen, Zentrierungen, Halterungen und zum Sichern der Bauteile gegen Überlastung (z.B. Brechbolzen und [[Bolzen- und Stiftverbindungen: Sicherheits- kupplungen#Bolzengelenk|Sicherheits- kupplungen]]
Sicherheits- kupplungen) verwendet.
Bei losen Verbindungen und auch zur Aufnahme von [http://de.wikipedia.org/wiki/Axialkraft Axialkräften] müssen die Bolzen bzw. die gelagerten oder verbundenen Teile häufig durch '''[[Sicherungselemente]]''', wie Splinte, Sicherungs -ringe oder Querstifte, gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert werden.

== '''Bolzen''' ==

Bolzen werden häufig angewendet als Gelenkverbindung. Für die Bolzendurchmesser empfehlen die '''[[Normen]]''' die [http://www.maschinenbau.tu-ilmenau.de/mb/wwwkt/imk_lehrmaterialien/home/downld_ma/passungssynthese/passungssynthese_030102/html/glossar.html Toleranzklasse] [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html h11].
Für die Bolzen wählt man meist einen härteren '''[[Werkstoff]]''' als für die Bauteile, um Fressgefahr und übermäßigen Verschleiß zu vermeiden. Normbolzen werden aus Automatenstahl hergestellt.Bolzenverbindungen mit Schwenk- bzw. langsamen Umlaufbewegungen arbeiten meist im Bereich der Festkörper-bzw. Mischreibung und sind deshalb durch Fressen bzw. übermäßigen Verschleiß (Ausschlagen) gefährdet. Betriebssichere Lösungen lassen sich durch die Wahl geeigneter Gleitpartner nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|TB 9-1]] finden.
Weiche Bolzen können mit Spannbuchsen eingebaut werden. Bei höheren Anforderungen (extreme Temperaturen, höchste Lagerbelastungen, Korrosion u.a) ermöglicht eine dünne Gleitbeschichtung aus [http://de.wikipedia.org/wiki/Festschmierstoff Festschmierstoffe] oft eine wartungsfreie Lebensdauer -schmierung. Soll eine Schmierung der Lauffläche mittels [http://de.wikipedia.org/wiki/Schmiernippel Schmiernippel] durch den Bolzen hindurch erfolgen, dann sind Schmierlöcher nach DIN 1442 vorzusehen.

[[Bild:Bolzenformen.jpg|500px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Bolzen ohne Kopf, b) Bolzen ohne Kopf und mit Splintlöchern, c) Bolzen mit Kopf und mit Splintloch (Form A ohne Splintloch), d) Bolzen mit Kopf und mit Gewindezapfen'''

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=== '''Einsatz :''' ===

* Sehr einfache und kostengünstige Verbindung

* Sowohl für lose als auch feste Verbindungen

* Verdrehsicherung Nabe/Welle

* Halterung für Feder

* Lagegenaue Fixierung von Bauteilen

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=== Anwendungsbeispiele für Bolzenverbindungen ===
<gallery>
Bild:Bolzen in Kranbau.png
Bild:Kranbau.jpg
Bild:Kranbau1.png
Bild:Maschinenteile.png
Bild:Kolbenbolzen.png
Bild:Bolzen mit Sicherung.png
Bild:Gelenkverbindung.jpg
Bild:Gelenkverbindung2.jpg
</gallery>

Quelle RM und video.tu-clausthal.de
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== '''Stifte''' ==
Stiftverbindungen werden hergestellt, in dem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit [http://de.wikipedia.org/wiki/Passung Übermaß] eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und kraftschlüssig. Stifte dienen zur Sicherung der Lage (Fixierung,Zentrierung) von Bauteilen ,zur scherfesten Verbindung von Maschinenteilen, zur Halterung von Federn oder "fliegenden" Lagerung von Maschinenteilen, zur Sicherung von Bolzen und Muttern und zur Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte). Bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen sind die verlangte Fixiergenauigkeit, Herstellkosten für die Aufnahmebohrung (Passarbeit), die Sitzfestigkeit, die Lösbarkeit und die verlangte [http://www.chemgapedia.de/vsengine/popup/vsc/de/glossar/s/sc/scherkraft.glos.html Scherkraft]. Stifte sollen aus einem härteren Werkstoff als die zu verbindenden Bauteile sein.

=== '''Einsatz:''' ===

* Sicherung der Lage (Fixierung, Zentrierung)

* Sicherung gegen Verdrehen - scherfeste Verbindung von Maschinenteilen

* Halterung von Federn

* „Fliegende“ Lagerungen

* Sicherung von Bolzen und Muttern

* Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte)

'''Nach der Form wird grundsätzlich unterschieden zwischen''':

* '''Kegelstift'''

* '''Zylinderstift'''

* '''Kerbstifte und Kerbnägel'''

* '''Spannstift (Spannhülsen)'''

* '''Spannbuchsen'''

'''Alle Stiftarten gibt es in verschiedenen Ausführungen.'''

{{Sprungmarke Allgemeines}}

=== Kegelstifte ===

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Kegelstifte können die bei häufigem Ausbau auftretende Abnutzung bzw. Lochaufweitung ausgleichen und stellen deshalb immer wieder die genaue Lage der Teile zueinander her. Sie werden überwiegend als Passstifte, aber auch als Verbindungsstifte z.B. als Querstifte bei [http://www.maedler.de/de/Catalog/P/1643/1625/862.aspx Stellringen] und Wellengelenken, verwendet. Da die Aufnahmebohrung kegelig aufgerieben und der Stift eingepasst werden muss, ist ihre Anwendung kostspielig. Kegelstifte lassen sich leicht lösen, sind aber nicht rüttelfest. Kann der Kegelstift nicht herausgeschlagen werden wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Kegelstifte mit Gewindezapfen nach '''[[DIN]]''' EN 28737 bzw. mit Innengewinde '''[[DIN]]''' EN 28736 zu verwenden, die mittels einer Mutter bzw. [[Schraubenverbindungen|Schraube]] gelöst werden können.

[[Bild:Kegelstifte, ungehärtet.jpg|400px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) für durchgehende Löcher, b) mit Gewindezapfen (für Grundlöcher), c) mit Innengewinde (für Grundlöcher)'''

=== Zylinderstifte ===

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Zylinderstifte aus ungehärtetem Stahl und austenitischem Stahl nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 2338 werden in den [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html Toleranzklassen] m6 und h8 gefertigt. Ihre anwendung entspricht den Kegelstiften. Das erforderliche Aufreiben der Bohrung macht ihre Anwendung kostspielig. Sie sind schwerer lösbar als Kegelstifte und auch nicht rüttelfest. Zum Verbinden und Fixieren von hochbeanspruchten und gehärteten Teilen an Vorrichtungen und Werkzeugen kommen durchgehärtete (Typ A) bzw. einsatzgehärtete
(Typ B) Zylinderstifte nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8734 mit der Toleranzklasse m6 in Frage. Kann der Zylinderstift nicht herausgeschlagen werden, wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Zylinderstifte mit Innengewinde nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8733 und nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8735 ausgeführt. Durch eine leichte Abflachung oder Längsrille am Stiftmantel kann beim Eindrücken des Stiftes verdrängte Luft (Öl)
entweichen. Die Stifte können unter Zuhilfenahme von Abziehschrauben "gezogen" werden.

[[Bild:Zylinderstifte.jpg|800px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) für durchgehende Löcher, b) bis d) mit Innengewinde und Abflachung oder Längsrille zur Druckentlastung (für Grundlöcher)
'''e) Lösen eines Stiftes mit Hilfe einer Abziehschschraube, f) Lösen eines Stiftes mit Hilfe eines von Hand geführten Schlaggewichtes'''

=== '''Kerbstifte und Kerbnägel''' ===

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Im Gegensatz zu den glatten Kegel- und Zylinderstiften sind Kerbstifte und Kerbnägel am Umfang mit 3 Kerbwulstpaaren versehen, die beim Einschlagen in das nur mit dem [[Anschleifen von Spiralbohrern|Spiralbohrer]] hergestelte Loch elastisch in die Kerbfurchen zurückgedrängt werden.Die dadurch gegenüber der unbeschädigt bleibenden Bohrlochwandung entstehende radiale Verspannung hält den Kerbstift (Kerbnagel) rüttelfest.Er kann mehrfach wiederverwendet werden.Die Herstellung solcher Verbindungen ist aufgrund der einfachen Arbeitsweise sehr wirtschaftlich.Kerbstifte nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8739 bis 8745 werden sowohl als Befestigungs- und Sicherungsstifte an Stelle von Kegel- und Zylinderstiften sowie auch als Lager- und Gelenkbolzen vielseitig verwendet.Mit Kerbnägeln nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8746 und 8747 können gering beanspruchte Teile, wie Rohrschellen und Schilder, einfach und schnell befestigt werden.Um ein ein Fressen der Stifte zu verhindern, muss ihre [[Festigkeit]] größer als die der Bauteile sein.

[[Bild:Kerbwulst.jpg|800px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Kerbprinzip, b) Passkerbstift mit Halös nach DIN 1469, c) Zylinderkerbstift mit Einführ-Ende, d) Kegelkerbstift,
'''e) Passkerbstift, f) Zylinderkerbstift mit Fase, g) Steckkerbstift, h) Knebelkerbstift, i) Halbrundkerbnagel, k)''' '''Senkkerbnagel'''

=== Spannstifte (Spannhülsen) ===

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Spannstifte werden aus gewalztem Federbandstahl gerollt. Die leichte Ausführung nach DIN EN ISO 13337 unterscheidet sich von der schweren Ausführung nach DIN EN ISO 8752 nur durch die Wanndicke (0,1 * d bzw. 0,2 * d). Die in Längsrichtung geschlitzten Hülsen haben gegenüber dem Lochdurchmesser je nach Größe ein Übermaß von 0,2 bis 0,5mm, so dass sich nach dem Eintreiben ein rüttelfester Sitz ergibt. Die Stifte lassen sich leicht austreiben und können mehrfach wieder verwendet werden. Kegelige Stiftenden erleichtern das Einführen in die Aufnahmebohrung. Spannstifte sind zur Aufnahme von Stoß- und
Schlagarbeit geeignet. Sie werden ähnlich wie Kerbstifte als Pass-, Befestigungs- und Sicherungsstifte wervendet. Als Schrauben- und Bolzenhülsen werden sie dort eingesetzt, wo Scherkräfte zu übertragen sind und die Schrauben und Bolzen entlastet und klein gehalten werden sollen. Beim Einbau der Stifte ist die Lage des Schlitzes zur Kraftrichtung zu beachten.
Für große Scherkräfte können aus zwei ineinandergeschobenen Stiften Verbundspannstifte gebildet werden. Beim Connex-Spannstift bewirken die versetzt angeordneten Zähne des Schlitzes eine zusätzliche Axialspannung. Spiral-Spannstifte und Connex-Spannstift weisen gegenüber Spannstiften mit offenem Schlitz folgende Vorteile auf:Erhöhte Sitzfestigkeit, gleichhoher Scherfestigkeit in jeder radialen Richtung. Sie sind unempfindlich gegen Stoß- und Schlagbeanspruchung und werden als Pass-, Verbindungs- und Gelenkstifte eingesetzt. Die Aufnahmebohrungen für alle Spannstifte können einfach mit Spiralbohrern hergestellt werden.

[[Bild:Spannstifte.jpg|700px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Spannstift, b) weiche Federung (vermeiden), c) harte Federung, d) Verbundspannstift, e) Spiral-Spannstift,
'''f) Connex-Spannstift'''

=== Spannbuchsen ===

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Spannbuchsen werden aus vergütetem [http://www.banki.hu/~aat/oktatas/gepesz/anyagtudomany2/diagram/m_5026_56Si7.pdf Federbandstahl 55Si7] gerollt, wahlweise mit geradem, pfeilförmigem und schrägem Schlitz ausgeführt und als Einspannbuchsen für Bohrungen bzw. als Aufspannbuchsen für Zapfen verwendet.Sie können bei großen Lagerdrücken mit geringen Schwingbewegungen und bei nicht ausreichender Schmierung als Lager geeignet sein. Als leicht auswechselbare Verschleißteile erhöhen sie die Lebensdauer von Bauteilen, wie z.B. Bremsgestängen von Schienenfahrzeuge und Gelenken von Baumaschinen.Die aufnehmenden Bohrungen bzw. Zapfen werden in den Toleranzklassen H8 bzw. h8 ausgeführt.

[[Bild:Spannbuchsen.jpg|600px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Einspannbuchse ohne Aussenkung (Form E) und mit pfeilförmigem schlitz (Form P) für Lagerungen mit Umlaufbewegungen,
'''b)Aufpspannbuchse mit geradem Schlitz (Form G) für Lagerungen mit Schwenkbewegungen'''

=== '''Anwendungs Beispiele für Stifte''' ===

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[[Bild:Ke2-04112005 00960657.png]]
Quelle video.tu-clausthal.de

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Wiederholungsfragen''' ==

1-) Wie lassen sich Bauteile mit Bolzen und Stiften verbinden?

2-) Warum werden Bolzen bei losen Verbindungen gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert?

3-) Aus welchen Werkstoff werden Bolzen hergestellt und warum wählt man einen härteren Werkstoff als für die Bauteile?

4-) Wie werden Stiftverbindungen hergestellt?

5-) Was ist bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen?

6-) Warum ist die Anwendung von Kegelstiften kostspielig?

7-) Wo kommen den Typ A und Typ B Zylinderstifte zum Einsatz?

8-) Was haben Kerbstifte Gegensatz zu den glatten Kegel und Zylinderstiften am Umfang?

9-) Wo werden Kerbnägel Eingesetzt?

10-) Wodurch unterscheiden sich die Leichte Ausführung und die schwere Ausführung von Spannstiften?

11-) Wo werden Spannbuchsen als leicht auswechselbare Verschleißteile eingesetzt?

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösungen#Lösungen|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Bolzenverbindungen''' ==

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|thumb|right|300px|Quelle RM Kapitel 9
]]

'''Die Bolzenverbindungen werden in Prinzip wie im Bild dargestellt, gestaltet. Die Bolzen werden dabei auf Biegung, Schub und Flächenpressung beansprucht.'''

'''Die Fügebedingungen des Bolzens in der Gabel und in der Stange haben einen erheblichen Einfluss auf die Größe der im Bolzen auftretenden Biegemomente.'''

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=== Einbaufälle und Biegemomente von Bolzen (Einbaufall 1) ===

'''Einbaufall 1'''

Der Bolzen sitzt in der Gabel und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 1.png|thumb|right|300px|Quelle RM Kapitel 9
]]

1-) Bolzen als frei aufliegender Träger

2-) Querkraftfläche

3-) Momentenfläche

[[Bild:Mbmax.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

tG = Dicke des Gabelauges

----

=== '''Einbaufall 2''' ===

Der Bolzen sitzt in der Gabel mit einer Übermaßpassung und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall2.png|thumb|right|300px|Quelle RM Kapitel 9
]]

4-) Bolzen als beidseitig eingespannter Träger

5-) Querkraftfläche im Bereich der Stange

6-) Momentenfläche im Bereich der Stange

[[Bild:Mbmax2.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

Gleichgroßes Biegemoment in den Bolzenquerschnitten A-B und C-D.

----

=== '''Einbaufall 3''' ===

Der Bolzen sitzt in der Stange mit einer Übermaßpassung und in der Gabel mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 3.png|right|thumb|300px|Quelle RM Kapitel 9
]]

7-) Bolzen als mittig eingespannter Träger

8-) Querkraftfläche im bereih der Gabel

9-) Momentenfläche im Bereich der Gabel

[[Bild:Mbmax3.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

tG = Dicke des Gabelauges

Größtes Biegemoment in den Einspannquerschnitten A-B .

----

=== Festlegen der Bauteilabmessungen ===
[[Bild:Bolzen Durchmesser.png|thumb|right|400px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

'''Bolzendurchmesser (Entwurfsberechnung)'''

[[Bild:D.png|150px]]

'''Für Augen und Naben Durchmesser:'''

'''D = (2,5…3) * d (für Stahl und GS)'''

'''D = (3…3,5) * d (für GJL und GG)'''

''d'' = Bolzendurchmesser

''KA'' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''k'' = Einspannfaktor,abhängig vom Einbaufall (siehe Bild rechts)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Fnenn = Nenn-Betriebskraft

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastung abhängig siehe Bild rechts)

''ts'' = Dicke des Stangen (Formel siehe Bild rechts)

tG = Dicke des Gabelauges (Formel siehe Bild rechts)

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.
----

=== '''Biegespannung (Vollbolzen)''' ===

[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

'''σ'''b = Biegespannung

''KA'' = Anwendunsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment (Einbaufall beachten und ''M'' bmax Formel entsprechend auswählen)

''W'' = Wiederstandsmoment

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Biegespannung.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

----

=== '''Schubspannung in der Nulllinie (Vollbolzen)''' ===
[[Bild:Tazul.png|thumb|right|300px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

'''τ'''max = Schubspannung

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''S = Querschnittsfläche des Bolzens

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Tmax.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

----

=== '''Mittlere Flähenpressung''' ===

[[Bild:Pzul.png|thumb|right|300px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

[[Bild:Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung (Belastungsfall beachten)
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''proj = Projektionsfläche zur Berechnung der mittleren Flächenpressung

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Berechnungsaufgabe für eine Bolzenverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.1 (Seite: 293 RM)

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|300px]]

Ein Bolzengelenk soll durch eine sehr stark stoßhaft auftretende Kraft F=14,5kN schwellend belastet werden.
Für Stangen- und Gabelkopf ist der Werkstoff S275JR vorgesehen. Als Bolzen soll ein ungehärteter Zylinderstift nach '''[[DIN]]''' EN ISO 2338,Toleranzfeld h8 verwendet werden, der in der Bohrung des Stangenkopfes mit einer Spielpassung und in der Bohrung der Gabel mit einer Übermaßpassung sitzt.Im Betrieb führt der Bolzen keine Gleitbewegung in dem Stangenkopf aus.

'''Gesucht''':

a-) Die Hauptabmessungen des Gelenkes (''d'', ''ts'', tG , ''D'' und ''l'' ) sind zu ermitteln. ( ''l''= Stiftlänge) Für den Bolzen ist die
Normbezeichnung anzugeben. [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 9-3)#Bolzengelenk|(TB 9-3)]]

b-) Das Gelenk ist auf Abscheren und auf Flächenpressung in der Gabelbohrung und in der Stangenbohrung zu prüfen.

c-) Der Bolzen ist auf Biegespannung zu prüfen.

[[Media:Bolzen_Aufgabe.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Bolzengelenk|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Stiftverbindungen''' ==

=== Querstiftverbindung ===
[[Bild:Querstiftverbindungen.png|thumb|right|700px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

'''Querstiftverbindungen, die ein Drehmoment zu übertragen haben, wie z.B. Hebelnaben, werden bei größeren Kräften auf Flächenpressung und auf Abscheren nachgeprüft.'''

'''mittlere Flächenpressung (Nabe)'''

[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]
[[Bild:Tazulässig.png|thumb|right|300px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]
[[Bild:PN(Nabe).png]]

'''maximale mittlere Flächenpressung (Welle)'''

[[Bild:Pw.png]]

'''Scherspannung im Stift'''

[[Bild:Scherspannung.png]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser
[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,2...0,3) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''D'' = 2 * ''s'' + dw

''s'' = Dicke der Nabenwand
[Erfahrungsgemäß wird für den entwurfgewählt: ''s'' = (0,25...0,5) * dw für St- und GS-Naben, ''s'' = 0,75 * dw für GJL-(GG-)Naben]

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== Steckstiftverbindungen ===
[[Bild:Steckstift-Verbindungen.png|thumb|400px|right|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

'''Bei Steckstiftverbindungen entprechend Bild wird der Stift durch das Moment ''M'' = ''F'' * ''l'' auf Biegung und durch ''F'' als Querkraft auf Schub, der jedoch vernahlässigt werden kann, sowie auf Flächenpressung beansprucht.'''

'''Biegespannung'''

[[Bild:Biegespannung Qb.png]]

'''σ'''b = Biegespannung
[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]
'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten), für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''d'' = Stiftdurchmesser

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

'''Maximale mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Pmax Steckstift.png]]
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''F''nenn = senkrecht zur Stiftachse wirkende Nennbiegekraft

''l'' = Hebelarm der Biegekraft

''s'' = Einstecktiefe des Stiftes

''d'' = Stiftdurchmesser

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== '''Längsstiftverbindungen''' ===
[[Bild:Längsstiftverbindung.png|thumb|right|400px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

'''Längsstiftverbindungen, die entsprechend Bild ein Drehmoment zu übertragen haben, werden auf Flächenpressung und Abscheren des Stiftes beansprucht. Da rechnerisch die mittlere Flächenpressung doppelt so groß wie die Abscherspannung ist, kann die Scherbeanspruchung in Vollstiften vernachlässigt werden, solange 2 * '''τ'''azul > ''p''zul ist, was für alle üdlichen Werkstoffpaarungen zutrifft.'''

'''mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Mittlere Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser

[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,15...0,2) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''l'' = tragende Stiftlänge, abhängig von der Nabenbreite, üblich ''l'' = (1...1,5) * dw

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

== '''Berechnungsaufgabe für eine Stiftverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.3 (Seite: 295 RM)

[[Bild:Schalthebel.jpg|400px]]

Die Nabe eines Schalthebels aus EN-GJL-200 soll mit einer Welle aus E295 mit dw=32mm Durchmesser durch einen Kegelkerbstift nach DIN EN ISO 8744 als Querstift verbunden werden. Am Ende des Hebels mit Länge ''l''1= 80mm ist zur Befestigung der Rückstellfeder ein Passkerbstift DIN 1469-C8x25-St (Kerbstift mit Hals und gerundeter Nut am Ende) eingesetzt, so dass bei s= 12mm, die freie Stiftlänge ''l''2= 15mm beträgt. Die größte Federkraft F=400 N greift schwellend an. Stöße treten nicht auf.

'''Gesucht''':

a-) Der zum Wellendurchmesser dw passende (mittlere) Durchmesser ( d ) des Querstiftes und dessen Länge '''''l''''' sind festzulegen,

wenn der Nabendurchmesser D= 2 * dw ausgeführt wird. Die Normbezeichnung des Kegelkerbstiftes ist anzugeben.

b-) Die Querstiftverbindung ist nach Flächenpressung (Nabe, Welle) und Abscheren zu prüfen.

c-) Der Passkerbstift ist zu prüfen ( auf Biegung ), für den zunächst ein Durchmesser d1= 8mm vorgesehen wird, der ggf. zu ändern ist.

d-) Die Flächenpressung für den Passkerbstift ist zu prüfen.

[[Media:Aufgabe_Stifte.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Schalthebel|Hier geht's zur Lösung!]]

== Formelzeichen mit Einheiten ==
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Formelzeichen|Hier geht's zur Formelzeichen!]]

=='''Powerpoint'''==

[[Media:Bolzen_und_Stifte.ppt|Bolzen-,Stiftverbindungen]]

==Quellenangabe==

*Roloff/Matek: Maschinenelemente, Lehrbuch und Tabellenbuch,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 18. Aufl. 2007, ISBN 3-834-80262-X , € 36,90.

*Roloff/Matek Maschinenelemente Formelsammlung,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 8. Aufl. 2006. ISBN 3-834-80119-4, € 20,90.

*Tabellenbuch Metall, 43. Auflage. [http://www.europa-lehrmittel.de/4dcgi/page?responsePage=/html/index2.html&0.9606717324196992 Europa Verlag ], ISBN 3-8085-1673-9, € 21,50

*[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de]

== Links ==

[http://www.gremako.de Gregory & Maackens GmbH & Co. KG]

[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de] '''Hier findest du eine Vorlesung zum Thema Bolzen und Stiftverbindungen.'''

[http://www.fh-merseburg.de/~awageman/Bolzen_und_Stiftverbindungen.pdf Bolzen und Stiftverbindungen.pdf]

[http://www.roloff-matek.de/fragen/fragen09.pdf www.roloff-matek.de/fragen/fragen09.pdf]

[http://www.roloff-matek.de/fragen/antworten09.pdf www.roloff-matek.de/fragen/antworten09]

[http://www.industrie-meister.de/Referat%20%C3%BCber%20F%C3%BCgeverbindungen.PDF www.industrie-meister.de]

[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]

[[Kategorie:Fertigungstechnik]]

{{Sprungmarke Allgemeines}}
--[[Benutzer:Bülent|Bülent]] 23:54, 11. Okt. 2008 (CEST)
4782--[[Benutzer:Bülent|Bülent]] 19:32, 4. Apr. 2009 (CEST)

Diskussion:FSM2-2005

2009-05-30T17:37:31Z

Bülent:

==Projekt Klima-Checker==
Beiträge hierzu auf der [[Diskussion:Projekt Klima-Checker|Diskussionsseite des Projektes]]!

*Betreffend der Verwendung des Klima-Checker-Songs:
**Ich würde dafür sprechen, daß die angefragte Schule den Song kostenfrei zum werben für die Umwelt nutzen darf. Vielleicht sollten ein paar mehr ihren Senf dazu geben, um aussagekräftig zu werden. --[[Benutzer:Schwein|Schwein]] 00:47, 27. Mai 2009 (CEST)
**Ausnahmsweise ja, aber das mir das nicht zur Gewohnheit wird. Schließlich hat niemand etwas zu verschenken und die Zeiten sind hart. Den Live-Auftritt halte ich für ziemlich unrealistisch.ZU der Verwendung des Preisgeldes habe ich mich schon geäußert. Bin für alle Schandtaten bereit: Man Eggi, Du lernst es wohl auch nicht mehr. '''Die FSM 2005 steht halt nicht auf Tabellen ausfüllen!!!''' [[Benutzer:Benni1981|Benni1981]]
***Benni, da hast du wohl recht. Ich würde mich freuen wenn wir denn wenigstens mit den üblichen Verdächtigen im kleinen Kreis eine Paddeltour organisieren. Mit allen Leuten wird das eh nichts. Ich würde mal gerne auf der Seeve paddeln mit anschließenden Grillen, Trinken und Zelten oder ähnliches. Was hälts davon???--[[Benutzer:Egmont|Egmont]] 16:57, 27. Mai 2009 (CEST)
***Auf der Seeve kenn ich mich aus, da liegen meine Wurzeln. Bin auf jeden Fall dabei. Hab jetzt auch primär an Samstagen nix vor. Also einfach einen Feriensamstag festlegen und abpaddeln...--[[Benutzer:Benni1981|Benni1981]] 20:10, 27. Mai 2009 (CEST)
***Ich wußte ich kann mich auf dich verlassen. Kennst du denn da auch eine Route die man Paddeln könnte oder eine Stelle wo man nen Zelt aufschlagen könnte(eventuell mit Lagerfeuer) ohne gleich Ärger zu bekommen? Um den Termin mach mir in den nächsten Tagen mal ernsthafte Gedanken.--[[Benutzer:Egmont|Egmont]]
**Das sollten diejenigen entscheiden, die daran beteiligt waren. --[[Benutzer:Schünke|Schünke]] 11:18, 27. Mai 2009 (CEST)
**Meinen Segen haben sie.--[[Benutzer:Egmont|Egmont]] 16:57, 27. Mai 2009 (CEST)
**Ich würde mich auch freuen wenn wir mit unserem Werk anderen auf diese Art eine Freude machen können.--[[Benutzer:Markusb|Markusb]] 17:02, 27. Mai 2009 (CEST)
** Ich würde es auch gut finden wenn die andere Schule unseren Song spielen darf. Ich finde ihn echt super gelungen. --[[Benutzer:Timewarper|Timewarper]] 22:22, 27. Mai 2009 (CEST) 
** Ich finde es erstaunlich das der Song so gut ankommt, daher bin auch ich damit einverstanden wenn andere unseren KLIMASONG zu Gehör bekommen!--[[Benutzer:Urban|Urban]] 12:30, 28. Mai 2009 (CEST)
** Habe heute entsprechend den vorliegenden Rückmeldungen auf die Anfrage positiv geantwortet.--[[Benutzer:Dg|Dg]] 23:22, 28. Mai 2009 (CEST)

{| {{table width="85%" height="3" border="6" align="center">

|+ '''Verwendung des Preisgeldes Klima-Checker FSM2- 2005'''
|- style="background: #DDFFDD;"
!
! 13.06.2009
! Datumsvorschlag 2
! Datumsvorschlag 3
! Nach Zeugnisübergabe schön Essen gehen
! Grillen mit den Angehörigen
! Kanutour mit allem drum und dran
|-
| '''Abali Engin'''
| Feld 2-1
| Feld 3-1
| Feld 4-1
| Feld 5-1
| Feld 6-1
| Feld 7-1
|-
| '''Ayyildiz Hakan'''
| '''OK'''
| Feld 3-2
| Feld 4-2
| '''Gerne'''
| '''Gerne'''
| '''Gerne'''
|-
| '''Betz David'''
| '''OK'''
| Feld 3-3
| Feld 4-3
| '''OK'''
| Feld 6-3
| '''OK'''
|-
| '''Blesse Markus'''
| X
| Feld 3-4
| Feld 4-4
| X
| Feld 6-4
| X
|-
| '''Ercelebi Bülent'''
| OK
| Feld 3-5
| Feld 4-5
| OK
| nö
| nö
|-
| '''Hübscher Jens'''
| Feld 2-6
| Feld 3-6
| Feld 4-6
| Feld 5-6
| Feld 6-6
| Feld 7-6
|-
| '''Jank Egmont'''
| '''Gerne'''
| Feld 3-7
| Feld 4-7
| '''okay'''
| '''wäre dabei'''
| '''mein Favorit'''
|-
| '''Kanzari Benjamin'''
| '''IDEAL'''
| '''20.06.2009'''
| '''27.06.2009'''
| '''okay'''
| '''wäre dabei'''
| '''mein Favorit'''
|-
| '''Mergen Akin'''
| Feld 2-9
| Feld 3-9
| Feld 4-9
| Feld 5-9
| Feld 6-9
| Feld 7-9
|-
| '''Peplau Jörg'''
| Feld 2-10
| Feld 3-10
| Feld 4-10
| Feld 5-10
| Feld 6-10
| Feld 7-10
|-
| '''Preuß Ansgar'''
| Feld 2-11
| Feld 3-11
| Feld 4-11
| Feld 5-11
| Feld 6-11
| Feld 7-11
|-
| '''Reichardt Thimo'''
| passt
| passt
| passt
| Feld 5-12
| Feld 6-12
| mein reden
|-
| '''Schneider Stefan'''
| Feld 2-13
| Feld 3-13
| Feld 4-13
| Feld 5-13
| Feld 6-13
| Feld 7-13
|-
| '''Schünke Jürgen'''
! '''ok'''
! '''k.A.'''
! '''k.A.'''
! '''ok'''
! '''nö'''
! '''geht auch'''
|-
| '''Seefeldt Rene'''
| Feld 2-15
| Feld 3-15
| Feld 4-15
| '''12 points!'''
| Feld 6-15
| Feld 7-15
|-
| '''Stelle Frederik'''
| Feld 2-16
| 27.06.09
| Feld 4-16
| Feld 5-16
| Feld 6-16
| Gerne
|-
| '''Urban Sandra'''
| '''ok'''
| Feld 3-17
| Feld 4-17
| ''' gut'''
| ''' gut'''
| ''' sehr gut'''
|-
| '''Wahne Tobias'''
| Feld 2-18
| Feld 3-18
| Feld 4-18
| Feld 5-18
| Feld 6-18
| Feld 7-18
|-
| '''Wörsdörfer Jessica'''
| ok
| -
| -
| gut
| nö
| gern
|-
| '''Wörsdörfer Jan'''
| ok
| Feld 3-20
| Feld 4-20
| ok
| nö
| gerne bin dabei
|}

*Damit die Arbeit mit der Tabellle nicht ganz umsonst war, bitte ich um zahlreiche Einträge. Falls noch Spalten eingefügt werden müssen kann man mich gerne ansprechen. --[[Benutzer:Egmont|Egmont]]

*Wäre ja für eine Abschlußzeugnisübergabe im Stil von mit allen Lehrern, Ehe- bzw. Lebenspartnern, evtl. Eltern im schicken Zwirn. Danach vielleicht Essen gehen oder ein paar Häppchen organisieren! Nach den 4 Jahren denke ich hätten wir das so verdient und nicht irgendwo in einer Kammer und Jeans!!!--[[Benutzer:Urban|Urban]] 15:24, 18. Mai 2009 (CEST)

*Ich hätte schon große Lust nochmal mit allen eine schöne Kanutour zu machen mit allem was dazu gehört. Aber sicherlich wären auch die anderen beiden Vorschläge sehr interessant für mich. Da ich ja noch ein wenig schulpflichtig bin, schweben mir natürlich Samstagstermine in den Sommerferien vor. Aber insgesamt würde ich mich natürlich der Mehrheit [[Fügen|fügen]].--[[Benutzer:Egmont|Egmont]] 19:45, 18. Mai 2009 (CEST)

* Hallo, nach all dem Trubel bleibt die Frage nach dem Verwendungszweck für die von uns gewonnenen 800,- Euro. Die spontan in Hannover geäußerte Idee, alles gleich an den Jux-Buden vor der NDLB zu verprassen, konnte abgewehrt werden, obwohl ich ja nicht weiß, über welche Umwege die brandschatzende Truppe am Sonntag zurück gefahren ist. Ich sehe, dass die Diskussion auf der Klassenseite schon begonnen hat. Ein großes Abschlussfest nach Zeugnisübergabe wie angedacht ist natürlich denkbar und bei Begleitung durch die Partner wäre sicherlich auch garantiert, dass man sich nicht mehr um die Verwendung etwaige Restgelder den Kopf zerbrechen müsste. Ich bitte aber folgenden Passus auf http://www.kuk-nds.de/content,284.html#Schulwettbewerb_03 zu berücksichtigen: "''Was das genau für Preise sein werden, bestimmen die SchülerInnen in Absprache mit uns, denn sie wissen natürlich am besten, was sie sich wünschen oder was sie für weitere Klimaschutzaktivitäten an ihrer Schule gut gebrauchen können.''" Insofern wäre die vorab geäußerte Idee eine klimaneutralen Kanutour wohl eher politisch korrekt. Die vor geraumer Zeit noch diskutierte Segeltour mit reiner Windkraft wäre ja mein persönlicher Favorit aber die Klasse soll entscheiden. Nur als Zusatzinfo: Für das letzte Juliwochenende (Fr. 31. Juli - So. 2. August) gibt es auf dem Segelschiff Vliegende Draeck http://www.vliegendedraeck.com/ eine kostengünstige Buchungslücke. Bitte hierzu eine aufrichtige Rückmeldung. Eine andere Idee wäre natürlich, das Geld in Umweltschutz-Hardware an der BBS Winsen zu investieren aber das wäre wirklich eine sehr uneigennützige Maßnahme. Wie auch immer, ich bitte das Thema bis Mittwoch abschließend zu diskutieren. Diese Info habe ich auch auf der Disk.-Klassenseite gepostet, also "Ran an die Tasten!" Viele Grüße & ein schönes Restwochenende --[[Benutzer:Dg|Detlef]] 12:35, 23. Mai 2009 (CEST)

*Mein Vorschlag für die Zeugnis- bzw. Zertifikatsausgabe wäre ebenfalls, dass wir uns auch dementsprechend einkleiden. Ich werde auf jeden Fall einen Anzug tragen. Im Nachhinein wird einem erst bewusst, was man sich und seiner Umwelt in den letzten 4 Jahren so angetan hat. Auf der anderen Seite können wir alle aber stolz wie Oskar auf das Vollbrachte sein. Das Feedback, dass ich so bekomme, geht von '''Hut ab''' bis '''Wahnsinn, dass man sowas 4 Jahre erfolgreich durchsteht und das alles noch neben Arbeit und Familie'''. Was die Verwendung des Preisgeldes angeht: siehe Tabelle. 800 Euro sind nicht so viel. Ich denke, wenn wir in einem guten Restaurant mittagessen und uns dann noch einige Zeit dort aufhalten um zum Beispiel noch Kaffee und Kuchen zu uns nehmen, sollte inklusive Getränken nichts mehr von dem Geld über sein. An diesem Tag sind sowieso alle von uns anwesend und es wird schwer, dass später alle mitmachen. Der Versorgung von Familienangehörigen mit Nahrungsmitteln auf Kosten des Preisgeldes stehe ich eher skeptisch gegenüber. Die Frage ist, gibt es in Winsen eine Location, die unsere Wünsche erfüllen kann? --[[Benutzer:Schünke|Schünke]] 11:18, 27. Mai 2009 (CEST)
*Da stimme ich mit Jürgen überein. Ich denke das wäre wohl für alle beteiligten das einfachste und macht ja auch Sinn sich danach einfach nochmal zusammen zu setzen und nen Happen zu essen und mit nem Gläschen Sekt anzustossen. Hat von den ortskundigen der Region Winsen jemand eine Idee wo das ganze Stattfinden könnte?--[[Benutzer:Egmont|Egmont]] 16:45, 27. Mai 2009 (CEST)
**[http://www.hacienda-jesteburg.de vielleicht hier...?!]--[[Benutzer:Markusb|Markusb]] 11:04, 28. Mai 2009 (CEST)
*Jürgens Vorschlag finde ich gut. Gehe gerne gut Essen und als Abschluss für unsere vier Jahre Schule eine super Idee.--[[Benutzer:Timewarper|Timewarper]] 22:26, 27. Mai 2009 (CEST)

==düt un dat==
'''Für unsere Auto fahrenden Frauen'''...[http://www.youtube.com/watch?v=cnrhcTGFxpk&feature=related] und natürlich alle Männer, die sich schonmal über Frauen im Straßenverkehr aufgeregt haben!--[[Benutzer:Tobias W.|Tobi]] 21:05, 23. Mär 2009 (CET) 

Hier nochwas anbei für unsere lieben Autofahrer.[http://www.youtube.com/watch?v=rWpFPeiRpIA&feature=related]
* [http://www.myvideo.de/watch/4133059/Extreme_Motorrad_Unfaelle Hier] ein Beispiel dafür, dass Motorradfahrer sich gerne mal ein wenig selbst überschätzen...--[[Benutzer:Egmont|Egmont]]

Sagt mal, weiß einer von euch wann die offizielle Verabschiedung inkl. Zeugnisübergabe stattfindet?--[[Benutzer:Benni1981|Benni1981]] 16:12, 4. Mai 2009 (CEST)

War das nicht am 13.06.2009 nach den möglichen mündlichen ? --[[Benutzer:Jens|Jens]] 17:56, 4. Mai 2009 (CEST)

'''Ist eigentlich schon raus, wann wir uns das nächste Mal in der Schule einfinden? Bleibt es bei dem 11.Juni??''' Mir ist doch so langweilig zuhaus Der[[Benutzer:Benni1981|Benni1981]]

===Interessante Weblinks===
----
Hallo liebe Klassenkameraden, 
hier habe ich noch mal einen sehr interessanten [http://www.techniker-forum.de/berufsleben-und-gehalt-37/umfrage-jahresgehalt-8955.html Link ] gefunden, wie es nach den nächsten (2009) Sommerferien weiter gehen könnte. Macht mich nicht wirklich glücklich... 
[[Benutzer:Egmont|Egmont]]

Ma ein wenig off-topic : Aktuelle Bilder aus Cern vom LHC ( in Anlehnung der Diskussion ) http://www.lhc-live.com/ [[Benutzer:Jens|Jens]]

Hallo, habe hier einen [http://de.wikipedia.org/wiki/Webfarben Link] aus der Wikipedia wo die ganzen Kennzahlen der Farben aufgelistet sind. 
[[Benutzer:Egmont|Egmont]]

'''Zahnräderberechnung''' per [http://www.roloff-matek.de/arbeitsblaetter/Zrg-01fc.xls Excel]. Hier kann man deutlich sehen, dass einige in Excel mehr drauf haben als andere... 
--[[Benutzer:Egmont|Egmont]] 21:25, 2. Nov. 2008 (CET)

Für alle denen der Techniker nicht genug ist, [http://www.arnoschneider.de/bwl/BWL.html hier] ist ne interessante Seite zum '''Technischen Betriebswirt'''. Mit Skripts zum downloaden.--[[Benutzer:Benni1981|Benni1981]] 11:59, 4. Feb. 2009 (CET) 
Spielst du etwa mit den Gedanken..... --[[Benutzer:Egmont|Egmont]] 20:16, 4. Feb. 2009 (CET)

Evtl. möchte auch [http://www.bs-wiki.de/mediawiki/index.php/Benutzer:Benni1981 ich] die Spitze des IHK Weiterbildungssystems erreichen. Mal sehen was sich so ergibt--[[Benutzer:Benni1981|Benni1981]] 20:53, 4. Feb. 2009 (CET)

Diskussion:FSM2-2005

2009-05-30T17:34:15Z

Bülent:

==Projekt Klima-Checker==
Beiträge hierzu auf der [[Diskussion:Projekt Klima-Checker|Diskussionsseite des Projektes]]!

*Betreffend der Verwendung des Klima-Checker-Songs:
**Ich würde dafür sprechen, daß die angefragte Schule den Song kostenfrei zum werben für die Umwelt nutzen darf. Vielleicht sollten ein paar mehr ihren Senf dazu geben, um aussagekräftig zu werden. --[[Benutzer:Schwein|Schwein]] 00:47, 27. Mai 2009 (CEST)
**Ausnahmsweise ja, aber das mir das nicht zur Gewohnheit wird. Schließlich hat niemand etwas zu verschenken und die Zeiten sind hart. Den Live-Auftritt halte ich für ziemlich unrealistisch.ZU der Verwendung des Preisgeldes habe ich mich schon geäußert. Bin für alle Schandtaten bereit: Man Eggi, Du lernst es wohl auch nicht mehr. '''Die FSM 2005 steht halt nicht auf Tabellen ausfüllen!!!''' [[Benutzer:Benni1981|Benni1981]]
***Benni, da hast du wohl recht. Ich würde mich freuen wenn wir denn wenigstens mit den üblichen Verdächtigen im kleinen Kreis eine Paddeltour organisieren. Mit allen Leuten wird das eh nichts. Ich würde mal gerne auf der Seeve paddeln mit anschließenden Grillen, Trinken und Zelten oder ähnliches. Was hälts davon???--[[Benutzer:Egmont|Egmont]] 16:57, 27. Mai 2009 (CEST)
***Auf der Seeve kenn ich mich aus, da liegen meine Wurzeln. Bin auf jeden Fall dabei. Hab jetzt auch primär an Samstagen nix vor. Also einfach einen Feriensamstag festlegen und abpaddeln...--[[Benutzer:Benni1981|Benni1981]] 20:10, 27. Mai 2009 (CEST)
***Ich wußte ich kann mich auf dich verlassen. Kennst du denn da auch eine Route die man Paddeln könnte oder eine Stelle wo man nen Zelt aufschlagen könnte(eventuell mit Lagerfeuer) ohne gleich Ärger zu bekommen? Um den Termin mach mir in den nächsten Tagen mal ernsthafte Gedanken.--[[Benutzer:Egmont|Egmont]]
**Das sollten diejenigen entscheiden, die daran beteiligt waren. --[[Benutzer:Schünke|Schünke]] 11:18, 27. Mai 2009 (CEST)
**Meinen Segen haben sie.--[[Benutzer:Egmont|Egmont]] 16:57, 27. Mai 2009 (CEST)
**Ich würde mich auch freuen wenn wir mit unserem Werk anderen auf diese Art eine Freude machen können.--[[Benutzer:Markusb|Markusb]] 17:02, 27. Mai 2009 (CEST)
** Ich würde es auch gut finden wenn die andere Schule unseren Song spielen darf. Ich finde ihn echt super gelungen. --[[Benutzer:Timewarper|Timewarper]] 22:22, 27. Mai 2009 (CEST) 
** Ich finde es erstaunlich das der Song so gut ankommt, daher bin auch ich damit einverstanden wenn andere unseren KLIMASONG zu Gehör bekommen!--[[Benutzer:Urban|Urban]] 12:30, 28. Mai 2009 (CEST)
** Habe heute entsprechend den vorliegenden Rückmeldungen auf die Anfrage positiv geantwortet.--[[Benutzer:Dg|Dg]] 23:22, 28. Mai 2009 (CEST)

{| {{table width="85%" height="3" border="6" align="center">

|+ '''Verwendung des Preisgeldes Klima-Checker FSM2- 2005'''
|- style="background: #DDFFDD;"
!
! 13.06.2009
! Datumsvorschlag 2
! Datumsvorschlag 3
! Nach Zeugnisübergabe schön Essen gehen
! Grillen mit den Angehörigen
! Kanutour mit allem drum und dran
|-
| '''Abali Engin'''
| Feld 2-1
| Feld 3-1
| Feld 4-1
| Feld 5-1
| Feld 6-1
| Feld 7-1
|-
| '''Ayyildiz Hakan'''
| '''OK'''
| Feld 3-2
| Feld 4-2
| '''Gerne'''
| '''Gerne'''
| '''Gerne'''
|-
| '''Betz David'''
| '''OK'''
| Feld 3-3
| Feld 4-3
| '''OK'''
| Feld 6-3
| '''OK'''
|-
| '''Blesse Markus'''
| X
| Feld 3-4
| Feld 4-4
| X
| Feld 6-4
| X
|-
| '''Ercelebi Bülent'''
| OK
|
|
| OK
| nö
| nö
|-
| '''Hübscher Jens'''
| Feld 2-6
| Feld 3-6
| Feld 4-6
| Feld 5-6
| Feld 6-6
| Feld 7-6
|-
| '''Jank Egmont'''
| '''Gerne'''
| Feld 3-7
| Feld 4-7
| '''okay'''
| '''wäre dabei'''
| '''mein Favorit'''
|-
| '''Kanzari Benjamin'''
| '''IDEAL'''
| '''20.06.2009'''
| '''27.06.2009'''
| '''okay'''
| '''wäre dabei'''
| '''mein Favorit'''
|-
| '''Mergen Akin'''
| Feld 2-9
| Feld 3-9
| Feld 4-9
| Feld 5-9
| Feld 6-9
| Feld 7-9
|-
| '''Peplau Jörg'''
| Feld 2-10
| Feld 3-10
| Feld 4-10
| Feld 5-10
| Feld 6-10
| Feld 7-10
|-
| '''Preuß Ansgar'''
| Feld 2-11
| Feld 3-11
| Feld 4-11
| Feld 5-11
| Feld 6-11
| Feld 7-11
|-
| '''Reichardt Thimo'''
| passt
| passt
| passt
| Feld 5-12
| Feld 6-12
| mein reden
|-
| '''Schneider Stefan'''
| Feld 2-13
| Feld 3-13
| Feld 4-13
| Feld 5-13
| Feld 6-13
| Feld 7-13
|-
| '''Schünke Jürgen'''
! '''ok'''
! '''k.A.'''
! '''k.A.'''
! '''ok'''
! '''nö'''
! '''geht auch'''
|-
| '''Seefeldt Rene'''
| Feld 2-15
| Feld 3-15
| Feld 4-15
| '''12 points!'''
| Feld 6-15
| Feld 7-15
|-
| '''Stelle Frederik'''
| Feld 2-16
| 27.06.09
| Feld 4-16
| Feld 5-16
| Feld 6-16
| Gerne
|-
| '''Urban Sandra'''
| '''ok'''
| Feld 3-17
| Feld 4-17
| ''' gut'''
| ''' gut'''
| ''' sehr gut'''
|-
| '''Wahne Tobias'''
| Feld 2-18
| Feld 3-18
| Feld 4-18
| Feld 5-18
| Feld 6-18
| Feld 7-18
|-
| '''Wörsdörfer Jessica'''
| ok
| -
| -
| gut
| nö
| gern
|-
| '''Wörsdörfer Jan'''
| ok
| Feld 3-20
| Feld 4-20
| ok
| nö
| gerne bin dabei
|}

*Damit die Arbeit mit der Tabellle nicht ganz umsonst war, bitte ich um zahlreiche Einträge. Falls noch Spalten eingefügt werden müssen kann man mich gerne ansprechen. --[[Benutzer:Egmont|Egmont]]

*Wäre ja für eine Abschlußzeugnisübergabe im Stil von mit allen Lehrern, Ehe- bzw. Lebenspartnern, evtl. Eltern im schicken Zwirn. Danach vielleicht Essen gehen oder ein paar Häppchen organisieren! Nach den 4 Jahren denke ich hätten wir das so verdient und nicht irgendwo in einer Kammer und Jeans!!!--[[Benutzer:Urban|Urban]] 15:24, 18. Mai 2009 (CEST)

*Ich hätte schon große Lust nochmal mit allen eine schöne Kanutour zu machen mit allem was dazu gehört. Aber sicherlich wären auch die anderen beiden Vorschläge sehr interessant für mich. Da ich ja noch ein wenig schulpflichtig bin, schweben mir natürlich Samstagstermine in den Sommerferien vor. Aber insgesamt würde ich mich natürlich der Mehrheit [[Fügen|fügen]].--[[Benutzer:Egmont|Egmont]] 19:45, 18. Mai 2009 (CEST)

* Hallo, nach all dem Trubel bleibt die Frage nach dem Verwendungszweck für die von uns gewonnenen 800,- Euro. Die spontan in Hannover geäußerte Idee, alles gleich an den Jux-Buden vor der NDLB zu verprassen, konnte abgewehrt werden, obwohl ich ja nicht weiß, über welche Umwege die brandschatzende Truppe am Sonntag zurück gefahren ist. Ich sehe, dass die Diskussion auf der Klassenseite schon begonnen hat. Ein großes Abschlussfest nach Zeugnisübergabe wie angedacht ist natürlich denkbar und bei Begleitung durch die Partner wäre sicherlich auch garantiert, dass man sich nicht mehr um die Verwendung etwaige Restgelder den Kopf zerbrechen müsste. Ich bitte aber folgenden Passus auf http://www.kuk-nds.de/content,284.html#Schulwettbewerb_03 zu berücksichtigen: "''Was das genau für Preise sein werden, bestimmen die SchülerInnen in Absprache mit uns, denn sie wissen natürlich am besten, was sie sich wünschen oder was sie für weitere Klimaschutzaktivitäten an ihrer Schule gut gebrauchen können.''" Insofern wäre die vorab geäußerte Idee eine klimaneutralen Kanutour wohl eher politisch korrekt. Die vor geraumer Zeit noch diskutierte Segeltour mit reiner Windkraft wäre ja mein persönlicher Favorit aber die Klasse soll entscheiden. Nur als Zusatzinfo: Für das letzte Juliwochenende (Fr. 31. Juli - So. 2. August) gibt es auf dem Segelschiff Vliegende Draeck http://www.vliegendedraeck.com/ eine kostengünstige Buchungslücke. Bitte hierzu eine aufrichtige Rückmeldung. Eine andere Idee wäre natürlich, das Geld in Umweltschutz-Hardware an der BBS Winsen zu investieren aber das wäre wirklich eine sehr uneigennützige Maßnahme. Wie auch immer, ich bitte das Thema bis Mittwoch abschließend zu diskutieren. Diese Info habe ich auch auf der Disk.-Klassenseite gepostet, also "Ran an die Tasten!" Viele Grüße & ein schönes Restwochenende --[[Benutzer:Dg|Detlef]] 12:35, 23. Mai 2009 (CEST)

*Mein Vorschlag für die Zeugnis- bzw. Zertifikatsausgabe wäre ebenfalls, dass wir uns auch dementsprechend einkleiden. Ich werde auf jeden Fall einen Anzug tragen. Im Nachhinein wird einem erst bewusst, was man sich und seiner Umwelt in den letzten 4 Jahren so angetan hat. Auf der anderen Seite können wir alle aber stolz wie Oskar auf das Vollbrachte sein. Das Feedback, dass ich so bekomme, geht von '''Hut ab''' bis '''Wahnsinn, dass man sowas 4 Jahre erfolgreich durchsteht und das alles noch neben Arbeit und Familie'''. Was die Verwendung des Preisgeldes angeht: siehe Tabelle. 800 Euro sind nicht so viel. Ich denke, wenn wir in einem guten Restaurant mittagessen und uns dann noch einige Zeit dort aufhalten um zum Beispiel noch Kaffee und Kuchen zu uns nehmen, sollte inklusive Getränken nichts mehr von dem Geld über sein. An diesem Tag sind sowieso alle von uns anwesend und es wird schwer, dass später alle mitmachen. Der Versorgung von Familienangehörigen mit Nahrungsmitteln auf Kosten des Preisgeldes stehe ich eher skeptisch gegenüber. Die Frage ist, gibt es in Winsen eine Location, die unsere Wünsche erfüllen kann? --[[Benutzer:Schünke|Schünke]] 11:18, 27. Mai 2009 (CEST)
*Da stimme ich mit Jürgen überein. Ich denke das wäre wohl für alle beteiligten das einfachste und macht ja auch Sinn sich danach einfach nochmal zusammen zu setzen und nen Happen zu essen und mit nem Gläschen Sekt anzustossen. Hat von den ortskundigen der Region Winsen jemand eine Idee wo das ganze Stattfinden könnte?--[[Benutzer:Egmont|Egmont]] 16:45, 27. Mai 2009 (CEST)
**[http://www.hacienda-jesteburg.de vielleicht hier...?!]--[[Benutzer:Markusb|Markusb]] 11:04, 28. Mai 2009 (CEST)
*Jürgens Vorschlag finde ich gut. Gehe gerne gut Essen und als Abschluss für unsere vier Jahre Schule eine super Idee.--[[Benutzer:Timewarper|Timewarper]] 22:26, 27. Mai 2009 (CEST)

==düt un dat==
'''Für unsere Auto fahrenden Frauen'''...[http://www.youtube.com/watch?v=cnrhcTGFxpk&feature=related] und natürlich alle Männer, die sich schonmal über Frauen im Straßenverkehr aufgeregt haben!--[[Benutzer:Tobias W.|Tobi]] 21:05, 23. Mär 2009 (CET) 

Hier nochwas anbei für unsere lieben Autofahrer.[http://www.youtube.com/watch?v=rWpFPeiRpIA&feature=related]
* [http://www.myvideo.de/watch/4133059/Extreme_Motorrad_Unfaelle Hier] ein Beispiel dafür, dass Motorradfahrer sich gerne mal ein wenig selbst überschätzen...--[[Benutzer:Egmont|Egmont]]

Sagt mal, weiß einer von euch wann die offizielle Verabschiedung inkl. Zeugnisübergabe stattfindet?--[[Benutzer:Benni1981|Benni1981]] 16:12, 4. Mai 2009 (CEST)

War das nicht am 13.06.2009 nach den möglichen mündlichen ? --[[Benutzer:Jens|Jens]] 17:56, 4. Mai 2009 (CEST)

'''Ist eigentlich schon raus, wann wir uns das nächste Mal in der Schule einfinden? Bleibt es bei dem 11.Juni??''' Mir ist doch so langweilig zuhaus Der[[Benutzer:Benni1981|Benni1981]]

===Interessante Weblinks===
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Hallo liebe Klassenkameraden, 
hier habe ich noch mal einen sehr interessanten [http://www.techniker-forum.de/berufsleben-und-gehalt-37/umfrage-jahresgehalt-8955.html Link ] gefunden, wie es nach den nächsten (2009) Sommerferien weiter gehen könnte. Macht mich nicht wirklich glücklich... 
[[Benutzer:Egmont|Egmont]]

Ma ein wenig off-topic : Aktuelle Bilder aus Cern vom LHC ( in Anlehnung der Diskussion ) http://www.lhc-live.com/ [[Benutzer:Jens|Jens]]

Hallo, habe hier einen [http://de.wikipedia.org/wiki/Webfarben Link] aus der Wikipedia wo die ganzen Kennzahlen der Farben aufgelistet sind. 
[[Benutzer:Egmont|Egmont]]

'''Zahnräderberechnung''' per [http://www.roloff-matek.de/arbeitsblaetter/Zrg-01fc.xls Excel]. Hier kann man deutlich sehen, dass einige in Excel mehr drauf haben als andere... 
--[[Benutzer:Egmont|Egmont]] 21:25, 2. Nov. 2008 (CET)

Für alle denen der Techniker nicht genug ist, [http://www.arnoschneider.de/bwl/BWL.html hier] ist ne interessante Seite zum '''Technischen Betriebswirt'''. Mit Skripts zum downloaden.--[[Benutzer:Benni1981|Benni1981]] 11:59, 4. Feb. 2009 (CET) 
Spielst du etwa mit den Gedanken..... --[[Benutzer:Egmont|Egmont]] 20:16, 4. Feb. 2009 (CET)

Evtl. möchte auch [http://www.bs-wiki.de/mediawiki/index.php/Benutzer:Benni1981 ich] die Spitze des IHK Weiterbildungssystems erreichen. Mal sehen was sich so ergibt--[[Benutzer:Benni1981|Benni1981]] 20:53, 4. Feb. 2009 (CET)

Bolzen- und Stiftverbindungen

2009-04-04T17:33:51Z

Bülent:

'''Hallo {{Currentuser}}, ich wünsche Dir viel Spaß beim Lesen dieser Seite...'''

==''' Allgemeines''' ==
<table width="100%" border="0">
<tr>
<td><div align="center"><[[Bild:Pins-1-.gif|300px]]
</div></td>
<td><div align="center">__TOC__</div></td>
</tr>
</table>
 
 

Bauteile lassen sich einfach und kostengünstig mit Bolzen, Stiften oder ähnlichen Formteilen verbinden. Diese Verbindungselemente werden sowohl für lose als auch für feste Verbindungen, für Lagerungen, für Führungen, Zentrierungen, Halterungen und zum Sichern der Bauteile gegen Überlastung (z.B. Brechbolzen und [[Bolzen- und Stiftverbindungen: Sicherheits- kupplungen#Bolzengelenk|Sicherheits- kupplungen]]
Sicherheits- kupplungen) verwendet.
Bei losen Verbindungen und auch zur Aufnahme von [http://de.wikipedia.org/wiki/Axialkraft Axialkräften] müssen die Bolzen bzw. die gelagerten oder verbundenen Teile häufig durch '''[[Sicherungselemente]]''', wie Splinte, Sicherungs -ringe oder Querstifte, gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert werden.

== '''Bolzen''' ==

Bolzen werden häufig angewendet als Gelenkverbindung. Für die Bolzendurchmesser empfehlen die '''[[Normen]]''' die [http://www.maschinenbau.tu-ilmenau.de/mb/wwwkt/imk_lehrmaterialien/home/downld_ma/passungssynthese/passungssynthese_030102/html/glossar.html Toleranzklasse] [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html h11].
Für die Bolzen wählt man meist einen härteren '''[[Werkstoff]]''' als für die Bauteile, um Fressgefahr und übermäßigen Verschleiß zu vermeiden. Normbolzen werden aus Automatenstahl hergestellt.Bolzenverbindungen mit Schwenk- bzw. langsamen Umlaufbewegungen arbeiten meist im Bereich der Festkörper-bzw. Mischreibung und sind deshalb durch Fressen bzw. übermäßigen Verschleiß (Ausschlagen) gefährdet. Betriebssichere Lösungen lassen sich durch die Wahl geeigneter Gleitpartner nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|TB 9-1]] finden.
Weiche Bolzen können mit Spannbuchsen eingebaut werden. Bei höheren Anforderungen (extreme Temperaturen, höchste Lagerbelastungen, Korrosion u.a) ermöglicht eine dünne Gleitbeschichtung aus [http://de.wikipedia.org/wiki/Festschmierstoff Festschmierstoffe] oft eine wartungsfreie Lebensdauer -schmierung. Soll eine Schmierung der Lauffläche mittels [http://de.wikipedia.org/wiki/Schmiernippel Schmiernippel] durch den Bolzen hindurch erfolgen, dann sind Schmierlöcher nach DIN 1442 vorzusehen.

[[Bild:Bolzenformen.jpg|500px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Bolzen ohne Kopf, b) Bolzen ohne Kopf und mit Splintlöchern, c) Bolzen mit Kopf und mit Splintloch (Form A ohne Splintloch), d) Bolzen mit Kopf und mit Gewindezapfen'''

----

=== '''Einsatz :''' ===

* Sehr einfache und kostengünstige Verbindung

* Sowohl für lose als auch feste Verbindungen

* Verdrehsicherung Nabe/Welle

* Halterung für Feder

* Lagegenaue Fixierung von Bauteilen

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=== Anwendungsbeispiele für Bolzenverbindungen ===
<gallery>
Bild:Bolzen in Kranbau.png
Bild:Kranbau.jpg
Bild:Kranbau1.png
Bild:Maschinenteile.png
Bild:Kolbenbolzen.png
Bild:Bolzen mit Sicherung.png
Bild:Gelenkverbindung.jpg
Bild:Gelenkverbindung2.jpg
</gallery>

Quelle RM und video.tu-clausthal.de
----

== '''Stifte''' ==
Stiftverbindungen werden hergestellt, in dem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit [http://de.wikipedia.org/wiki/Passung Übermaß] eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und kraftschlüssig. Stifte dienen zur Sicherung der Lage (Fixierung,Zentrierung) von Bauteilen ,zur scherfesten Verbindung von Maschinenteilen, zur Halterung von Federn oder "fliegenden" Lagerung von Maschinenteilen, zur Sicherung von Bolzen und Muttern und zur Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte). Bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen sind die verlangte Fixiergenauigkeit, Herstellkosten für die Aufnahmebohrung (Passarbeit), die Sitzfestigkeit, die Lösbarkeit und die verlangte [http://www.chemgapedia.de/vsengine/popup/vsc/de/glossar/s/sc/scherkraft.glos.html Scherkraft]. Stifte sollen aus einem härteren Werkstoff als die zu verbindenden Bauteile sein.

=== '''Einsatz:''' ===

* Sicherung der Lage (Fixierung, Zentrierung)

* Sicherung gegen Verdrehen - scherfeste Verbindung von Maschinenteilen

* Halterung von Federn

* „Fliegende“ Lagerungen

* Sicherung von Bolzen und Muttern

* Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte)

'''Nach der Form wird grundsätzlich unterschieden zwischen''':

* '''Kegelstift'''

* '''Zylinderstift'''

* '''Kerbstifte und Kerbnägel'''

* '''Spannstift (Spannhülsen)'''

* '''Spannbuchsen'''

'''Alle Stiftarten gibt es in verschiedenen Ausführungen.'''

{{Sprungmarke Allgemeines}}

=== Kegelstifte ===

----

Kegelstifte können die bei häufigem Ausbau auftretende Abnutzung bzw. Lochaufweitung ausgleichen und stellen deshalb immer wieder die genaue Lage der Teile zueinander her. Sie werden überwiegend als Passstifte, aber auch als Verbindungsstifte z.B. als Querstifte bei [http://www.maedler.de/de/Catalog/P/1643/1625/862.aspx Stellringen] und Wellengelenken, verwendet. Da die Aufnahmebohrung kegelig aufgerieben und der Stift eingepasst werden muss, ist ihre Anwendung kostspielig. Kegelstifte lassen sich leicht lösen, sind aber nicht rüttelfest. Kann der Kegelstift nicht herausgeschlagen werden wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Kegelstifte mit Gewindezapfen nach '''[[DIN]]''' EN 28737 bzw. mit Innengewinde '''[[DIN]]''' EN 28736 zu verwenden, die mittels einer Mutter bzw. [[Schraubenverbindungen|Schraube]] gelöst werden können.

[[Bild:Kegelstifte, ungehärtet.jpg|400px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) für durchgehende Löcher, b) mit Gewindezapfen (für Grundlöcher), c) mit Innengewinde (für Grundlöcher)'''

=== Zylinderstifte ===

----

Zylinderstifte aus ungehärtetem Stahl und austenitischem Stahl nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 2338 werden in den [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html Toleranzklassen] m6 und h8 gefertigt. Ihre anwendung entspricht den Kegelstiften. Das erforderliche Aufreiben der Bohrung macht ihre Anwendung kostspielig. Sie sind schwerer lösbar als Kegelstifte und auch nicht rüttelfest. Zum Verbinden und Fixieren von hochbeanspruchten und gehärteten Teilen an Vorrichtungen und Werkzeugen kommen durchgehärtete (Typ A) bzw. einsatzgehärtete
(Typ B) Zylinderstifte nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8734 mit der Toleranzklasse m6 in Frage. Kann der Zylinderstift nicht herausgeschlagen werden, wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Zylinderstifte mit Innengewinde nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8733 und nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8735 ausgeführt. Durch eine leichte Abflachung oder Längsrille am Stiftmantel kann beim Eindrücken des Stiftes verdrängte Luft (Öl)
entweichen. Die Stifte können unter Zuhilfenahme von Abziehschrauben "gezogen" werden.

[[Bild:Zylinderstifte.jpg|800px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) für durchgehende Löcher, b) bis d) mit Innengewinde und Abflachung oder Längsrille zur Druckentlastung (für Grundlöcher)
'''e) Lösen eines Stiftes mit Hilfe einer Abziehschschraube, f) Lösen eines Stiftes mit Hilfe eines von Hand geführten Schlaggewichtes'''

=== '''Kerbstifte und Kerbnägel''' ===

----

Im Gegensatz zu den glatten Kegel- und Zylinderstiften sind Kerbstifte und Kerbnägel am Umfang mit 3 Kerbwulstpaaren versehen, die beim Einschlagen in das nur mit dem [[Anschleifen von Spiralbohrern|Spiralbohrer]] hergestelte Loch elastisch in die Kerbfurchen zurückgedrängt werden.Die dadurch gegenüber der unbeschädigt bleibenden Bohrlochwandung entstehende radiale Verspannung hält den Kerbstift (Kerbnagel) rüttelfest.Er kann mehrfach wiederverwendet werden.Die Herstellung solcher Verbindungen ist aufgrund der einfachen Arbeitsweise sehr wirtschaftlich.Kerbstifte nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8739 bis 8745 werden sowohl als Befestigungs- und Sicherungsstifte an Stelle von Kegel- und Zylinderstiften sowie auch als Lager- und Gelenkbolzen vielseitig verwendet.Mit Kerbnägeln nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8746 und 8747 können gering beanspruchte Teile, wie Rohrschellen und Schilder, einfach und schnell befestigt werden.Um ein ein Fressen der Stifte zu verhindern, muss ihre [[Festigkeit]] größer als die der Bauteile sein.

[[Bild:Kerbwulst.jpg|800px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Kerbprinzip, b) Passkerbstift mit Halös nach DIN 1469, c) Zylinderkerbstift mit Einführ-Ende, d) Kegelkerbstift,
'''e) Passkerbstift, f) Zylinderkerbstift mit Fase, g) Steckkerbstift, h) Knebelkerbstift, i) Halbrundkerbnagel, k)''' '''Senkkerbnagel'''

=== Spannstifte (Spannhülsen) ===

----

Spannstifte werden aus gewalztem Federbandstahl gerollt. Die leichte Ausführung nach DIN EN ISO 13337 unterscheidet sich von der schweren Ausführung nach DIN EN ISO 8752 nur durch die Wanndicke (0,1 * d bzw. 0,2 * d). Die in Längsrichtung geschlitzten Hülsen haben gegenüber dem Lochdurchmesser je nach Größe ein Übermaß von 0,2 bis 0,5mm, so dass sich nach dem Eintreiben ein rüttelfester Sitz ergibt. Die Stifte lassen sich leicht austreiben und können mehrfach wieder verwendet werden. Kegelige Stiftenden erleichtern das Einführen in die Aufnahmebohrung. Spannstifte sind zur Aufnahme von Stoß- und
Schlagarbeit geeignet. Sie werden ähnlich wie Kerbstifte als Pass-, Befestigungs- und Sicherungsstifte wervendet. Als Schrauben- und Bolzenhülsen werden sie dort eingesetzt, wo Scherkräfte zu übertragen sind und die Schrauben und Bolzen entlastet und klein gehalten werden sollen. Beim Einbau der Stifte ist die Lage des Schlitzes zur Kraftrichtung zu beachten.
Für große Scherkräfte können aus zwei ineinandergeschobenen Stiften Verbundspannstifte gebildet werden. Beim Connex-Spannstift bewirken die versetzt angeordneten Zähne des Schlitzes eine zusätzliche Axialspannung. Spiral-Spannstifte und Connex-Spannstift weisen gegenüber Spannstiften mit offenem Schlitz folgende Vorteile auf:Erhöhte Sitzfestigkeit, gleichhoher Scherfestigkeit in jeder radialen Richtung. Sie sind unempfindlich gegen Stoß- und Schlagbeanspruchung und werden als Pass-, Verbindungs- und Gelenkstifte eingesetzt. Die Aufnahmebohrungen für alle Spannstifte können einfach mit Spiralbohrern hergestellt werden.

[[Bild:Spannstifte.jpg|700px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Spannstift, b) weiche Federung (vermeiden), c) harte Federung, d) Verbundspannstift, e) Spiral-Spannstift,
'''f) Connex-Spannstift'''

=== Spannbuchsen ===

----

Spannbuchsen werden aus vergütetem [http://www.banki.hu/~aat/oktatas/gepesz/anyagtudomany2/diagram/m_5026_56Si7.pdf Federbandstahl 55Si7] gerollt, wahlweise mit geradem, pfeilförmigem und schrägem Schlitz ausgeführt und als Einspannbuchsen für Bohrungen bzw. als Aufspannbuchsen für Zapfen verwendet.Sie können bei großen Lagerdrücken mit geringen Schwingbewegungen und bei nicht ausreichender Schmierung als Lager geeignet sein. Als leicht auswechselbare Verschleißteile erhöhen sie die Lebensdauer von Bauteilen, wie z.B. Bremsgestängen von Schienenfahrzeuge und Gelenken von Baumaschinen.Die aufnehmenden Bohrungen bzw. Zapfen werden in den Toleranzklassen H8 bzw. h8 ausgeführt.

[[Bild:Spannbuchsen.jpg|600px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Einspannbuchse ohne Aussenkung (Form E) und mit pfeilförmigem schlitz (Form P) für Lagerungen mit Umlaufbewegungen,
'''b)Aufpspannbuchse mit geradem Schlitz (Form G) für Lagerungen mit Schwenkbewegungen'''

=== '''Anwendungs Beispiele für Stifte''' ===

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[[Bild:Ke2-04112005 00960657.png]]
Quelle video.tu-clausthal.de

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Wiederholungsfragen''' ==

1-) Wie lassen sich Bauteile mit Bolzen und Stiften verbinden?

2-) Warum werden Bolzen bei losen Verbindungen gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert?

3-) Aus welchen Werkstoff werden Bolzen hergestellt und warum wählt man einen härteren Werkstoff als für die Bauteile?

4-) Wie werden Stiftverbindungen hergestellt?

5-) Was ist bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen?

6-) Warum ist die Anwendung von Kegelstiften kostspielig?

7-) Wo kommen den Typ A und Typ B Zylinderstifte zum Einsatz?

8-) Was haben Kerbstifte Gegensatz zu den glatten Kegel und Zylinderstiften am Umfang?

9-) Wo werden Kerbnägel Eingesetzt?

10-) Wodurch unterscheiden sich die Leichte Ausführung und die schwere Ausführung von Spannstiften?

11-) Wo werden Spannbuchsen als leicht auswechselbare Verschleißteile eingesetzt?

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösungen#Lösungen|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Bolzenverbindungen''' ==

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|thumb|right|300px|Quelle RM Kapitel 9
]]

'''Die Bolzenverbindungen werden in Prinzip wie im Bild dargestellt, gestaltet. Die Bolzen werden dabei auf Biegung, Schub und Flächenpressung beansprucht.'''

'''Die Fügebedingungen des Bolzens in der Gabel und in der Stange haben einen erheblichen Einfluss auf die Größe der im Bolzen auftretenden Biegemomente.'''

----

=== Einbaufälle und Biegemomente von Bolzen (Einbaufall 1) ===

'''Einbaufall 1'''

Der Bolzen sitzt in der Gabel und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 1.png|thumb|right|300px|Quelle RM Kapitel 9
]]

1-) Bolzen als frei aufliegender Träger

2-) Querkraftfläche

3-) Momentenfläche

[[Bild:Mbmax.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

tG = Dicke des Gabelauges

----

=== '''Einbaufall 2''' ===

Der Bolzen sitzt in der Gabel mit einer Übermaßpassung und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall2.png|thumb|right|300px|Quelle RM Kapitel 9
]]

4-) Bolzen als beidseitig eingespannter Träger

5-) Querkraftfläche im Bereich der Stange

6-) Momentenfläche im Bereich der Stange

[[Bild:Mbmax2.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

Gleichgroßes Biegemoment in den Bolzenquerschnitten A-B und C-D.

----

=== '''Einbaufall 3''' ===

Der Bolzen sitzt in der Stange mit einer Übermaßpassung und in der Gabel mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 3.png|right|thumb|300px|Quelle RM Kapitel 9
]]

7-) Bolzen als mittig eingespannter Träger

8-) Querkraftfläche im bereih der Gabel

9-) Momentenfläche im Bereich der Gabel

[[Bild:Mbmax3.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

tG = Dicke des Gabelauges

Größtes Biegemoment in den Einspannquerschnitten A-B .

----

=== Festlegen der Bauteilabmessungen ===
[[Bild:Bolzen Durchmesser.png|thumb|right|400px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

'''Bolzendurchmesser (Entwurfsberechnung)'''

[[Bild:D.png|150px]]

'''Für Augen und Naben Durchmesser:'''

'''D = (2,5…3) * d (für Stahl und GS)'''

'''D = (3…3,5) * d (für GJL und GG)'''

''d'' = Bolzendurchmesser

''KA'' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''k'' = Einspannfaktor,abhängig vom Einbaufall (siehe Bild rechts)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Fnenn = Nenn-Betriebskraft

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastung abhängig siehe Bild rechts)

''ts'' = Dicke des Stangen (Formel siehe Bild rechts)

tG = Dicke des Gabelauges (Formel siehe Bild rechts)

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.
----

=== '''Biegespannung (Vollbolzen)''' ===

[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

'''σ'''b = Biegespannung

''KA'' = Anwendunsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment (Einbaufall beachten und ''M'' bmax Formel entsprechend auswählen)

''W'' = Wiederstandsmoment

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Biegespannung.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

----

=== '''Schubspannung in der Nulllinie (Vollbolzen)''' ===
[[Bild:Tazul.png|thumb|right|300px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

'''τ'''max = Schubspannung

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''S = Querschnittsfläche des Bolzens

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Tmax.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

----

=== '''Mittlere Flähenpressung''' ===

[[Bild:Pzul.png|thumb|right|300px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

[[Bild:Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung (Belastungsfall beachten)
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''proj = Projektionsfläche zur Berechnung der mittleren Flächenpressung

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Berechnungsaufgabe für eine Bolzenverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.1 (Seite: 293 RM)

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|300px]]

Ein Bolzengelenk soll durch eine sehr stark stoßhaft auftretende Kraft F=14,5kN schwellend belastet werden.
Für Stangen- und Gabelkopf ist der Werkstoff S275JR vorgesehen. Als Bolzen soll ein ungehärteter Zylinderstift nach '''[[DIN]]''' EN ISO 2338,Toleranzfeld h8 verwendet werden, der in der Bohrung des Stangenkopfes mit einer Spielpassung und in der Bohrung der Gabel mit einer Übermaßpassung sitzt.Im Betrieb führt der Bolzen keine Gleitbewegung in dem Stangenkopf aus.

'''Gesucht''':

a-) Die Hauptabmessungen des Gelenkes (''d'', ''ts'', tG , ''D'' und ''l'' ) sind zu ermitteln. ( ''l''= Stiftlänge) Für den Bolzen ist die
Normbezeichnung anzugeben. [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 9-3)#Bolzengelenk|(TB 9-3)]]

b-) Das Gelenk ist auf Abscheren und auf Flächenpressung in der Gabelbohrung und in der Stangenbohrung zu prüfen.

c-) Der Bolzen ist auf Biegespannung zu prüfen.

[[Media:Bolzen_Aufgabe.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Bolzengelenk|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Stiftverbindungen''' ==

=== Querstiftverbindung ===
[[Bild:Querstiftverbindungen.png|thumb|right|700px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

'''Querstiftverbindungen, die ein Drehmoment zu übertragen haben, wie z.B. Hebelnaben, werden bei größeren Kräften auf Flächenpressung und auf Abscheren nachgeprüft.'''

'''mittlere Flächenpressung (Nabe)'''

[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]
[[Bild:Tazulässig.png|thumb|right|300px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]
[[Bild:PN(Nabe).png]]

'''maximale mittlere Flächenpressung (Welle)'''

[[Bild:Pw.png]]

'''Scherspannung im Stift'''

[[Bild:Scherspannung.png]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser
[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,2...0,3) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''D'' = 2 * ''s'' + dw

''s'' = Dicke der Nabenwand
[Erfahrungsgemäß wird für den entwurfgewählt: ''s'' = (0,25...0,5) * dw für St- und GS-Naben, ''s'' = 0,75 * dw für GJL-(GG-)Naben]

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== Steckstiftverbindungen ===
[[Bild:Steckstift-Verbindungen.png|thumb|400px|right|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

'''Bei Steckstiftverbindungen entprechend Bild wird der Stift durch das Moment ''M'' = ''F'' * ''l'' auf Biegung und durch ''F'' als Querkraft auf Scub, der jedoch vernahlässigt werden kann, sowie auf Flächenpressung beansprucht.'''

'''Biegespannung'''

[[Bild:Biegespannung Qb.png]]

'''σ'''b = Biegespannung
[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]
'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten), für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''d'' = Stiftdurchmesser

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

'''Maximale mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Pmax Steckstift.png]]
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''F''nenn = senkrecht zur Stiftachse wirkende Nennbiegekraft

''l'' = Hebelarm der Biegekraft

''s'' = Einstecktiefe des Stiftes

''d'' = Stiftdurchmesser

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== '''Längsstiftverbindungen''' ===
[[Bild:Längsstiftverbindung.png|thumb|right|400px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

'''Längsstiftverbindungen, die entsprechend Bild ein Drehmoment zu übertragen haben, werden auf Flächenpressung und Abscheren des Stiftes beansprucht. Da rechnerisch die mittlere Flächenpressung doppelt so groß wie die Abscherspannung ist, kann die Scherbeanspruchung in Vollstiften vernachlässigt werden, solange 2 * '''τ'''azul > ''p''zul ist, was für alle üdlichen Werkstoffpaarungen zutrifft.'''

'''mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Mittlere Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser

[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,15...0,2) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''l'' = tragende Stiftlänge, abhängig von der Nabenbreite, üblich ''l'' = (1...1,5) * dw

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

== '''Berechnungsaufgabe für eine Stiftverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.3 (Seite: 295 RM)

[[Bild:Schalthebel.jpg|400px]]

Die Nabe eines Schalthebels aus EN-GJL-200 soll mit einer Welle aus E295 mit dw=32mm Durchmesser durch einen Kegelkerbstift nach DIN EN ISO 8744 als Querstift verbunden werden. Am Ende des Hebels mit Länge ''l''1= 80mm ist zur Befestigung der Rückstellfeder ein Passkerbstift DIN 1469-C8x25-St (Kerbstift mit Hals und gerundeter Nut am Ende) eingesetzt, so dass bei s= 12mm, die freie Stiftlänge ''l''2= 15mm beträgt. Die größte Federkraft F=400 N greift schwellend an. Stöße treten nicht auf.

'''Gesucht''':

a-) Der zum Wellendurchmesser dw passende (mittlere) Durchmesser ( d ) des Querstiftes und dessen Länge '''''l''''' sind festzulegen,

wenn der Nabendurchmesser D= 2 * dw ausgeführt wird. Die Normbezeichnung des Kegelkerbstiftes ist anzugeben.

b-) Die Querstiftverbindung ist nach Flächenpressung (Nabe, Welle) und Abscheren zu prüfen.

c-) Der Passkerbstift ist zu prüfen ( auf Biegung ), für den zunächst ein Durchmesser d1= 8mm vorgesehen wird, der ggf. zu ändern ist.

d-) Die Flächenpressung für den Passkerbstift ist zu prüfen.

[[Media:Aufgabe_Stifte.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Schalthebel|Hier geht's zur Lösung!]]

== Formelzeichen mit Einheiten ==
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Formelzeichen|Hier geht's zur Formelzeichen!]]

=='''Powerpoint'''==

[[Media:Bolzen_und_Stifte.ppt|Bolzen-,Stiftverbindungen]]

==Quellenangabe==

*Roloff/Matek: Maschinenelemente, Lehrbuch und Tabellenbuch,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 18. Aufl. 2007, ISBN 3-834-80262-X , € 36,90.

*Roloff/Matek Maschinenelemente Formelsammlung,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 8. Aufl. 2006. ISBN 3-834-80119-4, € 20,90.

*Tabellenbuch Metall, 43. Auflage. [http://www.europa-lehrmittel.de/4dcgi/page?responsePage=/html/index2.html&0.9606717324196992 Europa Verlag ], ISBN 3-8085-1673-9, € 21,50

*[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de]

== Links ==

[http://www.gremako.de Gregory & Maackens GmbH & Co. KG]

[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de] '''Hier findest du eine Vorlesung zum Thema Bolzen und Stiftverbindungen.'''

[http://www.fh-merseburg.de/~awageman/Bolzen_und_Stiftverbindungen.pdf Bolzen und Stiftverbindungen.pdf]

[http://www.roloff-matek.de/fragen/fragen09.pdf www.roloff-matek.de/fragen/fragen09.pdf]

[http://www.roloff-matek.de/fragen/antworten09.pdf www.roloff-matek.de/fragen/antworten09]

[http://www.industrie-meister.de/Referat%20%C3%BCber%20F%C3%BCgeverbindungen.PDF www.industrie-meister.de]

[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]

[[Kategorie:Fertigungstechnik]]

{{Sprungmarke Allgemeines}}
--[[Benutzer:Bülent|Bülent]] 23:54, 11. Okt. 2008 (CEST)
4782--[[Benutzer:Bülent|Bülent]] 19:32, 4. Apr. 2009 (CEST)

Bolzen- und Stiftverbindungen

2009-04-04T17:32:25Z

Bülent:

'''Hallo {{Currentuser}}, ich wünsche Dir viel Spaß beim Lesen dieser Seite...'''

==''' Allgemeines''' ==
<table width="100%" border="0">
<tr>
<td><div align="center"><[[Bild:Pins-1-.gif|300px]]
</div></td>
<td><div align="center">__TOC__</div></td>
</tr>
</table>
 
 

Bauteile lassen sich einfach und kostengünstig mit Bolzen, Stiften oder ähnlichen Formteilen verbinden. Diese Verbindungselemente werden sowohl für lose als auch für feste Verbindungen, für Lagerungen, für Führungen, Zentrierungen, Halterungen und zum Sichern der Bauteile gegen Überlastung (z.B. Brechbolzen und [[Bolzen- und Stiftverbindungen: Sicherheits- kupplungen#Bolzengelenk|Sicherheits- kupplungen]]
Sicherheits- kupplungen) verwendet.
Bei losen Verbindungen und auch zur Aufnahme von [http://de.wikipedia.org/wiki/Axialkraft Axialkräften] müssen die Bolzen bzw. die gelagerten oder verbundenen Teile häufig durch '''[[Sicherungselemente]]''', wie Splinte, Sicherungs -ringe oder Querstifte, gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert werden.

== '''Bolzen''' ==

Bolzen werden häufig angewendet als Gelenkverbindung. Für die Bolzendurchmesser empfehlen die '''[[Normen]]''' die [http://www.maschinenbau.tu-ilmenau.de/mb/wwwkt/imk_lehrmaterialien/home/downld_ma/passungssynthese/passungssynthese_030102/html/glossar.html Toleranzklasse] [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html h11].
Für die Bolzen wählt man meist einen härteren '''[[Werkstoff]]''' als für die Bauteile, um Fressgefahr und übermäßigen Verschleiß zu vermeiden. Normbolzen werden aus Automatenstahl hergestellt.Bolzenverbindungen mit Schwenk- bzw. langsamen Umlaufbewegungen arbeiten meist im Bereich der Festkörper-bzw. Mischreibung und sind deshalb durch Fressen bzw. übermäßigen Verschleiß (Ausschlagen) gefährdet. Betriebssichere Lösungen lassen sich durch die Wahl geeigneter Gleitpartner nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|TB 9-1]] finden.
Weiche Bolzen können mit Spannbuchsen eingebaut werden. Bei höheren Anforderungen (extreme Temperaturen, höchste Lagerbelastungen, Korrosion u.a) ermöglicht eine dünne Gleitbeschichtung aus [http://de.wikipedia.org/wiki/Festschmierstoff Festschmierstoffe] oft eine wartungsfreie Lebensdauer -schmierung. Soll eine Schmierung der Lauffläche mittels [http://de.wikipedia.org/wiki/Schmiernippel Schmiernippel] durch den Bolzen hindurch erfolgen, dann sind Schmierlöcher nach DIN 1442 vorzusehen.

[[Bild:Bolzenformen.jpg|500px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Bolzen ohne Kopf, b) Bolzen ohne Kopf und mit Splintlöchern, c) Bolzen mit Kopf und mit Splintloch (Form A ohne Splintloch), d) Bolzen mit Kopf und mit Gewindezapfen'''

----

=== '''Einsatz :''' ===

* Sehr einfache und kostengünstige Verbindung

* Sowohl für lose als auch feste Verbindungen

* Verdrehsicherung Nabe/Welle

* Halterung für Feder

* Lagegenaue Fixierung von Bauteilen

----

=== Anwendungsbeispiele für Bolzenverbindungen ===
<gallery>
Bild:Bolzen in Kranbau.png
Bild:Kranbau.jpg
Bild:Kranbau1.png
Bild:Maschinenteile.png
Bild:Kolbenbolzen.png
Bild:Bolzen mit Sicherung.png
Bild:Gelenkverbindung.jpg
Bild:Gelenkverbindung2.jpg
</gallery>

Quelle RM und video.tu-clausthal.de
----

== '''Stifte''' ==
Stiftverbindungen werden hergestellt, in dem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit [http://de.wikipedia.org/wiki/Passung Übermaß] eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und kraftschlüssig. Stifte dienen zur Sicherung der Lage (Fixierung,Zentrierung) von Bauteilen ,zur scherfesten Verbindung von Maschinenteilen, zur Halterung von Federn oder "fliegenden" Lagerung von Maschinenteilen, zur Sicherung von Bolzen und Muttern und zur Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte). Bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen sind die verlangte Fixiergenauigkeit, Herstellkosten für die Aufnahmebohrung (Passarbeit), die Sitzfestigkeit, die Lösbarkeit und die verlangte [http://www.chemgapedia.de/vsengine/popup/vsc/de/glossar/s/sc/scherkraft.glos.html Scherkraft]. Stifte sollen aus einem härteren Werkstoff als die zu verbindenden Bauteile sein.

=== '''Einsatz:''' ===

* Sicherung der Lage (Fixierung, Zentrierung)

* Sicherung gegen Verdrehen - scherfeste Verbindung von Maschinenteilen

* Halterung von Federn

* „Fliegende“ Lagerungen

* Sicherung von Bolzen und Muttern

* Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte)

'''Nach der Form wird grundsätzlich unterschieden zwischen''':

* '''Kegelstift'''

* '''Zylinderstift'''

* '''Kerbstifte und Kerbnägel'''

* '''Spannstift (Spannhülsen)'''

* '''Spannbuchsen'''

'''Alle Stiftarten gibt es in verschiedenen Ausführungen.'''

{{Sprungmarke Allgemeines}}

=== Kegelstifte ===

----

Kegelstifte können die bei häufigem Ausbau auftretende Abnutzung bzw. Lochaufweitung ausgleichen und stellen deshalb immer wieder die genaue Lage der Teile zueinander her. Sie werden überwiegend als Passstifte, aber auch als Verbindungsstifte z.B. als Querstifte bei [http://www.maedler.de/de/Catalog/P/1643/1625/862.aspx Stellringen] und Wellengelenken, verwendet. Da die Aufnahmebohrung kegelig aufgerieben und der Stift eingepasst werden muss, ist ihre Anwendung kostspielig. Kegelstifte lassen sich leicht lösen, sind aber nicht rüttelfest. Kann der Kegelstift nicht herausgeschlagen werden wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Kegelstifte mit Gewindezapfen nach '''[[DIN]]''' EN 28737 bzw. mit Innengewinde '''[[DIN]]''' EN 28736 zu verwenden, die mittels einer Mutter bzw. [[Schraubenverbindungen|Schraube]] gelöst werden können.

[[Bild:Kegelstifte, ungehärtet.jpg|400px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) für durchgehende Löcher, b) mit Gewindezapfen (für Grundlöcher), c) mit Innengewinde (für Grundlöcher)'''

=== Zylinderstifte ===

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Zylinderstifte aus ungehärtetem Stahl und austenitischem Stahl nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 2338 werden in den [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html Toleranzklassen] m6 und h8 gefertigt. Ihre anwendung entspricht den Kegelstiften. Das erforderliche Aufreiben der Bohrung macht ihre Anwendung kostspielig. Sie sind schwerer lösbar als Kegelstifte und auch nicht rüttelfest. Zum Verbinden und Fixieren von hochbeanspruchten und gehärteten Teilen an Vorrichtungen und Werkzeugen kommen durchgehärtete (Typ A) bzw. einsatzgehärtete
(Typ B) Zylinderstifte nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8734 mit der Toleranzklasse m6 in Frage. Kann der Zylinderstift nicht herausgeschlagen werden, wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Zylinderstifte mit Innengewinde nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8733 und nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8735 ausgeführt. Durch eine leichte Abflachung oder Längsrille am Stiftmantel kann beim Eindrücken des Stiftes verdrängte Luft (Öl)
entweichen. Die Stifte können unter Zuhilfenahme von Abziehschrauben "gezogen" werden.

[[Bild:Zylinderstifte.jpg|800px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) für durchgehende Löcher, b) bis d) mit Innengewinde und Abflachung oder Längsrille zur Druckentlastung (für Grundlöcher)
'''e) Lösen eines Stiftes mit Hilfe einer Abziehschschraube, f) Lösen eines Stiftes mit Hilfe eines von Hand geführten Schlaggewichtes'''

=== '''Kerbstifte und Kerbnägel''' ===

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Im Gegensatz zu den glatten Kegel- und Zylinderstiften sind Kerbstifte und Kerbnägel am Umfang mit 3 Kerbwulstpaaren versehen, die beim Einschlagen in das nur mit dem [[Anschleifen von Spiralbohrern|Spiralbohrer]] hergestelte Loch elastisch in die Kerbfurchen zurückgedrängt werden.Die dadurch gegenüber der unbeschädigt bleibenden Bohrlochwandung entstehende radiale Verspannung hält den Kerbstift (Kerbnagel) rüttelfest.Er kann mehrfach wiederverwendet werden.Die Herstellung solcher Verbindungen ist aufgrund der einfachen Arbeitsweise sehr wirtschaftlich.Kerbstifte nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8739 bis 8745 werden sowohl als Befestigungs- und Sicherungsstifte an Stelle von Kegel- und Zylinderstiften sowie auch als Lager- und Gelenkbolzen vielseitig verwendet.Mit Kerbnägeln nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8746 und 8747 können gering beanspruchte Teile, wie Rohrschellen und Schilder, einfach und schnell befestigt werden.Um ein ein Fressen der Stifte zu verhindern, muss ihre [[Festigkeit]] größer als die der Bauteile sein.

[[Bild:Kerbwulst.jpg|800px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Kerbprinzip, b) Passkerbstift mit Halös nach DIN 1469, c) Zylinderkerbstift mit Einführ-Ende, d) Kegelkerbstift,
'''e) Passkerbstift, f) Zylinderkerbstift mit Fase, g) Steckkerbstift, h) Knebelkerbstift, i) Halbrundkerbnagel, k)''' '''Senkkerbnagel'''

=== Spannstifte (Spannhülsen) ===

----

Spannstifte werden aus gewalztem Federbandstahl gerollt. Die leichte Ausführung nach DIN EN ISO 13337 unterscheidet sich von der schweren Ausführung nach DIN EN ISO 8752 nur durch die Wanndicke (0,1 * d bzw. 0,2 * d). Die in Längsrichtung geschlitzten Hülsen haben gegenüber dem Lochdurchmesser je nach Größe ein Übermaß von 0,2 bis 0,5mm, so dass sich nach dem Eintreiben ein rüttelfester Sitz ergibt. Die Stifte lassen sich leicht austreiben und können mehrfach wieder verwendet werden. Kegelige Stiftenden erleichtern das Einführen in die Aufnahmebohrung. Spannstifte sind zur Aufnahme von Stoß- und
Schlagarbeit geeignet. Sie werden ähnlich wie Kerbstifte als Pass-, Befestigungs- und Sicherungsstifte wervendet. Als Schrauben- und Bolzenhülsen werden sie dort eingesetzt, wo Scherkräfte zu übertragen sind und die Schrauben und Bolzen entlastet und klein gehalten werden sollen. Beim Einbau der Stifte ist die Lage des Schlitzes zur Kraftrichtung zu beachten.
Für große Scherkräfte können aus zwei ineinandergeschobenen Stiften Verbundspannstifte gebildet werden. Beim Connex-Spannstift bewirken die versetzt angeordneten Zähne des Schlitzes eine zusätzliche Axialspannung. Spiral-Spannstifte und Connex-Spannstift weisen gegenüber Spannstiften mit offenem Schlitz folgende Vorteile auf:Erhöhte Sitzfestigkeit, gleichhoher Scherfestigkeit in jeder radialen Richtung. Sie sind unempfindlich gegen Stoß- und Schlagbeanspruchung und werden als Pass-, Verbindungs- und Gelenkstifte eingesetzt. Die Aufnahmebohrungen für alle Spannstifte können einfach mit Spiralbohrern hergestellt werden.

[[Bild:Spannstifte.jpg|700px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Spannstift, b) weiche Federung (vermeiden), c) harte Federung, d) Verbundspannstift, e) Spiral-Spannstift,
'''f) Connex-Spannstift'''

=== Spannbuchsen ===

----

Spannbuchsen werden aus vergütetem [http://www.banki.hu/~aat/oktatas/gepesz/anyagtudomany2/diagram/m_5026_56Si7.pdf Federbandstahl 55Si7] gerollt, wahlweise mit geradem, pfeilförmigem und schrägem Schlitz ausgeführt und als Einspannbuchsen für Bohrungen bzw. als Aufspannbuchsen für Zapfen verwendet.Sie können bei großen Lagerdrücken mit geringen Schwingbewegungen und bei nicht ausreichender Schmierung als Lager geeignet sein. Als leicht auswechselbare Verschleißteile erhöhen sie die Lebensdauer von Bauteilen, wie z.B. Bremsgestängen von Schienenfahrzeuge und Gelenken von Baumaschinen.Die aufnehmenden Bohrungen bzw. Zapfen werden in den Toleranzklassen H8 bzw. h8 ausgeführt.

[[Bild:Spannbuchsen.jpg|600px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Einspannbuchse ohne Aussenkung (Form E) und mit pfeilförmigem schlitz (Form P) für Lagerungen mit Umlaufbewegungen,
'''b)Aufpspannbuchse mit geradem Schlitz (Form G) für Lagerungen mit Schwenkbewegungen'''

=== '''Anwendungs Beispiele für Stifte''' ===

----

[[Bild:Ke2-04112005 00960657.png]]
Quelle video.tu-clausthal.de

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Wiederholungsfragen''' ==

1-) Wie lassen sich Bauteile mit Bolzen und Stiften verbinden?

2-) Warum werden Bolzen bei losen Verbindungen gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert?

3-) Aus welchen Werkstoff werden Bolzen hergestellt und warum wählt man einen härteren Werkstoff als für die Bauteile?

4-) Wie werden Stiftverbindungen hergestellt?

5-) Was ist bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen?

6-) Warum ist die Anwendung von Kegelstiften kostspielig?

7-) Wo kommen den Typ A und Typ B Zylinderstifte zum Einsatz?

8-) Was haben Kerbstifte Gegensatz zu den glatten Kegel und Zylinderstiften am Umfang?

9-) Wo werden Kerbnägel Eingesetzt?

10-) Wodurch unterscheiden sich die Leichte Ausführung und die schwere Ausführung von Spannstiften?

11-) Wo werden Spannbuchsen als leicht auswechselbare Verschleißteile eingesetzt?

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösungen#Lösungen|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Bolzenverbindungen''' ==

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|thumb|right|300px|Quelle RM Kapitel 9
]]

'''Die Bolzenverbindungen werden in Prinzip wie im Bild dargestellt, gestaltet. Die Bolzen werden dabei auf Biegung, Schub und Flächenpressung beansprucht.'''

'''Die Fügebedingungen des Bolzens in der Gabel und in der Stange haben einen erheblichen Einfluss auf die Größe der im Bolzen auftretenden Biegemomente.'''

----

=== Einbaufälle und Biegemomente von Bolzen (Einbaufall 1) ===

'''Einbaufall 1'''

Der Bolzen sitzt in der Gabel und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 1.png|thumb|right|300px|Quelle RM Kapitel 9
]]

1-) Bolzen als frei aufliegender Träger

2-) Querkraftfläche

3-) Momentenfläche

[[Bild:Mbmax.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

tG = Dicke des Gabelauges

----

=== '''Einbaufall 2''' ===

Der Bolzen sitzt in der Gabel mit einer Übermaßpassung und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall2.png|thumb|right|300px|Quelle RM Kapitel 9
]]

4-) Bolzen als beidseitig eingespannter Träger

5-) Querkraftfläche im Bereich der Stange

6-) Momentenfläche im Bereich der Stange

[[Bild:Mbmax2.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

Gleichgroßes Biegemoment in den Bolzenquerschnitten A-B und C-D.

----

=== '''Einbaufall 3''' ===

Der Bolzen sitzt in der Stange mit einer Übermaßpassung und in der Gabel mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 3.png|right|thumb|300px|Quelle RM Kapitel 9
]]

7-) Bolzen als mittig eingespannter Träger

8-) Querkraftfläche im bereih der Gabel

9-) Momentenfläche im Bereich der Gabel

[[Bild:Mbmax3.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

tG = Dicke des Gabelauges

Größtes Biegemoment in den Einspannquerschnitten A-B .

----

=== Festlegen der Bauteilabmessungen ===
[[Bild:Bolzen Durchmesser.png|thumb|right|400px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

'''Bolzendurchmesser (Entwurfsberechnung)'''

[[Bild:D.png|150px]]

'''Für Augen und Naben Durchmesser:'''

'''D = (2,5…3) * d (für Stahl und GS)'''

'''D = (3…3,5) * d (für GJL und GG)'''

''d'' = Bolzendurchmesser

''KA'' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''k'' = Einspannfaktor,abhängig vom Einbaufall (siehe Bild rechts)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Fnenn = Nenn-Betriebskraft

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastung abhängig siehe Bild rechts)

''ts'' = Dicke des Stangen (Formel siehe Bild rechts)

tG = Dicke des Gabelauges (Formel siehe Bild rechts)

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.
----

=== '''Biegespannung (Vollbolzen)''' ===

[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

'''σ'''b = Biegespannung

''KA'' = Anwendunsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment (Einbaufall beachten und ''M'' bmax Formel entsprechend auswählen)

''W'' = Wiederstandsmoment

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Biegespannung.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

----

=== '''Schubspannung in der Nulllinie (Vollbolzen)''' ===
[[Bild:Tazul.png|thumb|right|300px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

'''τ'''max = Schubspannung

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''S = Querschnittsfläche des Bolzens

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Tmax.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

----

=== '''Mittlere Flähenpressung''' ===

[[Bild:Pzul.png|thumb|right|300px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

[[Bild:Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung (Belastungsfall beachten)
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''proj = Projektionsfläche zur Berechnung der mittleren Flächenpressung

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Berechnungsaufgabe für eine Bolzenverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.1 (Seite: 293 RM)

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|300px]]

Ein Bolzengelenk soll durch eine sehr stark stoßhaft auftretende Kraft F=14,5kN schwellend belastet werden.
Für Stangen- und Gabelkopf ist der Werkstoff S275JR vorgesehen. Als Bolzen soll ein ungehärteter Zylinderstift nach '''[[DIN]]''' EN ISO 2338,Toleranzfeld h8 verwendet werden, der in der Bohrung des Stangenkopfes mit einer Spielpassung und in der Bohrung der Gabel mit einer Übermaßpassung sitzt.Im Betrieb führt der Bolzen keine Gleitbewegung in dem Stangenkopf aus.

'''Gesucht''':

a-) Die Hauptabmessungen des Gelenkes (''d'', ''ts'', tG , ''D'' und ''l'' ) sind zu ermitteln. ( ''l''= Stiftlänge) Für den Bolzen ist die
Normbezeichnung anzugeben. [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 9-3)#Bolzengelenk|(TB 9-3)]]

b-) Das Gelenk ist auf Abscheren und auf Flächenpressung in der Gabelbohrung und in der Stangenbohrung zu prüfen.

c-) Der Bolzen ist auf Biegespannung zu prüfen.

[[Media:Bolzen_Aufgabe.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Bolzengelenk|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Stiftverbindungen''' ==

=== Querstiftverbindung ===
[[Bild:Querstiftverbindungen.png|thumb|right|700px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

'''Querstiftverbindungen, die ein Drehmoment zu übertragen haben, wie z.B. Hebelnaben, werden bei größeren Kräften auf Flächenpressung und auf Abscheren nachgeprüft.'''

'''mittlere Flächenpressung (Nabe)'''

[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]
[[Bild:Tazulässig.png|thumb|right|300px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]
[[Bild:PN(Nabe).png]]

'''maximale mittlere Flächenpressung (Welle)'''

[[Bild:Pw.png]]

'''Scherspannung im Stift'''

[[Bild:Scherspannung.png]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser
[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,2...0,3) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''D'' = 2 * ''s'' + dw

''s'' = Dicke der Nabenwand
[Erfahrungsgemäß wird für den entwurfgewählt: ''s'' = (0,25...0,5) * dw für St- und GS-Naben, ''s'' = 0,75 * dw für GJL-(GG-)Naben]

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== Steckstiftverbindungen ===
[[Bild:Steckstift-Verbindungen.png|thumb|400px|right|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

'''Bei Steckstiftverbindungen entprechend Bild wird der Stift durch das Moment ''M'' = ''F'' * ''l'' auf Biegung und durch ''F'' als Querkraft auf Scub, der jedoch vernahlässigt werden kann, sowie auf Flächenpressung beansprucht.'''

'''Biegespannung'''

[[Bild:Biegespannung Qb.png]]

'''σ'''b = Biegespannung
[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]
'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten), für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''d'' = Stiftdurchmesser

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

'''Maximale mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Pmax Steckstift.png]]
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''F''nenn = senkrecht zur Stiftachse wirkende Nennbiegekraft

''l'' = Hebelarm der Biegekraft

''s'' = Einstecktiefe des Stiftes

''d'' = Stiftdurchmesser

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== '''Längsstiftverbindungen''' ===
[[Bild:Längsstiftverbindung.png|thumb|right|400px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

'''Längsstiftverbindungen, die entsprechend Bild ein Drehmoment zu übertragen haben, werden auf Flächenpressung und Abscheren des Stiftes beansprucht. Da rechnerisch die mittlere Flächenpressung doppelt so groß wie die Abscherspannung ist, kann die Scherbeanspruchung in Vollstiften vernachlässigt werden, solange 2 * '''τ'''azul > ''p''zul ist, was für alle üdlichen Werkstoffpaarungen zutrifft.'''

'''mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Mittlere Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser

[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,15...0,2) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''l'' = tragende Stiftlänge, abhängig von der Nabenbreite, üblich ''l'' = (1...1,5) * dw

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

== '''Berechnungsaufgabe für eine Stiftverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.3 (Seite: 295 RM)

[[Bild:Schalthebel.jpg|400px]]

Die Nabe eines Schalthebels aus EN-GJL-200 soll mit einer Welle aus E295 mit dw=32mm Durchmesser durch einen Kegelkerbstift nach DIN EN ISO 8744 als Querstift verbunden werden. Am Ende des Hebels mit Länge ''l''1= 80mm ist zur Befestigung der Rückstellfeder ein Passkerbstift DIN 1469-C8x25-St (Kerbstift mit Hals und gerundeter Nut am Ende) eingesetzt, so dass bei s= 12mm, die freie Stiftlänge ''l''2= 15mm beträgt. Die größte Federkraft F=400 N greift schwellend an. Stöße treten nicht auf.

'''Gesucht''':

a-) Der zum Wellendurchmesser dw passende (mittlere) Durchmesser ( d ) des Querstiftes und dessen Länge '''''l''''' sind festzulegen,

wenn der Nabendurchmesser D= 2 * dw ausgeführt wird. Die Normbezeichnung des Kegelkerbstiftes ist anzugeben.

b-) Die Querstiftverbindung ist nach Flächenpressung (Nabe, Welle) und Abscheren zu prüfen.

c-) Der Passkerbstift ist zu prüfen ( auf Biegung ), für den zunächst ein Durchmesser d1= 8mm vorgesehen wird, der ggf. zu ändern ist.

d-) Die Flächenpressung für den Passkerbstift ist zu prüfen.

[[Media:Aufgabe_Stifte.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Schalthebel|Hier geht's zur Lösung!]]

== Formelzeichen mit Einheiten ==
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Formelzeichen|Hier geht's zur Formelzeichen!]]

=='''Powerpoint'''==

[[Media:Bolzen_und_Stifte.ppt|Bolzen-,Stiftverbindungen]]

==Quellenangabe==

*Roloff/Matek: Maschinenelemente, Lehrbuch und Tabellenbuch,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 18. Aufl. 2007, ISBN 3-834-80262-X , € 36,90.

*Roloff/Matek Maschinenelemente Formelsammlung,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 8. Aufl. 2006. ISBN 3-834-80119-4, € 20,90.

*Tabellenbuch Metall, 43. Auflage. [http://www.europa-lehrmittel.de/4dcgi/page?responsePage=/html/index2.html&0.9606717324196992 Europa Verlag ], ISBN 3-8085-1673-9, € 21,50

*[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de]

== Links ==

[http://www.gremako.de Gregory & Maackens GmbH & Co. KG]

[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de] '''Hier findest du eine Vorlesung zum Thema Bolzen und Stiftverbindungen.'''

[http://www.fh-merseburg.de/~awageman/Bolzen_und_Stiftverbindungen.pdf Bolzen und Stiftverbindungen.pdf]

[http://www.roloff-matek.de/fragen/fragen09.pdf www.roloff-matek.de/fragen/fragen09.pdf]

[http://www.roloff-matek.de/fragen/antworten09.pdf www.roloff-matek.de/fragen/antworten09]

[http://www.industrie-meister.de/Referat%20%C3%BCber%20F%C3%BCgeverbindungen.PDF www.industrie-meister.de]

[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]

[[Kategorie:Fertigungstechnik]]

{{Sprungmarke Allgemeines}}
--[[Benutzer:Bülent|Bülent]] 23:54, 11. Okt. 2008 (CEST)
4979--[[Benutzer:Bülent|Bülent]] 19:32, 4. Apr. 2009 (CEST)

Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung

2008-10-11T22:00:31Z

Bülent:

--[[Benutzer:Bülent|Bülent]] 17:54, 6. Sep. 2008 (CEST
== '''Bolzengelenk''' ==

[[Media:Antworten_für_Bolzen.pdf‎|Lösung als pdf Datei findest Du hier]]
=== Gegeben: ===

Ein Bolzengelenk wird durch eine sehr stark stoßhaft auftretende Kraft der schwellend belastet.
F=14,5 kN
Gabelkopf und Stange aus S275 JR,Zylinderstift nach DIN EN ISO 2338 sitzt mit einer Übermaßpassung in der Gabel und mit einer Spielpassung in der Stange.

Im Betrieb führt der Bolzen keine Gleitbewegung aus.

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|300px|right]]

'''Gesucht:'''

a-) '''d''' ; '''ts''' ; '''t'''G ;'' '''l''''' und '''D'''

b-) '''τ'''max ; '''τ'''azul ; '''p''' ; '''p'''zul

c-) '''σ'''b

'''Lösung:'''

----

=== '''a-)''' ===

Einbaufall 2 liegt vor für nicht gleitende Flächen,für den der Einspannfaktor {{Mark
|k}} = 1,1 beträgt.

Für sehr starke Stöße ergibt sich nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]] der mittlere Anwendungsfaktor {{Mark|KA}} = 2,5

Für den nicht gehärteten Normstift beträgt der Rm = 400 N / mm², bei schwellender Belastung wählt man '''σb'''zul = 0,2 * 400 N / mm².

'''σb'''zul = 0,2 *400 N / mm²

'''σb'''zul = 80 N / mm²

Der erforderliche Bolzendurchmesser wird nach Gl.9.1 bestimmt.

'''d ≈ k * √[( KA * Fnenn) / '''σb'''zul ] (Gl. 9.1)'''

Mit den angegebenen Werten und der Stangenkraft F = 14,5kN ergibt sich ein Bolzendurchmesser von

d ≈ 1,1 k * √[( 2,5 * 14500 N * mm²) / 80 N]

{{Mark
| d ≈ 23,415 mm}}

Nach TB9-3 wird der Normdurchmesser d = 25 mm gewählt.

'''Stangendicke Dicke der Gabelwangen'''

ts ≈ 1,0 * d

tG ≈ 0,5 * d TB Seite : 100 (Hinweise)

ts ≈ 1,0 * 25 mm

tG ≈ 0,5 * 25 mm

ts ≈ 25 mm

tG ≈ 12,5 mm

'''Stiftlänge'''

''l'' = ts + (2 * tG) + (2 * c)

''l'' = 25 mm + (2 * 12,5 mm) + (2 * 4 mm)

''l'' = 58 mm

Unter Beachtung der Fase (c) nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 9-3)#Bolzengelenk|(TB 9-3)]] wird der Stiftlänge

''l'' = 60 mm gewählt.(ISO 2338-25h8*60 St)
Für die Augen-(Naben-) Durchmesser gelten die unter 9.22 genannten Erfahrungswerte.

D = 2,5 * d (RM 9.2.2)

D = 2,5 * 25mm


D = 62,5mm

'''Das Gabelauge wird mit dem gleichen Durchmesser ausgeführt.'''

'''Ergebnis''':

Als Bolzen wird ein Zylinderstift ISO 2338-25h8 * 60 St gewählt.Das Stangenauge wird 25mm dick, die Gabelwangen werden
12,5mm dick ausgeführt.Die Augen erhalten einen Durchmesser von 62,5mm.

----

=== '''b-)''' ===

'''Für die größte Schubspannung in der Nulllinie des Bolzens gilt nach Gl.9.3:'''

'''τ'''max ≈ 4/3 * [ (KA*Fnenn) / (As*2) ] < '''τ'''azul (Gl.9.3)

Anwendungsfaktor KA = 2,5 wie a-)

d = 25 mm

Bolzenquerschnittsfläche As = (25² mm² *π) / 4

As = 490,87 mm²

'''τ'''max ≈ 4/3 * [ (2,5*14500 N) / (2*490,87 mm²) ]

'''τ'''max ≈ 49,23 N/ mm²

'''τ'''azul = Rm * 0,15 für schwellende Belastung

'''τ'''azul = 0,15 *400 N/ mm²

'''τ'''azul = 60 N/ mm²

'''τ'''azul = 60 N/ mm² > '''τ'''max = 49,23 N/ mm²

'''Für die mittlere Flächenpressung in der Gabelbohrung gilt nach Gl.9.4:'''

p = [(KA * Fnenn) / Aproj] < Pzul (Gl.9.4)

'''Aproj = Projektionsfläche zur Berechnung der mittleren Flächenpressung'''

Für Gabel AprojG = 2 * d * tG

Für Stange AprojS = d * ts

AprojG = 2 * 25 mm * 12,5 mm

AprojG = 625 mm²

AprojS = 25 mm * 25 mm

AprojS = 625 mm²

p Gabel = (2,5 * 14500 N) / (625 mm²)

p Gabel = 58 N/ mm²

p Gabel = p Stange

p = [(KA * Fnenn) / Aproj] < Pzul (Gl.9.4)

Für S275JR beträgt der Rm = 430 N/ mm² [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]


pzul = Rm * 0,25 für schwellende Belastung

pzul = 0,25 * 430 N/ mm²

pzul = 107,5 N/ mm²

'''pzul = 107,5 N/ mm² > PGabel =58 N/ mm²'''

'''Ergebnis:'''

Bolzengelenk ist ausreichend bemessen, da die größte Schubspannung '''τ'''azul = 60 N/ mm² > '''τ'''max= 49,23 N/ mm² und die mittlere Flächenpressung p zul = 107,5 N/ mm² > p Gabel = 58 N/ mm² ist.

----

=== '''c-)''' ===

Für das maximale Biegemoment im Bolzen gilt Mbmax nach Einbaufall 2:

Mbmax = (F * ts) / 8

Mbmax = (14500 N * 25 mm) / 8

Mbmax = 45312,5 Nmm

Mbmax = Mbnenn

Für die Biegespannung auf den Bolzen gilt nach Gl. 9.2 :

'''σ'''b ≈ [(KA * Mbnenn) / (0,1 * d^3)] < '''σ'''bzul

'''σ'''b ≈ [ ( 2,5 * 45312,5 Nmm) / ( 0,1 * (25^3)mm) ]

'''σ'''b ≈ 72,5 N/ mm²

'''σ'''bzul = 80 N/ mm² wie a-)

'''σ'''bzul= 80 N/ mm² > '''σ'''b ≈ 72,5 N/ mm²

'''Ergebnis:'''

Der Bolzen ist ausreichend bemessen da die '''σ'''bzul = 80 N/ mm² > '''σ'''b ≈ 72,5 N/ mm² ist.

----

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Schalthebel''' ==

[[Media:Antworten_für_Stifte.pdf‎|Lösung als pdf Datei findest Du hier]]

[[Bild:Schalthebel.jpg|400px]]
=== Gegeben: ===

dw = 32mm ;

F= 400 N greift schwellend an. Stöße treten nicht auf.

D = 2* dw ; Kegelkerbstift nach DIN EN ISO 8744

l1 = 80mm ; Passkerbstift nach DIN 1469-C8*25-St

l2 = 15mm

s = 12mm

'''Gesucht:'''

a-) ''d'' (mittlere) ; ''l'' (Länge) Kegelkerbstift ; Die Normbezeichnung des Kegelkerbstiftes.

b-) pN ; pw und '''τ'''a ( pzul Nabe; pzul Welle und '''τ'''azul )

c-) ''d''1= 8mm ist zu prüfen , der ggf. zu ändern ist.

d-) pmax ( pzul )

'''Lösung:'''

=== '''a-)''' ===
d = ( 0,2 … 0,3 ) * dw (9.3.2 RM)

d = 32mm * 0,25

d = 8mm

D = 2 * dw

D = ''l''

D = 2 * 32mm

D =64mm

''l'' = 64mm

'''Ergebnis:'''

Es wird ein Kerbstift ISO 8744 8 * 64 – St gewählt.

=== '''b-)''' ===

pN = [ ( ''KA'' * ''Tnenn'' ) / (d * ''s'' *( dw + ''s'' ))] < pzul ( Gl. 9.15)

''s'' = (D – dw ) / 2 ;

''Tnenn'' = F * ''l''1 ;

''KA'' = 1,0 keine Stöße

''Tnenn'' = 400 N * 80mm

''Tnenn'' = 32000 Nmm

''s'' = (64mm – 32mm) / 2

''s'' = 16mm

pN = (1,0 * 32000 Nmm) / ( 8mm * 16mm * ( 32mm+16mm) )

pN = 5,2 N/mm²

EN-GLJ-200 gilt mit Rm = 200 N/mm² [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-2)#Bolzengelenk|(TB 1-2)]]

Kerbfaktor = 0,7

Rm * 0,25 (Schwellender Belastung)

pzul= 0,7 * (0,25 * 200 N/mm²) = '''35 N/mm²'''

pzul= 35 N/mm² > pN =5,2 N/mm²

pW = [ ( 6 * ''KA'' * ''Tnenn'') / (d * d²w)] < pzul (Gl. 9.16)

pW= (6 *1,0 * 32000 Nmm) / ( 8mm * 32² mm²)

pW = 23,44 N/mm²

pzul = 0.7 * 0,25 * 400 N/mm²= 70 N/mm²

pzul =70 N/mm² > Pw = 23,44 N/mm²

'''τ'''a = [(4 * ''KA'' * ''Tnenn'') / ( d² * '''π''' * dw ) ] < '''τ'''azul (Gl. 9.17)

'''τ'''a = (4 * 1,0 * 32000 Nmm) / ( 8² mm² *π *32mm)

'''τ'''a = 19,89 N/mm²

'''Für den festigkeitsmäßig schwächeren Stiftwerkstoff wird mit Rm 400 N/mm² gerechnet.'''

Rm * 0,15 Schwellender Belastung für '''τ'''azul

'''τ'''azul = 0,7 * 0,15 * 400 N/mm² = '''42 N/mm²'''

'''τ'''azul = 42 N/mm² > '''τ'''a = 19,89 N/mm²

'''Ergebnis:'''

Die Querstiftverbindung ist ausreichend bemessen.

=== '''c-)''' ===

'''σ'''b = [(''KA'' * ''Mbnenn'') / ''W'' ] < '''σ'''bzul (Gl.9.18)

''Mb'' = F * ''l''2

Mb= 400 N * 15mm

''Mb'' = 6000 Nmm 

''W''= 0,1 *d3

''W'' = 0,1 * 83 mm

''W'' = 51,2 mm3

'''σ'''b = (1,0 * 6000 Nmm) / 51,2 mm3

'''σ'''b = 117,18 N/mm²

'''Rm * 0,2 Schwellender Belastung für '''σ'''bzul'''

'''σ'''bzul = 0,7 * 0,2 * 400 N/mm² = 56 N/mm²

'''σ'''bzul =56 N/mm² < '''σ'''b = 117,18 N/mm²

Gewählt:

''W'' = 0,1 * 123 mm

''W'' = 172,8 mm3

'''σ'''b = (1,0 * 6000 Nmm) / 172,8 mm3

'''σ'''b = 34,72 N/mm²

'''Ergebnis:'''

Der Passkerbstift ist zu knapp bemessen. Sicherheitshalber wird als ''d''1 = 12 mm gewählt.

=== '''d-)''' ===

pmax = [( ''KA'' * ''Fnenn'' ) * ( 6 * ''l'' + 4 * ''s'' )] / ( d * ''s''² ) < pzul (Gl. 9.19)

'''pzul = 0,7 * 0,25 * 200 N/mm² = 35 N/mm² (siehe Lösung b)'''

pmax = (1,0 *400 N * ( 6 * 15mm +4 * 12mm )) / (12mm * 12² mm²)

pmax = 31,9 N/mm²

'''pzul = 35 N/mm² > pmax = 31,9 N/mm²'''

'''Ergebnis:'''

Die Verbindung ist ausreichend bemessen.

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== Formelzeichen ==

[[Bild:Formeln-.jpg|thumb|650px|left|Formelzeichen]]

[[Bild:Formel2.jpg|thumb|650px|left|Formelzeichen]]
{{Sprungmarke Allgemeines}}
--[[Benutzer:Bülent|Bülent]] 00:00, 12. Okt. 2008 (CEST)

Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösungen

2008-10-11T21:59:56Z

Bülent:

'''Wiederholungsfragen'''

1-) Wie lassen sich Bauteile mit Bolzen und Stiften verbinden?

*Bauteile lassen sich einfach und kostengünstig mit Bolzen, Stiften oder ähnlichen Formteilen verbinden.

2-) Warum werden Bolzen bei losen Verbindungen gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert?

*Bei losen Verbindungen und auch zur Aufnahme von Axialkräften müssen die Bolzen bzw. die gelagerten oder verbundenen Teile häufig durch Sicherungselemente, wie Splinte, Sicherungs -ringe oder Querstifte, gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert werden.

3-) Aus welchen Werkstoff werden Bolzen hergestellt und warum wählt man einen härteren Werkstoff als für die Bauteile?

*Normbolzen werden aus Automatenstahl hergestellt.Für die Bolzen wählt man meist einen härteren Werkstoff als für die Bauteile, um Fressgefahr und übermäßigen Verschleiß zu vermeiden.

4-) Wie werden Stiftverbindungen hergestellt?

*Stiftverbindungen werden hergestellt, in dem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit Übermaß eingedrückt wird.

5-) Was ist bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen?

*Bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen sind die verlangte Fixiergenauigkeit, Herstellkosten für die Aufnahmebohrung (Passarbeit), die Sitzfestigkeit, die Lösbarkeit und die verlangte Scherkraft.

6-) Warum ist die Anwendung von Kegelstiften kostspielig?

*Da die Aufnahmebohrung kegelig aufgerieben und der Stift eingepasst werden muss, ist ihre Anwendung kostspielig.

7-) Wo kommen den Typ A und Typ B Zylinderstifte zum Einsatz?

*Zum Verbinden und Fixieren von hochbeanspruchten und gehärteten Teilen an Vorrichtungen und Werkzeugen kommen durchgehärtete (Typ A) bzw. einsatzgehärtete (Typ B) Zylinderstifte nach DIN EN ISO 8734 mit der Toleranzklasse m6 in Frage.

8-) Was haben Kerbstifte Gegensatz zu den glatten Kegel und Zylinderstiften am Umfang?

*Im Gegensatz zu den glatten Kegel- und Zylinderstiften sind Kerbstifte und Kerbnägel am Umfang mit 3 Kerbwulstpaaren versehen, die beim Einschlagen in das nur mit dem Spiralbohrer hergestelte Loch elastisch in die Kerbfurchen zurückgedrängt werden.

9-) Wo werden Kerbnägel Eingesetzt?

*Mit Kerbnägeln nach DIN EN ISO 8746 und 8747 können gering beanspruchte Teile, wie Rohrschellen und Schilder, einfach und schnell befestigt werden.

10-) Wodurch unterscheiden sich die Leichte Ausführung und die schwere Ausführung von Spannstiften?

*Die leichte Ausführung nach DIN EN ISO 13337 unterscheidet sich von der schweren Ausführung nach DIN EN ISO 8752 nur durch die Wanndicke (0,1 * d bzw. 0,2 * d).

11-) Wo werden Spannbuchsen als leicht auswechselbare Verschleißteile eingesetzt?

*Als leicht auswechselbare Verschleißteile erhöhen sie die Lebensdauer von Bauteilen, wie z.B. Bremsgestängen von Schienenfahrzeuge und Gelenken von Baumaschinen.

{{Sprungmarke Allgemeines}}
--[[Benutzer:Bülent|Bülent]] 23:59, 11. Okt. 2008 (CEST)

Bolzen- und Stiftverbindungen

2008-10-11T21:54:19Z

Bülent:

'''Hallo {{Currentuser}}, ich wünsche Dir viel Spaß beim Lesen dieser Seite...'''

==''' Allgemeines''' ==
<table width="100%" border="0">
<tr>
<td><div align="center"><[[Bild:Pins-1-.gif|300px]]
</div></td>
<td><div align="center">__TOC__</div></td>
</tr>
</table>
 
 

Bauteile lassen sich einfach und kostengünstig mit Bolzen, Stiften oder ähnlichen Formteilen verbinden. Diese Verbindungselemente werden sowohl für lose als auch für feste Verbindungen, für Lagerungen, für Führungen, Zentrierungen, Halterungen und zum Sichern der Bauteile gegen Überlastung (z.B. Brechbolzen und [[Bolzen- und Stiftverbindungen: Sicherheits- kupplungen#Bolzengelenk|Sicherheits- kupplungen]]
Sicherheits- kupplungen) verwendet.
Bei losen Verbindungen und auch zur Aufnahme von [http://de.wikipedia.org/wiki/Axialkraft Axialkräften] müssen die Bolzen bzw. die gelagerten oder verbundenen Teile häufig durch '''[[Sicherungselemente]]''', wie Splinte, Sicherungs -ringe oder Querstifte, gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert werden.

== '''Bolzen''' ==

Bolzen werden häufig angewendet als Gelenkverbindung. Für die Bolzendurchmesser empfehlen die '''[[Normen]]''' die [http://www.maschinenbau.tu-ilmenau.de/mb/wwwkt/imk_lehrmaterialien/home/downld_ma/passungssynthese/passungssynthese_030102/html/glossar.html Toleranzklasse] [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html h11].
Für die Bolzen wählt man meist einen härteren '''[[Werkstoff]]''' als für die Bauteile, um Fressgefahr und übermäßigen Verschleiß zu vermeiden. Normbolzen werden aus Automatenstahl hergestellt.Bolzenverbindungen mit Schwenk- bzw. langsamen Umlaufbewegungen arbeiten meist im Bereich der Festkörper-bzw. Mischreibung und sind deshalb durch Fressen bzw. übermäßigen Verschleiß (Ausschlagen) gefährdet. Betriebssichere Lösungen lassen sich durch die Wahl geeigneter Gleitpartner nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|TB 9-1]] finden.
Weiche Bolzen können mit Spannbuchsen eingebaut werden. Bei höheren Anforderungen (extreme Temperaturen, höchste Lagerbelastungen, Korrosion u.a) ermöglicht eine dünne Gleitbeschichtung aus [http://de.wikipedia.org/wiki/Festschmierstoff Festschmierstoffe] oft eine wartungsfreie Lebensdauer -schmierung. Soll eine Schmierung der Lauffläche mittels [http://de.wikipedia.org/wiki/Schmiernippel Schmiernippel] durch den Bolzen hindurch erfolgen, dann sind Schmierlöcher nach DIN 1442 vorzusehen.

[[Bild:Bolzenformen.jpg|500px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Bolzen ohne Kopf, b) Bolzen ohne Kopf und mit Splintlöchern, c) Bolzen mit Kopf und mit Splintloch (Form A ohne Splintloch), d) Bolzen mit Kopf und mit Gewindezapfen'''

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=== '''Einsatz :''' ===

* Sehr einfache und kostengünstige Verbindung

* Sowohl für lose als auch feste Verbindungen

* Verdrehsicherung Nabe/Welle

* Halterung für Feder

* Lagegenaue Fixierung von Bauteilen

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=== Anwendungsbeispiele für Bolzenverbindungen ===
<gallery>
Bild:Bolzen in Kranbau.png
Bild:Kranbau.jpg
Bild:Kranbau1.png
Bild:Maschinenteile.png
Bild:Kolbenbolzen.png
Bild:Bolzen mit Sicherung.png
Bild:Gelenkverbindung.jpg
Bild:Gelenkverbindung2.jpg
</gallery>

Quelle RM und video.tu-clausthal.de
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== '''Stifte''' ==
Stiftverbindungen werden hergestellt, in dem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit [http://de.wikipedia.org/wiki/Passung Übermaß] eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und kraftschlüssig. Stifte dienen zur Sicherung der Lage (Fixierung,Zentrierung) von Bauteilen ,zur scherfesten Verbindung von Maschinenteilen, zur Halterung von Federn oder "fliegenden" Lagerung von Maschinenteilen, zur Sicherung von Bolzen und Muttern und zur Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte). Bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen sind die verlangte Fixiergenauigkeit, Herstellkosten für die Aufnahmebohrung (Passarbeit), die Sitzfestigkeit, die Lösbarkeit und die verlangte [http://www.chemgapedia.de/vsengine/popup/vsc/de/glossar/s/sc/scherkraft.glos.html Scherkraft]. Stifte sollen aus einem härteren Werkstoff als die zu verbindenden Bauteile sein.

=== '''Einsatz:''' ===

* Sicherung der Lage (Fixierung, Zentrierung)

* Sicherung gegen Verdrehen - scherfeste Verbindung von Maschinenteilen

* Halterung von Federn

* „Fliegende“ Lagerungen

* Sicherung von Bolzen und Muttern

* Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte)

'''Nach der Form wird grundsätzlich unterschieden zwischen''':

* '''Kegelstift'''

* '''Zylinderstift'''

* '''Kerbstifte und Kerbnägel'''

* '''Spannstift (Spannhülsen)'''

* '''Spannbuchsen'''

'''Alle Stiftarten gibt es in verschiedenen Ausführungen.'''

{{Sprungmarke Allgemeines}}

=== Kegelstifte ===

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Kegelstifte können die bei häufigem Ausbau auftretende Abnutzung bzw. Lochaufweitung ausgleichen und stellen deshalb immer wieder die genaue Lage der Teile zueinander her. Sie werden überwiegend als Passstifte, aber auch als Verbindungsstifte z.B. als Querstifte bei [http://www.maedler.de/de/Catalog/P/1643/1625/862.aspx Stellringen] und Wellengelenken, verwendet. Da die Aufnahmebohrung kegelig aufgerieben und der Stift eingepasst werden muss, ist ihre Anwendung kostspielig. Kegelstifte lassen sich leicht lösen, sind aber nicht rüttelfest. Kann der Kegelstift nicht herausgeschlagen werden wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Kegelstifte mit Gewindezapfen nach '''[[DIN]]''' EN 28737 bzw. mit Innengewinde '''[[DIN]]''' EN 28736 zu verwenden, die mittels einer Mutter bzw. [[Schraubenverbindungen|Schraube]] gelöst werden können.

[[Bild:Kegelstifte, ungehärtet.jpg|400px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) für durchgehende Löcher, b) mit Gewindezapfen (für Grundlöcher), c) mit Innengewinde (für Grundlöcher)'''

=== Zylinderstifte ===

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Zylinderstifte aus ungehärtetem Stahl und austenitischem Stahl nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 2338 werden in den [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html Toleranzklassen] m6 und h8 gefertigt. Ihre anwendung entspricht den Kegelstiften. Das erforderliche Aufreiben der Bohrung macht ihre Anwendung kostspielig. Sie sind schwerer lösbar als Kegelstifte und auch nicht rüttelfest. Zum Verbinden und Fixieren von hochbeanspruchten und gehärteten Teilen an Vorrichtungen und Werkzeugen kommen durchgehärtete (Typ A) bzw. einsatzgehärtete
(Typ B) Zylinderstifte nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8734 mit der Toleranzklasse m6 in Frage. Kann der Zylinderstift nicht herausgeschlagen werden, wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Zylinderstifte mit Innengewinde nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8733 und nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8735 ausgeführt. Durch eine leichte Abflachung oder Längsrille am Stiftmantel kann beim Eindrücken des Stiftes verdrängte Luft (Öl)
entweichen. Die Stifte können unter Zuhilfenahme von Abziehschrauben "gezogen" werden.

[[Bild:Zylinderstifte.jpg|800px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) für durchgehende Löcher, b) bis d) mit Innengewinde und Abflachung oder Längsrille zur Druckentlastung (für Grundlöcher)
'''e) Lösen eines Stiftes mit Hilfe einer Abziehschschraube, f) Lösen eines Stiftes mit Hilfe eines von Hand geführten Schlaggewichtes'''

=== '''Kerbstifte und Kerbnägel''' ===

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Im Gegensatz zu den glatten Kegel- und Zylinderstiften sind Kerbstifte und Kerbnägel am Umfang mit 3 Kerbwulstpaaren versehen, die beim Einschlagen in das nur mit dem [[Anschleifen von Spiralbohrern|Spiralbohrer]] hergestelte Loch elastisch in die Kerbfurchen zurückgedrängt werden.Die dadurch gegenüber der unbeschädigt bleibenden Bohrlochwandung entstehende radiale Verspannung hält den Kerbstift (Kerbnagel) rüttelfest.Er kann mehrfach wiederverwendet werden.Die Herstellung solcher Verbindungen ist aufgrund der einfachen Arbeitsweise sehr wirtschaftlich.Kerbstifte nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8739 bis 8745 werden sowohl als Befestigungs- und Sicherungsstifte an Stelle von Kegel- und Zylinderstiften sowie auch als Lager- und Gelenkbolzen vielseitig verwendet.Mit Kerbnägeln nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8746 und 8747 können gering beanspruchte Teile, wie Rohrschellen und Schilder, einfach und schnell befestigt werden.Um ein ein Fressen der Stifte zu verhindern, muss ihre [[Festigkeit]] größer als die der Bauteile sein.

[[Bild:Kerbwulst.jpg|800px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Kerbprinzip, b) Passkerbstift mit Halös nach DIN 1469, c) Zylinderkerbstift mit Einführ-Ende, d) Kegelkerbstift,
'''e) Passkerbstift, f) Zylinderkerbstift mit Fase, g) Steckkerbstift, h) Knebelkerbstift, i) Halbrundkerbnagel, k)''' '''Senkkerbnagel'''

=== Spannstifte (Spannhülsen) ===

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Spannstifte werden aus gewalztem Federbandstahl gerollt. Die leichte Ausführung nach DIN EN ISO 13337 unterscheidet sich von der schweren Ausführung nach DIN EN ISO 8752 nur durch die Wanndicke (0,1 * d bzw. 0,2 * d). Die in Längsrichtung geschlitzten Hülsen haben gegenüber dem Lochdurchmesser je nach Größe ein Übermaß von 0,2 bis 0,5mm, so dass sich nach dem Eintreiben ein rüttelfester Sitz ergibt. Die Stifte lassen sich leicht austreiben und können mehrfach wieder verwendet werden. Kegelige Stiftenden erleichtern das Einführen in die Aufnahmebohrung. Spannstifte sind zur Aufnahme von Stoß- und
Schlagarbeit geeignet. Sie werden ähnlich wie Kerbstifte als Pass-, Befestigungs- und Sicherungsstifte wervendet. Als Schrauben- und Bolzenhülsen werden sie dort eingesetzt, wo Scherkräfte zu übertragen sind und die Schrauben und Bolzen entlastet und klein gehalten werden sollen. Beim Einbau der Stifte ist die Lage des Schlitzes zur Kraftrichtung zu beachten.
Für große Scherkräfte können aus zwei ineinandergeschobenen Stiften Verbundspannstifte gebildet werden. Beim Connex-Spannstift bewirken die versetzt angeordneten Zähne des Schlitzes eine zusätzliche Axialspannung. Spiral-Spannstifte und Connex-Spannstift weisen gegenüber Spannstiften mit offenem Schlitz folgende Vorteile auf:Erhöhte Sitzfestigkeit, gleichhoher Scherfestigkeit in jeder radialen Richtung. Sie sind unempfindlich gegen Stoß- und Schlagbeanspruchung und werden als Pass-, Verbindungs- und Gelenkstifte eingesetzt. Die Aufnahmebohrungen für alle Spannstifte können einfach mit Spiralbohrern hergestellt werden.

[[Bild:Spannstifte.jpg|700px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Spannstift, b) weiche Federung (vermeiden), c) harte Federung, d) Verbundspannstift, e) Spiral-Spannstift,
'''f) Connex-Spannstift'''

=== Spannbuchsen ===

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Spannbuchsen werden aus vergütetem [http://www.banki.hu/~aat/oktatas/gepesz/anyagtudomany2/diagram/m_5026_56Si7.pdf Federbandstahl 55Si7] gerollt, wahlweise mit geradem, pfeilförmigem und schrägem Schlitz ausgeführt und als Einspannbuchsen für Bohrungen bzw. als Aufspannbuchsen für Zapfen verwendet.Sie können bei großen Lagerdrücken mit geringen Schwingbewegungen und bei nicht ausreichender Schmierung als Lager geeignet sein. Als leicht auswechselbare Verschleißteile erhöhen sie die Lebensdauer von Bauteilen, wie z.B. Bremsgestängen von Schienenfahrzeuge und Gelenken von Baumaschinen.Die aufnehmenden Bohrungen bzw. Zapfen werden in den Toleranzklassen H8 bzw. h8 ausgeführt.

[[Bild:Spannbuchsen.jpg|600px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Einspannbuchse ohne Aussenkung (Form E) und mit pfeilförmigem schlitz (Form P) für Lagerungen mit Umlaufbewegungen,
'''b)Aufpspannbuchse mit geradem Schlitz (Form G) für Lagerungen mit Schwenkbewegungen'''

=== '''Anwendungs Beispiele für Stifte''' ===

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[[Bild:Ke2-04112005 00960657.png]]
Quelle video.tu-clausthal.de

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Wiederholungsfragen''' ==

1-) Wie lassen sich Bauteile mit Bolzen und Stiften verbinden?

2-) Warum werden Bolzen bei losen Verbindungen gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert?

3-) Aus welchen Werkstoff werden Bolzen hergestellt und warum wählt man einen härteren Werkstoff als für die Bauteile?

4-) Wie werden Stiftverbindungen hergestellt?

5-) Was ist bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen?

6-) Warum ist die Anwendung von Kegelstiften kostspielig?

7-) Wo kommen den Typ A und Typ B Zylinderstifte zum Einsatz?

8-) Was haben Kerbstifte Gegensatz zu den glatten Kegel und Zylinderstiften am Umfang?

9-) Wo werden Kerbnägel Eingesetzt?

10-) Wodurch unterscheiden sich die Leichte Ausführung und die schwere Ausführung von Spannstiften?

11-) Wo werden Spannbuchsen als leicht auswechselbare Verschleißteile eingesetzt?

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösungen#Lösungen|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Bolzenverbindungen''' ==

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|thumb|right|300px|Quelle RM Kapitel 9
]]

'''Die Bolzenverbindungen werden in Prinzip wie im Bild dargestellt, gestaltet. Die Bolzen werden dabei auf Biegung, Schub und Flächenpressung beansprucht.'''

'''Die Fügebedingungen des Bolzens in der Gabel und in der Stange haben einen erheblichen Einfluss auf die Größe der im Bolzen auftretenden Biegemomente.'''

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=== Einbaufälle und Biegemomente von Bolzen (Einbaufall 1) ===

'''Einbaufall 1'''

Der Bolzen sitzt in der Gabel und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 1.png|thumb|right|300px|Quelle RM Kapitel 9
]]

1-) Bolzen als frei aufliegender Träger

2-) Querkraftfläche

3-) Momentenfläche

[[Bild:Mbmax.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

tG = Dicke des Gabelauges

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=== '''Einbaufall 2''' ===

Der Bolzen sitzt in der Gabel mit einer Übermaßpassung und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall2.png|thumb|right|300px|Quelle RM Kapitel 9
]]

4-) Bolzen als beidseitig eingespannter Träger

5-) Querkraftfläche im Bereich der Stange

6-) Momentenfläche im Bereich der Stange

[[Bild:Mbmax2.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

Gleichgroßes Biegemoment in den Bolzenquerschnitten A-B und C-D.

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=== '''Einbaufall 3''' ===

Der Bolzen sitzt in der Stange mit einer Übermaßpassung und in der Gabel mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 3.png|right|thumb|300px|Quelle RM Kapitel 9
]]

7-) Bolzen als mittig eingespannter Träger

8-) Querkraftfläche im bereih der Gabel

9-) Momentenfläche im Bereich der Gabel

[[Bild:Mbmax3.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

tG = Dicke des Gabelauges

Größtes Biegemoment in den Einspannquerschnitten A-B .

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=== Festlegen der Bauteilabmessungen ===
[[Bild:Bolzen Durchmesser.png|thumb|right|400px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

'''Bolzendurchmesser (Entwurfsberechnung)'''

[[Bild:D.png|150px]]

'''Für Augen und Naben Durchmesser:'''

'''D = (2,5…3) * d (für Stahl und GS)'''

'''D = (3…3,5) * d (für GJL und GG)'''

''d'' = Bolzendurchmesser

''KA'' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''k'' = Einspannfaktor,abhängig vom Einbaufall (siehe Bild rechts)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Fnenn = Nenn-Betriebskraft

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastung abhängig siehe Bild rechts)

''ts'' = Dicke des Stangen (Formel siehe Bild rechts)

tG = Dicke des Gabelauges (Formel siehe Bild rechts)

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.
----

=== '''Biegespannung (Vollbolzen)''' ===

[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

'''σ'''b = Biegespannung

''KA'' = Anwendunsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment (Einbaufall beachten und ''M'' bmax Formel entsprechend auswählen)

''W'' = Wiederstandsmoment

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Biegespannung.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

----

=== '''Schubspannung in der Nulllinie (Vollbolzen)''' ===
[[Bild:Tazul.png|thumb|right|300px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

'''τ'''max = Schubspannung

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''S = Querschnittsfläche des Bolzens

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Tmax.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

----

=== '''Mittlere Flähenpressung''' ===

[[Bild:Pzul.png|thumb|right|300px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

[[Bild:Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung (Belastungsfall beachten)
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''proj = Projektionsfläche zur Berechnung der mittleren Flächenpressung

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Berechnungsaufgabe für eine Bolzenverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.1 (Seite: 293 RM)

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|300px]]

Ein Bolzengelenk soll durch eine sehr stark stoßhaft auftretende Kraft F=14,5kN schwellend belastet werden.
Für Stangen- und Gabelkopf ist der Werkstoff S275JR vorgesehen. Als Bolzen soll ein ungehärteter Zylinderstift nach '''[[DIN]]''' EN ISO 2338,Toleranzfeld h8 verwendet werden, der in der Bohrung des Stangenkopfes mit einer Spielpassung und in der Bohrung der Gabel mit einer Übermaßpassung sitzt.Im Betrieb führt der Bolzen keine Gleitbewegung in dem Stangenkopf aus.

'''Gesucht''':

a-) Die Hauptabmessungen des Gelenkes (''d'', ''ts'', tG , ''D'' und ''l'' ) sind zu ermitteln. ( ''l''= Stiftlänge) Für den Bolzen ist die
Normbezeichnung anzugeben. [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 9-3)#Bolzengelenk|(TB 9-3)]]

b-) Das Gelenk ist auf Abscheren und auf Flächenpressung in der Gabelbohrung und in der Stangenbohrung zu prüfen.

c-) Der Bolzen ist auf Biegespannung zu prüfen.

[[Media:Bolzen_Aufgabe.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Bolzengelenk|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Stiftverbindungen''' ==

=== Querstiftverbindung ===
[[Bild:Querstiftverbindungen.png|thumb|right|700px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

'''Querstiftverbindungen, die ein Drehmoment zu übertragen haben, wie z.B. Hebelnaben, werden bei größeren Kräften auf Flächenpressung und auf Abscheren nachgeprüft.'''

'''mittlere Flächenpressung (Nabe)'''

[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]
[[Bild:Tazulässig.png|thumb|right|300px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]
[[Bild:PN(Nabe).png]]

'''maximale mittlere Flächenpressung (Welle)'''

[[Bild:Pw.png]]

'''Scherspannung im Stift'''

[[Bild:Scherspannung.png]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser
[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,2...0,3) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''D'' = 2 * ''s'' + dw

''s'' = Dicke der Nabenwand
[Erfahrungsgemäß wird für den entwurfgewählt: ''s'' = (0,25...0,5) * dw für St- und GS-Naben, ''s'' = 0,75 * dw für GJL-(GG-)Naben]

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== Steckstiftverbindungen ===
[[Bild:Steckstift-Verbindungen.png|thumb|400px|right|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

'''Bei Steckstiftverbindungen entprechend Bild wird der Stift durch das Moment ''M'' = ''F'' * ''l'' auf Biegung und durch ''F'' als Querkraft auf Scub, der jedoch vernahlässigt werden kann, sowie auf Flächenpressung beansprucht.'''

'''Biegespannung'''

[[Bild:Biegespannung Qb.png]]

'''σ'''b = Biegespannung
[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]
'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten), für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''d'' = Stiftdurchmesser

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

'''Maximale mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Pmax Steckstift.png]]
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''F''nenn = senkrecht zur Stiftachse wirkende Nennbiegekraft

''l'' = Hebelarm der Biegekraft

''s'' = Einstecktiefe des Stiftes

''d'' = Stiftdurchmesser

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== '''Längsstiftverbindungen''' ===
[[Bild:Längsstiftverbindung.png|thumb|right|400px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

'''Längsstiftverbindungen, die entsprechend Bild ein Drehmoment zu übertragen haben, werden auf Flächenpressung und Abscheren des Stiftes beansprucht. Da rechnerisch die mittlere Flächenpressung doppelt so groß wie die Abscherspannung ist, kann die Scherbeanspruchung in Vollstiften vernachlässigt werden, solange 2 * '''τ'''azul > ''p''zul ist, was für alle üdlichen Werkstoffpaarungen zutrifft.'''

'''mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Mittlere Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser

[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,15...0,2) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''l'' = tragende Stiftlänge, abhängig von der Nabenbreite, üblich ''l'' = (1...1,5) * dw

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

== '''Berechnungsaufgabe für eine Stiftverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.3 (Seite: 295 RM)

[[Bild:Schalthebel.jpg|400px]]

Die Nabe eines Schalthebels aus EN-GJL-200 soll mit einer Welle aus E295 mit dw=32mm Durchmesser durch einen Kegelkerbstift nach DIN EN ISO 8744 als Querstift verbunden werden. Am Ende des Hebels mit Länge ''l''1= 80mm ist zur Befestigung der Rückstellfeder ein Passkerbstift DIN 1469-C8x25-St (Kerbstift mit Hals und gerundeter Nut am Ende) eingesetzt, so dass bei s= 12mm, die freie Stiftlänge ''l''2= 15mm beträgt. Die größte Federkraft F=400 N greift schwellend an. Stöße treten nicht auf.

'''Gesucht''':

a-) Der zum Wellendurchmesser dw passende (mittlere) Durchmesser ( d ) des Querstiftes und dessen Länge '''''l''''' sind festzulegen,

wenn der Nabendurchmesser D= 2 * dw ausgeführt wird. Die Normbezeichnung des Kegelkerbstiftes ist anzugeben.

b-) Die Querstiftverbindung ist nach Flächenpressung (Nabe, Welle) und Abscheren zu prüfen.

c-) Der Passkerbstift ist zu prüfen ( auf Biegung ), für den zunächst ein Durchmesser d1= 8mm vorgesehen wird, der ggf. zu ändern ist.

d-) Die Flächenpressung für den Passkerbstift ist zu prüfen.

[[Media:Aufgabe_Stifte.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Schalthebel|Hier geht's zur Lösung!]]

== Formelzeichen mit Einheiten ==
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Formelzeichen|Hier geht's zur Formelzeichen!]]

=='''Powerpoint'''==

[[Media:Bolzen_und_Stifte.ppt|Bolzen-,Stiftverbindungen]]

==Quellenangabe==

*Roloff/Matek: Maschinenelemente, Lehrbuch und Tabellenbuch,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 18. Aufl. 2007, ISBN 3-834-80262-X , € 36,90.

*Roloff/Matek Maschinenelemente Formelsammlung,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 8. Aufl. 2006. ISBN 3-834-80119-4, € 20,90.

*Tabellenbuch Metall, 43. Auflage. [http://www.europa-lehrmittel.de/4dcgi/page?responsePage=/html/index2.html&0.9606717324196992 Europa Verlag ], ISBN 3-8085-1673-9, € 21,50

*[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de]

== Links ==

[http://www.gremako.de Gregory & Maackens GmbH & Co. KG]

[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de] '''Hier findest du eine Vorlesung zum Thema Bolzen und Stiftverbindungen.'''

[http://www.fh-merseburg.de/~awageman/Bolzen_und_Stiftverbindungen.pdf Bolzen und Stiftverbindungen.pdf]

[http://www.roloff-matek.de/fragen/fragen09.pdf www.roloff-matek.de/fragen/fragen09.pdf]

[http://www.roloff-matek.de/fragen/antworten09.pdf www.roloff-matek.de/fragen/antworten09]

[http://www.industrie-meister.de/Referat%20%C3%BCber%20F%C3%BCgeverbindungen.PDF www.industrie-meister.de]

[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]

[[Kategorie:Fertigungstechnik]]

{{Sprungmarke Allgemeines}}
--[[Benutzer:Bülent|Bülent]] 23:54, 11. Okt. 2008 (CEST)

Bolzen- und Stiftverbindungen

2008-10-11T21:48:41Z

Bülent: /* Links */

'''Hallo {{Currentuser}}, ich wünsche Dir viel Spaß beim Lesen dieser Seite...'''

==''' Allgemeines''' ==
<table width="100%" border="0">
<tr>
<td><div align="center"><[[Bild:Pins-1-.gif|300px]]
</div></td>
<td><div align="center">__TOC__</div></td>
</tr>
</table>
 
 

Bauteile lassen sich einfach und kostengünstig mit Bolzen, Stiften oder ähnlichen Formteilen verbinden. Diese Verbindungselemente werden sowohl für lose als auch für feste Verbindungen, für Lagerungen, für Führungen, Zentrierungen, Halterungen und zum Sichern der Bauteile gegen Überlastung (z.B. Brechbolzen und [[Bolzen- und Stiftverbindungen: Sicherheits- kupplungen#Bolzengelenk|Sicherheits- kupplungen]]
Sicherheits- kupplungen) verwendet.
Bei losen Verbindungen und auch zur Aufnahme von [http://de.wikipedia.org/wiki/Axialkraft Axialkräften] müssen die Bolzen bzw. die gelagerten oder verbundenen Teile häufig durch '''[[Sicherungselemente]]''', wie Splinte, Sicherungs -ringe oder Querstifte, gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert werden.

== '''Bolzen''' ==

Bolzen werden häufig angewendet als Gelenkverbindung. Für die Bolzendurchmesser empfehlen die '''[[Normen]]''' die [http://www.maschinenbau.tu-ilmenau.de/mb/wwwkt/imk_lehrmaterialien/home/downld_ma/passungssynthese/passungssynthese_030102/html/glossar.html Toleranzklasse] [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html h11].
Für die Bolzen wählt man meist einen härteren '''[[Werkstoff]]''' als für die Bauteile, um Fressgefahr und übermäßigen Verschleiß zu vermeiden. Normbolzen werden aus Automatenstahl hergestellt.Bolzenverbindungen mit Schwenk- bzw. langsamen Umlaufbewegungen arbeiten meist im Bereich der Festkörper-bzw. Mischreibung und sind deshalb durch Fressen bzw. übermäßigen Verschleiß (Ausschlagen) gefährdet. Betriebssichere Lösungen lassen sich durch die Wahl geeigneter Gleitpartner nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|TB 9-1]] finden.
Weiche Bolzen können mit Spannbuchsen eingebaut werden. Bei höheren Anforderungen (extreme Temperaturen, höchste Lagerbelastungen, Korrosion u.a) ermöglicht eine dünne Gleitbeschichtung aus [http://de.wikipedia.org/wiki/Festschmierstoff Festschmierstoffe] oft eine wartungsfreie Lebensdauer -schmierung. Soll eine Schmierung der Lauffläche mittels [http://de.wikipedia.org/wiki/Schmiernippel Schmiernippel] durch den Bolzen hindurch erfolgen, dann sind Schmierlöcher nach DIN 1442 vorzusehen.

[[Bild:Bolzenformen.jpg|500px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Bolzen ohne Kopf, b) Bolzen ohne Kopf und mit Splintlöchern, c) Bolzen mit Kopf und mit Splintloch (Form A ohne Splintloch), d) Bolzen mit Kopf und mit Gewindezapfen'''

----

=== '''Einsatz :''' ===

* Sehr einfache und kostengünstige Verbindung

* Sowohl für lose als auch feste Verbindungen

* Verdrehsicherung Nabe/Welle

* Halterung für Feder

* Lagegenaue Fixierung von Bauteilen

----

=== Anwendungsbeispiele für Bolzenverbindungen ===
<gallery>
Bild:Bolzen in Kranbau.png
Bild:Kranbau.jpg
Bild:Kranbau1.png
Bild:Maschinenteile.png
Bild:Kolbenbolzen.png
Bild:Bolzen mit Sicherung.png
Bild:Gelenkverbindung.jpg
Bild:Gelenkverbindung2.jpg
</gallery>

Quelle RM und video.tu-clausthal.de
----

== '''Stifte''' ==
Stiftverbindungen werden hergestellt, in dem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit [http://de.wikipedia.org/wiki/Passung Übermaß] eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und kraftschlüssig. Stifte dienen zur Sicherung der Lage (Fixierung,Zentrierung) von Bauteilen ,zur scherfesten Verbindung von Maschinenteilen, zur Halterung von Federn oder "fliegenden" Lagerung von Maschinenteilen, zur Sicherung von Bolzen und Muttern und zur Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte). Bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen sind die verlangte Fixiergenauigkeit, Herstellkosten für die Aufnahmebohrung (Passarbeit), die Sitzfestigkeit, die Lösbarkeit und die verlangte [http://www.chemgapedia.de/vsengine/popup/vsc/de/glossar/s/sc/scherkraft.glos.html Scherkraft]. Stifte sollen aus einem härteren Werkstoff als die zu verbindenden Bauteile sein.

=== '''Einsatz:''' ===

* Sicherung der Lage (Fixierung, Zentrierung)

* Sicherung gegen Verdrehen - scherfeste Verbindung von Maschinenteilen

* Halterung von Federn

* „Fliegende“ Lagerungen

* Sicherung von Bolzen und Muttern

* Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte)

'''Nach der Form wird grundsätzlich unterschieden zwischen''':

* '''Kegelstift'''

* '''Zylinderstift'''

* '''Kerbstifte und Kerbnägel'''

* '''Spannstift (Spannhülsen)'''

* '''Spannbuchsen'''

'''Alle Stiftarten gibt es in verschiedenen Ausführungen.'''

{{Sprungmarke Allgemeines}}

=== Kegelstifte ===

----

Kegelstifte können die bei häufigem Ausbau auftretende Abnutzung bzw. Lochaufweitung ausgleichen und stellen deshalb immer wieder die genaue Lage der Teile zueinander her. Sie werden überwiegend als Passstifte, aber auch als Verbindungsstifte z.B. als Querstifte bei [http://www.maedler.de/de/Catalog/P/1643/1625/862.aspx Stellringen] und Wellengelenken, verwendet. Da die Aufnahmebohrung kegelig aufgerieben und der Stift eingepasst werden muss, ist ihre Anwendung kostspielig. Kegelstifte lassen sich leicht lösen, sind aber nicht rüttelfest. Kann der Kegelstift nicht herausgeschlagen werden wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Kegelstifte mit Gewindezapfen nach '''[[DIN]]''' EN 28737 bzw. mit Innengewinde '''[[DIN]]''' EN 28736 zu verwenden, die mittels einer Mutter bzw. [[Schraubenverbindungen|Schraube]] gelöst werden können.

[[Bild:Kegelstifte, ungehärtet.jpg|400px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) für durchgehende Löcher, b) mit Gewindezapfen (für Grundlöcher), c) mit Innengewinde (für Grundlöcher)'''

=== Zylinderstifte ===

----

Zylinderstifte aus ungehärtetem Stahl und austenitischem Stahl nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 2338 werden in den [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html Toleranzklassen] m6 und h8 gefertigt. Ihre anwendung entspricht den Kegelstiften. Das erforderliche Aufreiben der Bohrung macht ihre Anwendung kostspielig. Sie sind schwerer lösbar als Kegelstifte und auch nicht rüttelfest. Zum Verbinden und Fixieren von hochbeanspruchten und gehärteten Teilen an Vorrichtungen und Werkzeugen kommen durchgehärtete (Typ A) bzw. einsatzgehärtete
(Typ B) Zylinderstifte nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8734 mit der Toleranzklasse m6 in Frage. Kann der Zylinderstift nicht herausgeschlagen werden, wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Zylinderstifte mit Innengewinde nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8733 und nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8735 ausgeführt. Durch eine leichte Abflachung oder Längsrille am Stiftmantel kann beim Eindrücken des Stiftes verdrängte Luft (Öl)
entweichen. Die Stifte können unter Zuhilfenahme von Abziehschrauben "gezogen" werden.

[[Bild:Zylinderstifte.jpg|800px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) für durchgehende Löcher, b) bis d) mit Innengewinde und Abflachung oder Längsrille zur Druckentlastung (für Grundlöcher)
'''e) Lösen eines Stiftes mit Hilfe einer Abziehschschraube, f) Lösen eines Stiftes mit Hilfe eines von Hand geführten Schlaggewichtes'''

=== '''Kerbstifte und Kerbnägel''' ===

----

Im Gegensatz zu den glatten Kegel- und Zylinderstiften sind Kerbstifte und Kerbnägel am Umfang mit 3 Kerbwulstpaaren versehen, die beim Einschlagen in das nur mit dem [[Anschleifen von Spiralbohrern|Spiralbohrer]] hergestelte Loch elastisch in die Kerbfurchen zurückgedrängt werden.Die dadurch gegenüber der unbeschädigt bleibenden Bohrlochwandung entstehende radiale Verspannung hält den Kerbstift (Kerbnagel) rüttelfest.Er kann mehrfach wiederverwendet werden.Die Herstellung solcher Verbindungen ist aufgrund der einfachen Arbeitsweise sehr wirtschaftlich.Kerbstifte nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8739 bis 8745 werden sowohl als Befestigungs- und Sicherungsstifte an Stelle von Kegel- und Zylinderstiften sowie auch als Lager- und Gelenkbolzen vielseitig verwendet.Mit Kerbnägeln nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8746 und 8747 können gering beanspruchte Teile, wie Rohrschellen und Schilder, einfach und schnell befestigt werden.Um ein ein Fressen der Stifte zu verhindern, muss ihre [[Festigkeit]] größer als die der Bauteile sein.

[[Bild:Kerbwulst.jpg|800px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Kerbprinzip, b) Passkerbstift mit Halös nach DIN 1469, c) Zylinderkerbstift mit Einführ-Ende, d) Kegelkerbstift,
'''e) Passkerbstift, f) Zylinderkerbstift mit Fase, g) Steckkerbstift, h) Knebelkerbstift, i) Halbrundkerbnagel, k)''' '''Senkkerbnagel'''

=== Spannstifte (Spannhülsen) ===

----

Spannstifte werden aus gewalztem Federbandstahl gerollt. Die leichte Ausführung nach DIN EN ISO 13337 unterscheidet sich von der schweren Ausführung nach DIN EN ISO 8752 nur durch die Wanndicke (0,1 * d bzw. 0,2 * d). Die in Längsrichtung geschlitzten Hülsen haben gegenüber dem Lochdurchmesser je nach Größe ein Übermaß von 0,2 bis 0,5mm, so dass sich nach dem Eintreiben ein rüttelfester Sitz ergibt. Die Stifte lassen sich leicht austreiben und können mehrfach wieder verwendet werden. Kegelige Stiftenden erleichtern das Einführen in die Aufnahmebohrung. Spannstifte sind zur Aufnahme von Stoß- und
Schlagarbeit geeignet. Sie werden ähnlich wie Kerbstifte als Pass-, Befestigungs- und Sicherungsstifte wervendet. Als Schrauben- und Bolzenhülsen werden sie dort eingesetzt, wo Scherkräfte zu übertragen sind und die Schrauben und Bolzen entlastet und klein gehalten werden sollen. Beim Einbau der Stifte ist die Lage des Schlitzes zur Kraftrichtung zu beachten.
Für große Scherkräfte können aus zwei ineinandergeschobenen Stiften Verbundspannstifte gebildet werden. Beim Connex-Spannstift bewirken die versetzt angeordneten Zähne des Schlitzes eine zusätzliche Axialspannung. Spiral-Spannstifte und Connex-Spannstift weisen gegenüber Spannstiften mit offenem Schlitz folgende Vorteile auf:Erhöhte Sitzfestigkeit, gleichhoher Scherfestigkeit in jeder radialen Richtung. Sie sind unempfindlich gegen Stoß- und Schlagbeanspruchung und werden als Pass-, Verbindungs- und Gelenkstifte eingesetzt. Die Aufnahmebohrungen für alle Spannstifte können einfach mit Spiralbohrern hergestellt werden.

[[Bild:Spannstifte.jpg|700px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Spannstift, b) weiche Federung (vermeiden), c) harte Federung, d) Verbundspannstift, e) Spiral-Spannstift,
'''f) Connex-Spannstift'''

=== Spannbuchsen ===

----

Spannbuchsen werden aus vergütetem [http://www.banki.hu/~aat/oktatas/gepesz/anyagtudomany2/diagram/m_5026_56Si7.pdf Federbandstahl 55Si7] gerollt, wahlweise mit geradem, pfeilförmigem und schrägem Schlitz ausgeführt und als Einspannbuchsen für Bohrungen bzw. als Aufspannbuchsen für Zapfen verwendet.Sie können bei großen Lagerdrücken mit geringen Schwingbewegungen und bei nicht ausreichender Schmierung als Lager geeignet sein. Als leicht auswechselbare Verschleißteile erhöhen sie die Lebensdauer von Bauteilen, wie z.B. Bremsgestängen von Schienenfahrzeuge und Gelenken von Baumaschinen.Die aufnehmenden Bohrungen bzw. Zapfen werden in den Toleranzklassen H8 bzw. h8 ausgeführt.

[[Bild:Spannbuchsen.jpg|600px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Einspannbuchse ohne Aussenkung (Form E) und mit pfeilförmigem schlitz (Form P) für Lagerungen mit Umlaufbewegungen,
'''b)Aufpspannbuchse mit geradem Schlitz (Form G) für Lagerungen mit Schwenkbewegungen'''

=== '''Anwendungs Beispiele für Stifte''' ===

----

[[Bild:Ke2-04112005 00960657.png]]
Quelle video.tu-clausthal.de

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Wiederholungsfragen''' ==

1-) Wie lassen sich Bauteile mit Bolzen und Stiften verbinden?

2-) Warum werden Bolzen bei losen Verbindungen gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert?

3-) Aus welchen Werkstoff werden Bolzen hergestellt und warum wählt man einen härteren Werkstoff als für die Bauteile?

4-) Wie werden Stiftverbindungen hergestellt?

5-) Was ist bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen?

6-) Warum ist die Anwendung von Kegelstiften kostspielig?

7-) Wo kommen den Typ A und Typ B Zylinderstifte zum Einsatz?

8-) Was haben Kerbstifte Gegensatz zu den glatten Kegel und Zylinderstiften am Umfang?

9-) Wo werden Kerbnägel Eingesetzt?

10-) Wodurch unterscheiden sich die Leichte Ausführung und die schwere Ausführung von Spannstiften?

11-) Wo werden Spannbuchsen als leicht auswechselbare Verschleißteile eingesetzt?

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösungen#Lösungen|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Bolzenverbindungen''' ==

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|thumb|right|300px|Quelle RM Kapitel 9
]]

'''Die Bolzenverbindungen werden in Prinzip wie im Bild dargestellt, gestaltet. Die Bolzen werden dabei auf Biegung, Schub und Flächenpressung beansprucht.'''

'''Die Fügebedingungen des Bolzens in der Gabel und in der Stange haben einen erheblichen Einfluss auf die Größe der im Bolzen auftretenden Biegemomente.'''

----

=== Einbaufälle und Biegemomente von Bolzen (Einbaufall 1) ===

'''Einbaufall 1'''

Der Bolzen sitzt in der Gabel und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 1.png|thumb|right|300px|Quelle RM Kapitel 9
]]

1-) Bolzen als frei aufliegender Träger

2-) Querkraftfläche

3-) Momentenfläche

[[Bild:Mbmax.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

tG = Dicke des Gabelauges

----

=== '''Einbaufall 2''' ===

Der Bolzen sitzt in der Gabel mit einer Übermaßpassung und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall2.png|thumb|right|300px|Quelle RM Kapitel 9
]]

4-) Bolzen als beidseitig eingespannter Träger

5-) Querkraftfläche im Bereich der Stange

6-) Momentenfläche im Bereich der Stange

[[Bild:Mbmax2.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

Gleichgroßes Biegemoment in den Bolzenquerschnitten A-B und C-D.

----

=== '''Einbaufall 3''' ===

Der Bolzen sitzt in der Stange mit einer Übermaßpassung und in der Gabel mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 3.png|right|thumb|300px|Quelle RM Kapitel 9
]]

7-) Bolzen als mittig eingespannter Träger

8-) Querkraftfläche im bereih der Gabel

9-) Momentenfläche im Bereich der Gabel

[[Bild:Mbmax3.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

tG = Dicke des Gabelauges

Größtes Biegemoment in den Einspannquerschnitten A-B .

----

=== Festlegen der Bauteilabmessungen ===
[[Bild:Bolzen Durchmesser.png|thumb|right|400px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

'''Bolzendurchmesser (Entwurfsberechnung)'''

[[Bild:D.png|150px]]

'''Für Augen und Naben Durchmesser:'''

'''D = (2,5…3) * d (für Stahl und GS)'''

'''D = (3…3,5) * d (für GJL und GG)'''

''d'' = Bolzendurchmesser

''KA'' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''k'' = Einspannfaktor,abhängig vom Einbaufall (siehe Bild rechts)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Fnenn = Nenn-Betriebskraft

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastung abhängig siehe Bild rechts)

''ts'' = Dicke des Stangen (Formel siehe Bild rechts)

tG = Dicke des Gabelauges (Formel siehe Bild rechts)

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.
----

=== '''Biegespannung (Vollbolzen)''' ===

[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

'''σ'''b = Biegespannung

''KA'' = Anwendunsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment (Einbaufall beachten und ''M'' bmax Formel entsprechend auswählen)

''W'' = Wiederstandsmoment

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Biegespannung.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

----

=== '''Schubspannung in der Nulllinie (Vollbolzen)''' ===
[[Bild:Tazul.png|thumb|right|300px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

'''τ'''max = Schubspannung

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''S = Querschnittsfläche des Bolzens

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Tmax.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

----

=== '''Mittlere Flähenpressung''' ===

[[Bild:Pzul.png|thumb|right|300px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

[[Bild:Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung (Belastungsfall beachten)
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''proj = Projektionsfläche zur Berechnung der mittleren Flächenpressung

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Berechnungsaufgabe für eine Bolzenverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.1 (Seite: 293 RM)

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|300px]]

Ein Bolzengelenk soll durch eine sehr stark stoßhaft auftretende Kraft F=14,5kN schwellend belastet werden.
Für Stangen- und Gabelkopf ist der Werkstoff S275JR vorgesehen. Als Bolzen soll ein ungehärteter Zylinderstift nach '''[[DIN]]''' EN ISO 2338,Toleranzfeld h8 verwendet werden, der in der Bohrung des Stangenkopfes mit einer Spielpassung und in der Bohrung der Gabel mit einer Übermaßpassung sitzt.Im Betrieb führt der Bolzen keine Gleitbewegung in dem Stangenkopf aus.

'''Gesucht''':

a-) Die Hauptabmessungen des Gelenkes (''d'', ''ts'', tG , ''D'' und ''l'' ) sind zu ermitteln. ( ''l''= Stiftlänge) Für den Bolzen ist die
Normbezeichnung anzugeben. [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 9-3)#Bolzengelenk|(TB 9-3)]]

b-) Das Gelenk ist auf Abscheren und auf Flächenpressung in der Gabelbohrung und in der Stangenbohrung zu prüfen.

c-) Der Bolzen ist auf Biegespannung zu prüfen.

[[Media:Bolzen_Aufgabe.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Bolzengelenk|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Stiftverbindungen''' ==

=== Querstiftverbindung ===
[[Bild:Querstiftverbindungen.png|thumb|right|700px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

'''Querstiftverbindungen, die ein Drehmoment zu übertragen haben, wie z.B. Hebelnaben, werden bei größeren Kräften auf Flächenpressung und auf Abscheren nachgeprüft.'''

'''mittlere Flächenpressung (Nabe)'''

[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]
[[Bild:Tazulässig.png|thumb|right|300px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]
[[Bild:PN(Nabe).png]]

'''maximale mittlere Flächenpressung (Welle)'''

[[Bild:Pw.png]]

'''Scherspannung im Stift'''

[[Bild:Scherspannung.png]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser
[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,2...0,3) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''D'' = 2 * ''s'' + dw

''s'' = Dicke der Nabenwand
[Erfahrungsgemäß wird für den entwurfgewählt: ''s'' = (0,25...0,5) * dw für St- und GS-Naben, ''s'' = 0,75 * dw für GJL-(GG-)Naben]

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== Steckstiftverbindungen ===
[[Bild:Steckstift-Verbindungen.png|thumb|400px|right|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

'''Bei Steckstiftverbindungen entprechend Bild wird der Stift durch das Moment ''M'' = ''F'' * ''l'' auf Biegung und durch ''F'' als Querkraft auf Scub, der jedoch vernahlässigt werden kann, sowie auf Flächenpressung beansprucht.'''

'''Biegespannung'''

[[Bild:Biegespannung Qb.png]]

'''σ'''b = Biegespannung
[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]
'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten), für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''d'' = Stiftdurchmesser

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

'''Maximale mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Pmax Steckstift.png]]
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''F''nenn = senkrecht zur Stiftachse wirkende Nennbiegekraft

''l'' = Hebelarm der Biegekraft

''s'' = Einstecktiefe des Stiftes

''d'' = Stiftdurchmesser

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== '''Längsstiftverbindungen''' ===
[[Bild:Längsstiftverbindung.png|thumb|right|400px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

'''Längsstiftverbindungen, die entsprechend Bild ein Drehmoment zu übertragen haben, werden auf Flächenpressung und Abscheren des Stiftes beansprucht. Da rechnerisch die mittlere Flächenpressung doppelt so groß wie die Abscherspannung ist, kann die Scherbeanspruchung in Vollstiften vernachlässigt werden, solange 2 * '''τ'''azul > ''p''zul ist, was für alle üdlichen Werkstoffpaarungen zutrifft.'''

'''mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Mittlere Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser

[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,15...0,2) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''l'' = tragende Stiftlänge, abhängig von der Nabenbreite, üblich ''l'' = (1...1,5) * dw

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

== '''Berechnungsaufgabe für eine Stiftverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.3 (Seite: 295 RM)

[[Bild:Schalthebel.jpg|400px]]

Die Nabe eines Schalthebels aus EN-GJL-200 soll mit einer Welle aus E295 mit dw=32mm Durchmesser durch einen Kegelkerbstift nach DIN EN ISO 8744 als Querstift verbunden werden. Am Ende des Hebels mit Länge ''l''1= 80mm ist zur Befestigung der Rückstellfeder ein Passkerbstift DIN 1469-C8x25-St (Kerbstift mit Hals und gerundeter Nut am Ende) eingesetzt, so dass bei s= 12mm, die freie Stiftlänge ''l''2= 15mm beträgt. Die größte Federkraft F=400 N greift schwellend an. Stöße treten nicht auf.

'''Gesucht''':

a-) Der zum Wellendurchmesser dw passende (mittlere) Durchmesser ( d ) des Querstiftes und dessen Länge '''''l''''' sind festzulegen,

wenn der Nabendurchmesser D= 2 * dw ausgeführt wird. Die Normbezeichnung des Kegelkerbstiftes ist anzugeben.

b-) Die Querstiftverbindung ist nach Flächenpressung (Nabe, Welle) und Abscheren zu prüfen.

c-) Der Passkerbstift ist zu prüfen ( auf Biegung ), für den zunächst ein Durchmesser d1= 8mm vorgesehen wird, der ggf. zu ändern ist.

d-) Die Flächenpressung für den Passkerbstift ist zu prüfen.

[[Media:Aufgabe_Stifte.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Schalthebel|Hier geht's zur Lösung!]]

== Formelzeichen mit Einheiten ==
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Formelzeichen|Hier geht's zur Formelzeichen!]]

=='''Powerpoint'''==

[[Media:Bolzen_und_Stifte.ppt|Bolzen-,Stiftverbindungen]]

==Quellenangabe==

*Roloff/Matek: Maschinenelemente, Lehrbuch und Tabellenbuch,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 18. Aufl. 2007, ISBN 3-834-80262-X , € 36,90.

*Roloff/Matek Maschinenelemente Formelsammlung,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 8. Aufl. 2006. ISBN 3-834-80119-4, € 20,90.

*Tabellenbuch Metall, 43. Auflage. [http://www.europa-lehrmittel.de/4dcgi/page?responsePage=/html/index2.html&0.9606717324196992 Europa Verlag ], ISBN 3-8085-1673-9, € 21,50

*[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de]

== Links ==

[http://www.gremako.de Gregory & Maackens GmbH & Co. KG]

[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de] '''Hier findest du eine Vorlesung zum Thema Bolzen und Stiftverbindungen.'''

[http://www.fh-merseburg.de/~awageman/Bolzen_und_Stiftverbindungen.pdf Bolzen und Stiftverbindungen.pdf]

[http://www.roloff-matek.de/fragen/fragen09.pdf www.roloff-matek.de/fragen/fragen09.pdf]

[http://www.roloff-matek.de/fragen/antworten09.pdf www.roloff-matek.de/fragen/antworten09]

[http://www.industrie-meister.de/Referat%20%C3%BCber%20F%C3%BCgeverbindungen.PDF www.industrie-meister.de]

[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]

[[Kategorie:Fertigungstechnik]]

{{Sprungmarke Allgemeines}}

Bolzen- und Stiftverbindungen

2008-10-11T21:39:09Z

Bülent: /* Links */

'''Hallo {{Currentuser}}, ich wünsche Dir viel Spaß beim Lesen dieser Seite...'''

==''' Allgemeines''' ==
<table width="100%" border="0">
<tr>
<td><div align="center"><[[Bild:Pins-1-.gif|300px]]
</div></td>
<td><div align="center">__TOC__</div></td>
</tr>
</table>
 
 

Bauteile lassen sich einfach und kostengünstig mit Bolzen, Stiften oder ähnlichen Formteilen verbinden. Diese Verbindungselemente werden sowohl für lose als auch für feste Verbindungen, für Lagerungen, für Führungen, Zentrierungen, Halterungen und zum Sichern der Bauteile gegen Überlastung (z.B. Brechbolzen und [[Bolzen- und Stiftverbindungen: Sicherheits- kupplungen#Bolzengelenk|Sicherheits- kupplungen]]
Sicherheits- kupplungen) verwendet.
Bei losen Verbindungen und auch zur Aufnahme von [http://de.wikipedia.org/wiki/Axialkraft Axialkräften] müssen die Bolzen bzw. die gelagerten oder verbundenen Teile häufig durch '''[[Sicherungselemente]]''', wie Splinte, Sicherungs -ringe oder Querstifte, gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert werden.

== '''Bolzen''' ==

Bolzen werden häufig angewendet als Gelenkverbindung. Für die Bolzendurchmesser empfehlen die '''[[Normen]]''' die [http://www.maschinenbau.tu-ilmenau.de/mb/wwwkt/imk_lehrmaterialien/home/downld_ma/passungssynthese/passungssynthese_030102/html/glossar.html Toleranzklasse] [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html h11].
Für die Bolzen wählt man meist einen härteren '''[[Werkstoff]]''' als für die Bauteile, um Fressgefahr und übermäßigen Verschleiß zu vermeiden. Normbolzen werden aus Automatenstahl hergestellt.Bolzenverbindungen mit Schwenk- bzw. langsamen Umlaufbewegungen arbeiten meist im Bereich der Festkörper-bzw. Mischreibung und sind deshalb durch Fressen bzw. übermäßigen Verschleiß (Ausschlagen) gefährdet. Betriebssichere Lösungen lassen sich durch die Wahl geeigneter Gleitpartner nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|TB 9-1]] finden.
Weiche Bolzen können mit Spannbuchsen eingebaut werden. Bei höheren Anforderungen (extreme Temperaturen, höchste Lagerbelastungen, Korrosion u.a) ermöglicht eine dünne Gleitbeschichtung aus [http://de.wikipedia.org/wiki/Festschmierstoff Festschmierstoffe] oft eine wartungsfreie Lebensdauer -schmierung. Soll eine Schmierung der Lauffläche mittels [http://de.wikipedia.org/wiki/Schmiernippel Schmiernippel] durch den Bolzen hindurch erfolgen, dann sind Schmierlöcher nach DIN 1442 vorzusehen.

[[Bild:Bolzenformen.jpg|500px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Bolzen ohne Kopf, b) Bolzen ohne Kopf und mit Splintlöchern, c) Bolzen mit Kopf und mit Splintloch (Form A ohne Splintloch), d) Bolzen mit Kopf und mit Gewindezapfen'''

----

=== '''Einsatz :''' ===

* Sehr einfache und kostengünstige Verbindung

* Sowohl für lose als auch feste Verbindungen

* Verdrehsicherung Nabe/Welle

* Halterung für Feder

* Lagegenaue Fixierung von Bauteilen

----

=== Anwendungsbeispiele für Bolzenverbindungen ===
<gallery>
Bild:Bolzen in Kranbau.png
Bild:Kranbau.jpg
Bild:Kranbau1.png
Bild:Maschinenteile.png
Bild:Kolbenbolzen.png
Bild:Bolzen mit Sicherung.png
Bild:Gelenkverbindung.jpg
Bild:Gelenkverbindung2.jpg
</gallery>

Quelle RM und video.tu-clausthal.de
----

== '''Stifte''' ==
Stiftverbindungen werden hergestellt, in dem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit [http://de.wikipedia.org/wiki/Passung Übermaß] eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und kraftschlüssig. Stifte dienen zur Sicherung der Lage (Fixierung,Zentrierung) von Bauteilen ,zur scherfesten Verbindung von Maschinenteilen, zur Halterung von Federn oder "fliegenden" Lagerung von Maschinenteilen, zur Sicherung von Bolzen und Muttern und zur Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte). Bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen sind die verlangte Fixiergenauigkeit, Herstellkosten für die Aufnahmebohrung (Passarbeit), die Sitzfestigkeit, die Lösbarkeit und die verlangte [http://www.chemgapedia.de/vsengine/popup/vsc/de/glossar/s/sc/scherkraft.glos.html Scherkraft]. Stifte sollen aus einem härteren Werkstoff als die zu verbindenden Bauteile sein.

=== '''Einsatz:''' ===

* Sicherung der Lage (Fixierung, Zentrierung)

* Sicherung gegen Verdrehen - scherfeste Verbindung von Maschinenteilen

* Halterung von Federn

* „Fliegende“ Lagerungen

* Sicherung von Bolzen und Muttern

* Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte)

'''Nach der Form wird grundsätzlich unterschieden zwischen''':

* '''Kegelstift'''

* '''Zylinderstift'''

* '''Kerbstifte und Kerbnägel'''

* '''Spannstift (Spannhülsen)'''

* '''Spannbuchsen'''

'''Alle Stiftarten gibt es in verschiedenen Ausführungen.'''

{{Sprungmarke Allgemeines}}

=== Kegelstifte ===

----

Kegelstifte können die bei häufigem Ausbau auftretende Abnutzung bzw. Lochaufweitung ausgleichen und stellen deshalb immer wieder die genaue Lage der Teile zueinander her. Sie werden überwiegend als Passstifte, aber auch als Verbindungsstifte z.B. als Querstifte bei [http://www.maedler.de/de/Catalog/P/1643/1625/862.aspx Stellringen] und Wellengelenken, verwendet. Da die Aufnahmebohrung kegelig aufgerieben und der Stift eingepasst werden muss, ist ihre Anwendung kostspielig. Kegelstifte lassen sich leicht lösen, sind aber nicht rüttelfest. Kann der Kegelstift nicht herausgeschlagen werden wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Kegelstifte mit Gewindezapfen nach '''[[DIN]]''' EN 28737 bzw. mit Innengewinde '''[[DIN]]''' EN 28736 zu verwenden, die mittels einer Mutter bzw. [[Schraubenverbindungen|Schraube]] gelöst werden können.

[[Bild:Kegelstifte, ungehärtet.jpg|400px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) für durchgehende Löcher, b) mit Gewindezapfen (für Grundlöcher), c) mit Innengewinde (für Grundlöcher)'''

=== Zylinderstifte ===

----

Zylinderstifte aus ungehärtetem Stahl und austenitischem Stahl nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 2338 werden in den [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html Toleranzklassen] m6 und h8 gefertigt. Ihre anwendung entspricht den Kegelstiften. Das erforderliche Aufreiben der Bohrung macht ihre Anwendung kostspielig. Sie sind schwerer lösbar als Kegelstifte und auch nicht rüttelfest. Zum Verbinden und Fixieren von hochbeanspruchten und gehärteten Teilen an Vorrichtungen und Werkzeugen kommen durchgehärtete (Typ A) bzw. einsatzgehärtete
(Typ B) Zylinderstifte nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8734 mit der Toleranzklasse m6 in Frage. Kann der Zylinderstift nicht herausgeschlagen werden, wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Zylinderstifte mit Innengewinde nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8733 und nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8735 ausgeführt. Durch eine leichte Abflachung oder Längsrille am Stiftmantel kann beim Eindrücken des Stiftes verdrängte Luft (Öl)
entweichen. Die Stifte können unter Zuhilfenahme von Abziehschrauben "gezogen" werden.

[[Bild:Zylinderstifte.jpg|800px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) für durchgehende Löcher, b) bis d) mit Innengewinde und Abflachung oder Längsrille zur Druckentlastung (für Grundlöcher)
'''e) Lösen eines Stiftes mit Hilfe einer Abziehschschraube, f) Lösen eines Stiftes mit Hilfe eines von Hand geführten Schlaggewichtes'''

=== '''Kerbstifte und Kerbnägel''' ===

----

Im Gegensatz zu den glatten Kegel- und Zylinderstiften sind Kerbstifte und Kerbnägel am Umfang mit 3 Kerbwulstpaaren versehen, die beim Einschlagen in das nur mit dem [[Anschleifen von Spiralbohrern|Spiralbohrer]] hergestelte Loch elastisch in die Kerbfurchen zurückgedrängt werden.Die dadurch gegenüber der unbeschädigt bleibenden Bohrlochwandung entstehende radiale Verspannung hält den Kerbstift (Kerbnagel) rüttelfest.Er kann mehrfach wiederverwendet werden.Die Herstellung solcher Verbindungen ist aufgrund der einfachen Arbeitsweise sehr wirtschaftlich.Kerbstifte nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8739 bis 8745 werden sowohl als Befestigungs- und Sicherungsstifte an Stelle von Kegel- und Zylinderstiften sowie auch als Lager- und Gelenkbolzen vielseitig verwendet.Mit Kerbnägeln nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8746 und 8747 können gering beanspruchte Teile, wie Rohrschellen und Schilder, einfach und schnell befestigt werden.Um ein ein Fressen der Stifte zu verhindern, muss ihre [[Festigkeit]] größer als die der Bauteile sein.

[[Bild:Kerbwulst.jpg|800px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Kerbprinzip, b) Passkerbstift mit Halös nach DIN 1469, c) Zylinderkerbstift mit Einführ-Ende, d) Kegelkerbstift,
'''e) Passkerbstift, f) Zylinderkerbstift mit Fase, g) Steckkerbstift, h) Knebelkerbstift, i) Halbrundkerbnagel, k)''' '''Senkkerbnagel'''

=== Spannstifte (Spannhülsen) ===

----

Spannstifte werden aus gewalztem Federbandstahl gerollt. Die leichte Ausführung nach DIN EN ISO 13337 unterscheidet sich von der schweren Ausführung nach DIN EN ISO 8752 nur durch die Wanndicke (0,1 * d bzw. 0,2 * d). Die in Längsrichtung geschlitzten Hülsen haben gegenüber dem Lochdurchmesser je nach Größe ein Übermaß von 0,2 bis 0,5mm, so dass sich nach dem Eintreiben ein rüttelfester Sitz ergibt. Die Stifte lassen sich leicht austreiben und können mehrfach wieder verwendet werden. Kegelige Stiftenden erleichtern das Einführen in die Aufnahmebohrung. Spannstifte sind zur Aufnahme von Stoß- und
Schlagarbeit geeignet. Sie werden ähnlich wie Kerbstifte als Pass-, Befestigungs- und Sicherungsstifte wervendet. Als Schrauben- und Bolzenhülsen werden sie dort eingesetzt, wo Scherkräfte zu übertragen sind und die Schrauben und Bolzen entlastet und klein gehalten werden sollen. Beim Einbau der Stifte ist die Lage des Schlitzes zur Kraftrichtung zu beachten.
Für große Scherkräfte können aus zwei ineinandergeschobenen Stiften Verbundspannstifte gebildet werden. Beim Connex-Spannstift bewirken die versetzt angeordneten Zähne des Schlitzes eine zusätzliche Axialspannung. Spiral-Spannstifte und Connex-Spannstift weisen gegenüber Spannstiften mit offenem Schlitz folgende Vorteile auf:Erhöhte Sitzfestigkeit, gleichhoher Scherfestigkeit in jeder radialen Richtung. Sie sind unempfindlich gegen Stoß- und Schlagbeanspruchung und werden als Pass-, Verbindungs- und Gelenkstifte eingesetzt. Die Aufnahmebohrungen für alle Spannstifte können einfach mit Spiralbohrern hergestellt werden.

[[Bild:Spannstifte.jpg|700px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Spannstift, b) weiche Federung (vermeiden), c) harte Federung, d) Verbundspannstift, e) Spiral-Spannstift,
'''f) Connex-Spannstift'''

=== Spannbuchsen ===

----

Spannbuchsen werden aus vergütetem [http://www.banki.hu/~aat/oktatas/gepesz/anyagtudomany2/diagram/m_5026_56Si7.pdf Federbandstahl 55Si7] gerollt, wahlweise mit geradem, pfeilförmigem und schrägem Schlitz ausgeführt und als Einspannbuchsen für Bohrungen bzw. als Aufspannbuchsen für Zapfen verwendet.Sie können bei großen Lagerdrücken mit geringen Schwingbewegungen und bei nicht ausreichender Schmierung als Lager geeignet sein. Als leicht auswechselbare Verschleißteile erhöhen sie die Lebensdauer von Bauteilen, wie z.B. Bremsgestängen von Schienenfahrzeuge und Gelenken von Baumaschinen.Die aufnehmenden Bohrungen bzw. Zapfen werden in den Toleranzklassen H8 bzw. h8 ausgeführt.

[[Bild:Spannbuchsen.jpg|600px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Einspannbuchse ohne Aussenkung (Form E) und mit pfeilförmigem schlitz (Form P) für Lagerungen mit Umlaufbewegungen,
'''b)Aufpspannbuchse mit geradem Schlitz (Form G) für Lagerungen mit Schwenkbewegungen'''

=== '''Anwendungs Beispiele für Stifte''' ===

----

[[Bild:Ke2-04112005 00960657.png]]
Quelle video.tu-clausthal.de

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Wiederholungsfragen''' ==

1-) Wie lassen sich Bauteile mit Bolzen und Stiften verbinden?

2-) Warum werden Bolzen bei losen Verbindungen gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert?

3-) Aus welchen Werkstoff werden Bolzen hergestellt und warum wählt man einen härteren Werkstoff als für die Bauteile?

4-) Wie werden Stiftverbindungen hergestellt?

5-) Was ist bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen?

6-) Warum ist die Anwendung von Kegelstiften kostspielig?

7-) Wo kommen den Typ A und Typ B Zylinderstifte zum Einsatz?

8-) Was haben Kerbstifte Gegensatz zu den glatten Kegel und Zylinderstiften am Umfang?

9-) Wo werden Kerbnägel Eingesetzt?

10-) Wodurch unterscheiden sich die Leichte Ausführung und die schwere Ausführung von Spannstiften?

11-) Wo werden Spannbuchsen als leicht auswechselbare Verschleißteile eingesetzt?

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösungen#Lösungen|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Bolzenverbindungen''' ==

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|thumb|right|300px|Quelle RM Kapitel 9
]]

'''Die Bolzenverbindungen werden in Prinzip wie im Bild dargestellt, gestaltet. Die Bolzen werden dabei auf Biegung, Schub und Flächenpressung beansprucht.'''

'''Die Fügebedingungen des Bolzens in der Gabel und in der Stange haben einen erheblichen Einfluss auf die Größe der im Bolzen auftretenden Biegemomente.'''

----

=== Einbaufälle und Biegemomente von Bolzen (Einbaufall 1) ===

'''Einbaufall 1'''

Der Bolzen sitzt in der Gabel und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 1.png|thumb|right|300px|Quelle RM Kapitel 9
]]

1-) Bolzen als frei aufliegender Träger

2-) Querkraftfläche

3-) Momentenfläche

[[Bild:Mbmax.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

tG = Dicke des Gabelauges

----

=== '''Einbaufall 2''' ===

Der Bolzen sitzt in der Gabel mit einer Übermaßpassung und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall2.png|thumb|right|300px|Quelle RM Kapitel 9
]]

4-) Bolzen als beidseitig eingespannter Träger

5-) Querkraftfläche im Bereich der Stange

6-) Momentenfläche im Bereich der Stange

[[Bild:Mbmax2.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

Gleichgroßes Biegemoment in den Bolzenquerschnitten A-B und C-D.

----

=== '''Einbaufall 3''' ===

Der Bolzen sitzt in der Stange mit einer Übermaßpassung und in der Gabel mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 3.png|right|thumb|300px|Quelle RM Kapitel 9
]]

7-) Bolzen als mittig eingespannter Träger

8-) Querkraftfläche im bereih der Gabel

9-) Momentenfläche im Bereich der Gabel

[[Bild:Mbmax3.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

tG = Dicke des Gabelauges

Größtes Biegemoment in den Einspannquerschnitten A-B .

----

=== Festlegen der Bauteilabmessungen ===
[[Bild:Bolzen Durchmesser.png|thumb|right|400px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

'''Bolzendurchmesser (Entwurfsberechnung)'''

[[Bild:D.png|150px]]

'''Für Augen und Naben Durchmesser:'''

'''D = (2,5…3) * d (für Stahl und GS)'''

'''D = (3…3,5) * d (für GJL und GG)'''

''d'' = Bolzendurchmesser

''KA'' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''k'' = Einspannfaktor,abhängig vom Einbaufall (siehe Bild rechts)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Fnenn = Nenn-Betriebskraft

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastung abhängig siehe Bild rechts)

''ts'' = Dicke des Stangen (Formel siehe Bild rechts)

tG = Dicke des Gabelauges (Formel siehe Bild rechts)

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.
----

=== '''Biegespannung (Vollbolzen)''' ===

[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

'''σ'''b = Biegespannung

''KA'' = Anwendunsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment (Einbaufall beachten und ''M'' bmax Formel entsprechend auswählen)

''W'' = Wiederstandsmoment

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Biegespannung.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

----

=== '''Schubspannung in der Nulllinie (Vollbolzen)''' ===
[[Bild:Tazul.png|thumb|right|300px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

'''τ'''max = Schubspannung

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''S = Querschnittsfläche des Bolzens

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Tmax.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

----

=== '''Mittlere Flähenpressung''' ===

[[Bild:Pzul.png|thumb|right|300px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

[[Bild:Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung (Belastungsfall beachten)
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''proj = Projektionsfläche zur Berechnung der mittleren Flächenpressung

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Berechnungsaufgabe für eine Bolzenverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.1 (Seite: 293 RM)

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|300px]]

Ein Bolzengelenk soll durch eine sehr stark stoßhaft auftretende Kraft F=14,5kN schwellend belastet werden.
Für Stangen- und Gabelkopf ist der Werkstoff S275JR vorgesehen. Als Bolzen soll ein ungehärteter Zylinderstift nach '''[[DIN]]''' EN ISO 2338,Toleranzfeld h8 verwendet werden, der in der Bohrung des Stangenkopfes mit einer Spielpassung und in der Bohrung der Gabel mit einer Übermaßpassung sitzt.Im Betrieb führt der Bolzen keine Gleitbewegung in dem Stangenkopf aus.

'''Gesucht''':

a-) Die Hauptabmessungen des Gelenkes (''d'', ''ts'', tG , ''D'' und ''l'' ) sind zu ermitteln. ( ''l''= Stiftlänge) Für den Bolzen ist die
Normbezeichnung anzugeben. [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 9-3)#Bolzengelenk|(TB 9-3)]]

b-) Das Gelenk ist auf Abscheren und auf Flächenpressung in der Gabelbohrung und in der Stangenbohrung zu prüfen.

c-) Der Bolzen ist auf Biegespannung zu prüfen.

[[Media:Bolzen_Aufgabe.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Bolzengelenk|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Stiftverbindungen''' ==

=== Querstiftverbindung ===
[[Bild:Querstiftverbindungen.png|thumb|right|700px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

'''Querstiftverbindungen, die ein Drehmoment zu übertragen haben, wie z.B. Hebelnaben, werden bei größeren Kräften auf Flächenpressung und auf Abscheren nachgeprüft.'''

'''mittlere Flächenpressung (Nabe)'''

[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]
[[Bild:Tazulässig.png|thumb|right|300px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]
[[Bild:PN(Nabe).png]]

'''maximale mittlere Flächenpressung (Welle)'''

[[Bild:Pw.png]]

'''Scherspannung im Stift'''

[[Bild:Scherspannung.png]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser
[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,2...0,3) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''D'' = 2 * ''s'' + dw

''s'' = Dicke der Nabenwand
[Erfahrungsgemäß wird für den entwurfgewählt: ''s'' = (0,25...0,5) * dw für St- und GS-Naben, ''s'' = 0,75 * dw für GJL-(GG-)Naben]

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== Steckstiftverbindungen ===
[[Bild:Steckstift-Verbindungen.png|thumb|400px|right|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

'''Bei Steckstiftverbindungen entprechend Bild wird der Stift durch das Moment ''M'' = ''F'' * ''l'' auf Biegung und durch ''F'' als Querkraft auf Scub, der jedoch vernahlässigt werden kann, sowie auf Flächenpressung beansprucht.'''

'''Biegespannung'''

[[Bild:Biegespannung Qb.png]]

'''σ'''b = Biegespannung
[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]
'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten), für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''d'' = Stiftdurchmesser

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

'''Maximale mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Pmax Steckstift.png]]
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''F''nenn = senkrecht zur Stiftachse wirkende Nennbiegekraft

''l'' = Hebelarm der Biegekraft

''s'' = Einstecktiefe des Stiftes

''d'' = Stiftdurchmesser

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== '''Längsstiftverbindungen''' ===
[[Bild:Längsstiftverbindung.png|thumb|right|400px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

'''Längsstiftverbindungen, die entsprechend Bild ein Drehmoment zu übertragen haben, werden auf Flächenpressung und Abscheren des Stiftes beansprucht. Da rechnerisch die mittlere Flächenpressung doppelt so groß wie die Abscherspannung ist, kann die Scherbeanspruchung in Vollstiften vernachlässigt werden, solange 2 * '''τ'''azul > ''p''zul ist, was für alle üdlichen Werkstoffpaarungen zutrifft.'''

'''mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Mittlere Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser

[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,15...0,2) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''l'' = tragende Stiftlänge, abhängig von der Nabenbreite, üblich ''l'' = (1...1,5) * dw

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

== '''Berechnungsaufgabe für eine Stiftverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.3 (Seite: 295 RM)

[[Bild:Schalthebel.jpg|400px]]

Die Nabe eines Schalthebels aus EN-GJL-200 soll mit einer Welle aus E295 mit dw=32mm Durchmesser durch einen Kegelkerbstift nach DIN EN ISO 8744 als Querstift verbunden werden. Am Ende des Hebels mit Länge ''l''1= 80mm ist zur Befestigung der Rückstellfeder ein Passkerbstift DIN 1469-C8x25-St (Kerbstift mit Hals und gerundeter Nut am Ende) eingesetzt, so dass bei s= 12mm, die freie Stiftlänge ''l''2= 15mm beträgt. Die größte Federkraft F=400 N greift schwellend an. Stöße treten nicht auf.

'''Gesucht''':

a-) Der zum Wellendurchmesser dw passende (mittlere) Durchmesser ( d ) des Querstiftes und dessen Länge '''''l''''' sind festzulegen,

wenn der Nabendurchmesser D= 2 * dw ausgeführt wird. Die Normbezeichnung des Kegelkerbstiftes ist anzugeben.

b-) Die Querstiftverbindung ist nach Flächenpressung (Nabe, Welle) und Abscheren zu prüfen.

c-) Der Passkerbstift ist zu prüfen ( auf Biegung ), für den zunächst ein Durchmesser d1= 8mm vorgesehen wird, der ggf. zu ändern ist.

d-) Die Flächenpressung für den Passkerbstift ist zu prüfen.

[[Media:Aufgabe_Stifte.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Schalthebel|Hier geht's zur Lösung!]]

== Formelzeichen mit Einheiten ==
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Formelzeichen|Hier geht's zur Formelzeichen!]]

=='''Powerpoint'''==

[[Media:Bolzen_und_Stifte.ppt|Bolzen-,Stiftverbindungen]]

==Quellenangabe==

*Roloff/Matek: Maschinenelemente, Lehrbuch und Tabellenbuch,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 18. Aufl. 2007, ISBN 3-834-80262-X , € 36,90.

*Roloff/Matek Maschinenelemente Formelsammlung,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 8. Aufl. 2006. ISBN 3-834-80119-4, € 20,90.

*Tabellenbuch Metall, 43. Auflage. [http://www.europa-lehrmittel.de/4dcgi/page?responsePage=/html/index2.html&0.9606717324196992 Europa Verlag ], ISBN 3-8085-1673-9, € 21,50

*[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de]

== Links ==

[http://www.gremako.de Gregory & Maackens GmbH & Co. KG]

[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de] '''Hier findest du eine Vorlesung zum Thema Bolzen und Stiftverbindungen.'''

[http://www.fh-merseburg.de/~awageman/Bolzen_und_Stiftverbindungen.pdf Bolzen und Stiftverbindungen.pdf]

[http://www.roloff-matek.de/fragen/fragen09.pdf www.roloff-matek.de/fragen/fragen09.pdf]

[http://www.roloff-matek.de/fragen/antworten09.pdf www.roloff-matek.de/fragen/antworten09]

[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]

[[Kategorie:Fertigungstechnik]]

{{Sprungmarke Allgemeines}}

Bolzen- und Stiftverbindungen

2008-10-11T21:37:38Z

Bülent: /* Links */

'''Hallo {{Currentuser}}, ich wünsche Dir viel Spaß beim Lesen dieser Seite...'''

==''' Allgemeines''' ==
<table width="100%" border="0">
<tr>
<td><div align="center"><[[Bild:Pins-1-.gif|300px]]
</div></td>
<td><div align="center">__TOC__</div></td>
</tr>
</table>
 
 

Bauteile lassen sich einfach und kostengünstig mit Bolzen, Stiften oder ähnlichen Formteilen verbinden. Diese Verbindungselemente werden sowohl für lose als auch für feste Verbindungen, für Lagerungen, für Führungen, Zentrierungen, Halterungen und zum Sichern der Bauteile gegen Überlastung (z.B. Brechbolzen und [[Bolzen- und Stiftverbindungen: Sicherheits- kupplungen#Bolzengelenk|Sicherheits- kupplungen]]
Sicherheits- kupplungen) verwendet.
Bei losen Verbindungen und auch zur Aufnahme von [http://de.wikipedia.org/wiki/Axialkraft Axialkräften] müssen die Bolzen bzw. die gelagerten oder verbundenen Teile häufig durch '''[[Sicherungselemente]]''', wie Splinte, Sicherungs -ringe oder Querstifte, gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert werden.

== '''Bolzen''' ==

Bolzen werden häufig angewendet als Gelenkverbindung. Für die Bolzendurchmesser empfehlen die '''[[Normen]]''' die [http://www.maschinenbau.tu-ilmenau.de/mb/wwwkt/imk_lehrmaterialien/home/downld_ma/passungssynthese/passungssynthese_030102/html/glossar.html Toleranzklasse] [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html h11].
Für die Bolzen wählt man meist einen härteren '''[[Werkstoff]]''' als für die Bauteile, um Fressgefahr und übermäßigen Verschleiß zu vermeiden. Normbolzen werden aus Automatenstahl hergestellt.Bolzenverbindungen mit Schwenk- bzw. langsamen Umlaufbewegungen arbeiten meist im Bereich der Festkörper-bzw. Mischreibung und sind deshalb durch Fressen bzw. übermäßigen Verschleiß (Ausschlagen) gefährdet. Betriebssichere Lösungen lassen sich durch die Wahl geeigneter Gleitpartner nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|TB 9-1]] finden.
Weiche Bolzen können mit Spannbuchsen eingebaut werden. Bei höheren Anforderungen (extreme Temperaturen, höchste Lagerbelastungen, Korrosion u.a) ermöglicht eine dünne Gleitbeschichtung aus [http://de.wikipedia.org/wiki/Festschmierstoff Festschmierstoffe] oft eine wartungsfreie Lebensdauer -schmierung. Soll eine Schmierung der Lauffläche mittels [http://de.wikipedia.org/wiki/Schmiernippel Schmiernippel] durch den Bolzen hindurch erfolgen, dann sind Schmierlöcher nach DIN 1442 vorzusehen.

[[Bild:Bolzenformen.jpg|500px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Bolzen ohne Kopf, b) Bolzen ohne Kopf und mit Splintlöchern, c) Bolzen mit Kopf und mit Splintloch (Form A ohne Splintloch), d) Bolzen mit Kopf und mit Gewindezapfen'''

----

=== '''Einsatz :''' ===

* Sehr einfache und kostengünstige Verbindung

* Sowohl für lose als auch feste Verbindungen

* Verdrehsicherung Nabe/Welle

* Halterung für Feder

* Lagegenaue Fixierung von Bauteilen

----

=== Anwendungsbeispiele für Bolzenverbindungen ===
<gallery>
Bild:Bolzen in Kranbau.png
Bild:Kranbau.jpg
Bild:Kranbau1.png
Bild:Maschinenteile.png
Bild:Kolbenbolzen.png
Bild:Bolzen mit Sicherung.png
Bild:Gelenkverbindung.jpg
Bild:Gelenkverbindung2.jpg
</gallery>

Quelle RM und video.tu-clausthal.de
----

== '''Stifte''' ==
Stiftverbindungen werden hergestellt, in dem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit [http://de.wikipedia.org/wiki/Passung Übermaß] eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und kraftschlüssig. Stifte dienen zur Sicherung der Lage (Fixierung,Zentrierung) von Bauteilen ,zur scherfesten Verbindung von Maschinenteilen, zur Halterung von Federn oder "fliegenden" Lagerung von Maschinenteilen, zur Sicherung von Bolzen und Muttern und zur Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte). Bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen sind die verlangte Fixiergenauigkeit, Herstellkosten für die Aufnahmebohrung (Passarbeit), die Sitzfestigkeit, die Lösbarkeit und die verlangte [http://www.chemgapedia.de/vsengine/popup/vsc/de/glossar/s/sc/scherkraft.glos.html Scherkraft]. Stifte sollen aus einem härteren Werkstoff als die zu verbindenden Bauteile sein.

=== '''Einsatz:''' ===

* Sicherung der Lage (Fixierung, Zentrierung)

* Sicherung gegen Verdrehen - scherfeste Verbindung von Maschinenteilen

* Halterung von Federn

* „Fliegende“ Lagerungen

* Sicherung von Bolzen und Muttern

* Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte)

'''Nach der Form wird grundsätzlich unterschieden zwischen''':

* '''Kegelstift'''

* '''Zylinderstift'''

* '''Kerbstifte und Kerbnägel'''

* '''Spannstift (Spannhülsen)'''

* '''Spannbuchsen'''

'''Alle Stiftarten gibt es in verschiedenen Ausführungen.'''

{{Sprungmarke Allgemeines}}

=== Kegelstifte ===

----

Kegelstifte können die bei häufigem Ausbau auftretende Abnutzung bzw. Lochaufweitung ausgleichen und stellen deshalb immer wieder die genaue Lage der Teile zueinander her. Sie werden überwiegend als Passstifte, aber auch als Verbindungsstifte z.B. als Querstifte bei [http://www.maedler.de/de/Catalog/P/1643/1625/862.aspx Stellringen] und Wellengelenken, verwendet. Da die Aufnahmebohrung kegelig aufgerieben und der Stift eingepasst werden muss, ist ihre Anwendung kostspielig. Kegelstifte lassen sich leicht lösen, sind aber nicht rüttelfest. Kann der Kegelstift nicht herausgeschlagen werden wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Kegelstifte mit Gewindezapfen nach '''[[DIN]]''' EN 28737 bzw. mit Innengewinde '''[[DIN]]''' EN 28736 zu verwenden, die mittels einer Mutter bzw. [[Schraubenverbindungen|Schraube]] gelöst werden können.

[[Bild:Kegelstifte, ungehärtet.jpg|400px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) für durchgehende Löcher, b) mit Gewindezapfen (für Grundlöcher), c) mit Innengewinde (für Grundlöcher)'''

=== Zylinderstifte ===

----

Zylinderstifte aus ungehärtetem Stahl und austenitischem Stahl nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 2338 werden in den [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html Toleranzklassen] m6 und h8 gefertigt. Ihre anwendung entspricht den Kegelstiften. Das erforderliche Aufreiben der Bohrung macht ihre Anwendung kostspielig. Sie sind schwerer lösbar als Kegelstifte und auch nicht rüttelfest. Zum Verbinden und Fixieren von hochbeanspruchten und gehärteten Teilen an Vorrichtungen und Werkzeugen kommen durchgehärtete (Typ A) bzw. einsatzgehärtete
(Typ B) Zylinderstifte nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8734 mit der Toleranzklasse m6 in Frage. Kann der Zylinderstift nicht herausgeschlagen werden, wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Zylinderstifte mit Innengewinde nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8733 und nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8735 ausgeführt. Durch eine leichte Abflachung oder Längsrille am Stiftmantel kann beim Eindrücken des Stiftes verdrängte Luft (Öl)
entweichen. Die Stifte können unter Zuhilfenahme von Abziehschrauben "gezogen" werden.

[[Bild:Zylinderstifte.jpg|800px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) für durchgehende Löcher, b) bis d) mit Innengewinde und Abflachung oder Längsrille zur Druckentlastung (für Grundlöcher)
'''e) Lösen eines Stiftes mit Hilfe einer Abziehschschraube, f) Lösen eines Stiftes mit Hilfe eines von Hand geführten Schlaggewichtes'''

=== '''Kerbstifte und Kerbnägel''' ===

----

Im Gegensatz zu den glatten Kegel- und Zylinderstiften sind Kerbstifte und Kerbnägel am Umfang mit 3 Kerbwulstpaaren versehen, die beim Einschlagen in das nur mit dem [[Anschleifen von Spiralbohrern|Spiralbohrer]] hergestelte Loch elastisch in die Kerbfurchen zurückgedrängt werden.Die dadurch gegenüber der unbeschädigt bleibenden Bohrlochwandung entstehende radiale Verspannung hält den Kerbstift (Kerbnagel) rüttelfest.Er kann mehrfach wiederverwendet werden.Die Herstellung solcher Verbindungen ist aufgrund der einfachen Arbeitsweise sehr wirtschaftlich.Kerbstifte nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8739 bis 8745 werden sowohl als Befestigungs- und Sicherungsstifte an Stelle von Kegel- und Zylinderstiften sowie auch als Lager- und Gelenkbolzen vielseitig verwendet.Mit Kerbnägeln nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8746 und 8747 können gering beanspruchte Teile, wie Rohrschellen und Schilder, einfach und schnell befestigt werden.Um ein ein Fressen der Stifte zu verhindern, muss ihre [[Festigkeit]] größer als die der Bauteile sein.

[[Bild:Kerbwulst.jpg|800px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Kerbprinzip, b) Passkerbstift mit Halös nach DIN 1469, c) Zylinderkerbstift mit Einführ-Ende, d) Kegelkerbstift,
'''e) Passkerbstift, f) Zylinderkerbstift mit Fase, g) Steckkerbstift, h) Knebelkerbstift, i) Halbrundkerbnagel, k)''' '''Senkkerbnagel'''

=== Spannstifte (Spannhülsen) ===

----

Spannstifte werden aus gewalztem Federbandstahl gerollt. Die leichte Ausführung nach DIN EN ISO 13337 unterscheidet sich von der schweren Ausführung nach DIN EN ISO 8752 nur durch die Wanndicke (0,1 * d bzw. 0,2 * d). Die in Längsrichtung geschlitzten Hülsen haben gegenüber dem Lochdurchmesser je nach Größe ein Übermaß von 0,2 bis 0,5mm, so dass sich nach dem Eintreiben ein rüttelfester Sitz ergibt. Die Stifte lassen sich leicht austreiben und können mehrfach wieder verwendet werden. Kegelige Stiftenden erleichtern das Einführen in die Aufnahmebohrung. Spannstifte sind zur Aufnahme von Stoß- und
Schlagarbeit geeignet. Sie werden ähnlich wie Kerbstifte als Pass-, Befestigungs- und Sicherungsstifte wervendet. Als Schrauben- und Bolzenhülsen werden sie dort eingesetzt, wo Scherkräfte zu übertragen sind und die Schrauben und Bolzen entlastet und klein gehalten werden sollen. Beim Einbau der Stifte ist die Lage des Schlitzes zur Kraftrichtung zu beachten.
Für große Scherkräfte können aus zwei ineinandergeschobenen Stiften Verbundspannstifte gebildet werden. Beim Connex-Spannstift bewirken die versetzt angeordneten Zähne des Schlitzes eine zusätzliche Axialspannung. Spiral-Spannstifte und Connex-Spannstift weisen gegenüber Spannstiften mit offenem Schlitz folgende Vorteile auf:Erhöhte Sitzfestigkeit, gleichhoher Scherfestigkeit in jeder radialen Richtung. Sie sind unempfindlich gegen Stoß- und Schlagbeanspruchung und werden als Pass-, Verbindungs- und Gelenkstifte eingesetzt. Die Aufnahmebohrungen für alle Spannstifte können einfach mit Spiralbohrern hergestellt werden.

[[Bild:Spannstifte.jpg|700px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Spannstift, b) weiche Federung (vermeiden), c) harte Federung, d) Verbundspannstift, e) Spiral-Spannstift,
'''f) Connex-Spannstift'''

=== Spannbuchsen ===

----

Spannbuchsen werden aus vergütetem [http://www.banki.hu/~aat/oktatas/gepesz/anyagtudomany2/diagram/m_5026_56Si7.pdf Federbandstahl 55Si7] gerollt, wahlweise mit geradem, pfeilförmigem und schrägem Schlitz ausgeführt und als Einspannbuchsen für Bohrungen bzw. als Aufspannbuchsen für Zapfen verwendet.Sie können bei großen Lagerdrücken mit geringen Schwingbewegungen und bei nicht ausreichender Schmierung als Lager geeignet sein. Als leicht auswechselbare Verschleißteile erhöhen sie die Lebensdauer von Bauteilen, wie z.B. Bremsgestängen von Schienenfahrzeuge und Gelenken von Baumaschinen.Die aufnehmenden Bohrungen bzw. Zapfen werden in den Toleranzklassen H8 bzw. h8 ausgeführt.

[[Bild:Spannbuchsen.jpg|600px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Einspannbuchse ohne Aussenkung (Form E) und mit pfeilförmigem schlitz (Form P) für Lagerungen mit Umlaufbewegungen,
'''b)Aufpspannbuchse mit geradem Schlitz (Form G) für Lagerungen mit Schwenkbewegungen'''

=== '''Anwendungs Beispiele für Stifte''' ===

----

[[Bild:Ke2-04112005 00960657.png]]
Quelle video.tu-clausthal.de

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Wiederholungsfragen''' ==

1-) Wie lassen sich Bauteile mit Bolzen und Stiften verbinden?

2-) Warum werden Bolzen bei losen Verbindungen gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert?

3-) Aus welchen Werkstoff werden Bolzen hergestellt und warum wählt man einen härteren Werkstoff als für die Bauteile?

4-) Wie werden Stiftverbindungen hergestellt?

5-) Was ist bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen?

6-) Warum ist die Anwendung von Kegelstiften kostspielig?

7-) Wo kommen den Typ A und Typ B Zylinderstifte zum Einsatz?

8-) Was haben Kerbstifte Gegensatz zu den glatten Kegel und Zylinderstiften am Umfang?

9-) Wo werden Kerbnägel Eingesetzt?

10-) Wodurch unterscheiden sich die Leichte Ausführung und die schwere Ausführung von Spannstiften?

11-) Wo werden Spannbuchsen als leicht auswechselbare Verschleißteile eingesetzt?

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösungen#Lösungen|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Bolzenverbindungen''' ==

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|thumb|right|300px|Quelle RM Kapitel 9
]]

'''Die Bolzenverbindungen werden in Prinzip wie im Bild dargestellt, gestaltet. Die Bolzen werden dabei auf Biegung, Schub und Flächenpressung beansprucht.'''

'''Die Fügebedingungen des Bolzens in der Gabel und in der Stange haben einen erheblichen Einfluss auf die Größe der im Bolzen auftretenden Biegemomente.'''

----

=== Einbaufälle und Biegemomente von Bolzen (Einbaufall 1) ===

'''Einbaufall 1'''

Der Bolzen sitzt in der Gabel und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 1.png|thumb|right|300px|Quelle RM Kapitel 9
]]

1-) Bolzen als frei aufliegender Träger

2-) Querkraftfläche

3-) Momentenfläche

[[Bild:Mbmax.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

tG = Dicke des Gabelauges

----

=== '''Einbaufall 2''' ===

Der Bolzen sitzt in der Gabel mit einer Übermaßpassung und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall2.png|thumb|right|300px|Quelle RM Kapitel 9
]]

4-) Bolzen als beidseitig eingespannter Träger

5-) Querkraftfläche im Bereich der Stange

6-) Momentenfläche im Bereich der Stange

[[Bild:Mbmax2.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

Gleichgroßes Biegemoment in den Bolzenquerschnitten A-B und C-D.

----

=== '''Einbaufall 3''' ===

Der Bolzen sitzt in der Stange mit einer Übermaßpassung und in der Gabel mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 3.png|right|thumb|300px|Quelle RM Kapitel 9
]]

7-) Bolzen als mittig eingespannter Träger

8-) Querkraftfläche im bereih der Gabel

9-) Momentenfläche im Bereich der Gabel

[[Bild:Mbmax3.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

tG = Dicke des Gabelauges

Größtes Biegemoment in den Einspannquerschnitten A-B .

----

=== Festlegen der Bauteilabmessungen ===
[[Bild:Bolzen Durchmesser.png|thumb|right|400px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

'''Bolzendurchmesser (Entwurfsberechnung)'''

[[Bild:D.png|150px]]

'''Für Augen und Naben Durchmesser:'''

'''D = (2,5…3) * d (für Stahl und GS)'''

'''D = (3…3,5) * d (für GJL und GG)'''

''d'' = Bolzendurchmesser

''KA'' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''k'' = Einspannfaktor,abhängig vom Einbaufall (siehe Bild rechts)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Fnenn = Nenn-Betriebskraft

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastung abhängig siehe Bild rechts)

''ts'' = Dicke des Stangen (Formel siehe Bild rechts)

tG = Dicke des Gabelauges (Formel siehe Bild rechts)

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.
----

=== '''Biegespannung (Vollbolzen)''' ===

[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

'''σ'''b = Biegespannung

''KA'' = Anwendunsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment (Einbaufall beachten und ''M'' bmax Formel entsprechend auswählen)

''W'' = Wiederstandsmoment

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Biegespannung.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

----

=== '''Schubspannung in der Nulllinie (Vollbolzen)''' ===
[[Bild:Tazul.png|thumb|right|300px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

'''τ'''max = Schubspannung

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''S = Querschnittsfläche des Bolzens

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Tmax.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

----

=== '''Mittlere Flähenpressung''' ===

[[Bild:Pzul.png|thumb|right|300px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

[[Bild:Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung (Belastungsfall beachten)
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''proj = Projektionsfläche zur Berechnung der mittleren Flächenpressung

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Berechnungsaufgabe für eine Bolzenverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.1 (Seite: 293 RM)

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|300px]]

Ein Bolzengelenk soll durch eine sehr stark stoßhaft auftretende Kraft F=14,5kN schwellend belastet werden.
Für Stangen- und Gabelkopf ist der Werkstoff S275JR vorgesehen. Als Bolzen soll ein ungehärteter Zylinderstift nach '''[[DIN]]''' EN ISO 2338,Toleranzfeld h8 verwendet werden, der in der Bohrung des Stangenkopfes mit einer Spielpassung und in der Bohrung der Gabel mit einer Übermaßpassung sitzt.Im Betrieb führt der Bolzen keine Gleitbewegung in dem Stangenkopf aus.

'''Gesucht''':

a-) Die Hauptabmessungen des Gelenkes (''d'', ''ts'', tG , ''D'' und ''l'' ) sind zu ermitteln. ( ''l''= Stiftlänge) Für den Bolzen ist die
Normbezeichnung anzugeben. [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 9-3)#Bolzengelenk|(TB 9-3)]]

b-) Das Gelenk ist auf Abscheren und auf Flächenpressung in der Gabelbohrung und in der Stangenbohrung zu prüfen.

c-) Der Bolzen ist auf Biegespannung zu prüfen.

[[Media:Bolzen_Aufgabe.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Bolzengelenk|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Stiftverbindungen''' ==

=== Querstiftverbindung ===
[[Bild:Querstiftverbindungen.png|thumb|right|700px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

'''Querstiftverbindungen, die ein Drehmoment zu übertragen haben, wie z.B. Hebelnaben, werden bei größeren Kräften auf Flächenpressung und auf Abscheren nachgeprüft.'''

'''mittlere Flächenpressung (Nabe)'''

[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]
[[Bild:Tazulässig.png|thumb|right|300px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]
[[Bild:PN(Nabe).png]]

'''maximale mittlere Flächenpressung (Welle)'''

[[Bild:Pw.png]]

'''Scherspannung im Stift'''

[[Bild:Scherspannung.png]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser
[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,2...0,3) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''D'' = 2 * ''s'' + dw

''s'' = Dicke der Nabenwand
[Erfahrungsgemäß wird für den entwurfgewählt: ''s'' = (0,25...0,5) * dw für St- und GS-Naben, ''s'' = 0,75 * dw für GJL-(GG-)Naben]

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== Steckstiftverbindungen ===
[[Bild:Steckstift-Verbindungen.png|thumb|400px|right|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

'''Bei Steckstiftverbindungen entprechend Bild wird der Stift durch das Moment ''M'' = ''F'' * ''l'' auf Biegung und durch ''F'' als Querkraft auf Scub, der jedoch vernahlässigt werden kann, sowie auf Flächenpressung beansprucht.'''

'''Biegespannung'''

[[Bild:Biegespannung Qb.png]]

'''σ'''b = Biegespannung
[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]
'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten), für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''d'' = Stiftdurchmesser

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

'''Maximale mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Pmax Steckstift.png]]
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''F''nenn = senkrecht zur Stiftachse wirkende Nennbiegekraft

''l'' = Hebelarm der Biegekraft

''s'' = Einstecktiefe des Stiftes

''d'' = Stiftdurchmesser

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== '''Längsstiftverbindungen''' ===
[[Bild:Längsstiftverbindung.png|thumb|right|400px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

'''Längsstiftverbindungen, die entsprechend Bild ein Drehmoment zu übertragen haben, werden auf Flächenpressung und Abscheren des Stiftes beansprucht. Da rechnerisch die mittlere Flächenpressung doppelt so groß wie die Abscherspannung ist, kann die Scherbeanspruchung in Vollstiften vernachlässigt werden, solange 2 * '''τ'''azul > ''p''zul ist, was für alle üdlichen Werkstoffpaarungen zutrifft.'''

'''mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Mittlere Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser

[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,15...0,2) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''l'' = tragende Stiftlänge, abhängig von der Nabenbreite, üblich ''l'' = (1...1,5) * dw

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

== '''Berechnungsaufgabe für eine Stiftverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.3 (Seite: 295 RM)

[[Bild:Schalthebel.jpg|400px]]

Die Nabe eines Schalthebels aus EN-GJL-200 soll mit einer Welle aus E295 mit dw=32mm Durchmesser durch einen Kegelkerbstift nach DIN EN ISO 8744 als Querstift verbunden werden. Am Ende des Hebels mit Länge ''l''1= 80mm ist zur Befestigung der Rückstellfeder ein Passkerbstift DIN 1469-C8x25-St (Kerbstift mit Hals und gerundeter Nut am Ende) eingesetzt, so dass bei s= 12mm, die freie Stiftlänge ''l''2= 15mm beträgt. Die größte Federkraft F=400 N greift schwellend an. Stöße treten nicht auf.

'''Gesucht''':

a-) Der zum Wellendurchmesser dw passende (mittlere) Durchmesser ( d ) des Querstiftes und dessen Länge '''''l''''' sind festzulegen,

wenn der Nabendurchmesser D= 2 * dw ausgeführt wird. Die Normbezeichnung des Kegelkerbstiftes ist anzugeben.

b-) Die Querstiftverbindung ist nach Flächenpressung (Nabe, Welle) und Abscheren zu prüfen.

c-) Der Passkerbstift ist zu prüfen ( auf Biegung ), für den zunächst ein Durchmesser d1= 8mm vorgesehen wird, der ggf. zu ändern ist.

d-) Die Flächenpressung für den Passkerbstift ist zu prüfen.

[[Media:Aufgabe_Stifte.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Schalthebel|Hier geht's zur Lösung!]]

== Formelzeichen mit Einheiten ==
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Formelzeichen|Hier geht's zur Formelzeichen!]]

=='''Powerpoint'''==

[[Media:Bolzen_und_Stifte.ppt|Bolzen-,Stiftverbindungen]]

==Quellenangabe==

*Roloff/Matek: Maschinenelemente, Lehrbuch und Tabellenbuch,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 18. Aufl. 2007, ISBN 3-834-80262-X , € 36,90.

*Roloff/Matek Maschinenelemente Formelsammlung,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 8. Aufl. 2006. ISBN 3-834-80119-4, € 20,90.

*Tabellenbuch Metall, 43. Auflage. [http://www.europa-lehrmittel.de/4dcgi/page?responsePage=/html/index2.html&0.9606717324196992 Europa Verlag ], ISBN 3-8085-1673-9, € 21,50

*[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de]

== Links ==

[http://www.gremako.de Gregory & Maackens GmbH & Co. KG]

[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de] '''Hier findest du eine Vorlesung zum Thema Bolzen und Stiftverbindungen.'''

[http://www.fh-merseburg.de/~awageman/Bolzen_und_Stiftverbindungen.pdf Bolzen und Stiftverbindungen.pdf]

[http://www.roloff-matek.de/fragen/fragen09.pdf www.roloff-matek.de/fragen/fragen09.pdf]

[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]

[[Kategorie:Fertigungstechnik]]

{{Sprungmarke Allgemeines}}

Bolzen- und Stiftverbindungen

2008-10-11T21:29:40Z

Bülent: /* Links */

'''Hallo {{Currentuser}}, ich wünsche Dir viel Spaß beim Lesen dieser Seite...'''

==''' Allgemeines''' ==
<table width="100%" border="0">
<tr>
<td><div align="center"><[[Bild:Pins-1-.gif|300px]]
</div></td>
<td><div align="center">__TOC__</div></td>
</tr>
</table>
 
 

Bauteile lassen sich einfach und kostengünstig mit Bolzen, Stiften oder ähnlichen Formteilen verbinden. Diese Verbindungselemente werden sowohl für lose als auch für feste Verbindungen, für Lagerungen, für Führungen, Zentrierungen, Halterungen und zum Sichern der Bauteile gegen Überlastung (z.B. Brechbolzen und [[Bolzen- und Stiftverbindungen: Sicherheits- kupplungen#Bolzengelenk|Sicherheits- kupplungen]]
Sicherheits- kupplungen) verwendet.
Bei losen Verbindungen und auch zur Aufnahme von [http://de.wikipedia.org/wiki/Axialkraft Axialkräften] müssen die Bolzen bzw. die gelagerten oder verbundenen Teile häufig durch '''[[Sicherungselemente]]''', wie Splinte, Sicherungs -ringe oder Querstifte, gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert werden.

== '''Bolzen''' ==

Bolzen werden häufig angewendet als Gelenkverbindung. Für die Bolzendurchmesser empfehlen die '''[[Normen]]''' die [http://www.maschinenbau.tu-ilmenau.de/mb/wwwkt/imk_lehrmaterialien/home/downld_ma/passungssynthese/passungssynthese_030102/html/glossar.html Toleranzklasse] [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html h11].
Für die Bolzen wählt man meist einen härteren '''[[Werkstoff]]''' als für die Bauteile, um Fressgefahr und übermäßigen Verschleiß zu vermeiden. Normbolzen werden aus Automatenstahl hergestellt.Bolzenverbindungen mit Schwenk- bzw. langsamen Umlaufbewegungen arbeiten meist im Bereich der Festkörper-bzw. Mischreibung und sind deshalb durch Fressen bzw. übermäßigen Verschleiß (Ausschlagen) gefährdet. Betriebssichere Lösungen lassen sich durch die Wahl geeigneter Gleitpartner nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|TB 9-1]] finden.
Weiche Bolzen können mit Spannbuchsen eingebaut werden. Bei höheren Anforderungen (extreme Temperaturen, höchste Lagerbelastungen, Korrosion u.a) ermöglicht eine dünne Gleitbeschichtung aus [http://de.wikipedia.org/wiki/Festschmierstoff Festschmierstoffe] oft eine wartungsfreie Lebensdauer -schmierung. Soll eine Schmierung der Lauffläche mittels [http://de.wikipedia.org/wiki/Schmiernippel Schmiernippel] durch den Bolzen hindurch erfolgen, dann sind Schmierlöcher nach DIN 1442 vorzusehen.

[[Bild:Bolzenformen.jpg|500px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Bolzen ohne Kopf, b) Bolzen ohne Kopf und mit Splintlöchern, c) Bolzen mit Kopf und mit Splintloch (Form A ohne Splintloch), d) Bolzen mit Kopf und mit Gewindezapfen'''

----

=== '''Einsatz :''' ===

* Sehr einfache und kostengünstige Verbindung

* Sowohl für lose als auch feste Verbindungen

* Verdrehsicherung Nabe/Welle

* Halterung für Feder

* Lagegenaue Fixierung von Bauteilen

----

=== Anwendungsbeispiele für Bolzenverbindungen ===
<gallery>
Bild:Bolzen in Kranbau.png
Bild:Kranbau.jpg
Bild:Kranbau1.png
Bild:Maschinenteile.png
Bild:Kolbenbolzen.png
Bild:Bolzen mit Sicherung.png
Bild:Gelenkverbindung.jpg
Bild:Gelenkverbindung2.jpg
</gallery>

Quelle RM und video.tu-clausthal.de
----

== '''Stifte''' ==
Stiftverbindungen werden hergestellt, in dem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit [http://de.wikipedia.org/wiki/Passung Übermaß] eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und kraftschlüssig. Stifte dienen zur Sicherung der Lage (Fixierung,Zentrierung) von Bauteilen ,zur scherfesten Verbindung von Maschinenteilen, zur Halterung von Federn oder "fliegenden" Lagerung von Maschinenteilen, zur Sicherung von Bolzen und Muttern und zur Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte). Bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen sind die verlangte Fixiergenauigkeit, Herstellkosten für die Aufnahmebohrung (Passarbeit), die Sitzfestigkeit, die Lösbarkeit und die verlangte [http://www.chemgapedia.de/vsengine/popup/vsc/de/glossar/s/sc/scherkraft.glos.html Scherkraft]. Stifte sollen aus einem härteren Werkstoff als die zu verbindenden Bauteile sein.

=== '''Einsatz:''' ===

* Sicherung der Lage (Fixierung, Zentrierung)

* Sicherung gegen Verdrehen - scherfeste Verbindung von Maschinenteilen

* Halterung von Federn

* „Fliegende“ Lagerungen

* Sicherung von Bolzen und Muttern

* Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte)

'''Nach der Form wird grundsätzlich unterschieden zwischen''':

* '''Kegelstift'''

* '''Zylinderstift'''

* '''Kerbstifte und Kerbnägel'''

* '''Spannstift (Spannhülsen)'''

* '''Spannbuchsen'''

'''Alle Stiftarten gibt es in verschiedenen Ausführungen.'''

{{Sprungmarke Allgemeines}}

=== Kegelstifte ===

----

Kegelstifte können die bei häufigem Ausbau auftretende Abnutzung bzw. Lochaufweitung ausgleichen und stellen deshalb immer wieder die genaue Lage der Teile zueinander her. Sie werden überwiegend als Passstifte, aber auch als Verbindungsstifte z.B. als Querstifte bei [http://www.maedler.de/de/Catalog/P/1643/1625/862.aspx Stellringen] und Wellengelenken, verwendet. Da die Aufnahmebohrung kegelig aufgerieben und der Stift eingepasst werden muss, ist ihre Anwendung kostspielig. Kegelstifte lassen sich leicht lösen, sind aber nicht rüttelfest. Kann der Kegelstift nicht herausgeschlagen werden wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Kegelstifte mit Gewindezapfen nach '''[[DIN]]''' EN 28737 bzw. mit Innengewinde '''[[DIN]]''' EN 28736 zu verwenden, die mittels einer Mutter bzw. [[Schraubenverbindungen|Schraube]] gelöst werden können.

[[Bild:Kegelstifte, ungehärtet.jpg|400px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) für durchgehende Löcher, b) mit Gewindezapfen (für Grundlöcher), c) mit Innengewinde (für Grundlöcher)'''

=== Zylinderstifte ===

----

Zylinderstifte aus ungehärtetem Stahl und austenitischem Stahl nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 2338 werden in den [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html Toleranzklassen] m6 und h8 gefertigt. Ihre anwendung entspricht den Kegelstiften. Das erforderliche Aufreiben der Bohrung macht ihre Anwendung kostspielig. Sie sind schwerer lösbar als Kegelstifte und auch nicht rüttelfest. Zum Verbinden und Fixieren von hochbeanspruchten und gehärteten Teilen an Vorrichtungen und Werkzeugen kommen durchgehärtete (Typ A) bzw. einsatzgehärtete
(Typ B) Zylinderstifte nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8734 mit der Toleranzklasse m6 in Frage. Kann der Zylinderstift nicht herausgeschlagen werden, wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Zylinderstifte mit Innengewinde nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8733 und nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8735 ausgeführt. Durch eine leichte Abflachung oder Längsrille am Stiftmantel kann beim Eindrücken des Stiftes verdrängte Luft (Öl)
entweichen. Die Stifte können unter Zuhilfenahme von Abziehschrauben "gezogen" werden.

[[Bild:Zylinderstifte.jpg|800px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) für durchgehende Löcher, b) bis d) mit Innengewinde und Abflachung oder Längsrille zur Druckentlastung (für Grundlöcher)
'''e) Lösen eines Stiftes mit Hilfe einer Abziehschschraube, f) Lösen eines Stiftes mit Hilfe eines von Hand geführten Schlaggewichtes'''

=== '''Kerbstifte und Kerbnägel''' ===

----

Im Gegensatz zu den glatten Kegel- und Zylinderstiften sind Kerbstifte und Kerbnägel am Umfang mit 3 Kerbwulstpaaren versehen, die beim Einschlagen in das nur mit dem [[Anschleifen von Spiralbohrern|Spiralbohrer]] hergestelte Loch elastisch in die Kerbfurchen zurückgedrängt werden.Die dadurch gegenüber der unbeschädigt bleibenden Bohrlochwandung entstehende radiale Verspannung hält den Kerbstift (Kerbnagel) rüttelfest.Er kann mehrfach wiederverwendet werden.Die Herstellung solcher Verbindungen ist aufgrund der einfachen Arbeitsweise sehr wirtschaftlich.Kerbstifte nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8739 bis 8745 werden sowohl als Befestigungs- und Sicherungsstifte an Stelle von Kegel- und Zylinderstiften sowie auch als Lager- und Gelenkbolzen vielseitig verwendet.Mit Kerbnägeln nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8746 und 8747 können gering beanspruchte Teile, wie Rohrschellen und Schilder, einfach und schnell befestigt werden.Um ein ein Fressen der Stifte zu verhindern, muss ihre [[Festigkeit]] größer als die der Bauteile sein.

[[Bild:Kerbwulst.jpg|800px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Kerbprinzip, b) Passkerbstift mit Halös nach DIN 1469, c) Zylinderkerbstift mit Einführ-Ende, d) Kegelkerbstift,
'''e) Passkerbstift, f) Zylinderkerbstift mit Fase, g) Steckkerbstift, h) Knebelkerbstift, i) Halbrundkerbnagel, k)''' '''Senkkerbnagel'''

=== Spannstifte (Spannhülsen) ===

----

Spannstifte werden aus gewalztem Federbandstahl gerollt. Die leichte Ausführung nach DIN EN ISO 13337 unterscheidet sich von der schweren Ausführung nach DIN EN ISO 8752 nur durch die Wanndicke (0,1 * d bzw. 0,2 * d). Die in Längsrichtung geschlitzten Hülsen haben gegenüber dem Lochdurchmesser je nach Größe ein Übermaß von 0,2 bis 0,5mm, so dass sich nach dem Eintreiben ein rüttelfester Sitz ergibt. Die Stifte lassen sich leicht austreiben und können mehrfach wieder verwendet werden. Kegelige Stiftenden erleichtern das Einführen in die Aufnahmebohrung. Spannstifte sind zur Aufnahme von Stoß- und
Schlagarbeit geeignet. Sie werden ähnlich wie Kerbstifte als Pass-, Befestigungs- und Sicherungsstifte wervendet. Als Schrauben- und Bolzenhülsen werden sie dort eingesetzt, wo Scherkräfte zu übertragen sind und die Schrauben und Bolzen entlastet und klein gehalten werden sollen. Beim Einbau der Stifte ist die Lage des Schlitzes zur Kraftrichtung zu beachten.
Für große Scherkräfte können aus zwei ineinandergeschobenen Stiften Verbundspannstifte gebildet werden. Beim Connex-Spannstift bewirken die versetzt angeordneten Zähne des Schlitzes eine zusätzliche Axialspannung. Spiral-Spannstifte und Connex-Spannstift weisen gegenüber Spannstiften mit offenem Schlitz folgende Vorteile auf:Erhöhte Sitzfestigkeit, gleichhoher Scherfestigkeit in jeder radialen Richtung. Sie sind unempfindlich gegen Stoß- und Schlagbeanspruchung und werden als Pass-, Verbindungs- und Gelenkstifte eingesetzt. Die Aufnahmebohrungen für alle Spannstifte können einfach mit Spiralbohrern hergestellt werden.

[[Bild:Spannstifte.jpg|700px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Spannstift, b) weiche Federung (vermeiden), c) harte Federung, d) Verbundspannstift, e) Spiral-Spannstift,
'''f) Connex-Spannstift'''

=== Spannbuchsen ===

----

Spannbuchsen werden aus vergütetem [http://www.banki.hu/~aat/oktatas/gepesz/anyagtudomany2/diagram/m_5026_56Si7.pdf Federbandstahl 55Si7] gerollt, wahlweise mit geradem, pfeilförmigem und schrägem Schlitz ausgeführt und als Einspannbuchsen für Bohrungen bzw. als Aufspannbuchsen für Zapfen verwendet.Sie können bei großen Lagerdrücken mit geringen Schwingbewegungen und bei nicht ausreichender Schmierung als Lager geeignet sein. Als leicht auswechselbare Verschleißteile erhöhen sie die Lebensdauer von Bauteilen, wie z.B. Bremsgestängen von Schienenfahrzeuge und Gelenken von Baumaschinen.Die aufnehmenden Bohrungen bzw. Zapfen werden in den Toleranzklassen H8 bzw. h8 ausgeführt.

[[Bild:Spannbuchsen.jpg|600px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Einspannbuchse ohne Aussenkung (Form E) und mit pfeilförmigem schlitz (Form P) für Lagerungen mit Umlaufbewegungen,
'''b)Aufpspannbuchse mit geradem Schlitz (Form G) für Lagerungen mit Schwenkbewegungen'''

=== '''Anwendungs Beispiele für Stifte''' ===

----

[[Bild:Ke2-04112005 00960657.png]]
Quelle video.tu-clausthal.de

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Wiederholungsfragen''' ==

1-) Wie lassen sich Bauteile mit Bolzen und Stiften verbinden?

2-) Warum werden Bolzen bei losen Verbindungen gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert?

3-) Aus welchen Werkstoff werden Bolzen hergestellt und warum wählt man einen härteren Werkstoff als für die Bauteile?

4-) Wie werden Stiftverbindungen hergestellt?

5-) Was ist bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen?

6-) Warum ist die Anwendung von Kegelstiften kostspielig?

7-) Wo kommen den Typ A und Typ B Zylinderstifte zum Einsatz?

8-) Was haben Kerbstifte Gegensatz zu den glatten Kegel und Zylinderstiften am Umfang?

9-) Wo werden Kerbnägel Eingesetzt?

10-) Wodurch unterscheiden sich die Leichte Ausführung und die schwere Ausführung von Spannstiften?

11-) Wo werden Spannbuchsen als leicht auswechselbare Verschleißteile eingesetzt?

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösungen#Lösungen|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Bolzenverbindungen''' ==

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|thumb|right|300px|Quelle RM Kapitel 9
]]

'''Die Bolzenverbindungen werden in Prinzip wie im Bild dargestellt, gestaltet. Die Bolzen werden dabei auf Biegung, Schub und Flächenpressung beansprucht.'''

'''Die Fügebedingungen des Bolzens in der Gabel und in der Stange haben einen erheblichen Einfluss auf die Größe der im Bolzen auftretenden Biegemomente.'''

----

=== Einbaufälle und Biegemomente von Bolzen (Einbaufall 1) ===

'''Einbaufall 1'''

Der Bolzen sitzt in der Gabel und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 1.png|thumb|right|300px|Quelle RM Kapitel 9
]]

1-) Bolzen als frei aufliegender Träger

2-) Querkraftfläche

3-) Momentenfläche

[[Bild:Mbmax.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

tG = Dicke des Gabelauges

----

=== '''Einbaufall 2''' ===

Der Bolzen sitzt in der Gabel mit einer Übermaßpassung und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall2.png|thumb|right|300px|Quelle RM Kapitel 9
]]

4-) Bolzen als beidseitig eingespannter Träger

5-) Querkraftfläche im Bereich der Stange

6-) Momentenfläche im Bereich der Stange

[[Bild:Mbmax2.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

Gleichgroßes Biegemoment in den Bolzenquerschnitten A-B und C-D.

----

=== '''Einbaufall 3''' ===

Der Bolzen sitzt in der Stange mit einer Übermaßpassung und in der Gabel mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 3.png|right|thumb|300px|Quelle RM Kapitel 9
]]

7-) Bolzen als mittig eingespannter Träger

8-) Querkraftfläche im bereih der Gabel

9-) Momentenfläche im Bereich der Gabel

[[Bild:Mbmax3.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

tG = Dicke des Gabelauges

Größtes Biegemoment in den Einspannquerschnitten A-B .

----

=== Festlegen der Bauteilabmessungen ===
[[Bild:Bolzen Durchmesser.png|thumb|right|400px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

'''Bolzendurchmesser (Entwurfsberechnung)'''

[[Bild:D.png|150px]]

'''Für Augen und Naben Durchmesser:'''

'''D = (2,5…3) * d (für Stahl und GS)'''

'''D = (3…3,5) * d (für GJL und GG)'''

''d'' = Bolzendurchmesser

''KA'' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''k'' = Einspannfaktor,abhängig vom Einbaufall (siehe Bild rechts)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Fnenn = Nenn-Betriebskraft

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastung abhängig siehe Bild rechts)

''ts'' = Dicke des Stangen (Formel siehe Bild rechts)

tG = Dicke des Gabelauges (Formel siehe Bild rechts)

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.
----

=== '''Biegespannung (Vollbolzen)''' ===

[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

'''σ'''b = Biegespannung

''KA'' = Anwendunsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment (Einbaufall beachten und ''M'' bmax Formel entsprechend auswählen)

''W'' = Wiederstandsmoment

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Biegespannung.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

----

=== '''Schubspannung in der Nulllinie (Vollbolzen)''' ===
[[Bild:Tazul.png|thumb|right|300px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

'''τ'''max = Schubspannung

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''S = Querschnittsfläche des Bolzens

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Tmax.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

----

=== '''Mittlere Flähenpressung''' ===

[[Bild:Pzul.png|thumb|right|300px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

[[Bild:Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung (Belastungsfall beachten)
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''proj = Projektionsfläche zur Berechnung der mittleren Flächenpressung

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Berechnungsaufgabe für eine Bolzenverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.1 (Seite: 293 RM)

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|300px]]

Ein Bolzengelenk soll durch eine sehr stark stoßhaft auftretende Kraft F=14,5kN schwellend belastet werden.
Für Stangen- und Gabelkopf ist der Werkstoff S275JR vorgesehen. Als Bolzen soll ein ungehärteter Zylinderstift nach '''[[DIN]]''' EN ISO 2338,Toleranzfeld h8 verwendet werden, der in der Bohrung des Stangenkopfes mit einer Spielpassung und in der Bohrung der Gabel mit einer Übermaßpassung sitzt.Im Betrieb führt der Bolzen keine Gleitbewegung in dem Stangenkopf aus.

'''Gesucht''':

a-) Die Hauptabmessungen des Gelenkes (''d'', ''ts'', tG , ''D'' und ''l'' ) sind zu ermitteln. ( ''l''= Stiftlänge) Für den Bolzen ist die
Normbezeichnung anzugeben. [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 9-3)#Bolzengelenk|(TB 9-3)]]

b-) Das Gelenk ist auf Abscheren und auf Flächenpressung in der Gabelbohrung und in der Stangenbohrung zu prüfen.

c-) Der Bolzen ist auf Biegespannung zu prüfen.

[[Media:Bolzen_Aufgabe.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Bolzengelenk|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Stiftverbindungen''' ==

=== Querstiftverbindung ===
[[Bild:Querstiftverbindungen.png|thumb|right|700px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

'''Querstiftverbindungen, die ein Drehmoment zu übertragen haben, wie z.B. Hebelnaben, werden bei größeren Kräften auf Flächenpressung und auf Abscheren nachgeprüft.'''

'''mittlere Flächenpressung (Nabe)'''

[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]
[[Bild:Tazulässig.png|thumb|right|300px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]
[[Bild:PN(Nabe).png]]

'''maximale mittlere Flächenpressung (Welle)'''

[[Bild:Pw.png]]

'''Scherspannung im Stift'''

[[Bild:Scherspannung.png]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser
[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,2...0,3) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''D'' = 2 * ''s'' + dw

''s'' = Dicke der Nabenwand
[Erfahrungsgemäß wird für den entwurfgewählt: ''s'' = (0,25...0,5) * dw für St- und GS-Naben, ''s'' = 0,75 * dw für GJL-(GG-)Naben]

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== Steckstiftverbindungen ===
[[Bild:Steckstift-Verbindungen.png|thumb|400px|right|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

'''Bei Steckstiftverbindungen entprechend Bild wird der Stift durch das Moment ''M'' = ''F'' * ''l'' auf Biegung und durch ''F'' als Querkraft auf Scub, der jedoch vernahlässigt werden kann, sowie auf Flächenpressung beansprucht.'''

'''Biegespannung'''

[[Bild:Biegespannung Qb.png]]

'''σ'''b = Biegespannung
[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]
'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten), für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''d'' = Stiftdurchmesser

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

'''Maximale mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Pmax Steckstift.png]]
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''F''nenn = senkrecht zur Stiftachse wirkende Nennbiegekraft

''l'' = Hebelarm der Biegekraft

''s'' = Einstecktiefe des Stiftes

''d'' = Stiftdurchmesser

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== '''Längsstiftverbindungen''' ===
[[Bild:Längsstiftverbindung.png|thumb|right|400px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

'''Längsstiftverbindungen, die entsprechend Bild ein Drehmoment zu übertragen haben, werden auf Flächenpressung und Abscheren des Stiftes beansprucht. Da rechnerisch die mittlere Flächenpressung doppelt so groß wie die Abscherspannung ist, kann die Scherbeanspruchung in Vollstiften vernachlässigt werden, solange 2 * '''τ'''azul > ''p''zul ist, was für alle üdlichen Werkstoffpaarungen zutrifft.'''

'''mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Mittlere Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser

[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,15...0,2) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''l'' = tragende Stiftlänge, abhängig von der Nabenbreite, üblich ''l'' = (1...1,5) * dw

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

== '''Berechnungsaufgabe für eine Stiftverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.3 (Seite: 295 RM)

[[Bild:Schalthebel.jpg|400px]]

Die Nabe eines Schalthebels aus EN-GJL-200 soll mit einer Welle aus E295 mit dw=32mm Durchmesser durch einen Kegelkerbstift nach DIN EN ISO 8744 als Querstift verbunden werden. Am Ende des Hebels mit Länge ''l''1= 80mm ist zur Befestigung der Rückstellfeder ein Passkerbstift DIN 1469-C8x25-St (Kerbstift mit Hals und gerundeter Nut am Ende) eingesetzt, so dass bei s= 12mm, die freie Stiftlänge ''l''2= 15mm beträgt. Die größte Federkraft F=400 N greift schwellend an. Stöße treten nicht auf.

'''Gesucht''':

a-) Der zum Wellendurchmesser dw passende (mittlere) Durchmesser ( d ) des Querstiftes und dessen Länge '''''l''''' sind festzulegen,

wenn der Nabendurchmesser D= 2 * dw ausgeführt wird. Die Normbezeichnung des Kegelkerbstiftes ist anzugeben.

b-) Die Querstiftverbindung ist nach Flächenpressung (Nabe, Welle) und Abscheren zu prüfen.

c-) Der Passkerbstift ist zu prüfen ( auf Biegung ), für den zunächst ein Durchmesser d1= 8mm vorgesehen wird, der ggf. zu ändern ist.

d-) Die Flächenpressung für den Passkerbstift ist zu prüfen.

[[Media:Aufgabe_Stifte.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Schalthebel|Hier geht's zur Lösung!]]

== Formelzeichen mit Einheiten ==
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Formelzeichen|Hier geht's zur Formelzeichen!]]

=='''Powerpoint'''==

[[Media:Bolzen_und_Stifte.ppt|Bolzen-,Stiftverbindungen]]

==Quellenangabe==

*Roloff/Matek: Maschinenelemente, Lehrbuch und Tabellenbuch,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 18. Aufl. 2007, ISBN 3-834-80262-X , € 36,90.

*Roloff/Matek Maschinenelemente Formelsammlung,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 8. Aufl. 2006. ISBN 3-834-80119-4, € 20,90.

*Tabellenbuch Metall, 43. Auflage. [http://www.europa-lehrmittel.de/4dcgi/page?responsePage=/html/index2.html&0.9606717324196992 Europa Verlag ], ISBN 3-8085-1673-9, € 21,50

*[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de]

== Links ==

[http://www.gremako.de Gregory & Maackens GmbH & Co. KG]

[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de] '''Hier findest du eine Vorlesung zum Thema Bolzen und Stiftverbindungen.'''

[http://www.fh-merseburg.de/~awageman/Bolzen_und_Stiftverbindungen.pdf Bolzen und Stiftverbindungen.pdf]

[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]

[[Kategorie:Fertigungstechnik]]

{{Sprungmarke Allgemeines}}

Bolzen- und Stiftverbindungen

2008-10-11T21:25:21Z

Bülent: /* '''Längsstiftverbindungen''' */

'''Hallo {{Currentuser}}, ich wünsche Dir viel Spaß beim Lesen dieser Seite...'''

==''' Allgemeines''' ==
<table width="100%" border="0">
<tr>
<td><div align="center"><[[Bild:Pins-1-.gif|300px]]
</div></td>
<td><div align="center">__TOC__</div></td>
</tr>
</table>
 
 

Bauteile lassen sich einfach und kostengünstig mit Bolzen, Stiften oder ähnlichen Formteilen verbinden. Diese Verbindungselemente werden sowohl für lose als auch für feste Verbindungen, für Lagerungen, für Führungen, Zentrierungen, Halterungen und zum Sichern der Bauteile gegen Überlastung (z.B. Brechbolzen und [[Bolzen- und Stiftverbindungen: Sicherheits- kupplungen#Bolzengelenk|Sicherheits- kupplungen]]
Sicherheits- kupplungen) verwendet.
Bei losen Verbindungen und auch zur Aufnahme von [http://de.wikipedia.org/wiki/Axialkraft Axialkräften] müssen die Bolzen bzw. die gelagerten oder verbundenen Teile häufig durch '''[[Sicherungselemente]]''', wie Splinte, Sicherungs -ringe oder Querstifte, gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert werden.

== '''Bolzen''' ==

Bolzen werden häufig angewendet als Gelenkverbindung. Für die Bolzendurchmesser empfehlen die '''[[Normen]]''' die [http://www.maschinenbau.tu-ilmenau.de/mb/wwwkt/imk_lehrmaterialien/home/downld_ma/passungssynthese/passungssynthese_030102/html/glossar.html Toleranzklasse] [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html h11].
Für die Bolzen wählt man meist einen härteren '''[[Werkstoff]]''' als für die Bauteile, um Fressgefahr und übermäßigen Verschleiß zu vermeiden. Normbolzen werden aus Automatenstahl hergestellt.Bolzenverbindungen mit Schwenk- bzw. langsamen Umlaufbewegungen arbeiten meist im Bereich der Festkörper-bzw. Mischreibung und sind deshalb durch Fressen bzw. übermäßigen Verschleiß (Ausschlagen) gefährdet. Betriebssichere Lösungen lassen sich durch die Wahl geeigneter Gleitpartner nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|TB 9-1]] finden.
Weiche Bolzen können mit Spannbuchsen eingebaut werden. Bei höheren Anforderungen (extreme Temperaturen, höchste Lagerbelastungen, Korrosion u.a) ermöglicht eine dünne Gleitbeschichtung aus [http://de.wikipedia.org/wiki/Festschmierstoff Festschmierstoffe] oft eine wartungsfreie Lebensdauer -schmierung. Soll eine Schmierung der Lauffläche mittels [http://de.wikipedia.org/wiki/Schmiernippel Schmiernippel] durch den Bolzen hindurch erfolgen, dann sind Schmierlöcher nach DIN 1442 vorzusehen.

[[Bild:Bolzenformen.jpg|500px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Bolzen ohne Kopf, b) Bolzen ohne Kopf und mit Splintlöchern, c) Bolzen mit Kopf und mit Splintloch (Form A ohne Splintloch), d) Bolzen mit Kopf und mit Gewindezapfen'''

----

=== '''Einsatz :''' ===

* Sehr einfache und kostengünstige Verbindung

* Sowohl für lose als auch feste Verbindungen

* Verdrehsicherung Nabe/Welle

* Halterung für Feder

* Lagegenaue Fixierung von Bauteilen

----

=== Anwendungsbeispiele für Bolzenverbindungen ===
<gallery>
Bild:Bolzen in Kranbau.png
Bild:Kranbau.jpg
Bild:Kranbau1.png
Bild:Maschinenteile.png
Bild:Kolbenbolzen.png
Bild:Bolzen mit Sicherung.png
Bild:Gelenkverbindung.jpg
Bild:Gelenkverbindung2.jpg
</gallery>

Quelle RM und video.tu-clausthal.de
----

== '''Stifte''' ==
Stiftverbindungen werden hergestellt, in dem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit [http://de.wikipedia.org/wiki/Passung Übermaß] eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und kraftschlüssig. Stifte dienen zur Sicherung der Lage (Fixierung,Zentrierung) von Bauteilen ,zur scherfesten Verbindung von Maschinenteilen, zur Halterung von Federn oder "fliegenden" Lagerung von Maschinenteilen, zur Sicherung von Bolzen und Muttern und zur Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte). Bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen sind die verlangte Fixiergenauigkeit, Herstellkosten für die Aufnahmebohrung (Passarbeit), die Sitzfestigkeit, die Lösbarkeit und die verlangte [http://www.chemgapedia.de/vsengine/popup/vsc/de/glossar/s/sc/scherkraft.glos.html Scherkraft]. Stifte sollen aus einem härteren Werkstoff als die zu verbindenden Bauteile sein.

=== '''Einsatz:''' ===

* Sicherung der Lage (Fixierung, Zentrierung)

* Sicherung gegen Verdrehen - scherfeste Verbindung von Maschinenteilen

* Halterung von Federn

* „Fliegende“ Lagerungen

* Sicherung von Bolzen und Muttern

* Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte)

'''Nach der Form wird grundsätzlich unterschieden zwischen''':

* '''Kegelstift'''

* '''Zylinderstift'''

* '''Kerbstifte und Kerbnägel'''

* '''Spannstift (Spannhülsen)'''

* '''Spannbuchsen'''

'''Alle Stiftarten gibt es in verschiedenen Ausführungen.'''

{{Sprungmarke Allgemeines}}

=== Kegelstifte ===

----

Kegelstifte können die bei häufigem Ausbau auftretende Abnutzung bzw. Lochaufweitung ausgleichen und stellen deshalb immer wieder die genaue Lage der Teile zueinander her. Sie werden überwiegend als Passstifte, aber auch als Verbindungsstifte z.B. als Querstifte bei [http://www.maedler.de/de/Catalog/P/1643/1625/862.aspx Stellringen] und Wellengelenken, verwendet. Da die Aufnahmebohrung kegelig aufgerieben und der Stift eingepasst werden muss, ist ihre Anwendung kostspielig. Kegelstifte lassen sich leicht lösen, sind aber nicht rüttelfest. Kann der Kegelstift nicht herausgeschlagen werden wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Kegelstifte mit Gewindezapfen nach '''[[DIN]]''' EN 28737 bzw. mit Innengewinde '''[[DIN]]''' EN 28736 zu verwenden, die mittels einer Mutter bzw. [[Schraubenverbindungen|Schraube]] gelöst werden können.

[[Bild:Kegelstifte, ungehärtet.jpg|400px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) für durchgehende Löcher, b) mit Gewindezapfen (für Grundlöcher), c) mit Innengewinde (für Grundlöcher)'''

=== Zylinderstifte ===

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Zylinderstifte aus ungehärtetem Stahl und austenitischem Stahl nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 2338 werden in den [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html Toleranzklassen] m6 und h8 gefertigt. Ihre anwendung entspricht den Kegelstiften. Das erforderliche Aufreiben der Bohrung macht ihre Anwendung kostspielig. Sie sind schwerer lösbar als Kegelstifte und auch nicht rüttelfest. Zum Verbinden und Fixieren von hochbeanspruchten und gehärteten Teilen an Vorrichtungen und Werkzeugen kommen durchgehärtete (Typ A) bzw. einsatzgehärtete
(Typ B) Zylinderstifte nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8734 mit der Toleranzklasse m6 in Frage. Kann der Zylinderstift nicht herausgeschlagen werden, wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Zylinderstifte mit Innengewinde nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8733 und nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8735 ausgeführt. Durch eine leichte Abflachung oder Längsrille am Stiftmantel kann beim Eindrücken des Stiftes verdrängte Luft (Öl)
entweichen. Die Stifte können unter Zuhilfenahme von Abziehschrauben "gezogen" werden.

[[Bild:Zylinderstifte.jpg|800px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) für durchgehende Löcher, b) bis d) mit Innengewinde und Abflachung oder Längsrille zur Druckentlastung (für Grundlöcher)
'''e) Lösen eines Stiftes mit Hilfe einer Abziehschschraube, f) Lösen eines Stiftes mit Hilfe eines von Hand geführten Schlaggewichtes'''

=== '''Kerbstifte und Kerbnägel''' ===

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Im Gegensatz zu den glatten Kegel- und Zylinderstiften sind Kerbstifte und Kerbnägel am Umfang mit 3 Kerbwulstpaaren versehen, die beim Einschlagen in das nur mit dem [[Anschleifen von Spiralbohrern|Spiralbohrer]] hergestelte Loch elastisch in die Kerbfurchen zurückgedrängt werden.Die dadurch gegenüber der unbeschädigt bleibenden Bohrlochwandung entstehende radiale Verspannung hält den Kerbstift (Kerbnagel) rüttelfest.Er kann mehrfach wiederverwendet werden.Die Herstellung solcher Verbindungen ist aufgrund der einfachen Arbeitsweise sehr wirtschaftlich.Kerbstifte nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8739 bis 8745 werden sowohl als Befestigungs- und Sicherungsstifte an Stelle von Kegel- und Zylinderstiften sowie auch als Lager- und Gelenkbolzen vielseitig verwendet.Mit Kerbnägeln nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8746 und 8747 können gering beanspruchte Teile, wie Rohrschellen und Schilder, einfach und schnell befestigt werden.Um ein ein Fressen der Stifte zu verhindern, muss ihre [[Festigkeit]] größer als die der Bauteile sein.

[[Bild:Kerbwulst.jpg|800px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Kerbprinzip, b) Passkerbstift mit Halös nach DIN 1469, c) Zylinderkerbstift mit Einführ-Ende, d) Kegelkerbstift,
'''e) Passkerbstift, f) Zylinderkerbstift mit Fase, g) Steckkerbstift, h) Knebelkerbstift, i) Halbrundkerbnagel, k)''' '''Senkkerbnagel'''

=== Spannstifte (Spannhülsen) ===

----

Spannstifte werden aus gewalztem Federbandstahl gerollt. Die leichte Ausführung nach DIN EN ISO 13337 unterscheidet sich von der schweren Ausführung nach DIN EN ISO 8752 nur durch die Wanndicke (0,1 * d bzw. 0,2 * d). Die in Längsrichtung geschlitzten Hülsen haben gegenüber dem Lochdurchmesser je nach Größe ein Übermaß von 0,2 bis 0,5mm, so dass sich nach dem Eintreiben ein rüttelfester Sitz ergibt. Die Stifte lassen sich leicht austreiben und können mehrfach wieder verwendet werden. Kegelige Stiftenden erleichtern das Einführen in die Aufnahmebohrung. Spannstifte sind zur Aufnahme von Stoß- und
Schlagarbeit geeignet. Sie werden ähnlich wie Kerbstifte als Pass-, Befestigungs- und Sicherungsstifte wervendet. Als Schrauben- und Bolzenhülsen werden sie dort eingesetzt, wo Scherkräfte zu übertragen sind und die Schrauben und Bolzen entlastet und klein gehalten werden sollen. Beim Einbau der Stifte ist die Lage des Schlitzes zur Kraftrichtung zu beachten.
Für große Scherkräfte können aus zwei ineinandergeschobenen Stiften Verbundspannstifte gebildet werden. Beim Connex-Spannstift bewirken die versetzt angeordneten Zähne des Schlitzes eine zusätzliche Axialspannung. Spiral-Spannstifte und Connex-Spannstift weisen gegenüber Spannstiften mit offenem Schlitz folgende Vorteile auf:Erhöhte Sitzfestigkeit, gleichhoher Scherfestigkeit in jeder radialen Richtung. Sie sind unempfindlich gegen Stoß- und Schlagbeanspruchung und werden als Pass-, Verbindungs- und Gelenkstifte eingesetzt. Die Aufnahmebohrungen für alle Spannstifte können einfach mit Spiralbohrern hergestellt werden.

[[Bild:Spannstifte.jpg|700px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Spannstift, b) weiche Federung (vermeiden), c) harte Federung, d) Verbundspannstift, e) Spiral-Spannstift,
'''f) Connex-Spannstift'''

=== Spannbuchsen ===

----

Spannbuchsen werden aus vergütetem [http://www.banki.hu/~aat/oktatas/gepesz/anyagtudomany2/diagram/m_5026_56Si7.pdf Federbandstahl 55Si7] gerollt, wahlweise mit geradem, pfeilförmigem und schrägem Schlitz ausgeführt und als Einspannbuchsen für Bohrungen bzw. als Aufspannbuchsen für Zapfen verwendet.Sie können bei großen Lagerdrücken mit geringen Schwingbewegungen und bei nicht ausreichender Schmierung als Lager geeignet sein. Als leicht auswechselbare Verschleißteile erhöhen sie die Lebensdauer von Bauteilen, wie z.B. Bremsgestängen von Schienenfahrzeuge und Gelenken von Baumaschinen.Die aufnehmenden Bohrungen bzw. Zapfen werden in den Toleranzklassen H8 bzw. h8 ausgeführt.

[[Bild:Spannbuchsen.jpg|600px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Einspannbuchse ohne Aussenkung (Form E) und mit pfeilförmigem schlitz (Form P) für Lagerungen mit Umlaufbewegungen,
'''b)Aufpspannbuchse mit geradem Schlitz (Form G) für Lagerungen mit Schwenkbewegungen'''

=== '''Anwendungs Beispiele für Stifte''' ===

----

[[Bild:Ke2-04112005 00960657.png]]
Quelle video.tu-clausthal.de

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Wiederholungsfragen''' ==

1-) Wie lassen sich Bauteile mit Bolzen und Stiften verbinden?

2-) Warum werden Bolzen bei losen Verbindungen gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert?

3-) Aus welchen Werkstoff werden Bolzen hergestellt und warum wählt man einen härteren Werkstoff als für die Bauteile?

4-) Wie werden Stiftverbindungen hergestellt?

5-) Was ist bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen?

6-) Warum ist die Anwendung von Kegelstiften kostspielig?

7-) Wo kommen den Typ A und Typ B Zylinderstifte zum Einsatz?

8-) Was haben Kerbstifte Gegensatz zu den glatten Kegel und Zylinderstiften am Umfang?

9-) Wo werden Kerbnägel Eingesetzt?

10-) Wodurch unterscheiden sich die Leichte Ausführung und die schwere Ausführung von Spannstiften?

11-) Wo werden Spannbuchsen als leicht auswechselbare Verschleißteile eingesetzt?

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösungen#Lösungen|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Bolzenverbindungen''' ==

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|thumb|right|300px|Quelle RM Kapitel 9
]]

'''Die Bolzenverbindungen werden in Prinzip wie im Bild dargestellt, gestaltet. Die Bolzen werden dabei auf Biegung, Schub und Flächenpressung beansprucht.'''

'''Die Fügebedingungen des Bolzens in der Gabel und in der Stange haben einen erheblichen Einfluss auf die Größe der im Bolzen auftretenden Biegemomente.'''

----

=== Einbaufälle und Biegemomente von Bolzen (Einbaufall 1) ===

'''Einbaufall 1'''

Der Bolzen sitzt in der Gabel und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 1.png|thumb|right|300px|Quelle RM Kapitel 9
]]

1-) Bolzen als frei aufliegender Träger

2-) Querkraftfläche

3-) Momentenfläche

[[Bild:Mbmax.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

tG = Dicke des Gabelauges

----

=== '''Einbaufall 2''' ===

Der Bolzen sitzt in der Gabel mit einer Übermaßpassung und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall2.png|thumb|right|300px|Quelle RM Kapitel 9
]]

4-) Bolzen als beidseitig eingespannter Träger

5-) Querkraftfläche im Bereich der Stange

6-) Momentenfläche im Bereich der Stange

[[Bild:Mbmax2.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

Gleichgroßes Biegemoment in den Bolzenquerschnitten A-B und C-D.

----

=== '''Einbaufall 3''' ===

Der Bolzen sitzt in der Stange mit einer Übermaßpassung und in der Gabel mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 3.png|right|thumb|300px|Quelle RM Kapitel 9
]]

7-) Bolzen als mittig eingespannter Träger

8-) Querkraftfläche im bereih der Gabel

9-) Momentenfläche im Bereich der Gabel

[[Bild:Mbmax3.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

tG = Dicke des Gabelauges

Größtes Biegemoment in den Einspannquerschnitten A-B .

----

=== Festlegen der Bauteilabmessungen ===
[[Bild:Bolzen Durchmesser.png|thumb|right|400px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

'''Bolzendurchmesser (Entwurfsberechnung)'''

[[Bild:D.png|150px]]

'''Für Augen und Naben Durchmesser:'''

'''D = (2,5…3) * d (für Stahl und GS)'''

'''D = (3…3,5) * d (für GJL und GG)'''

''d'' = Bolzendurchmesser

''KA'' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''k'' = Einspannfaktor,abhängig vom Einbaufall (siehe Bild rechts)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Fnenn = Nenn-Betriebskraft

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastung abhängig siehe Bild rechts)

''ts'' = Dicke des Stangen (Formel siehe Bild rechts)

tG = Dicke des Gabelauges (Formel siehe Bild rechts)

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.
----

=== '''Biegespannung (Vollbolzen)''' ===

[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

'''σ'''b = Biegespannung

''KA'' = Anwendunsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment (Einbaufall beachten und ''M'' bmax Formel entsprechend auswählen)

''W'' = Wiederstandsmoment

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Biegespannung.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

----

=== '''Schubspannung in der Nulllinie (Vollbolzen)''' ===
[[Bild:Tazul.png|thumb|right|300px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

'''τ'''max = Schubspannung

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''S = Querschnittsfläche des Bolzens

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Tmax.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

----

=== '''Mittlere Flähenpressung''' ===

[[Bild:Pzul.png|thumb|right|300px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

[[Bild:Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung (Belastungsfall beachten)
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''proj = Projektionsfläche zur Berechnung der mittleren Flächenpressung

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Berechnungsaufgabe für eine Bolzenverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.1 (Seite: 293 RM)

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|300px]]

Ein Bolzengelenk soll durch eine sehr stark stoßhaft auftretende Kraft F=14,5kN schwellend belastet werden.
Für Stangen- und Gabelkopf ist der Werkstoff S275JR vorgesehen. Als Bolzen soll ein ungehärteter Zylinderstift nach '''[[DIN]]''' EN ISO 2338,Toleranzfeld h8 verwendet werden, der in der Bohrung des Stangenkopfes mit einer Spielpassung und in der Bohrung der Gabel mit einer Übermaßpassung sitzt.Im Betrieb führt der Bolzen keine Gleitbewegung in dem Stangenkopf aus.

'''Gesucht''':

a-) Die Hauptabmessungen des Gelenkes (''d'', ''ts'', tG , ''D'' und ''l'' ) sind zu ermitteln. ( ''l''= Stiftlänge) Für den Bolzen ist die
Normbezeichnung anzugeben. [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 9-3)#Bolzengelenk|(TB 9-3)]]

b-) Das Gelenk ist auf Abscheren und auf Flächenpressung in der Gabelbohrung und in der Stangenbohrung zu prüfen.

c-) Der Bolzen ist auf Biegespannung zu prüfen.

[[Media:Bolzen_Aufgabe.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Bolzengelenk|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Stiftverbindungen''' ==

=== Querstiftverbindung ===
[[Bild:Querstiftverbindungen.png|thumb|right|700px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

'''Querstiftverbindungen, die ein Drehmoment zu übertragen haben, wie z.B. Hebelnaben, werden bei größeren Kräften auf Flächenpressung und auf Abscheren nachgeprüft.'''

'''mittlere Flächenpressung (Nabe)'''

[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]
[[Bild:Tazulässig.png|thumb|right|300px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]
[[Bild:PN(Nabe).png]]

'''maximale mittlere Flächenpressung (Welle)'''

[[Bild:Pw.png]]

'''Scherspannung im Stift'''

[[Bild:Scherspannung.png]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser
[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,2...0,3) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''D'' = 2 * ''s'' + dw

''s'' = Dicke der Nabenwand
[Erfahrungsgemäß wird für den entwurfgewählt: ''s'' = (0,25...0,5) * dw für St- und GS-Naben, ''s'' = 0,75 * dw für GJL-(GG-)Naben]

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== Steckstiftverbindungen ===
[[Bild:Steckstift-Verbindungen.png|thumb|400px|right|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

'''Bei Steckstiftverbindungen entprechend Bild wird der Stift durch das Moment ''M'' = ''F'' * ''l'' auf Biegung und durch ''F'' als Querkraft auf Scub, der jedoch vernahlässigt werden kann, sowie auf Flächenpressung beansprucht.'''

'''Biegespannung'''

[[Bild:Biegespannung Qb.png]]

'''σ'''b = Biegespannung
[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]
'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten), für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''d'' = Stiftdurchmesser

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

'''Maximale mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Pmax Steckstift.png]]
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''F''nenn = senkrecht zur Stiftachse wirkende Nennbiegekraft

''l'' = Hebelarm der Biegekraft

''s'' = Einstecktiefe des Stiftes

''d'' = Stiftdurchmesser

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== '''Längsstiftverbindungen''' ===
[[Bild:Längsstiftverbindung.png|thumb|right|400px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

'''Längsstiftverbindungen, die entsprechend Bild ein Drehmoment zu übertragen haben, werden auf Flächenpressung und Abscheren des Stiftes beansprucht. Da rechnerisch die mittlere Flächenpressung doppelt so groß wie die Abscherspannung ist, kann die Scherbeanspruchung in Vollstiften vernachlässigt werden, solange 2 * '''τ'''azul > ''p''zul ist, was für alle üdlichen Werkstoffpaarungen zutrifft.'''

'''mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Mittlere Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser

[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,15...0,2) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''l'' = tragende Stiftlänge, abhängig von der Nabenbreite, üblich ''l'' = (1...1,5) * dw

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

== '''Berechnungsaufgabe für eine Stiftverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.3 (Seite: 295 RM)

[[Bild:Schalthebel.jpg|400px]]

Die Nabe eines Schalthebels aus EN-GJL-200 soll mit einer Welle aus E295 mit dw=32mm Durchmesser durch einen Kegelkerbstift nach DIN EN ISO 8744 als Querstift verbunden werden. Am Ende des Hebels mit Länge ''l''1= 80mm ist zur Befestigung der Rückstellfeder ein Passkerbstift DIN 1469-C8x25-St (Kerbstift mit Hals und gerundeter Nut am Ende) eingesetzt, so dass bei s= 12mm, die freie Stiftlänge ''l''2= 15mm beträgt. Die größte Federkraft F=400 N greift schwellend an. Stöße treten nicht auf.

'''Gesucht''':

a-) Der zum Wellendurchmesser dw passende (mittlere) Durchmesser ( d ) des Querstiftes und dessen Länge '''''l''''' sind festzulegen,

wenn der Nabendurchmesser D= 2 * dw ausgeführt wird. Die Normbezeichnung des Kegelkerbstiftes ist anzugeben.

b-) Die Querstiftverbindung ist nach Flächenpressung (Nabe, Welle) und Abscheren zu prüfen.

c-) Der Passkerbstift ist zu prüfen ( auf Biegung ), für den zunächst ein Durchmesser d1= 8mm vorgesehen wird, der ggf. zu ändern ist.

d-) Die Flächenpressung für den Passkerbstift ist zu prüfen.

[[Media:Aufgabe_Stifte.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Schalthebel|Hier geht's zur Lösung!]]

== Formelzeichen mit Einheiten ==
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Formelzeichen|Hier geht's zur Formelzeichen!]]

=='''Powerpoint'''==

[[Media:Bolzen_und_Stifte.ppt|Bolzen-,Stiftverbindungen]]

==Quellenangabe==

*Roloff/Matek: Maschinenelemente, Lehrbuch und Tabellenbuch,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 18. Aufl. 2007, ISBN 3-834-80262-X , € 36,90.

*Roloff/Matek Maschinenelemente Formelsammlung,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 8. Aufl. 2006. ISBN 3-834-80119-4, € 20,90.

*Tabellenbuch Metall, 43. Auflage. [http://www.europa-lehrmittel.de/4dcgi/page?responsePage=/html/index2.html&0.9606717324196992 Europa Verlag ], ISBN 3-8085-1673-9, € 21,50

*[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de]

== Links ==

[http://www.gremako.de Gregory & Maackens GmbH & Co. KG]

[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de] '''Hier findest du eine Vorlesung zum Thema Bolzen und Stiftverbindungen.'''

[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]

[[Kategorie:Fertigungstechnik]]

{{Sprungmarke Allgemeines}}

Bolzen- und Stiftverbindungen

2008-10-11T21:24:44Z

Bülent: /* Steckstiftverbindungen */

'''Hallo {{Currentuser}}, ich wünsche Dir viel Spaß beim Lesen dieser Seite...'''

==''' Allgemeines''' ==
<table width="100%" border="0">
<tr>
<td><div align="center"><[[Bild:Pins-1-.gif|300px]]
</div></td>
<td><div align="center">__TOC__</div></td>
</tr>
</table>
 
 

Bauteile lassen sich einfach und kostengünstig mit Bolzen, Stiften oder ähnlichen Formteilen verbinden. Diese Verbindungselemente werden sowohl für lose als auch für feste Verbindungen, für Lagerungen, für Führungen, Zentrierungen, Halterungen und zum Sichern der Bauteile gegen Überlastung (z.B. Brechbolzen und [[Bolzen- und Stiftverbindungen: Sicherheits- kupplungen#Bolzengelenk|Sicherheits- kupplungen]]
Sicherheits- kupplungen) verwendet.
Bei losen Verbindungen und auch zur Aufnahme von [http://de.wikipedia.org/wiki/Axialkraft Axialkräften] müssen die Bolzen bzw. die gelagerten oder verbundenen Teile häufig durch '''[[Sicherungselemente]]''', wie Splinte, Sicherungs -ringe oder Querstifte, gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert werden.

== '''Bolzen''' ==

Bolzen werden häufig angewendet als Gelenkverbindung. Für die Bolzendurchmesser empfehlen die '''[[Normen]]''' die [http://www.maschinenbau.tu-ilmenau.de/mb/wwwkt/imk_lehrmaterialien/home/downld_ma/passungssynthese/passungssynthese_030102/html/glossar.html Toleranzklasse] [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html h11].
Für die Bolzen wählt man meist einen härteren '''[[Werkstoff]]''' als für die Bauteile, um Fressgefahr und übermäßigen Verschleiß zu vermeiden. Normbolzen werden aus Automatenstahl hergestellt.Bolzenverbindungen mit Schwenk- bzw. langsamen Umlaufbewegungen arbeiten meist im Bereich der Festkörper-bzw. Mischreibung und sind deshalb durch Fressen bzw. übermäßigen Verschleiß (Ausschlagen) gefährdet. Betriebssichere Lösungen lassen sich durch die Wahl geeigneter Gleitpartner nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|TB 9-1]] finden.
Weiche Bolzen können mit Spannbuchsen eingebaut werden. Bei höheren Anforderungen (extreme Temperaturen, höchste Lagerbelastungen, Korrosion u.a) ermöglicht eine dünne Gleitbeschichtung aus [http://de.wikipedia.org/wiki/Festschmierstoff Festschmierstoffe] oft eine wartungsfreie Lebensdauer -schmierung. Soll eine Schmierung der Lauffläche mittels [http://de.wikipedia.org/wiki/Schmiernippel Schmiernippel] durch den Bolzen hindurch erfolgen, dann sind Schmierlöcher nach DIN 1442 vorzusehen.

[[Bild:Bolzenformen.jpg|500px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Bolzen ohne Kopf, b) Bolzen ohne Kopf und mit Splintlöchern, c) Bolzen mit Kopf und mit Splintloch (Form A ohne Splintloch), d) Bolzen mit Kopf und mit Gewindezapfen'''

----

=== '''Einsatz :''' ===

* Sehr einfache und kostengünstige Verbindung

* Sowohl für lose als auch feste Verbindungen

* Verdrehsicherung Nabe/Welle

* Halterung für Feder

* Lagegenaue Fixierung von Bauteilen

----

=== Anwendungsbeispiele für Bolzenverbindungen ===
<gallery>
Bild:Bolzen in Kranbau.png
Bild:Kranbau.jpg
Bild:Kranbau1.png
Bild:Maschinenteile.png
Bild:Kolbenbolzen.png
Bild:Bolzen mit Sicherung.png
Bild:Gelenkverbindung.jpg
Bild:Gelenkverbindung2.jpg
</gallery>

Quelle RM und video.tu-clausthal.de
----

== '''Stifte''' ==
Stiftverbindungen werden hergestellt, in dem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit [http://de.wikipedia.org/wiki/Passung Übermaß] eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und kraftschlüssig. Stifte dienen zur Sicherung der Lage (Fixierung,Zentrierung) von Bauteilen ,zur scherfesten Verbindung von Maschinenteilen, zur Halterung von Federn oder "fliegenden" Lagerung von Maschinenteilen, zur Sicherung von Bolzen und Muttern und zur Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte). Bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen sind die verlangte Fixiergenauigkeit, Herstellkosten für die Aufnahmebohrung (Passarbeit), die Sitzfestigkeit, die Lösbarkeit und die verlangte [http://www.chemgapedia.de/vsengine/popup/vsc/de/glossar/s/sc/scherkraft.glos.html Scherkraft]. Stifte sollen aus einem härteren Werkstoff als die zu verbindenden Bauteile sein.

=== '''Einsatz:''' ===

* Sicherung der Lage (Fixierung, Zentrierung)

* Sicherung gegen Verdrehen - scherfeste Verbindung von Maschinenteilen

* Halterung von Federn

* „Fliegende“ Lagerungen

* Sicherung von Bolzen und Muttern

* Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte)

'''Nach der Form wird grundsätzlich unterschieden zwischen''':

* '''Kegelstift'''

* '''Zylinderstift'''

* '''Kerbstifte und Kerbnägel'''

* '''Spannstift (Spannhülsen)'''

* '''Spannbuchsen'''

'''Alle Stiftarten gibt es in verschiedenen Ausführungen.'''

{{Sprungmarke Allgemeines}}

=== Kegelstifte ===

----

Kegelstifte können die bei häufigem Ausbau auftretende Abnutzung bzw. Lochaufweitung ausgleichen und stellen deshalb immer wieder die genaue Lage der Teile zueinander her. Sie werden überwiegend als Passstifte, aber auch als Verbindungsstifte z.B. als Querstifte bei [http://www.maedler.de/de/Catalog/P/1643/1625/862.aspx Stellringen] und Wellengelenken, verwendet. Da die Aufnahmebohrung kegelig aufgerieben und der Stift eingepasst werden muss, ist ihre Anwendung kostspielig. Kegelstifte lassen sich leicht lösen, sind aber nicht rüttelfest. Kann der Kegelstift nicht herausgeschlagen werden wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Kegelstifte mit Gewindezapfen nach '''[[DIN]]''' EN 28737 bzw. mit Innengewinde '''[[DIN]]''' EN 28736 zu verwenden, die mittels einer Mutter bzw. [[Schraubenverbindungen|Schraube]] gelöst werden können.

[[Bild:Kegelstifte, ungehärtet.jpg|400px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) für durchgehende Löcher, b) mit Gewindezapfen (für Grundlöcher), c) mit Innengewinde (für Grundlöcher)'''

=== Zylinderstifte ===

----

Zylinderstifte aus ungehärtetem Stahl und austenitischem Stahl nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 2338 werden in den [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html Toleranzklassen] m6 und h8 gefertigt. Ihre anwendung entspricht den Kegelstiften. Das erforderliche Aufreiben der Bohrung macht ihre Anwendung kostspielig. Sie sind schwerer lösbar als Kegelstifte und auch nicht rüttelfest. Zum Verbinden und Fixieren von hochbeanspruchten und gehärteten Teilen an Vorrichtungen und Werkzeugen kommen durchgehärtete (Typ A) bzw. einsatzgehärtete
(Typ B) Zylinderstifte nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8734 mit der Toleranzklasse m6 in Frage. Kann der Zylinderstift nicht herausgeschlagen werden, wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Zylinderstifte mit Innengewinde nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8733 und nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8735 ausgeführt. Durch eine leichte Abflachung oder Längsrille am Stiftmantel kann beim Eindrücken des Stiftes verdrängte Luft (Öl)
entweichen. Die Stifte können unter Zuhilfenahme von Abziehschrauben "gezogen" werden.

[[Bild:Zylinderstifte.jpg|800px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) für durchgehende Löcher, b) bis d) mit Innengewinde und Abflachung oder Längsrille zur Druckentlastung (für Grundlöcher)
'''e) Lösen eines Stiftes mit Hilfe einer Abziehschschraube, f) Lösen eines Stiftes mit Hilfe eines von Hand geführten Schlaggewichtes'''

=== '''Kerbstifte und Kerbnägel''' ===

----

Im Gegensatz zu den glatten Kegel- und Zylinderstiften sind Kerbstifte und Kerbnägel am Umfang mit 3 Kerbwulstpaaren versehen, die beim Einschlagen in das nur mit dem [[Anschleifen von Spiralbohrern|Spiralbohrer]] hergestelte Loch elastisch in die Kerbfurchen zurückgedrängt werden.Die dadurch gegenüber der unbeschädigt bleibenden Bohrlochwandung entstehende radiale Verspannung hält den Kerbstift (Kerbnagel) rüttelfest.Er kann mehrfach wiederverwendet werden.Die Herstellung solcher Verbindungen ist aufgrund der einfachen Arbeitsweise sehr wirtschaftlich.Kerbstifte nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8739 bis 8745 werden sowohl als Befestigungs- und Sicherungsstifte an Stelle von Kegel- und Zylinderstiften sowie auch als Lager- und Gelenkbolzen vielseitig verwendet.Mit Kerbnägeln nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8746 und 8747 können gering beanspruchte Teile, wie Rohrschellen und Schilder, einfach und schnell befestigt werden.Um ein ein Fressen der Stifte zu verhindern, muss ihre [[Festigkeit]] größer als die der Bauteile sein.

[[Bild:Kerbwulst.jpg|800px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Kerbprinzip, b) Passkerbstift mit Halös nach DIN 1469, c) Zylinderkerbstift mit Einführ-Ende, d) Kegelkerbstift,
'''e) Passkerbstift, f) Zylinderkerbstift mit Fase, g) Steckkerbstift, h) Knebelkerbstift, i) Halbrundkerbnagel, k)''' '''Senkkerbnagel'''

=== Spannstifte (Spannhülsen) ===

----

Spannstifte werden aus gewalztem Federbandstahl gerollt. Die leichte Ausführung nach DIN EN ISO 13337 unterscheidet sich von der schweren Ausführung nach DIN EN ISO 8752 nur durch die Wanndicke (0,1 * d bzw. 0,2 * d). Die in Längsrichtung geschlitzten Hülsen haben gegenüber dem Lochdurchmesser je nach Größe ein Übermaß von 0,2 bis 0,5mm, so dass sich nach dem Eintreiben ein rüttelfester Sitz ergibt. Die Stifte lassen sich leicht austreiben und können mehrfach wieder verwendet werden. Kegelige Stiftenden erleichtern das Einführen in die Aufnahmebohrung. Spannstifte sind zur Aufnahme von Stoß- und
Schlagarbeit geeignet. Sie werden ähnlich wie Kerbstifte als Pass-, Befestigungs- und Sicherungsstifte wervendet. Als Schrauben- und Bolzenhülsen werden sie dort eingesetzt, wo Scherkräfte zu übertragen sind und die Schrauben und Bolzen entlastet und klein gehalten werden sollen. Beim Einbau der Stifte ist die Lage des Schlitzes zur Kraftrichtung zu beachten.
Für große Scherkräfte können aus zwei ineinandergeschobenen Stiften Verbundspannstifte gebildet werden. Beim Connex-Spannstift bewirken die versetzt angeordneten Zähne des Schlitzes eine zusätzliche Axialspannung. Spiral-Spannstifte und Connex-Spannstift weisen gegenüber Spannstiften mit offenem Schlitz folgende Vorteile auf:Erhöhte Sitzfestigkeit, gleichhoher Scherfestigkeit in jeder radialen Richtung. Sie sind unempfindlich gegen Stoß- und Schlagbeanspruchung und werden als Pass-, Verbindungs- und Gelenkstifte eingesetzt. Die Aufnahmebohrungen für alle Spannstifte können einfach mit Spiralbohrern hergestellt werden.

[[Bild:Spannstifte.jpg|700px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Spannstift, b) weiche Federung (vermeiden), c) harte Federung, d) Verbundspannstift, e) Spiral-Spannstift,
'''f) Connex-Spannstift'''

=== Spannbuchsen ===

----

Spannbuchsen werden aus vergütetem [http://www.banki.hu/~aat/oktatas/gepesz/anyagtudomany2/diagram/m_5026_56Si7.pdf Federbandstahl 55Si7] gerollt, wahlweise mit geradem, pfeilförmigem und schrägem Schlitz ausgeführt und als Einspannbuchsen für Bohrungen bzw. als Aufspannbuchsen für Zapfen verwendet.Sie können bei großen Lagerdrücken mit geringen Schwingbewegungen und bei nicht ausreichender Schmierung als Lager geeignet sein. Als leicht auswechselbare Verschleißteile erhöhen sie die Lebensdauer von Bauteilen, wie z.B. Bremsgestängen von Schienenfahrzeuge und Gelenken von Baumaschinen.Die aufnehmenden Bohrungen bzw. Zapfen werden in den Toleranzklassen H8 bzw. h8 ausgeführt.

[[Bild:Spannbuchsen.jpg|600px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Einspannbuchse ohne Aussenkung (Form E) und mit pfeilförmigem schlitz (Form P) für Lagerungen mit Umlaufbewegungen,
'''b)Aufpspannbuchse mit geradem Schlitz (Form G) für Lagerungen mit Schwenkbewegungen'''

=== '''Anwendungs Beispiele für Stifte''' ===

----

[[Bild:Ke2-04112005 00960657.png]]
Quelle video.tu-clausthal.de

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Wiederholungsfragen''' ==

1-) Wie lassen sich Bauteile mit Bolzen und Stiften verbinden?

2-) Warum werden Bolzen bei losen Verbindungen gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert?

3-) Aus welchen Werkstoff werden Bolzen hergestellt und warum wählt man einen härteren Werkstoff als für die Bauteile?

4-) Wie werden Stiftverbindungen hergestellt?

5-) Was ist bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen?

6-) Warum ist die Anwendung von Kegelstiften kostspielig?

7-) Wo kommen den Typ A und Typ B Zylinderstifte zum Einsatz?

8-) Was haben Kerbstifte Gegensatz zu den glatten Kegel und Zylinderstiften am Umfang?

9-) Wo werden Kerbnägel Eingesetzt?

10-) Wodurch unterscheiden sich die Leichte Ausführung und die schwere Ausführung von Spannstiften?

11-) Wo werden Spannbuchsen als leicht auswechselbare Verschleißteile eingesetzt?

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösungen#Lösungen|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Bolzenverbindungen''' ==

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|thumb|right|300px|Quelle RM Kapitel 9
]]

'''Die Bolzenverbindungen werden in Prinzip wie im Bild dargestellt, gestaltet. Die Bolzen werden dabei auf Biegung, Schub und Flächenpressung beansprucht.'''

'''Die Fügebedingungen des Bolzens in der Gabel und in der Stange haben einen erheblichen Einfluss auf die Größe der im Bolzen auftretenden Biegemomente.'''

----

=== Einbaufälle und Biegemomente von Bolzen (Einbaufall 1) ===

'''Einbaufall 1'''

Der Bolzen sitzt in der Gabel und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 1.png|thumb|right|300px|Quelle RM Kapitel 9
]]

1-) Bolzen als frei aufliegender Träger

2-) Querkraftfläche

3-) Momentenfläche

[[Bild:Mbmax.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

tG = Dicke des Gabelauges

----

=== '''Einbaufall 2''' ===

Der Bolzen sitzt in der Gabel mit einer Übermaßpassung und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall2.png|thumb|right|300px|Quelle RM Kapitel 9
]]

4-) Bolzen als beidseitig eingespannter Träger

5-) Querkraftfläche im Bereich der Stange

6-) Momentenfläche im Bereich der Stange

[[Bild:Mbmax2.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

Gleichgroßes Biegemoment in den Bolzenquerschnitten A-B und C-D.

----

=== '''Einbaufall 3''' ===

Der Bolzen sitzt in der Stange mit einer Übermaßpassung und in der Gabel mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 3.png|right|thumb|300px|Quelle RM Kapitel 9
]]

7-) Bolzen als mittig eingespannter Träger

8-) Querkraftfläche im bereih der Gabel

9-) Momentenfläche im Bereich der Gabel

[[Bild:Mbmax3.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

tG = Dicke des Gabelauges

Größtes Biegemoment in den Einspannquerschnitten A-B .

----

=== Festlegen der Bauteilabmessungen ===
[[Bild:Bolzen Durchmesser.png|thumb|right|400px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

'''Bolzendurchmesser (Entwurfsberechnung)'''

[[Bild:D.png|150px]]

'''Für Augen und Naben Durchmesser:'''

'''D = (2,5…3) * d (für Stahl und GS)'''

'''D = (3…3,5) * d (für GJL und GG)'''

''d'' = Bolzendurchmesser

''KA'' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''k'' = Einspannfaktor,abhängig vom Einbaufall (siehe Bild rechts)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Fnenn = Nenn-Betriebskraft

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastung abhängig siehe Bild rechts)

''ts'' = Dicke des Stangen (Formel siehe Bild rechts)

tG = Dicke des Gabelauges (Formel siehe Bild rechts)

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.
----

=== '''Biegespannung (Vollbolzen)''' ===

[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

'''σ'''b = Biegespannung

''KA'' = Anwendunsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment (Einbaufall beachten und ''M'' bmax Formel entsprechend auswählen)

''W'' = Wiederstandsmoment

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Biegespannung.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

----

=== '''Schubspannung in der Nulllinie (Vollbolzen)''' ===
[[Bild:Tazul.png|thumb|right|300px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

'''τ'''max = Schubspannung

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''S = Querschnittsfläche des Bolzens

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Tmax.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

----

=== '''Mittlere Flähenpressung''' ===

[[Bild:Pzul.png|thumb|right|300px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

[[Bild:Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung (Belastungsfall beachten)
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''proj = Projektionsfläche zur Berechnung der mittleren Flächenpressung

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Berechnungsaufgabe für eine Bolzenverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.1 (Seite: 293 RM)

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|300px]]

Ein Bolzengelenk soll durch eine sehr stark stoßhaft auftretende Kraft F=14,5kN schwellend belastet werden.
Für Stangen- und Gabelkopf ist der Werkstoff S275JR vorgesehen. Als Bolzen soll ein ungehärteter Zylinderstift nach '''[[DIN]]''' EN ISO 2338,Toleranzfeld h8 verwendet werden, der in der Bohrung des Stangenkopfes mit einer Spielpassung und in der Bohrung der Gabel mit einer Übermaßpassung sitzt.Im Betrieb führt der Bolzen keine Gleitbewegung in dem Stangenkopf aus.

'''Gesucht''':

a-) Die Hauptabmessungen des Gelenkes (''d'', ''ts'', tG , ''D'' und ''l'' ) sind zu ermitteln. ( ''l''= Stiftlänge) Für den Bolzen ist die
Normbezeichnung anzugeben. [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 9-3)#Bolzengelenk|(TB 9-3)]]

b-) Das Gelenk ist auf Abscheren und auf Flächenpressung in der Gabelbohrung und in der Stangenbohrung zu prüfen.

c-) Der Bolzen ist auf Biegespannung zu prüfen.

[[Media:Bolzen_Aufgabe.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Bolzengelenk|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Stiftverbindungen''' ==

=== Querstiftverbindung ===
[[Bild:Querstiftverbindungen.png|thumb|right|700px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

'''Querstiftverbindungen, die ein Drehmoment zu übertragen haben, wie z.B. Hebelnaben, werden bei größeren Kräften auf Flächenpressung und auf Abscheren nachgeprüft.'''

'''mittlere Flächenpressung (Nabe)'''

[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]
[[Bild:Tazulässig.png|thumb|right|300px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]
[[Bild:PN(Nabe).png]]

'''maximale mittlere Flächenpressung (Welle)'''

[[Bild:Pw.png]]

'''Scherspannung im Stift'''

[[Bild:Scherspannung.png]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser
[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,2...0,3) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''D'' = 2 * ''s'' + dw

''s'' = Dicke der Nabenwand
[Erfahrungsgemäß wird für den entwurfgewählt: ''s'' = (0,25...0,5) * dw für St- und GS-Naben, ''s'' = 0,75 * dw für GJL-(GG-)Naben]

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== Steckstiftverbindungen ===
[[Bild:Steckstift-Verbindungen.png|thumb|400px|right|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

'''Bei Steckstiftverbindungen entprechend Bild wird der Stift durch das Moment ''M'' = ''F'' * ''l'' auf Biegung und durch ''F'' als Querkraft auf Scub, der jedoch vernahlässigt werden kann, sowie auf Flächenpressung beansprucht.'''

'''Biegespannung'''

[[Bild:Biegespannung Qb.png]]

'''σ'''b = Biegespannung
[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]
'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten), für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''d'' = Stiftdurchmesser

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

'''Maximale mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Pmax Steckstift.png]]
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''F''nenn = senkrecht zur Stiftachse wirkende Nennbiegekraft

''l'' = Hebelarm der Biegekraft

''s'' = Einstecktiefe des Stiftes

''d'' = Stiftdurchmesser

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== '''Längsstiftverbindungen''' ===
[[Bild:Längsstiftverbindung.png|thumb|right|400px]]

'''Längsstiftverbindungen, die entsprechend Bild ein Drehmoment zu übertragen haben, werden auf Flächenpressung und Abscheren des Stiftes beansprucht. Da rechnerisch die mittlere Flächenpressung doppelt so groß wie die Abscherspannung ist, kann die Scherbeanspruchung in Vollstiften vernachlässigt werden, solange 2 * '''τ'''azul > ''p''zul ist, was für alle üdlichen Werkstoffpaarungen zutrifft.'''

'''mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Mittlere Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser

[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,15...0,2) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''l'' = tragende Stiftlänge, abhängig von der Nabenbreite, üblich ''l'' = (1...1,5) * dw

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

== '''Berechnungsaufgabe für eine Stiftverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.3 (Seite: 295 RM)

[[Bild:Schalthebel.jpg|400px]]

Die Nabe eines Schalthebels aus EN-GJL-200 soll mit einer Welle aus E295 mit dw=32mm Durchmesser durch einen Kegelkerbstift nach DIN EN ISO 8744 als Querstift verbunden werden. Am Ende des Hebels mit Länge ''l''1= 80mm ist zur Befestigung der Rückstellfeder ein Passkerbstift DIN 1469-C8x25-St (Kerbstift mit Hals und gerundeter Nut am Ende) eingesetzt, so dass bei s= 12mm, die freie Stiftlänge ''l''2= 15mm beträgt. Die größte Federkraft F=400 N greift schwellend an. Stöße treten nicht auf.

'''Gesucht''':

a-) Der zum Wellendurchmesser dw passende (mittlere) Durchmesser ( d ) des Querstiftes und dessen Länge '''''l''''' sind festzulegen,

wenn der Nabendurchmesser D= 2 * dw ausgeführt wird. Die Normbezeichnung des Kegelkerbstiftes ist anzugeben.

b-) Die Querstiftverbindung ist nach Flächenpressung (Nabe, Welle) und Abscheren zu prüfen.

c-) Der Passkerbstift ist zu prüfen ( auf Biegung ), für den zunächst ein Durchmesser d1= 8mm vorgesehen wird, der ggf. zu ändern ist.

d-) Die Flächenpressung für den Passkerbstift ist zu prüfen.

[[Media:Aufgabe_Stifte.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Schalthebel|Hier geht's zur Lösung!]]

== Formelzeichen mit Einheiten ==
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Formelzeichen|Hier geht's zur Formelzeichen!]]

=='''Powerpoint'''==

[[Media:Bolzen_und_Stifte.ppt|Bolzen-,Stiftverbindungen]]

==Quellenangabe==

*Roloff/Matek: Maschinenelemente, Lehrbuch und Tabellenbuch,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 18. Aufl. 2007, ISBN 3-834-80262-X , € 36,90.

*Roloff/Matek Maschinenelemente Formelsammlung,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 8. Aufl. 2006. ISBN 3-834-80119-4, € 20,90.

*Tabellenbuch Metall, 43. Auflage. [http://www.europa-lehrmittel.de/4dcgi/page?responsePage=/html/index2.html&0.9606717324196992 Europa Verlag ], ISBN 3-8085-1673-9, € 21,50

*[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de]

== Links ==

[http://www.gremako.de Gregory & Maackens GmbH & Co. KG]

[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de] '''Hier findest du eine Vorlesung zum Thema Bolzen und Stiftverbindungen.'''

[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]

[[Kategorie:Fertigungstechnik]]

{{Sprungmarke Allgemeines}}

Bolzen- und Stiftverbindungen

2008-10-11T21:23:42Z

Bülent: /* Querstiftverbindung */

'''Hallo {{Currentuser}}, ich wünsche Dir viel Spaß beim Lesen dieser Seite...'''

==''' Allgemeines''' ==
<table width="100%" border="0">
<tr>
<td><div align="center"><[[Bild:Pins-1-.gif|300px]]
</div></td>
<td><div align="center">__TOC__</div></td>
</tr>
</table>
 
 

Bauteile lassen sich einfach und kostengünstig mit Bolzen, Stiften oder ähnlichen Formteilen verbinden. Diese Verbindungselemente werden sowohl für lose als auch für feste Verbindungen, für Lagerungen, für Führungen, Zentrierungen, Halterungen und zum Sichern der Bauteile gegen Überlastung (z.B. Brechbolzen und [[Bolzen- und Stiftverbindungen: Sicherheits- kupplungen#Bolzengelenk|Sicherheits- kupplungen]]
Sicherheits- kupplungen) verwendet.
Bei losen Verbindungen und auch zur Aufnahme von [http://de.wikipedia.org/wiki/Axialkraft Axialkräften] müssen die Bolzen bzw. die gelagerten oder verbundenen Teile häufig durch '''[[Sicherungselemente]]''', wie Splinte, Sicherungs -ringe oder Querstifte, gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert werden.

== '''Bolzen''' ==

Bolzen werden häufig angewendet als Gelenkverbindung. Für die Bolzendurchmesser empfehlen die '''[[Normen]]''' die [http://www.maschinenbau.tu-ilmenau.de/mb/wwwkt/imk_lehrmaterialien/home/downld_ma/passungssynthese/passungssynthese_030102/html/glossar.html Toleranzklasse] [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html h11].
Für die Bolzen wählt man meist einen härteren '''[[Werkstoff]]''' als für die Bauteile, um Fressgefahr und übermäßigen Verschleiß zu vermeiden. Normbolzen werden aus Automatenstahl hergestellt.Bolzenverbindungen mit Schwenk- bzw. langsamen Umlaufbewegungen arbeiten meist im Bereich der Festkörper-bzw. Mischreibung und sind deshalb durch Fressen bzw. übermäßigen Verschleiß (Ausschlagen) gefährdet. Betriebssichere Lösungen lassen sich durch die Wahl geeigneter Gleitpartner nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|TB 9-1]] finden.
Weiche Bolzen können mit Spannbuchsen eingebaut werden. Bei höheren Anforderungen (extreme Temperaturen, höchste Lagerbelastungen, Korrosion u.a) ermöglicht eine dünne Gleitbeschichtung aus [http://de.wikipedia.org/wiki/Festschmierstoff Festschmierstoffe] oft eine wartungsfreie Lebensdauer -schmierung. Soll eine Schmierung der Lauffläche mittels [http://de.wikipedia.org/wiki/Schmiernippel Schmiernippel] durch den Bolzen hindurch erfolgen, dann sind Schmierlöcher nach DIN 1442 vorzusehen.

[[Bild:Bolzenformen.jpg|500px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Bolzen ohne Kopf, b) Bolzen ohne Kopf und mit Splintlöchern, c) Bolzen mit Kopf und mit Splintloch (Form A ohne Splintloch), d) Bolzen mit Kopf und mit Gewindezapfen'''

----

=== '''Einsatz :''' ===

* Sehr einfache und kostengünstige Verbindung

* Sowohl für lose als auch feste Verbindungen

* Verdrehsicherung Nabe/Welle

* Halterung für Feder

* Lagegenaue Fixierung von Bauteilen

----

=== Anwendungsbeispiele für Bolzenverbindungen ===
<gallery>
Bild:Bolzen in Kranbau.png
Bild:Kranbau.jpg
Bild:Kranbau1.png
Bild:Maschinenteile.png
Bild:Kolbenbolzen.png
Bild:Bolzen mit Sicherung.png
Bild:Gelenkverbindung.jpg
Bild:Gelenkverbindung2.jpg
</gallery>

Quelle RM und video.tu-clausthal.de
----

== '''Stifte''' ==
Stiftverbindungen werden hergestellt, in dem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit [http://de.wikipedia.org/wiki/Passung Übermaß] eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und kraftschlüssig. Stifte dienen zur Sicherung der Lage (Fixierung,Zentrierung) von Bauteilen ,zur scherfesten Verbindung von Maschinenteilen, zur Halterung von Federn oder "fliegenden" Lagerung von Maschinenteilen, zur Sicherung von Bolzen und Muttern und zur Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte). Bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen sind die verlangte Fixiergenauigkeit, Herstellkosten für die Aufnahmebohrung (Passarbeit), die Sitzfestigkeit, die Lösbarkeit und die verlangte [http://www.chemgapedia.de/vsengine/popup/vsc/de/glossar/s/sc/scherkraft.glos.html Scherkraft]. Stifte sollen aus einem härteren Werkstoff als die zu verbindenden Bauteile sein.

=== '''Einsatz:''' ===

* Sicherung der Lage (Fixierung, Zentrierung)

* Sicherung gegen Verdrehen - scherfeste Verbindung von Maschinenteilen

* Halterung von Federn

* „Fliegende“ Lagerungen

* Sicherung von Bolzen und Muttern

* Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte)

'''Nach der Form wird grundsätzlich unterschieden zwischen''':

* '''Kegelstift'''

* '''Zylinderstift'''

* '''Kerbstifte und Kerbnägel'''

* '''Spannstift (Spannhülsen)'''

* '''Spannbuchsen'''

'''Alle Stiftarten gibt es in verschiedenen Ausführungen.'''

{{Sprungmarke Allgemeines}}

=== Kegelstifte ===

----

Kegelstifte können die bei häufigem Ausbau auftretende Abnutzung bzw. Lochaufweitung ausgleichen und stellen deshalb immer wieder die genaue Lage der Teile zueinander her. Sie werden überwiegend als Passstifte, aber auch als Verbindungsstifte z.B. als Querstifte bei [http://www.maedler.de/de/Catalog/P/1643/1625/862.aspx Stellringen] und Wellengelenken, verwendet. Da die Aufnahmebohrung kegelig aufgerieben und der Stift eingepasst werden muss, ist ihre Anwendung kostspielig. Kegelstifte lassen sich leicht lösen, sind aber nicht rüttelfest. Kann der Kegelstift nicht herausgeschlagen werden wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Kegelstifte mit Gewindezapfen nach '''[[DIN]]''' EN 28737 bzw. mit Innengewinde '''[[DIN]]''' EN 28736 zu verwenden, die mittels einer Mutter bzw. [[Schraubenverbindungen|Schraube]] gelöst werden können.

[[Bild:Kegelstifte, ungehärtet.jpg|400px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) für durchgehende Löcher, b) mit Gewindezapfen (für Grundlöcher), c) mit Innengewinde (für Grundlöcher)'''

=== Zylinderstifte ===

----

Zylinderstifte aus ungehärtetem Stahl und austenitischem Stahl nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 2338 werden in den [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html Toleranzklassen] m6 und h8 gefertigt. Ihre anwendung entspricht den Kegelstiften. Das erforderliche Aufreiben der Bohrung macht ihre Anwendung kostspielig. Sie sind schwerer lösbar als Kegelstifte und auch nicht rüttelfest. Zum Verbinden und Fixieren von hochbeanspruchten und gehärteten Teilen an Vorrichtungen und Werkzeugen kommen durchgehärtete (Typ A) bzw. einsatzgehärtete
(Typ B) Zylinderstifte nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8734 mit der Toleranzklasse m6 in Frage. Kann der Zylinderstift nicht herausgeschlagen werden, wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Zylinderstifte mit Innengewinde nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8733 und nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8735 ausgeführt. Durch eine leichte Abflachung oder Längsrille am Stiftmantel kann beim Eindrücken des Stiftes verdrängte Luft (Öl)
entweichen. Die Stifte können unter Zuhilfenahme von Abziehschrauben "gezogen" werden.

[[Bild:Zylinderstifte.jpg|800px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) für durchgehende Löcher, b) bis d) mit Innengewinde und Abflachung oder Längsrille zur Druckentlastung (für Grundlöcher)
'''e) Lösen eines Stiftes mit Hilfe einer Abziehschschraube, f) Lösen eines Stiftes mit Hilfe eines von Hand geführten Schlaggewichtes'''

=== '''Kerbstifte und Kerbnägel''' ===

----

Im Gegensatz zu den glatten Kegel- und Zylinderstiften sind Kerbstifte und Kerbnägel am Umfang mit 3 Kerbwulstpaaren versehen, die beim Einschlagen in das nur mit dem [[Anschleifen von Spiralbohrern|Spiralbohrer]] hergestelte Loch elastisch in die Kerbfurchen zurückgedrängt werden.Die dadurch gegenüber der unbeschädigt bleibenden Bohrlochwandung entstehende radiale Verspannung hält den Kerbstift (Kerbnagel) rüttelfest.Er kann mehrfach wiederverwendet werden.Die Herstellung solcher Verbindungen ist aufgrund der einfachen Arbeitsweise sehr wirtschaftlich.Kerbstifte nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8739 bis 8745 werden sowohl als Befestigungs- und Sicherungsstifte an Stelle von Kegel- und Zylinderstiften sowie auch als Lager- und Gelenkbolzen vielseitig verwendet.Mit Kerbnägeln nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8746 und 8747 können gering beanspruchte Teile, wie Rohrschellen und Schilder, einfach und schnell befestigt werden.Um ein ein Fressen der Stifte zu verhindern, muss ihre [[Festigkeit]] größer als die der Bauteile sein.

[[Bild:Kerbwulst.jpg|800px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Kerbprinzip, b) Passkerbstift mit Halös nach DIN 1469, c) Zylinderkerbstift mit Einführ-Ende, d) Kegelkerbstift,
'''e) Passkerbstift, f) Zylinderkerbstift mit Fase, g) Steckkerbstift, h) Knebelkerbstift, i) Halbrundkerbnagel, k)''' '''Senkkerbnagel'''

=== Spannstifte (Spannhülsen) ===

----

Spannstifte werden aus gewalztem Federbandstahl gerollt. Die leichte Ausführung nach DIN EN ISO 13337 unterscheidet sich von der schweren Ausführung nach DIN EN ISO 8752 nur durch die Wanndicke (0,1 * d bzw. 0,2 * d). Die in Längsrichtung geschlitzten Hülsen haben gegenüber dem Lochdurchmesser je nach Größe ein Übermaß von 0,2 bis 0,5mm, so dass sich nach dem Eintreiben ein rüttelfester Sitz ergibt. Die Stifte lassen sich leicht austreiben und können mehrfach wieder verwendet werden. Kegelige Stiftenden erleichtern das Einführen in die Aufnahmebohrung. Spannstifte sind zur Aufnahme von Stoß- und
Schlagarbeit geeignet. Sie werden ähnlich wie Kerbstifte als Pass-, Befestigungs- und Sicherungsstifte wervendet. Als Schrauben- und Bolzenhülsen werden sie dort eingesetzt, wo Scherkräfte zu übertragen sind und die Schrauben und Bolzen entlastet und klein gehalten werden sollen. Beim Einbau der Stifte ist die Lage des Schlitzes zur Kraftrichtung zu beachten.
Für große Scherkräfte können aus zwei ineinandergeschobenen Stiften Verbundspannstifte gebildet werden. Beim Connex-Spannstift bewirken die versetzt angeordneten Zähne des Schlitzes eine zusätzliche Axialspannung. Spiral-Spannstifte und Connex-Spannstift weisen gegenüber Spannstiften mit offenem Schlitz folgende Vorteile auf:Erhöhte Sitzfestigkeit, gleichhoher Scherfestigkeit in jeder radialen Richtung. Sie sind unempfindlich gegen Stoß- und Schlagbeanspruchung und werden als Pass-, Verbindungs- und Gelenkstifte eingesetzt. Die Aufnahmebohrungen für alle Spannstifte können einfach mit Spiralbohrern hergestellt werden.

[[Bild:Spannstifte.jpg|700px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Spannstift, b) weiche Federung (vermeiden), c) harte Federung, d) Verbundspannstift, e) Spiral-Spannstift,
'''f) Connex-Spannstift'''

=== Spannbuchsen ===

----

Spannbuchsen werden aus vergütetem [http://www.banki.hu/~aat/oktatas/gepesz/anyagtudomany2/diagram/m_5026_56Si7.pdf Federbandstahl 55Si7] gerollt, wahlweise mit geradem, pfeilförmigem und schrägem Schlitz ausgeführt und als Einspannbuchsen für Bohrungen bzw. als Aufspannbuchsen für Zapfen verwendet.Sie können bei großen Lagerdrücken mit geringen Schwingbewegungen und bei nicht ausreichender Schmierung als Lager geeignet sein. Als leicht auswechselbare Verschleißteile erhöhen sie die Lebensdauer von Bauteilen, wie z.B. Bremsgestängen von Schienenfahrzeuge und Gelenken von Baumaschinen.Die aufnehmenden Bohrungen bzw. Zapfen werden in den Toleranzklassen H8 bzw. h8 ausgeführt.

[[Bild:Spannbuchsen.jpg|600px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Einspannbuchse ohne Aussenkung (Form E) und mit pfeilförmigem schlitz (Form P) für Lagerungen mit Umlaufbewegungen,
'''b)Aufpspannbuchse mit geradem Schlitz (Form G) für Lagerungen mit Schwenkbewegungen'''

=== '''Anwendungs Beispiele für Stifte''' ===

----

[[Bild:Ke2-04112005 00960657.png]]
Quelle video.tu-clausthal.de

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Wiederholungsfragen''' ==

1-) Wie lassen sich Bauteile mit Bolzen und Stiften verbinden?

2-) Warum werden Bolzen bei losen Verbindungen gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert?

3-) Aus welchen Werkstoff werden Bolzen hergestellt und warum wählt man einen härteren Werkstoff als für die Bauteile?

4-) Wie werden Stiftverbindungen hergestellt?

5-) Was ist bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen?

6-) Warum ist die Anwendung von Kegelstiften kostspielig?

7-) Wo kommen den Typ A und Typ B Zylinderstifte zum Einsatz?

8-) Was haben Kerbstifte Gegensatz zu den glatten Kegel und Zylinderstiften am Umfang?

9-) Wo werden Kerbnägel Eingesetzt?

10-) Wodurch unterscheiden sich die Leichte Ausführung und die schwere Ausführung von Spannstiften?

11-) Wo werden Spannbuchsen als leicht auswechselbare Verschleißteile eingesetzt?

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösungen#Lösungen|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Bolzenverbindungen''' ==

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|thumb|right|300px|Quelle RM Kapitel 9
]]

'''Die Bolzenverbindungen werden in Prinzip wie im Bild dargestellt, gestaltet. Die Bolzen werden dabei auf Biegung, Schub und Flächenpressung beansprucht.'''

'''Die Fügebedingungen des Bolzens in der Gabel und in der Stange haben einen erheblichen Einfluss auf die Größe der im Bolzen auftretenden Biegemomente.'''

----

=== Einbaufälle und Biegemomente von Bolzen (Einbaufall 1) ===

'''Einbaufall 1'''

Der Bolzen sitzt in der Gabel und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 1.png|thumb|right|300px|Quelle RM Kapitel 9
]]

1-) Bolzen als frei aufliegender Träger

2-) Querkraftfläche

3-) Momentenfläche

[[Bild:Mbmax.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

tG = Dicke des Gabelauges

----

=== '''Einbaufall 2''' ===

Der Bolzen sitzt in der Gabel mit einer Übermaßpassung und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall2.png|thumb|right|300px|Quelle RM Kapitel 9
]]

4-) Bolzen als beidseitig eingespannter Träger

5-) Querkraftfläche im Bereich der Stange

6-) Momentenfläche im Bereich der Stange

[[Bild:Mbmax2.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

Gleichgroßes Biegemoment in den Bolzenquerschnitten A-B und C-D.

----

=== '''Einbaufall 3''' ===

Der Bolzen sitzt in der Stange mit einer Übermaßpassung und in der Gabel mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 3.png|right|thumb|300px|Quelle RM Kapitel 9
]]

7-) Bolzen als mittig eingespannter Träger

8-) Querkraftfläche im bereih der Gabel

9-) Momentenfläche im Bereich der Gabel

[[Bild:Mbmax3.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

tG = Dicke des Gabelauges

Größtes Biegemoment in den Einspannquerschnitten A-B .

----

=== Festlegen der Bauteilabmessungen ===
[[Bild:Bolzen Durchmesser.png|thumb|right|400px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

'''Bolzendurchmesser (Entwurfsberechnung)'''

[[Bild:D.png|150px]]

'''Für Augen und Naben Durchmesser:'''

'''D = (2,5…3) * d (für Stahl und GS)'''

'''D = (3…3,5) * d (für GJL und GG)'''

''d'' = Bolzendurchmesser

''KA'' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''k'' = Einspannfaktor,abhängig vom Einbaufall (siehe Bild rechts)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Fnenn = Nenn-Betriebskraft

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastung abhängig siehe Bild rechts)

''ts'' = Dicke des Stangen (Formel siehe Bild rechts)

tG = Dicke des Gabelauges (Formel siehe Bild rechts)

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.
----

=== '''Biegespannung (Vollbolzen)''' ===

[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

'''σ'''b = Biegespannung

''KA'' = Anwendunsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment (Einbaufall beachten und ''M'' bmax Formel entsprechend auswählen)

''W'' = Wiederstandsmoment

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Biegespannung.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

----

=== '''Schubspannung in der Nulllinie (Vollbolzen)''' ===
[[Bild:Tazul.png|thumb|right|300px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

'''τ'''max = Schubspannung

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''S = Querschnittsfläche des Bolzens

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Tmax.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

----

=== '''Mittlere Flähenpressung''' ===

[[Bild:Pzul.png|thumb|right|300px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

[[Bild:Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung (Belastungsfall beachten)
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''proj = Projektionsfläche zur Berechnung der mittleren Flächenpressung

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Berechnungsaufgabe für eine Bolzenverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.1 (Seite: 293 RM)

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|300px]]

Ein Bolzengelenk soll durch eine sehr stark stoßhaft auftretende Kraft F=14,5kN schwellend belastet werden.
Für Stangen- und Gabelkopf ist der Werkstoff S275JR vorgesehen. Als Bolzen soll ein ungehärteter Zylinderstift nach '''[[DIN]]''' EN ISO 2338,Toleranzfeld h8 verwendet werden, der in der Bohrung des Stangenkopfes mit einer Spielpassung und in der Bohrung der Gabel mit einer Übermaßpassung sitzt.Im Betrieb führt der Bolzen keine Gleitbewegung in dem Stangenkopf aus.

'''Gesucht''':

a-) Die Hauptabmessungen des Gelenkes (''d'', ''ts'', tG , ''D'' und ''l'' ) sind zu ermitteln. ( ''l''= Stiftlänge) Für den Bolzen ist die
Normbezeichnung anzugeben. [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 9-3)#Bolzengelenk|(TB 9-3)]]

b-) Das Gelenk ist auf Abscheren und auf Flächenpressung in der Gabelbohrung und in der Stangenbohrung zu prüfen.

c-) Der Bolzen ist auf Biegespannung zu prüfen.

[[Media:Bolzen_Aufgabe.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Bolzengelenk|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Stiftverbindungen''' ==

=== Querstiftverbindung ===
[[Bild:Querstiftverbindungen.png|thumb|right|700px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

'''Querstiftverbindungen, die ein Drehmoment zu übertragen haben, wie z.B. Hebelnaben, werden bei größeren Kräften auf Flächenpressung und auf Abscheren nachgeprüft.'''

'''mittlere Flächenpressung (Nabe)'''

[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]
[[Bild:Tazulässig.png|thumb|right|300px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]
[[Bild:PN(Nabe).png]]

'''maximale mittlere Flächenpressung (Welle)'''

[[Bild:Pw.png]]

'''Scherspannung im Stift'''

[[Bild:Scherspannung.png]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser
[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,2...0,3) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''D'' = 2 * ''s'' + dw

''s'' = Dicke der Nabenwand
[Erfahrungsgemäß wird für den entwurfgewählt: ''s'' = (0,25...0,5) * dw für St- und GS-Naben, ''s'' = 0,75 * dw für GJL-(GG-)Naben]

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== Steckstiftverbindungen ===
[[Bild:Steckstift-Verbindungen.png|thumb|400px|right]]

'''Bei Steckstiftverbindungen entprechend Bild wird der Stift durch das Moment ''M'' = ''F'' * ''l'' auf Biegung und durch ''F'' als Querkraft auf Scub, der jedoch vernahlässigt werden kann, sowie auf Flächenpressung beansprucht.'''

'''Biegespannung'''

[[Bild:Biegespannung Qb.png]]

'''σ'''b = Biegespannung
[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px]]
'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten), für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''d'' = Stiftdurchmesser

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

'''Maximale mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Pmax Steckstift.png]]
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''F''nenn = senkrecht zur Stiftachse wirkende Nennbiegekraft

''l'' = Hebelarm der Biegekraft

''s'' = Einstecktiefe des Stiftes

''d'' = Stiftdurchmesser

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== '''Längsstiftverbindungen''' ===
[[Bild:Längsstiftverbindung.png|thumb|right|400px]]

'''Längsstiftverbindungen, die entsprechend Bild ein Drehmoment zu übertragen haben, werden auf Flächenpressung und Abscheren des Stiftes beansprucht. Da rechnerisch die mittlere Flächenpressung doppelt so groß wie die Abscherspannung ist, kann die Scherbeanspruchung in Vollstiften vernachlässigt werden, solange 2 * '''τ'''azul > ''p''zul ist, was für alle üdlichen Werkstoffpaarungen zutrifft.'''

'''mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Mittlere Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser

[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,15...0,2) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''l'' = tragende Stiftlänge, abhängig von der Nabenbreite, üblich ''l'' = (1...1,5) * dw

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

== '''Berechnungsaufgabe für eine Stiftverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.3 (Seite: 295 RM)

[[Bild:Schalthebel.jpg|400px]]

Die Nabe eines Schalthebels aus EN-GJL-200 soll mit einer Welle aus E295 mit dw=32mm Durchmesser durch einen Kegelkerbstift nach DIN EN ISO 8744 als Querstift verbunden werden. Am Ende des Hebels mit Länge ''l''1= 80mm ist zur Befestigung der Rückstellfeder ein Passkerbstift DIN 1469-C8x25-St (Kerbstift mit Hals und gerundeter Nut am Ende) eingesetzt, so dass bei s= 12mm, die freie Stiftlänge ''l''2= 15mm beträgt. Die größte Federkraft F=400 N greift schwellend an. Stöße treten nicht auf.

'''Gesucht''':

a-) Der zum Wellendurchmesser dw passende (mittlere) Durchmesser ( d ) des Querstiftes und dessen Länge '''''l''''' sind festzulegen,

wenn der Nabendurchmesser D= 2 * dw ausgeführt wird. Die Normbezeichnung des Kegelkerbstiftes ist anzugeben.

b-) Die Querstiftverbindung ist nach Flächenpressung (Nabe, Welle) und Abscheren zu prüfen.

c-) Der Passkerbstift ist zu prüfen ( auf Biegung ), für den zunächst ein Durchmesser d1= 8mm vorgesehen wird, der ggf. zu ändern ist.

d-) Die Flächenpressung für den Passkerbstift ist zu prüfen.

[[Media:Aufgabe_Stifte.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Schalthebel|Hier geht's zur Lösung!]]

== Formelzeichen mit Einheiten ==
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Formelzeichen|Hier geht's zur Formelzeichen!]]

=='''Powerpoint'''==

[[Media:Bolzen_und_Stifte.ppt|Bolzen-,Stiftverbindungen]]

==Quellenangabe==

*Roloff/Matek: Maschinenelemente, Lehrbuch und Tabellenbuch,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 18. Aufl. 2007, ISBN 3-834-80262-X , € 36,90.

*Roloff/Matek Maschinenelemente Formelsammlung,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 8. Aufl. 2006. ISBN 3-834-80119-4, € 20,90.

*Tabellenbuch Metall, 43. Auflage. [http://www.europa-lehrmittel.de/4dcgi/page?responsePage=/html/index2.html&0.9606717324196992 Europa Verlag ], ISBN 3-8085-1673-9, € 21,50

*[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de]

== Links ==

[http://www.gremako.de Gregory & Maackens GmbH & Co. KG]

[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de] '''Hier findest du eine Vorlesung zum Thema Bolzen und Stiftverbindungen.'''

[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]

[[Kategorie:Fertigungstechnik]]

{{Sprungmarke Allgemeines}}

Bolzen- und Stiftverbindungen

2008-10-11T21:22:41Z

Bülent: /* '''Mittlere Flähenpressung''' */

'''Hallo {{Currentuser}}, ich wünsche Dir viel Spaß beim Lesen dieser Seite...'''

==''' Allgemeines''' ==
<table width="100%" border="0">
<tr>
<td><div align="center"><[[Bild:Pins-1-.gif|300px]]
</div></td>
<td><div align="center">__TOC__</div></td>
</tr>
</table>
 
 

Bauteile lassen sich einfach und kostengünstig mit Bolzen, Stiften oder ähnlichen Formteilen verbinden. Diese Verbindungselemente werden sowohl für lose als auch für feste Verbindungen, für Lagerungen, für Führungen, Zentrierungen, Halterungen und zum Sichern der Bauteile gegen Überlastung (z.B. Brechbolzen und [[Bolzen- und Stiftverbindungen: Sicherheits- kupplungen#Bolzengelenk|Sicherheits- kupplungen]]
Sicherheits- kupplungen) verwendet.
Bei losen Verbindungen und auch zur Aufnahme von [http://de.wikipedia.org/wiki/Axialkraft Axialkräften] müssen die Bolzen bzw. die gelagerten oder verbundenen Teile häufig durch '''[[Sicherungselemente]]''', wie Splinte, Sicherungs -ringe oder Querstifte, gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert werden.

== '''Bolzen''' ==

Bolzen werden häufig angewendet als Gelenkverbindung. Für die Bolzendurchmesser empfehlen die '''[[Normen]]''' die [http://www.maschinenbau.tu-ilmenau.de/mb/wwwkt/imk_lehrmaterialien/home/downld_ma/passungssynthese/passungssynthese_030102/html/glossar.html Toleranzklasse] [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html h11].
Für die Bolzen wählt man meist einen härteren '''[[Werkstoff]]''' als für die Bauteile, um Fressgefahr und übermäßigen Verschleiß zu vermeiden. Normbolzen werden aus Automatenstahl hergestellt.Bolzenverbindungen mit Schwenk- bzw. langsamen Umlaufbewegungen arbeiten meist im Bereich der Festkörper-bzw. Mischreibung und sind deshalb durch Fressen bzw. übermäßigen Verschleiß (Ausschlagen) gefährdet. Betriebssichere Lösungen lassen sich durch die Wahl geeigneter Gleitpartner nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|TB 9-1]] finden.
Weiche Bolzen können mit Spannbuchsen eingebaut werden. Bei höheren Anforderungen (extreme Temperaturen, höchste Lagerbelastungen, Korrosion u.a) ermöglicht eine dünne Gleitbeschichtung aus [http://de.wikipedia.org/wiki/Festschmierstoff Festschmierstoffe] oft eine wartungsfreie Lebensdauer -schmierung. Soll eine Schmierung der Lauffläche mittels [http://de.wikipedia.org/wiki/Schmiernippel Schmiernippel] durch den Bolzen hindurch erfolgen, dann sind Schmierlöcher nach DIN 1442 vorzusehen.

[[Bild:Bolzenformen.jpg|500px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Bolzen ohne Kopf, b) Bolzen ohne Kopf und mit Splintlöchern, c) Bolzen mit Kopf und mit Splintloch (Form A ohne Splintloch), d) Bolzen mit Kopf und mit Gewindezapfen'''

----

=== '''Einsatz :''' ===

* Sehr einfache und kostengünstige Verbindung

* Sowohl für lose als auch feste Verbindungen

* Verdrehsicherung Nabe/Welle

* Halterung für Feder

* Lagegenaue Fixierung von Bauteilen

----

=== Anwendungsbeispiele für Bolzenverbindungen ===
<gallery>
Bild:Bolzen in Kranbau.png
Bild:Kranbau.jpg
Bild:Kranbau1.png
Bild:Maschinenteile.png
Bild:Kolbenbolzen.png
Bild:Bolzen mit Sicherung.png
Bild:Gelenkverbindung.jpg
Bild:Gelenkverbindung2.jpg
</gallery>

Quelle RM und video.tu-clausthal.de
----

== '''Stifte''' ==
Stiftverbindungen werden hergestellt, in dem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit [http://de.wikipedia.org/wiki/Passung Übermaß] eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und kraftschlüssig. Stifte dienen zur Sicherung der Lage (Fixierung,Zentrierung) von Bauteilen ,zur scherfesten Verbindung von Maschinenteilen, zur Halterung von Federn oder "fliegenden" Lagerung von Maschinenteilen, zur Sicherung von Bolzen und Muttern und zur Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte). Bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen sind die verlangte Fixiergenauigkeit, Herstellkosten für die Aufnahmebohrung (Passarbeit), die Sitzfestigkeit, die Lösbarkeit und die verlangte [http://www.chemgapedia.de/vsengine/popup/vsc/de/glossar/s/sc/scherkraft.glos.html Scherkraft]. Stifte sollen aus einem härteren Werkstoff als die zu verbindenden Bauteile sein.

=== '''Einsatz:''' ===

* Sicherung der Lage (Fixierung, Zentrierung)

* Sicherung gegen Verdrehen - scherfeste Verbindung von Maschinenteilen

* Halterung von Federn

* „Fliegende“ Lagerungen

* Sicherung von Bolzen und Muttern

* Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte)

'''Nach der Form wird grundsätzlich unterschieden zwischen''':

* '''Kegelstift'''

* '''Zylinderstift'''

* '''Kerbstifte und Kerbnägel'''

* '''Spannstift (Spannhülsen)'''

* '''Spannbuchsen'''

'''Alle Stiftarten gibt es in verschiedenen Ausführungen.'''

{{Sprungmarke Allgemeines}}

=== Kegelstifte ===

----

Kegelstifte können die bei häufigem Ausbau auftretende Abnutzung bzw. Lochaufweitung ausgleichen und stellen deshalb immer wieder die genaue Lage der Teile zueinander her. Sie werden überwiegend als Passstifte, aber auch als Verbindungsstifte z.B. als Querstifte bei [http://www.maedler.de/de/Catalog/P/1643/1625/862.aspx Stellringen] und Wellengelenken, verwendet. Da die Aufnahmebohrung kegelig aufgerieben und der Stift eingepasst werden muss, ist ihre Anwendung kostspielig. Kegelstifte lassen sich leicht lösen, sind aber nicht rüttelfest. Kann der Kegelstift nicht herausgeschlagen werden wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Kegelstifte mit Gewindezapfen nach '''[[DIN]]''' EN 28737 bzw. mit Innengewinde '''[[DIN]]''' EN 28736 zu verwenden, die mittels einer Mutter bzw. [[Schraubenverbindungen|Schraube]] gelöst werden können.

[[Bild:Kegelstifte, ungehärtet.jpg|400px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) für durchgehende Löcher, b) mit Gewindezapfen (für Grundlöcher), c) mit Innengewinde (für Grundlöcher)'''

=== Zylinderstifte ===

----

Zylinderstifte aus ungehärtetem Stahl und austenitischem Stahl nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 2338 werden in den [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html Toleranzklassen] m6 und h8 gefertigt. Ihre anwendung entspricht den Kegelstiften. Das erforderliche Aufreiben der Bohrung macht ihre Anwendung kostspielig. Sie sind schwerer lösbar als Kegelstifte und auch nicht rüttelfest. Zum Verbinden und Fixieren von hochbeanspruchten und gehärteten Teilen an Vorrichtungen und Werkzeugen kommen durchgehärtete (Typ A) bzw. einsatzgehärtete
(Typ B) Zylinderstifte nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8734 mit der Toleranzklasse m6 in Frage. Kann der Zylinderstift nicht herausgeschlagen werden, wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Zylinderstifte mit Innengewinde nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8733 und nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8735 ausgeführt. Durch eine leichte Abflachung oder Längsrille am Stiftmantel kann beim Eindrücken des Stiftes verdrängte Luft (Öl)
entweichen. Die Stifte können unter Zuhilfenahme von Abziehschrauben "gezogen" werden.

[[Bild:Zylinderstifte.jpg|800px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) für durchgehende Löcher, b) bis d) mit Innengewinde und Abflachung oder Längsrille zur Druckentlastung (für Grundlöcher)
'''e) Lösen eines Stiftes mit Hilfe einer Abziehschschraube, f) Lösen eines Stiftes mit Hilfe eines von Hand geführten Schlaggewichtes'''

=== '''Kerbstifte und Kerbnägel''' ===

----

Im Gegensatz zu den glatten Kegel- und Zylinderstiften sind Kerbstifte und Kerbnägel am Umfang mit 3 Kerbwulstpaaren versehen, die beim Einschlagen in das nur mit dem [[Anschleifen von Spiralbohrern|Spiralbohrer]] hergestelte Loch elastisch in die Kerbfurchen zurückgedrängt werden.Die dadurch gegenüber der unbeschädigt bleibenden Bohrlochwandung entstehende radiale Verspannung hält den Kerbstift (Kerbnagel) rüttelfest.Er kann mehrfach wiederverwendet werden.Die Herstellung solcher Verbindungen ist aufgrund der einfachen Arbeitsweise sehr wirtschaftlich.Kerbstifte nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8739 bis 8745 werden sowohl als Befestigungs- und Sicherungsstifte an Stelle von Kegel- und Zylinderstiften sowie auch als Lager- und Gelenkbolzen vielseitig verwendet.Mit Kerbnägeln nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8746 und 8747 können gering beanspruchte Teile, wie Rohrschellen und Schilder, einfach und schnell befestigt werden.Um ein ein Fressen der Stifte zu verhindern, muss ihre [[Festigkeit]] größer als die der Bauteile sein.

[[Bild:Kerbwulst.jpg|800px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Kerbprinzip, b) Passkerbstift mit Halös nach DIN 1469, c) Zylinderkerbstift mit Einführ-Ende, d) Kegelkerbstift,
'''e) Passkerbstift, f) Zylinderkerbstift mit Fase, g) Steckkerbstift, h) Knebelkerbstift, i) Halbrundkerbnagel, k)''' '''Senkkerbnagel'''

=== Spannstifte (Spannhülsen) ===

----

Spannstifte werden aus gewalztem Federbandstahl gerollt. Die leichte Ausführung nach DIN EN ISO 13337 unterscheidet sich von der schweren Ausführung nach DIN EN ISO 8752 nur durch die Wanndicke (0,1 * d bzw. 0,2 * d). Die in Längsrichtung geschlitzten Hülsen haben gegenüber dem Lochdurchmesser je nach Größe ein Übermaß von 0,2 bis 0,5mm, so dass sich nach dem Eintreiben ein rüttelfester Sitz ergibt. Die Stifte lassen sich leicht austreiben und können mehrfach wieder verwendet werden. Kegelige Stiftenden erleichtern das Einführen in die Aufnahmebohrung. Spannstifte sind zur Aufnahme von Stoß- und
Schlagarbeit geeignet. Sie werden ähnlich wie Kerbstifte als Pass-, Befestigungs- und Sicherungsstifte wervendet. Als Schrauben- und Bolzenhülsen werden sie dort eingesetzt, wo Scherkräfte zu übertragen sind und die Schrauben und Bolzen entlastet und klein gehalten werden sollen. Beim Einbau der Stifte ist die Lage des Schlitzes zur Kraftrichtung zu beachten.
Für große Scherkräfte können aus zwei ineinandergeschobenen Stiften Verbundspannstifte gebildet werden. Beim Connex-Spannstift bewirken die versetzt angeordneten Zähne des Schlitzes eine zusätzliche Axialspannung. Spiral-Spannstifte und Connex-Spannstift weisen gegenüber Spannstiften mit offenem Schlitz folgende Vorteile auf:Erhöhte Sitzfestigkeit, gleichhoher Scherfestigkeit in jeder radialen Richtung. Sie sind unempfindlich gegen Stoß- und Schlagbeanspruchung und werden als Pass-, Verbindungs- und Gelenkstifte eingesetzt. Die Aufnahmebohrungen für alle Spannstifte können einfach mit Spiralbohrern hergestellt werden.

[[Bild:Spannstifte.jpg|700px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Spannstift, b) weiche Federung (vermeiden), c) harte Federung, d) Verbundspannstift, e) Spiral-Spannstift,
'''f) Connex-Spannstift'''

=== Spannbuchsen ===

----

Spannbuchsen werden aus vergütetem [http://www.banki.hu/~aat/oktatas/gepesz/anyagtudomany2/diagram/m_5026_56Si7.pdf Federbandstahl 55Si7] gerollt, wahlweise mit geradem, pfeilförmigem und schrägem Schlitz ausgeführt und als Einspannbuchsen für Bohrungen bzw. als Aufspannbuchsen für Zapfen verwendet.Sie können bei großen Lagerdrücken mit geringen Schwingbewegungen und bei nicht ausreichender Schmierung als Lager geeignet sein. Als leicht auswechselbare Verschleißteile erhöhen sie die Lebensdauer von Bauteilen, wie z.B. Bremsgestängen von Schienenfahrzeuge und Gelenken von Baumaschinen.Die aufnehmenden Bohrungen bzw. Zapfen werden in den Toleranzklassen H8 bzw. h8 ausgeführt.

[[Bild:Spannbuchsen.jpg|600px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Einspannbuchse ohne Aussenkung (Form E) und mit pfeilförmigem schlitz (Form P) für Lagerungen mit Umlaufbewegungen,
'''b)Aufpspannbuchse mit geradem Schlitz (Form G) für Lagerungen mit Schwenkbewegungen'''

=== '''Anwendungs Beispiele für Stifte''' ===

----

[[Bild:Ke2-04112005 00960657.png]]
Quelle video.tu-clausthal.de

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Wiederholungsfragen''' ==

1-) Wie lassen sich Bauteile mit Bolzen und Stiften verbinden?

2-) Warum werden Bolzen bei losen Verbindungen gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert?

3-) Aus welchen Werkstoff werden Bolzen hergestellt und warum wählt man einen härteren Werkstoff als für die Bauteile?

4-) Wie werden Stiftverbindungen hergestellt?

5-) Was ist bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen?

6-) Warum ist die Anwendung von Kegelstiften kostspielig?

7-) Wo kommen den Typ A und Typ B Zylinderstifte zum Einsatz?

8-) Was haben Kerbstifte Gegensatz zu den glatten Kegel und Zylinderstiften am Umfang?

9-) Wo werden Kerbnägel Eingesetzt?

10-) Wodurch unterscheiden sich die Leichte Ausführung und die schwere Ausführung von Spannstiften?

11-) Wo werden Spannbuchsen als leicht auswechselbare Verschleißteile eingesetzt?

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösungen#Lösungen|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Bolzenverbindungen''' ==

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|thumb|right|300px|Quelle RM Kapitel 9
]]

'''Die Bolzenverbindungen werden in Prinzip wie im Bild dargestellt, gestaltet. Die Bolzen werden dabei auf Biegung, Schub und Flächenpressung beansprucht.'''

'''Die Fügebedingungen des Bolzens in der Gabel und in der Stange haben einen erheblichen Einfluss auf die Größe der im Bolzen auftretenden Biegemomente.'''

----

=== Einbaufälle und Biegemomente von Bolzen (Einbaufall 1) ===

'''Einbaufall 1'''

Der Bolzen sitzt in der Gabel und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 1.png|thumb|right|300px|Quelle RM Kapitel 9
]]

1-) Bolzen als frei aufliegender Träger

2-) Querkraftfläche

3-) Momentenfläche

[[Bild:Mbmax.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

tG = Dicke des Gabelauges

----

=== '''Einbaufall 2''' ===

Der Bolzen sitzt in der Gabel mit einer Übermaßpassung und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall2.png|thumb|right|300px|Quelle RM Kapitel 9
]]

4-) Bolzen als beidseitig eingespannter Träger

5-) Querkraftfläche im Bereich der Stange

6-) Momentenfläche im Bereich der Stange

[[Bild:Mbmax2.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

Gleichgroßes Biegemoment in den Bolzenquerschnitten A-B und C-D.

----

=== '''Einbaufall 3''' ===

Der Bolzen sitzt in der Stange mit einer Übermaßpassung und in der Gabel mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 3.png|right|thumb|300px|Quelle RM Kapitel 9
]]

7-) Bolzen als mittig eingespannter Träger

8-) Querkraftfläche im bereih der Gabel

9-) Momentenfläche im Bereich der Gabel

[[Bild:Mbmax3.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

tG = Dicke des Gabelauges

Größtes Biegemoment in den Einspannquerschnitten A-B .

----

=== Festlegen der Bauteilabmessungen ===
[[Bild:Bolzen Durchmesser.png|thumb|right|400px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

'''Bolzendurchmesser (Entwurfsberechnung)'''

[[Bild:D.png|150px]]

'''Für Augen und Naben Durchmesser:'''

'''D = (2,5…3) * d (für Stahl und GS)'''

'''D = (3…3,5) * d (für GJL und GG)'''

''d'' = Bolzendurchmesser

''KA'' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''k'' = Einspannfaktor,abhängig vom Einbaufall (siehe Bild rechts)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Fnenn = Nenn-Betriebskraft

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastung abhängig siehe Bild rechts)

''ts'' = Dicke des Stangen (Formel siehe Bild rechts)

tG = Dicke des Gabelauges (Formel siehe Bild rechts)

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.
----

=== '''Biegespannung (Vollbolzen)''' ===

[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

'''σ'''b = Biegespannung

''KA'' = Anwendunsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment (Einbaufall beachten und ''M'' bmax Formel entsprechend auswählen)

''W'' = Wiederstandsmoment

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Biegespannung.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

----

=== '''Schubspannung in der Nulllinie (Vollbolzen)''' ===
[[Bild:Tazul.png|thumb|right|300px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

'''τ'''max = Schubspannung

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''S = Querschnittsfläche des Bolzens

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Tmax.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

----

=== '''Mittlere Flähenpressung''' ===

[[Bild:Pzul.png|thumb|right|300px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

[[Bild:Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung (Belastungsfall beachten)
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''proj = Projektionsfläche zur Berechnung der mittleren Flächenpressung

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Berechnungsaufgabe für eine Bolzenverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.1 (Seite: 293 RM)

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|300px]]

Ein Bolzengelenk soll durch eine sehr stark stoßhaft auftretende Kraft F=14,5kN schwellend belastet werden.
Für Stangen- und Gabelkopf ist der Werkstoff S275JR vorgesehen. Als Bolzen soll ein ungehärteter Zylinderstift nach '''[[DIN]]''' EN ISO 2338,Toleranzfeld h8 verwendet werden, der in der Bohrung des Stangenkopfes mit einer Spielpassung und in der Bohrung der Gabel mit einer Übermaßpassung sitzt.Im Betrieb führt der Bolzen keine Gleitbewegung in dem Stangenkopf aus.

'''Gesucht''':

a-) Die Hauptabmessungen des Gelenkes (''d'', ''ts'', tG , ''D'' und ''l'' ) sind zu ermitteln. ( ''l''= Stiftlänge) Für den Bolzen ist die
Normbezeichnung anzugeben. [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 9-3)#Bolzengelenk|(TB 9-3)]]

b-) Das Gelenk ist auf Abscheren und auf Flächenpressung in der Gabelbohrung und in der Stangenbohrung zu prüfen.

c-) Der Bolzen ist auf Biegespannung zu prüfen.

[[Media:Bolzen_Aufgabe.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Bolzengelenk|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Stiftverbindungen''' ==

=== Querstiftverbindung ===
[[Bild:Querstiftverbindungen.png|thumb|right|700px]]

'''Querstiftverbindungen, die ein Drehmoment zu übertragen haben, wie z.B. Hebelnaben, werden bei größeren Kräften auf Flächenpressung und auf Abscheren nachgeprüft.'''

'''mittlere Flächenpressung (Nabe)'''

[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]
[[Bild:Tazulässig.png|thumb|right|300px]]
[[Bild:PN(Nabe).png]]

'''maximale mittlere Flächenpressung (Welle)'''

[[Bild:Pw.png]]

'''Scherspannung im Stift'''

[[Bild:Scherspannung.png]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser
[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,2...0,3) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''D'' = 2 * ''s'' + dw

''s'' = Dicke der Nabenwand
[Erfahrungsgemäß wird für den entwurfgewählt: ''s'' = (0,25...0,5) * dw für St- und GS-Naben, ''s'' = 0,75 * dw für GJL-(GG-)Naben]

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== Steckstiftverbindungen ===
[[Bild:Steckstift-Verbindungen.png|thumb|400px|right]]

'''Bei Steckstiftverbindungen entprechend Bild wird der Stift durch das Moment ''M'' = ''F'' * ''l'' auf Biegung und durch ''F'' als Querkraft auf Scub, der jedoch vernahlässigt werden kann, sowie auf Flächenpressung beansprucht.'''

'''Biegespannung'''

[[Bild:Biegespannung Qb.png]]

'''σ'''b = Biegespannung
[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px]]
'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten), für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''d'' = Stiftdurchmesser

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

'''Maximale mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Pmax Steckstift.png]]
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''F''nenn = senkrecht zur Stiftachse wirkende Nennbiegekraft

''l'' = Hebelarm der Biegekraft

''s'' = Einstecktiefe des Stiftes

''d'' = Stiftdurchmesser

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== '''Längsstiftverbindungen''' ===
[[Bild:Längsstiftverbindung.png|thumb|right|400px]]

'''Längsstiftverbindungen, die entsprechend Bild ein Drehmoment zu übertragen haben, werden auf Flächenpressung und Abscheren des Stiftes beansprucht. Da rechnerisch die mittlere Flächenpressung doppelt so groß wie die Abscherspannung ist, kann die Scherbeanspruchung in Vollstiften vernachlässigt werden, solange 2 * '''τ'''azul > ''p''zul ist, was für alle üdlichen Werkstoffpaarungen zutrifft.'''

'''mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Mittlere Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser

[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,15...0,2) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''l'' = tragende Stiftlänge, abhängig von der Nabenbreite, üblich ''l'' = (1...1,5) * dw

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

== '''Berechnungsaufgabe für eine Stiftverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.3 (Seite: 295 RM)

[[Bild:Schalthebel.jpg|400px]]

Die Nabe eines Schalthebels aus EN-GJL-200 soll mit einer Welle aus E295 mit dw=32mm Durchmesser durch einen Kegelkerbstift nach DIN EN ISO 8744 als Querstift verbunden werden. Am Ende des Hebels mit Länge ''l''1= 80mm ist zur Befestigung der Rückstellfeder ein Passkerbstift DIN 1469-C8x25-St (Kerbstift mit Hals und gerundeter Nut am Ende) eingesetzt, so dass bei s= 12mm, die freie Stiftlänge ''l''2= 15mm beträgt. Die größte Federkraft F=400 N greift schwellend an. Stöße treten nicht auf.

'''Gesucht''':

a-) Der zum Wellendurchmesser dw passende (mittlere) Durchmesser ( d ) des Querstiftes und dessen Länge '''''l''''' sind festzulegen,

wenn der Nabendurchmesser D= 2 * dw ausgeführt wird. Die Normbezeichnung des Kegelkerbstiftes ist anzugeben.

b-) Die Querstiftverbindung ist nach Flächenpressung (Nabe, Welle) und Abscheren zu prüfen.

c-) Der Passkerbstift ist zu prüfen ( auf Biegung ), für den zunächst ein Durchmesser d1= 8mm vorgesehen wird, der ggf. zu ändern ist.

d-) Die Flächenpressung für den Passkerbstift ist zu prüfen.

[[Media:Aufgabe_Stifte.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Schalthebel|Hier geht's zur Lösung!]]

== Formelzeichen mit Einheiten ==
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Formelzeichen|Hier geht's zur Formelzeichen!]]

=='''Powerpoint'''==

[[Media:Bolzen_und_Stifte.ppt|Bolzen-,Stiftverbindungen]]

==Quellenangabe==

*Roloff/Matek: Maschinenelemente, Lehrbuch und Tabellenbuch,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 18. Aufl. 2007, ISBN 3-834-80262-X , € 36,90.

*Roloff/Matek Maschinenelemente Formelsammlung,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 8. Aufl. 2006. ISBN 3-834-80119-4, € 20,90.

*Tabellenbuch Metall, 43. Auflage. [http://www.europa-lehrmittel.de/4dcgi/page?responsePage=/html/index2.html&0.9606717324196992 Europa Verlag ], ISBN 3-8085-1673-9, € 21,50

*[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de]

== Links ==

[http://www.gremako.de Gregory & Maackens GmbH & Co. KG]

[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de] '''Hier findest du eine Vorlesung zum Thema Bolzen und Stiftverbindungen.'''

[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]

[[Kategorie:Fertigungstechnik]]

{{Sprungmarke Allgemeines}}

Bolzen- und Stiftverbindungen

2008-10-11T21:22:03Z

Bülent: /* '''Schubspannung in der Nulllinie (Vollbolzen)''' */

'''Hallo {{Currentuser}}, ich wünsche Dir viel Spaß beim Lesen dieser Seite...'''

==''' Allgemeines''' ==
<table width="100%" border="0">
<tr>
<td><div align="center"><[[Bild:Pins-1-.gif|300px]]
</div></td>
<td><div align="center">__TOC__</div></td>
</tr>
</table>
 
 

Bauteile lassen sich einfach und kostengünstig mit Bolzen, Stiften oder ähnlichen Formteilen verbinden. Diese Verbindungselemente werden sowohl für lose als auch für feste Verbindungen, für Lagerungen, für Führungen, Zentrierungen, Halterungen und zum Sichern der Bauteile gegen Überlastung (z.B. Brechbolzen und [[Bolzen- und Stiftverbindungen: Sicherheits- kupplungen#Bolzengelenk|Sicherheits- kupplungen]]
Sicherheits- kupplungen) verwendet.
Bei losen Verbindungen und auch zur Aufnahme von [http://de.wikipedia.org/wiki/Axialkraft Axialkräften] müssen die Bolzen bzw. die gelagerten oder verbundenen Teile häufig durch '''[[Sicherungselemente]]''', wie Splinte, Sicherungs -ringe oder Querstifte, gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert werden.

== '''Bolzen''' ==

Bolzen werden häufig angewendet als Gelenkverbindung. Für die Bolzendurchmesser empfehlen die '''[[Normen]]''' die [http://www.maschinenbau.tu-ilmenau.de/mb/wwwkt/imk_lehrmaterialien/home/downld_ma/passungssynthese/passungssynthese_030102/html/glossar.html Toleranzklasse] [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html h11].
Für die Bolzen wählt man meist einen härteren '''[[Werkstoff]]''' als für die Bauteile, um Fressgefahr und übermäßigen Verschleiß zu vermeiden. Normbolzen werden aus Automatenstahl hergestellt.Bolzenverbindungen mit Schwenk- bzw. langsamen Umlaufbewegungen arbeiten meist im Bereich der Festkörper-bzw. Mischreibung und sind deshalb durch Fressen bzw. übermäßigen Verschleiß (Ausschlagen) gefährdet. Betriebssichere Lösungen lassen sich durch die Wahl geeigneter Gleitpartner nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|TB 9-1]] finden.
Weiche Bolzen können mit Spannbuchsen eingebaut werden. Bei höheren Anforderungen (extreme Temperaturen, höchste Lagerbelastungen, Korrosion u.a) ermöglicht eine dünne Gleitbeschichtung aus [http://de.wikipedia.org/wiki/Festschmierstoff Festschmierstoffe] oft eine wartungsfreie Lebensdauer -schmierung. Soll eine Schmierung der Lauffläche mittels [http://de.wikipedia.org/wiki/Schmiernippel Schmiernippel] durch den Bolzen hindurch erfolgen, dann sind Schmierlöcher nach DIN 1442 vorzusehen.

[[Bild:Bolzenformen.jpg|500px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Bolzen ohne Kopf, b) Bolzen ohne Kopf und mit Splintlöchern, c) Bolzen mit Kopf und mit Splintloch (Form A ohne Splintloch), d) Bolzen mit Kopf und mit Gewindezapfen'''

----

=== '''Einsatz :''' ===

* Sehr einfache und kostengünstige Verbindung

* Sowohl für lose als auch feste Verbindungen

* Verdrehsicherung Nabe/Welle

* Halterung für Feder

* Lagegenaue Fixierung von Bauteilen

----

=== Anwendungsbeispiele für Bolzenverbindungen ===
<gallery>
Bild:Bolzen in Kranbau.png
Bild:Kranbau.jpg
Bild:Kranbau1.png
Bild:Maschinenteile.png
Bild:Kolbenbolzen.png
Bild:Bolzen mit Sicherung.png
Bild:Gelenkverbindung.jpg
Bild:Gelenkverbindung2.jpg
</gallery>

Quelle RM und video.tu-clausthal.de
----

== '''Stifte''' ==
Stiftverbindungen werden hergestellt, in dem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit [http://de.wikipedia.org/wiki/Passung Übermaß] eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und kraftschlüssig. Stifte dienen zur Sicherung der Lage (Fixierung,Zentrierung) von Bauteilen ,zur scherfesten Verbindung von Maschinenteilen, zur Halterung von Federn oder "fliegenden" Lagerung von Maschinenteilen, zur Sicherung von Bolzen und Muttern und zur Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte). Bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen sind die verlangte Fixiergenauigkeit, Herstellkosten für die Aufnahmebohrung (Passarbeit), die Sitzfestigkeit, die Lösbarkeit und die verlangte [http://www.chemgapedia.de/vsengine/popup/vsc/de/glossar/s/sc/scherkraft.glos.html Scherkraft]. Stifte sollen aus einem härteren Werkstoff als die zu verbindenden Bauteile sein.

=== '''Einsatz:''' ===

* Sicherung der Lage (Fixierung, Zentrierung)

* Sicherung gegen Verdrehen - scherfeste Verbindung von Maschinenteilen

* Halterung von Federn

* „Fliegende“ Lagerungen

* Sicherung von Bolzen und Muttern

* Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte)

'''Nach der Form wird grundsätzlich unterschieden zwischen''':

* '''Kegelstift'''

* '''Zylinderstift'''

* '''Kerbstifte und Kerbnägel'''

* '''Spannstift (Spannhülsen)'''

* '''Spannbuchsen'''

'''Alle Stiftarten gibt es in verschiedenen Ausführungen.'''

{{Sprungmarke Allgemeines}}

=== Kegelstifte ===

----

Kegelstifte können die bei häufigem Ausbau auftretende Abnutzung bzw. Lochaufweitung ausgleichen und stellen deshalb immer wieder die genaue Lage der Teile zueinander her. Sie werden überwiegend als Passstifte, aber auch als Verbindungsstifte z.B. als Querstifte bei [http://www.maedler.de/de/Catalog/P/1643/1625/862.aspx Stellringen] und Wellengelenken, verwendet. Da die Aufnahmebohrung kegelig aufgerieben und der Stift eingepasst werden muss, ist ihre Anwendung kostspielig. Kegelstifte lassen sich leicht lösen, sind aber nicht rüttelfest. Kann der Kegelstift nicht herausgeschlagen werden wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Kegelstifte mit Gewindezapfen nach '''[[DIN]]''' EN 28737 bzw. mit Innengewinde '''[[DIN]]''' EN 28736 zu verwenden, die mittels einer Mutter bzw. [[Schraubenverbindungen|Schraube]] gelöst werden können.

[[Bild:Kegelstifte, ungehärtet.jpg|400px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) für durchgehende Löcher, b) mit Gewindezapfen (für Grundlöcher), c) mit Innengewinde (für Grundlöcher)'''

=== Zylinderstifte ===

----

Zylinderstifte aus ungehärtetem Stahl und austenitischem Stahl nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 2338 werden in den [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html Toleranzklassen] m6 und h8 gefertigt. Ihre anwendung entspricht den Kegelstiften. Das erforderliche Aufreiben der Bohrung macht ihre Anwendung kostspielig. Sie sind schwerer lösbar als Kegelstifte und auch nicht rüttelfest. Zum Verbinden und Fixieren von hochbeanspruchten und gehärteten Teilen an Vorrichtungen und Werkzeugen kommen durchgehärtete (Typ A) bzw. einsatzgehärtete
(Typ B) Zylinderstifte nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8734 mit der Toleranzklasse m6 in Frage. Kann der Zylinderstift nicht herausgeschlagen werden, wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Zylinderstifte mit Innengewinde nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8733 und nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8735 ausgeführt. Durch eine leichte Abflachung oder Längsrille am Stiftmantel kann beim Eindrücken des Stiftes verdrängte Luft (Öl)
entweichen. Die Stifte können unter Zuhilfenahme von Abziehschrauben "gezogen" werden.

[[Bild:Zylinderstifte.jpg|800px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) für durchgehende Löcher, b) bis d) mit Innengewinde und Abflachung oder Längsrille zur Druckentlastung (für Grundlöcher)
'''e) Lösen eines Stiftes mit Hilfe einer Abziehschschraube, f) Lösen eines Stiftes mit Hilfe eines von Hand geführten Schlaggewichtes'''

=== '''Kerbstifte und Kerbnägel''' ===

----

Im Gegensatz zu den glatten Kegel- und Zylinderstiften sind Kerbstifte und Kerbnägel am Umfang mit 3 Kerbwulstpaaren versehen, die beim Einschlagen in das nur mit dem [[Anschleifen von Spiralbohrern|Spiralbohrer]] hergestelte Loch elastisch in die Kerbfurchen zurückgedrängt werden.Die dadurch gegenüber der unbeschädigt bleibenden Bohrlochwandung entstehende radiale Verspannung hält den Kerbstift (Kerbnagel) rüttelfest.Er kann mehrfach wiederverwendet werden.Die Herstellung solcher Verbindungen ist aufgrund der einfachen Arbeitsweise sehr wirtschaftlich.Kerbstifte nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8739 bis 8745 werden sowohl als Befestigungs- und Sicherungsstifte an Stelle von Kegel- und Zylinderstiften sowie auch als Lager- und Gelenkbolzen vielseitig verwendet.Mit Kerbnägeln nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8746 und 8747 können gering beanspruchte Teile, wie Rohrschellen und Schilder, einfach und schnell befestigt werden.Um ein ein Fressen der Stifte zu verhindern, muss ihre [[Festigkeit]] größer als die der Bauteile sein.

[[Bild:Kerbwulst.jpg|800px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Kerbprinzip, b) Passkerbstift mit Halös nach DIN 1469, c) Zylinderkerbstift mit Einführ-Ende, d) Kegelkerbstift,
'''e) Passkerbstift, f) Zylinderkerbstift mit Fase, g) Steckkerbstift, h) Knebelkerbstift, i) Halbrundkerbnagel, k)''' '''Senkkerbnagel'''

=== Spannstifte (Spannhülsen) ===

----

Spannstifte werden aus gewalztem Federbandstahl gerollt. Die leichte Ausführung nach DIN EN ISO 13337 unterscheidet sich von der schweren Ausführung nach DIN EN ISO 8752 nur durch die Wanndicke (0,1 * d bzw. 0,2 * d). Die in Längsrichtung geschlitzten Hülsen haben gegenüber dem Lochdurchmesser je nach Größe ein Übermaß von 0,2 bis 0,5mm, so dass sich nach dem Eintreiben ein rüttelfester Sitz ergibt. Die Stifte lassen sich leicht austreiben und können mehrfach wieder verwendet werden. Kegelige Stiftenden erleichtern das Einführen in die Aufnahmebohrung. Spannstifte sind zur Aufnahme von Stoß- und
Schlagarbeit geeignet. Sie werden ähnlich wie Kerbstifte als Pass-, Befestigungs- und Sicherungsstifte wervendet. Als Schrauben- und Bolzenhülsen werden sie dort eingesetzt, wo Scherkräfte zu übertragen sind und die Schrauben und Bolzen entlastet und klein gehalten werden sollen. Beim Einbau der Stifte ist die Lage des Schlitzes zur Kraftrichtung zu beachten.
Für große Scherkräfte können aus zwei ineinandergeschobenen Stiften Verbundspannstifte gebildet werden. Beim Connex-Spannstift bewirken die versetzt angeordneten Zähne des Schlitzes eine zusätzliche Axialspannung. Spiral-Spannstifte und Connex-Spannstift weisen gegenüber Spannstiften mit offenem Schlitz folgende Vorteile auf:Erhöhte Sitzfestigkeit, gleichhoher Scherfestigkeit in jeder radialen Richtung. Sie sind unempfindlich gegen Stoß- und Schlagbeanspruchung und werden als Pass-, Verbindungs- und Gelenkstifte eingesetzt. Die Aufnahmebohrungen für alle Spannstifte können einfach mit Spiralbohrern hergestellt werden.

[[Bild:Spannstifte.jpg|700px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Spannstift, b) weiche Federung (vermeiden), c) harte Federung, d) Verbundspannstift, e) Spiral-Spannstift,
'''f) Connex-Spannstift'''

=== Spannbuchsen ===

----

Spannbuchsen werden aus vergütetem [http://www.banki.hu/~aat/oktatas/gepesz/anyagtudomany2/diagram/m_5026_56Si7.pdf Federbandstahl 55Si7] gerollt, wahlweise mit geradem, pfeilförmigem und schrägem Schlitz ausgeführt und als Einspannbuchsen für Bohrungen bzw. als Aufspannbuchsen für Zapfen verwendet.Sie können bei großen Lagerdrücken mit geringen Schwingbewegungen und bei nicht ausreichender Schmierung als Lager geeignet sein. Als leicht auswechselbare Verschleißteile erhöhen sie die Lebensdauer von Bauteilen, wie z.B. Bremsgestängen von Schienenfahrzeuge und Gelenken von Baumaschinen.Die aufnehmenden Bohrungen bzw. Zapfen werden in den Toleranzklassen H8 bzw. h8 ausgeführt.

[[Bild:Spannbuchsen.jpg|600px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Einspannbuchse ohne Aussenkung (Form E) und mit pfeilförmigem schlitz (Form P) für Lagerungen mit Umlaufbewegungen,
'''b)Aufpspannbuchse mit geradem Schlitz (Form G) für Lagerungen mit Schwenkbewegungen'''

=== '''Anwendungs Beispiele für Stifte''' ===

----

[[Bild:Ke2-04112005 00960657.png]]
Quelle video.tu-clausthal.de

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Wiederholungsfragen''' ==

1-) Wie lassen sich Bauteile mit Bolzen und Stiften verbinden?

2-) Warum werden Bolzen bei losen Verbindungen gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert?

3-) Aus welchen Werkstoff werden Bolzen hergestellt und warum wählt man einen härteren Werkstoff als für die Bauteile?

4-) Wie werden Stiftverbindungen hergestellt?

5-) Was ist bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen?

6-) Warum ist die Anwendung von Kegelstiften kostspielig?

7-) Wo kommen den Typ A und Typ B Zylinderstifte zum Einsatz?

8-) Was haben Kerbstifte Gegensatz zu den glatten Kegel und Zylinderstiften am Umfang?

9-) Wo werden Kerbnägel Eingesetzt?

10-) Wodurch unterscheiden sich die Leichte Ausführung und die schwere Ausführung von Spannstiften?

11-) Wo werden Spannbuchsen als leicht auswechselbare Verschleißteile eingesetzt?

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösungen#Lösungen|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Bolzenverbindungen''' ==

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|thumb|right|300px|Quelle RM Kapitel 9
]]

'''Die Bolzenverbindungen werden in Prinzip wie im Bild dargestellt, gestaltet. Die Bolzen werden dabei auf Biegung, Schub und Flächenpressung beansprucht.'''

'''Die Fügebedingungen des Bolzens in der Gabel und in der Stange haben einen erheblichen Einfluss auf die Größe der im Bolzen auftretenden Biegemomente.'''

----

=== Einbaufälle und Biegemomente von Bolzen (Einbaufall 1) ===

'''Einbaufall 1'''

Der Bolzen sitzt in der Gabel und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 1.png|thumb|right|300px|Quelle RM Kapitel 9
]]

1-) Bolzen als frei aufliegender Träger

2-) Querkraftfläche

3-) Momentenfläche

[[Bild:Mbmax.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

tG = Dicke des Gabelauges

----

=== '''Einbaufall 2''' ===

Der Bolzen sitzt in der Gabel mit einer Übermaßpassung und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall2.png|thumb|right|300px|Quelle RM Kapitel 9
]]

4-) Bolzen als beidseitig eingespannter Träger

5-) Querkraftfläche im Bereich der Stange

6-) Momentenfläche im Bereich der Stange

[[Bild:Mbmax2.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

Gleichgroßes Biegemoment in den Bolzenquerschnitten A-B und C-D.

----

=== '''Einbaufall 3''' ===

Der Bolzen sitzt in der Stange mit einer Übermaßpassung und in der Gabel mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 3.png|right|thumb|300px|Quelle RM Kapitel 9
]]

7-) Bolzen als mittig eingespannter Träger

8-) Querkraftfläche im bereih der Gabel

9-) Momentenfläche im Bereich der Gabel

[[Bild:Mbmax3.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

tG = Dicke des Gabelauges

Größtes Biegemoment in den Einspannquerschnitten A-B .

----

=== Festlegen der Bauteilabmessungen ===
[[Bild:Bolzen Durchmesser.png|thumb|right|400px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

'''Bolzendurchmesser (Entwurfsberechnung)'''

[[Bild:D.png|150px]]

'''Für Augen und Naben Durchmesser:'''

'''D = (2,5…3) * d (für Stahl und GS)'''

'''D = (3…3,5) * d (für GJL und GG)'''

''d'' = Bolzendurchmesser

''KA'' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''k'' = Einspannfaktor,abhängig vom Einbaufall (siehe Bild rechts)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Fnenn = Nenn-Betriebskraft

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastung abhängig siehe Bild rechts)

''ts'' = Dicke des Stangen (Formel siehe Bild rechts)

tG = Dicke des Gabelauges (Formel siehe Bild rechts)

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.
----

=== '''Biegespannung (Vollbolzen)''' ===

[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

'''σ'''b = Biegespannung

''KA'' = Anwendunsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment (Einbaufall beachten und ''M'' bmax Formel entsprechend auswählen)

''W'' = Wiederstandsmoment

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Biegespannung.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

----

=== '''Schubspannung in der Nulllinie (Vollbolzen)''' ===
[[Bild:Tazul.png|thumb|right|300px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

'''τ'''max = Schubspannung

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''S = Querschnittsfläche des Bolzens

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Tmax.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

----

=== '''Mittlere Flähenpressung''' ===

[[Bild:Pzul.png|thumb|right|300px]]

[[Bild:Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung (Belastungsfall beachten)
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''proj = Projektionsfläche zur Berechnung der mittleren Flächenpressung

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Berechnungsaufgabe für eine Bolzenverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.1 (Seite: 293 RM)

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|300px]]

Ein Bolzengelenk soll durch eine sehr stark stoßhaft auftretende Kraft F=14,5kN schwellend belastet werden.
Für Stangen- und Gabelkopf ist der Werkstoff S275JR vorgesehen. Als Bolzen soll ein ungehärteter Zylinderstift nach '''[[DIN]]''' EN ISO 2338,Toleranzfeld h8 verwendet werden, der in der Bohrung des Stangenkopfes mit einer Spielpassung und in der Bohrung der Gabel mit einer Übermaßpassung sitzt.Im Betrieb führt der Bolzen keine Gleitbewegung in dem Stangenkopf aus.

'''Gesucht''':

a-) Die Hauptabmessungen des Gelenkes (''d'', ''ts'', tG , ''D'' und ''l'' ) sind zu ermitteln. ( ''l''= Stiftlänge) Für den Bolzen ist die
Normbezeichnung anzugeben. [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 9-3)#Bolzengelenk|(TB 9-3)]]

b-) Das Gelenk ist auf Abscheren und auf Flächenpressung in der Gabelbohrung und in der Stangenbohrung zu prüfen.

c-) Der Bolzen ist auf Biegespannung zu prüfen.

[[Media:Bolzen_Aufgabe.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Bolzengelenk|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Stiftverbindungen''' ==

=== Querstiftverbindung ===
[[Bild:Querstiftverbindungen.png|thumb|right|700px]]

'''Querstiftverbindungen, die ein Drehmoment zu übertragen haben, wie z.B. Hebelnaben, werden bei größeren Kräften auf Flächenpressung und auf Abscheren nachgeprüft.'''

'''mittlere Flächenpressung (Nabe)'''

[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]
[[Bild:Tazulässig.png|thumb|right|300px]]
[[Bild:PN(Nabe).png]]

'''maximale mittlere Flächenpressung (Welle)'''

[[Bild:Pw.png]]

'''Scherspannung im Stift'''

[[Bild:Scherspannung.png]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser
[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,2...0,3) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''D'' = 2 * ''s'' + dw

''s'' = Dicke der Nabenwand
[Erfahrungsgemäß wird für den entwurfgewählt: ''s'' = (0,25...0,5) * dw für St- und GS-Naben, ''s'' = 0,75 * dw für GJL-(GG-)Naben]

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== Steckstiftverbindungen ===
[[Bild:Steckstift-Verbindungen.png|thumb|400px|right]]

'''Bei Steckstiftverbindungen entprechend Bild wird der Stift durch das Moment ''M'' = ''F'' * ''l'' auf Biegung und durch ''F'' als Querkraft auf Scub, der jedoch vernahlässigt werden kann, sowie auf Flächenpressung beansprucht.'''

'''Biegespannung'''

[[Bild:Biegespannung Qb.png]]

'''σ'''b = Biegespannung
[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px]]
'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten), für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''d'' = Stiftdurchmesser

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

'''Maximale mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Pmax Steckstift.png]]
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''F''nenn = senkrecht zur Stiftachse wirkende Nennbiegekraft

''l'' = Hebelarm der Biegekraft

''s'' = Einstecktiefe des Stiftes

''d'' = Stiftdurchmesser

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== '''Längsstiftverbindungen''' ===
[[Bild:Längsstiftverbindung.png|thumb|right|400px]]

'''Längsstiftverbindungen, die entsprechend Bild ein Drehmoment zu übertragen haben, werden auf Flächenpressung und Abscheren des Stiftes beansprucht. Da rechnerisch die mittlere Flächenpressung doppelt so groß wie die Abscherspannung ist, kann die Scherbeanspruchung in Vollstiften vernachlässigt werden, solange 2 * '''τ'''azul > ''p''zul ist, was für alle üdlichen Werkstoffpaarungen zutrifft.'''

'''mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Mittlere Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser

[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,15...0,2) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''l'' = tragende Stiftlänge, abhängig von der Nabenbreite, üblich ''l'' = (1...1,5) * dw

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

== '''Berechnungsaufgabe für eine Stiftverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.3 (Seite: 295 RM)

[[Bild:Schalthebel.jpg|400px]]

Die Nabe eines Schalthebels aus EN-GJL-200 soll mit einer Welle aus E295 mit dw=32mm Durchmesser durch einen Kegelkerbstift nach DIN EN ISO 8744 als Querstift verbunden werden. Am Ende des Hebels mit Länge ''l''1= 80mm ist zur Befestigung der Rückstellfeder ein Passkerbstift DIN 1469-C8x25-St (Kerbstift mit Hals und gerundeter Nut am Ende) eingesetzt, so dass bei s= 12mm, die freie Stiftlänge ''l''2= 15mm beträgt. Die größte Federkraft F=400 N greift schwellend an. Stöße treten nicht auf.

'''Gesucht''':

a-) Der zum Wellendurchmesser dw passende (mittlere) Durchmesser ( d ) des Querstiftes und dessen Länge '''''l''''' sind festzulegen,

wenn der Nabendurchmesser D= 2 * dw ausgeführt wird. Die Normbezeichnung des Kegelkerbstiftes ist anzugeben.

b-) Die Querstiftverbindung ist nach Flächenpressung (Nabe, Welle) und Abscheren zu prüfen.

c-) Der Passkerbstift ist zu prüfen ( auf Biegung ), für den zunächst ein Durchmesser d1= 8mm vorgesehen wird, der ggf. zu ändern ist.

d-) Die Flächenpressung für den Passkerbstift ist zu prüfen.

[[Media:Aufgabe_Stifte.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Schalthebel|Hier geht's zur Lösung!]]

== Formelzeichen mit Einheiten ==
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Formelzeichen|Hier geht's zur Formelzeichen!]]

=='''Powerpoint'''==

[[Media:Bolzen_und_Stifte.ppt|Bolzen-,Stiftverbindungen]]

==Quellenangabe==

*Roloff/Matek: Maschinenelemente, Lehrbuch und Tabellenbuch,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 18. Aufl. 2007, ISBN 3-834-80262-X , € 36,90.

*Roloff/Matek Maschinenelemente Formelsammlung,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 8. Aufl. 2006. ISBN 3-834-80119-4, € 20,90.

*Tabellenbuch Metall, 43. Auflage. [http://www.europa-lehrmittel.de/4dcgi/page?responsePage=/html/index2.html&0.9606717324196992 Europa Verlag ], ISBN 3-8085-1673-9, € 21,50

*[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de]

== Links ==

[http://www.gremako.de Gregory & Maackens GmbH & Co. KG]

[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de] '''Hier findest du eine Vorlesung zum Thema Bolzen und Stiftverbindungen.'''

[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]

[[Kategorie:Fertigungstechnik]]

{{Sprungmarke Allgemeines}}

Bolzen- und Stiftverbindungen

2008-10-11T21:21:34Z

Bülent: /* '''Biegespannung (Vollbolzen)''' */

'''Hallo {{Currentuser}}, ich wünsche Dir viel Spaß beim Lesen dieser Seite...'''

==''' Allgemeines''' ==
<table width="100%" border="0">
<tr>
<td><div align="center"><[[Bild:Pins-1-.gif|300px]]
</div></td>
<td><div align="center">__TOC__</div></td>
</tr>
</table>
 
 

Bauteile lassen sich einfach und kostengünstig mit Bolzen, Stiften oder ähnlichen Formteilen verbinden. Diese Verbindungselemente werden sowohl für lose als auch für feste Verbindungen, für Lagerungen, für Führungen, Zentrierungen, Halterungen und zum Sichern der Bauteile gegen Überlastung (z.B. Brechbolzen und [[Bolzen- und Stiftverbindungen: Sicherheits- kupplungen#Bolzengelenk|Sicherheits- kupplungen]]
Sicherheits- kupplungen) verwendet.
Bei losen Verbindungen und auch zur Aufnahme von [http://de.wikipedia.org/wiki/Axialkraft Axialkräften] müssen die Bolzen bzw. die gelagerten oder verbundenen Teile häufig durch '''[[Sicherungselemente]]''', wie Splinte, Sicherungs -ringe oder Querstifte, gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert werden.

== '''Bolzen''' ==

Bolzen werden häufig angewendet als Gelenkverbindung. Für die Bolzendurchmesser empfehlen die '''[[Normen]]''' die [http://www.maschinenbau.tu-ilmenau.de/mb/wwwkt/imk_lehrmaterialien/home/downld_ma/passungssynthese/passungssynthese_030102/html/glossar.html Toleranzklasse] [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html h11].
Für die Bolzen wählt man meist einen härteren '''[[Werkstoff]]''' als für die Bauteile, um Fressgefahr und übermäßigen Verschleiß zu vermeiden. Normbolzen werden aus Automatenstahl hergestellt.Bolzenverbindungen mit Schwenk- bzw. langsamen Umlaufbewegungen arbeiten meist im Bereich der Festkörper-bzw. Mischreibung und sind deshalb durch Fressen bzw. übermäßigen Verschleiß (Ausschlagen) gefährdet. Betriebssichere Lösungen lassen sich durch die Wahl geeigneter Gleitpartner nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|TB 9-1]] finden.
Weiche Bolzen können mit Spannbuchsen eingebaut werden. Bei höheren Anforderungen (extreme Temperaturen, höchste Lagerbelastungen, Korrosion u.a) ermöglicht eine dünne Gleitbeschichtung aus [http://de.wikipedia.org/wiki/Festschmierstoff Festschmierstoffe] oft eine wartungsfreie Lebensdauer -schmierung. Soll eine Schmierung der Lauffläche mittels [http://de.wikipedia.org/wiki/Schmiernippel Schmiernippel] durch den Bolzen hindurch erfolgen, dann sind Schmierlöcher nach DIN 1442 vorzusehen.

[[Bild:Bolzenformen.jpg|500px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Bolzen ohne Kopf, b) Bolzen ohne Kopf und mit Splintlöchern, c) Bolzen mit Kopf und mit Splintloch (Form A ohne Splintloch), d) Bolzen mit Kopf und mit Gewindezapfen'''

----

=== '''Einsatz :''' ===

* Sehr einfache und kostengünstige Verbindung

* Sowohl für lose als auch feste Verbindungen

* Verdrehsicherung Nabe/Welle

* Halterung für Feder

* Lagegenaue Fixierung von Bauteilen

----

=== Anwendungsbeispiele für Bolzenverbindungen ===
<gallery>
Bild:Bolzen in Kranbau.png
Bild:Kranbau.jpg
Bild:Kranbau1.png
Bild:Maschinenteile.png
Bild:Kolbenbolzen.png
Bild:Bolzen mit Sicherung.png
Bild:Gelenkverbindung.jpg
Bild:Gelenkverbindung2.jpg
</gallery>

Quelle RM und video.tu-clausthal.de
----

== '''Stifte''' ==
Stiftverbindungen werden hergestellt, in dem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit [http://de.wikipedia.org/wiki/Passung Übermaß] eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und kraftschlüssig. Stifte dienen zur Sicherung der Lage (Fixierung,Zentrierung) von Bauteilen ,zur scherfesten Verbindung von Maschinenteilen, zur Halterung von Federn oder "fliegenden" Lagerung von Maschinenteilen, zur Sicherung von Bolzen und Muttern und zur Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte). Bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen sind die verlangte Fixiergenauigkeit, Herstellkosten für die Aufnahmebohrung (Passarbeit), die Sitzfestigkeit, die Lösbarkeit und die verlangte [http://www.chemgapedia.de/vsengine/popup/vsc/de/glossar/s/sc/scherkraft.glos.html Scherkraft]. Stifte sollen aus einem härteren Werkstoff als die zu verbindenden Bauteile sein.

=== '''Einsatz:''' ===

* Sicherung der Lage (Fixierung, Zentrierung)

* Sicherung gegen Verdrehen - scherfeste Verbindung von Maschinenteilen

* Halterung von Federn

* „Fliegende“ Lagerungen

* Sicherung von Bolzen und Muttern

* Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte)

'''Nach der Form wird grundsätzlich unterschieden zwischen''':

* '''Kegelstift'''

* '''Zylinderstift'''

* '''Kerbstifte und Kerbnägel'''

* '''Spannstift (Spannhülsen)'''

* '''Spannbuchsen'''

'''Alle Stiftarten gibt es in verschiedenen Ausführungen.'''

{{Sprungmarke Allgemeines}}

=== Kegelstifte ===

----

Kegelstifte können die bei häufigem Ausbau auftretende Abnutzung bzw. Lochaufweitung ausgleichen und stellen deshalb immer wieder die genaue Lage der Teile zueinander her. Sie werden überwiegend als Passstifte, aber auch als Verbindungsstifte z.B. als Querstifte bei [http://www.maedler.de/de/Catalog/P/1643/1625/862.aspx Stellringen] und Wellengelenken, verwendet. Da die Aufnahmebohrung kegelig aufgerieben und der Stift eingepasst werden muss, ist ihre Anwendung kostspielig. Kegelstifte lassen sich leicht lösen, sind aber nicht rüttelfest. Kann der Kegelstift nicht herausgeschlagen werden wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Kegelstifte mit Gewindezapfen nach '''[[DIN]]''' EN 28737 bzw. mit Innengewinde '''[[DIN]]''' EN 28736 zu verwenden, die mittels einer Mutter bzw. [[Schraubenverbindungen|Schraube]] gelöst werden können.

[[Bild:Kegelstifte, ungehärtet.jpg|400px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) für durchgehende Löcher, b) mit Gewindezapfen (für Grundlöcher), c) mit Innengewinde (für Grundlöcher)'''

=== Zylinderstifte ===

----

Zylinderstifte aus ungehärtetem Stahl und austenitischem Stahl nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 2338 werden in den [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html Toleranzklassen] m6 und h8 gefertigt. Ihre anwendung entspricht den Kegelstiften. Das erforderliche Aufreiben der Bohrung macht ihre Anwendung kostspielig. Sie sind schwerer lösbar als Kegelstifte und auch nicht rüttelfest. Zum Verbinden und Fixieren von hochbeanspruchten und gehärteten Teilen an Vorrichtungen und Werkzeugen kommen durchgehärtete (Typ A) bzw. einsatzgehärtete
(Typ B) Zylinderstifte nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8734 mit der Toleranzklasse m6 in Frage. Kann der Zylinderstift nicht herausgeschlagen werden, wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Zylinderstifte mit Innengewinde nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8733 und nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8735 ausgeführt. Durch eine leichte Abflachung oder Längsrille am Stiftmantel kann beim Eindrücken des Stiftes verdrängte Luft (Öl)
entweichen. Die Stifte können unter Zuhilfenahme von Abziehschrauben "gezogen" werden.

[[Bild:Zylinderstifte.jpg|800px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) für durchgehende Löcher, b) bis d) mit Innengewinde und Abflachung oder Längsrille zur Druckentlastung (für Grundlöcher)
'''e) Lösen eines Stiftes mit Hilfe einer Abziehschschraube, f) Lösen eines Stiftes mit Hilfe eines von Hand geführten Schlaggewichtes'''

=== '''Kerbstifte und Kerbnägel''' ===

----

Im Gegensatz zu den glatten Kegel- und Zylinderstiften sind Kerbstifte und Kerbnägel am Umfang mit 3 Kerbwulstpaaren versehen, die beim Einschlagen in das nur mit dem [[Anschleifen von Spiralbohrern|Spiralbohrer]] hergestelte Loch elastisch in die Kerbfurchen zurückgedrängt werden.Die dadurch gegenüber der unbeschädigt bleibenden Bohrlochwandung entstehende radiale Verspannung hält den Kerbstift (Kerbnagel) rüttelfest.Er kann mehrfach wiederverwendet werden.Die Herstellung solcher Verbindungen ist aufgrund der einfachen Arbeitsweise sehr wirtschaftlich.Kerbstifte nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8739 bis 8745 werden sowohl als Befestigungs- und Sicherungsstifte an Stelle von Kegel- und Zylinderstiften sowie auch als Lager- und Gelenkbolzen vielseitig verwendet.Mit Kerbnägeln nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8746 und 8747 können gering beanspruchte Teile, wie Rohrschellen und Schilder, einfach und schnell befestigt werden.Um ein ein Fressen der Stifte zu verhindern, muss ihre [[Festigkeit]] größer als die der Bauteile sein.

[[Bild:Kerbwulst.jpg|800px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Kerbprinzip, b) Passkerbstift mit Halös nach DIN 1469, c) Zylinderkerbstift mit Einführ-Ende, d) Kegelkerbstift,
'''e) Passkerbstift, f) Zylinderkerbstift mit Fase, g) Steckkerbstift, h) Knebelkerbstift, i) Halbrundkerbnagel, k)''' '''Senkkerbnagel'''

=== Spannstifte (Spannhülsen) ===

----

Spannstifte werden aus gewalztem Federbandstahl gerollt. Die leichte Ausführung nach DIN EN ISO 13337 unterscheidet sich von der schweren Ausführung nach DIN EN ISO 8752 nur durch die Wanndicke (0,1 * d bzw. 0,2 * d). Die in Längsrichtung geschlitzten Hülsen haben gegenüber dem Lochdurchmesser je nach Größe ein Übermaß von 0,2 bis 0,5mm, so dass sich nach dem Eintreiben ein rüttelfester Sitz ergibt. Die Stifte lassen sich leicht austreiben und können mehrfach wieder verwendet werden. Kegelige Stiftenden erleichtern das Einführen in die Aufnahmebohrung. Spannstifte sind zur Aufnahme von Stoß- und
Schlagarbeit geeignet. Sie werden ähnlich wie Kerbstifte als Pass-, Befestigungs- und Sicherungsstifte wervendet. Als Schrauben- und Bolzenhülsen werden sie dort eingesetzt, wo Scherkräfte zu übertragen sind und die Schrauben und Bolzen entlastet und klein gehalten werden sollen. Beim Einbau der Stifte ist die Lage des Schlitzes zur Kraftrichtung zu beachten.
Für große Scherkräfte können aus zwei ineinandergeschobenen Stiften Verbundspannstifte gebildet werden. Beim Connex-Spannstift bewirken die versetzt angeordneten Zähne des Schlitzes eine zusätzliche Axialspannung. Spiral-Spannstifte und Connex-Spannstift weisen gegenüber Spannstiften mit offenem Schlitz folgende Vorteile auf:Erhöhte Sitzfestigkeit, gleichhoher Scherfestigkeit in jeder radialen Richtung. Sie sind unempfindlich gegen Stoß- und Schlagbeanspruchung und werden als Pass-, Verbindungs- und Gelenkstifte eingesetzt. Die Aufnahmebohrungen für alle Spannstifte können einfach mit Spiralbohrern hergestellt werden.

[[Bild:Spannstifte.jpg|700px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Spannstift, b) weiche Federung (vermeiden), c) harte Federung, d) Verbundspannstift, e) Spiral-Spannstift,
'''f) Connex-Spannstift'''

=== Spannbuchsen ===

----

Spannbuchsen werden aus vergütetem [http://www.banki.hu/~aat/oktatas/gepesz/anyagtudomany2/diagram/m_5026_56Si7.pdf Federbandstahl 55Si7] gerollt, wahlweise mit geradem, pfeilförmigem und schrägem Schlitz ausgeführt und als Einspannbuchsen für Bohrungen bzw. als Aufspannbuchsen für Zapfen verwendet.Sie können bei großen Lagerdrücken mit geringen Schwingbewegungen und bei nicht ausreichender Schmierung als Lager geeignet sein. Als leicht auswechselbare Verschleißteile erhöhen sie die Lebensdauer von Bauteilen, wie z.B. Bremsgestängen von Schienenfahrzeuge und Gelenken von Baumaschinen.Die aufnehmenden Bohrungen bzw. Zapfen werden in den Toleranzklassen H8 bzw. h8 ausgeführt.

[[Bild:Spannbuchsen.jpg|600px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Einspannbuchse ohne Aussenkung (Form E) und mit pfeilförmigem schlitz (Form P) für Lagerungen mit Umlaufbewegungen,
'''b)Aufpspannbuchse mit geradem Schlitz (Form G) für Lagerungen mit Schwenkbewegungen'''

=== '''Anwendungs Beispiele für Stifte''' ===

----

[[Bild:Ke2-04112005 00960657.png]]
Quelle video.tu-clausthal.de

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Wiederholungsfragen''' ==

1-) Wie lassen sich Bauteile mit Bolzen und Stiften verbinden?

2-) Warum werden Bolzen bei losen Verbindungen gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert?

3-) Aus welchen Werkstoff werden Bolzen hergestellt und warum wählt man einen härteren Werkstoff als für die Bauteile?

4-) Wie werden Stiftverbindungen hergestellt?

5-) Was ist bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen?

6-) Warum ist die Anwendung von Kegelstiften kostspielig?

7-) Wo kommen den Typ A und Typ B Zylinderstifte zum Einsatz?

8-) Was haben Kerbstifte Gegensatz zu den glatten Kegel und Zylinderstiften am Umfang?

9-) Wo werden Kerbnägel Eingesetzt?

10-) Wodurch unterscheiden sich die Leichte Ausführung und die schwere Ausführung von Spannstiften?

11-) Wo werden Spannbuchsen als leicht auswechselbare Verschleißteile eingesetzt?

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösungen#Lösungen|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Bolzenverbindungen''' ==

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|thumb|right|300px|Quelle RM Kapitel 9
]]

'''Die Bolzenverbindungen werden in Prinzip wie im Bild dargestellt, gestaltet. Die Bolzen werden dabei auf Biegung, Schub und Flächenpressung beansprucht.'''

'''Die Fügebedingungen des Bolzens in der Gabel und in der Stange haben einen erheblichen Einfluss auf die Größe der im Bolzen auftretenden Biegemomente.'''

----

=== Einbaufälle und Biegemomente von Bolzen (Einbaufall 1) ===

'''Einbaufall 1'''

Der Bolzen sitzt in der Gabel und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 1.png|thumb|right|300px|Quelle RM Kapitel 9
]]

1-) Bolzen als frei aufliegender Träger

2-) Querkraftfläche

3-) Momentenfläche

[[Bild:Mbmax.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

tG = Dicke des Gabelauges

----

=== '''Einbaufall 2''' ===

Der Bolzen sitzt in der Gabel mit einer Übermaßpassung und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall2.png|thumb|right|300px|Quelle RM Kapitel 9
]]

4-) Bolzen als beidseitig eingespannter Träger

5-) Querkraftfläche im Bereich der Stange

6-) Momentenfläche im Bereich der Stange

[[Bild:Mbmax2.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

Gleichgroßes Biegemoment in den Bolzenquerschnitten A-B und C-D.

----

=== '''Einbaufall 3''' ===

Der Bolzen sitzt in der Stange mit einer Übermaßpassung und in der Gabel mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 3.png|right|thumb|300px|Quelle RM Kapitel 9
]]

7-) Bolzen als mittig eingespannter Träger

8-) Querkraftfläche im bereih der Gabel

9-) Momentenfläche im Bereich der Gabel

[[Bild:Mbmax3.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

tG = Dicke des Gabelauges

Größtes Biegemoment in den Einspannquerschnitten A-B .

----

=== Festlegen der Bauteilabmessungen ===
[[Bild:Bolzen Durchmesser.png|thumb|right|400px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

'''Bolzendurchmesser (Entwurfsberechnung)'''

[[Bild:D.png|150px]]

'''Für Augen und Naben Durchmesser:'''

'''D = (2,5…3) * d (für Stahl und GS)'''

'''D = (3…3,5) * d (für GJL und GG)'''

''d'' = Bolzendurchmesser

''KA'' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''k'' = Einspannfaktor,abhängig vom Einbaufall (siehe Bild rechts)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Fnenn = Nenn-Betriebskraft

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastung abhängig siehe Bild rechts)

''ts'' = Dicke des Stangen (Formel siehe Bild rechts)

tG = Dicke des Gabelauges (Formel siehe Bild rechts)

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.
----

=== '''Biegespannung (Vollbolzen)''' ===

[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

'''σ'''b = Biegespannung

''KA'' = Anwendunsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment (Einbaufall beachten und ''M'' bmax Formel entsprechend auswählen)

''W'' = Wiederstandsmoment

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Biegespannung.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

----

=== '''Schubspannung in der Nulllinie (Vollbolzen)''' ===
[[Bild:Tazul.png|thumb|right|300px]]

'''τ'''max = Schubspannung

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''S = Querschnittsfläche des Bolzens

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Tmax.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

----

=== '''Mittlere Flähenpressung''' ===

[[Bild:Pzul.png|thumb|right|300px]]

[[Bild:Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung (Belastungsfall beachten)
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''proj = Projektionsfläche zur Berechnung der mittleren Flächenpressung

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Berechnungsaufgabe für eine Bolzenverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.1 (Seite: 293 RM)

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|300px]]

Ein Bolzengelenk soll durch eine sehr stark stoßhaft auftretende Kraft F=14,5kN schwellend belastet werden.
Für Stangen- und Gabelkopf ist der Werkstoff S275JR vorgesehen. Als Bolzen soll ein ungehärteter Zylinderstift nach '''[[DIN]]''' EN ISO 2338,Toleranzfeld h8 verwendet werden, der in der Bohrung des Stangenkopfes mit einer Spielpassung und in der Bohrung der Gabel mit einer Übermaßpassung sitzt.Im Betrieb führt der Bolzen keine Gleitbewegung in dem Stangenkopf aus.

'''Gesucht''':

a-) Die Hauptabmessungen des Gelenkes (''d'', ''ts'', tG , ''D'' und ''l'' ) sind zu ermitteln. ( ''l''= Stiftlänge) Für den Bolzen ist die
Normbezeichnung anzugeben. [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 9-3)#Bolzengelenk|(TB 9-3)]]

b-) Das Gelenk ist auf Abscheren und auf Flächenpressung in der Gabelbohrung und in der Stangenbohrung zu prüfen.

c-) Der Bolzen ist auf Biegespannung zu prüfen.

[[Media:Bolzen_Aufgabe.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Bolzengelenk|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Stiftverbindungen''' ==

=== Querstiftverbindung ===
[[Bild:Querstiftverbindungen.png|thumb|right|700px]]

'''Querstiftverbindungen, die ein Drehmoment zu übertragen haben, wie z.B. Hebelnaben, werden bei größeren Kräften auf Flächenpressung und auf Abscheren nachgeprüft.'''

'''mittlere Flächenpressung (Nabe)'''

[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]
[[Bild:Tazulässig.png|thumb|right|300px]]
[[Bild:PN(Nabe).png]]

'''maximale mittlere Flächenpressung (Welle)'''

[[Bild:Pw.png]]

'''Scherspannung im Stift'''

[[Bild:Scherspannung.png]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser
[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,2...0,3) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''D'' = 2 * ''s'' + dw

''s'' = Dicke der Nabenwand
[Erfahrungsgemäß wird für den entwurfgewählt: ''s'' = (0,25...0,5) * dw für St- und GS-Naben, ''s'' = 0,75 * dw für GJL-(GG-)Naben]

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== Steckstiftverbindungen ===
[[Bild:Steckstift-Verbindungen.png|thumb|400px|right]]

'''Bei Steckstiftverbindungen entprechend Bild wird der Stift durch das Moment ''M'' = ''F'' * ''l'' auf Biegung und durch ''F'' als Querkraft auf Scub, der jedoch vernahlässigt werden kann, sowie auf Flächenpressung beansprucht.'''

'''Biegespannung'''

[[Bild:Biegespannung Qb.png]]

'''σ'''b = Biegespannung
[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px]]
'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten), für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''d'' = Stiftdurchmesser

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

'''Maximale mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Pmax Steckstift.png]]
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''F''nenn = senkrecht zur Stiftachse wirkende Nennbiegekraft

''l'' = Hebelarm der Biegekraft

''s'' = Einstecktiefe des Stiftes

''d'' = Stiftdurchmesser

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== '''Längsstiftverbindungen''' ===
[[Bild:Längsstiftverbindung.png|thumb|right|400px]]

'''Längsstiftverbindungen, die entsprechend Bild ein Drehmoment zu übertragen haben, werden auf Flächenpressung und Abscheren des Stiftes beansprucht. Da rechnerisch die mittlere Flächenpressung doppelt so groß wie die Abscherspannung ist, kann die Scherbeanspruchung in Vollstiften vernachlässigt werden, solange 2 * '''τ'''azul > ''p''zul ist, was für alle üdlichen Werkstoffpaarungen zutrifft.'''

'''mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Mittlere Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser

[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,15...0,2) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''l'' = tragende Stiftlänge, abhängig von der Nabenbreite, üblich ''l'' = (1...1,5) * dw

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

== '''Berechnungsaufgabe für eine Stiftverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.3 (Seite: 295 RM)

[[Bild:Schalthebel.jpg|400px]]

Die Nabe eines Schalthebels aus EN-GJL-200 soll mit einer Welle aus E295 mit dw=32mm Durchmesser durch einen Kegelkerbstift nach DIN EN ISO 8744 als Querstift verbunden werden. Am Ende des Hebels mit Länge ''l''1= 80mm ist zur Befestigung der Rückstellfeder ein Passkerbstift DIN 1469-C8x25-St (Kerbstift mit Hals und gerundeter Nut am Ende) eingesetzt, so dass bei s= 12mm, die freie Stiftlänge ''l''2= 15mm beträgt. Die größte Federkraft F=400 N greift schwellend an. Stöße treten nicht auf.

'''Gesucht''':

a-) Der zum Wellendurchmesser dw passende (mittlere) Durchmesser ( d ) des Querstiftes und dessen Länge '''''l''''' sind festzulegen,

wenn der Nabendurchmesser D= 2 * dw ausgeführt wird. Die Normbezeichnung des Kegelkerbstiftes ist anzugeben.

b-) Die Querstiftverbindung ist nach Flächenpressung (Nabe, Welle) und Abscheren zu prüfen.

c-) Der Passkerbstift ist zu prüfen ( auf Biegung ), für den zunächst ein Durchmesser d1= 8mm vorgesehen wird, der ggf. zu ändern ist.

d-) Die Flächenpressung für den Passkerbstift ist zu prüfen.

[[Media:Aufgabe_Stifte.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Schalthebel|Hier geht's zur Lösung!]]

== Formelzeichen mit Einheiten ==
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Formelzeichen|Hier geht's zur Formelzeichen!]]

=='''Powerpoint'''==

[[Media:Bolzen_und_Stifte.ppt|Bolzen-,Stiftverbindungen]]

==Quellenangabe==

*Roloff/Matek: Maschinenelemente, Lehrbuch und Tabellenbuch,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 18. Aufl. 2007, ISBN 3-834-80262-X , € 36,90.

*Roloff/Matek Maschinenelemente Formelsammlung,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 8. Aufl. 2006. ISBN 3-834-80119-4, € 20,90.

*Tabellenbuch Metall, 43. Auflage. [http://www.europa-lehrmittel.de/4dcgi/page?responsePage=/html/index2.html&0.9606717324196992 Europa Verlag ], ISBN 3-8085-1673-9, € 21,50

*[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de]

== Links ==

[http://www.gremako.de Gregory & Maackens GmbH & Co. KG]

[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de] '''Hier findest du eine Vorlesung zum Thema Bolzen und Stiftverbindungen.'''

[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]

[[Kategorie:Fertigungstechnik]]

{{Sprungmarke Allgemeines}}

Bolzen- und Stiftverbindungen

2008-10-11T21:20:54Z

Bülent: /* Festlegen der Bauteilabmessungen */

'''Hallo {{Currentuser}}, ich wünsche Dir viel Spaß beim Lesen dieser Seite...'''

==''' Allgemeines''' ==
<table width="100%" border="0">
<tr>
<td><div align="center"><[[Bild:Pins-1-.gif|300px]]
</div></td>
<td><div align="center">__TOC__</div></td>
</tr>
</table>
 
 

Bauteile lassen sich einfach und kostengünstig mit Bolzen, Stiften oder ähnlichen Formteilen verbinden. Diese Verbindungselemente werden sowohl für lose als auch für feste Verbindungen, für Lagerungen, für Führungen, Zentrierungen, Halterungen und zum Sichern der Bauteile gegen Überlastung (z.B. Brechbolzen und [[Bolzen- und Stiftverbindungen: Sicherheits- kupplungen#Bolzengelenk|Sicherheits- kupplungen]]
Sicherheits- kupplungen) verwendet.
Bei losen Verbindungen und auch zur Aufnahme von [http://de.wikipedia.org/wiki/Axialkraft Axialkräften] müssen die Bolzen bzw. die gelagerten oder verbundenen Teile häufig durch '''[[Sicherungselemente]]''', wie Splinte, Sicherungs -ringe oder Querstifte, gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert werden.

== '''Bolzen''' ==

Bolzen werden häufig angewendet als Gelenkverbindung. Für die Bolzendurchmesser empfehlen die '''[[Normen]]''' die [http://www.maschinenbau.tu-ilmenau.de/mb/wwwkt/imk_lehrmaterialien/home/downld_ma/passungssynthese/passungssynthese_030102/html/glossar.html Toleranzklasse] [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html h11].
Für die Bolzen wählt man meist einen härteren '''[[Werkstoff]]''' als für die Bauteile, um Fressgefahr und übermäßigen Verschleiß zu vermeiden. Normbolzen werden aus Automatenstahl hergestellt.Bolzenverbindungen mit Schwenk- bzw. langsamen Umlaufbewegungen arbeiten meist im Bereich der Festkörper-bzw. Mischreibung und sind deshalb durch Fressen bzw. übermäßigen Verschleiß (Ausschlagen) gefährdet. Betriebssichere Lösungen lassen sich durch die Wahl geeigneter Gleitpartner nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|TB 9-1]] finden.
Weiche Bolzen können mit Spannbuchsen eingebaut werden. Bei höheren Anforderungen (extreme Temperaturen, höchste Lagerbelastungen, Korrosion u.a) ermöglicht eine dünne Gleitbeschichtung aus [http://de.wikipedia.org/wiki/Festschmierstoff Festschmierstoffe] oft eine wartungsfreie Lebensdauer -schmierung. Soll eine Schmierung der Lauffläche mittels [http://de.wikipedia.org/wiki/Schmiernippel Schmiernippel] durch den Bolzen hindurch erfolgen, dann sind Schmierlöcher nach DIN 1442 vorzusehen.

[[Bild:Bolzenformen.jpg|500px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Bolzen ohne Kopf, b) Bolzen ohne Kopf und mit Splintlöchern, c) Bolzen mit Kopf und mit Splintloch (Form A ohne Splintloch), d) Bolzen mit Kopf und mit Gewindezapfen'''

----

=== '''Einsatz :''' ===

* Sehr einfache und kostengünstige Verbindung

* Sowohl für lose als auch feste Verbindungen

* Verdrehsicherung Nabe/Welle

* Halterung für Feder

* Lagegenaue Fixierung von Bauteilen

----

=== Anwendungsbeispiele für Bolzenverbindungen ===
<gallery>
Bild:Bolzen in Kranbau.png
Bild:Kranbau.jpg
Bild:Kranbau1.png
Bild:Maschinenteile.png
Bild:Kolbenbolzen.png
Bild:Bolzen mit Sicherung.png
Bild:Gelenkverbindung.jpg
Bild:Gelenkverbindung2.jpg
</gallery>

Quelle RM und video.tu-clausthal.de
----

== '''Stifte''' ==
Stiftverbindungen werden hergestellt, in dem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit [http://de.wikipedia.org/wiki/Passung Übermaß] eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und kraftschlüssig. Stifte dienen zur Sicherung der Lage (Fixierung,Zentrierung) von Bauteilen ,zur scherfesten Verbindung von Maschinenteilen, zur Halterung von Federn oder "fliegenden" Lagerung von Maschinenteilen, zur Sicherung von Bolzen und Muttern und zur Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte). Bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen sind die verlangte Fixiergenauigkeit, Herstellkosten für die Aufnahmebohrung (Passarbeit), die Sitzfestigkeit, die Lösbarkeit und die verlangte [http://www.chemgapedia.de/vsengine/popup/vsc/de/glossar/s/sc/scherkraft.glos.html Scherkraft]. Stifte sollen aus einem härteren Werkstoff als die zu verbindenden Bauteile sein.

=== '''Einsatz:''' ===

* Sicherung der Lage (Fixierung, Zentrierung)

* Sicherung gegen Verdrehen - scherfeste Verbindung von Maschinenteilen

* Halterung von Federn

* „Fliegende“ Lagerungen

* Sicherung von Bolzen und Muttern

* Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte)

'''Nach der Form wird grundsätzlich unterschieden zwischen''':

* '''Kegelstift'''

* '''Zylinderstift'''

* '''Kerbstifte und Kerbnägel'''

* '''Spannstift (Spannhülsen)'''

* '''Spannbuchsen'''

'''Alle Stiftarten gibt es in verschiedenen Ausführungen.'''

{{Sprungmarke Allgemeines}}

=== Kegelstifte ===

----

Kegelstifte können die bei häufigem Ausbau auftretende Abnutzung bzw. Lochaufweitung ausgleichen und stellen deshalb immer wieder die genaue Lage der Teile zueinander her. Sie werden überwiegend als Passstifte, aber auch als Verbindungsstifte z.B. als Querstifte bei [http://www.maedler.de/de/Catalog/P/1643/1625/862.aspx Stellringen] und Wellengelenken, verwendet. Da die Aufnahmebohrung kegelig aufgerieben und der Stift eingepasst werden muss, ist ihre Anwendung kostspielig. Kegelstifte lassen sich leicht lösen, sind aber nicht rüttelfest. Kann der Kegelstift nicht herausgeschlagen werden wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Kegelstifte mit Gewindezapfen nach '''[[DIN]]''' EN 28737 bzw. mit Innengewinde '''[[DIN]]''' EN 28736 zu verwenden, die mittels einer Mutter bzw. [[Schraubenverbindungen|Schraube]] gelöst werden können.

[[Bild:Kegelstifte, ungehärtet.jpg|400px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) für durchgehende Löcher, b) mit Gewindezapfen (für Grundlöcher), c) mit Innengewinde (für Grundlöcher)'''

=== Zylinderstifte ===

----

Zylinderstifte aus ungehärtetem Stahl und austenitischem Stahl nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 2338 werden in den [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html Toleranzklassen] m6 und h8 gefertigt. Ihre anwendung entspricht den Kegelstiften. Das erforderliche Aufreiben der Bohrung macht ihre Anwendung kostspielig. Sie sind schwerer lösbar als Kegelstifte und auch nicht rüttelfest. Zum Verbinden und Fixieren von hochbeanspruchten und gehärteten Teilen an Vorrichtungen und Werkzeugen kommen durchgehärtete (Typ A) bzw. einsatzgehärtete
(Typ B) Zylinderstifte nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8734 mit der Toleranzklasse m6 in Frage. Kann der Zylinderstift nicht herausgeschlagen werden, wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Zylinderstifte mit Innengewinde nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8733 und nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8735 ausgeführt. Durch eine leichte Abflachung oder Längsrille am Stiftmantel kann beim Eindrücken des Stiftes verdrängte Luft (Öl)
entweichen. Die Stifte können unter Zuhilfenahme von Abziehschrauben "gezogen" werden.

[[Bild:Zylinderstifte.jpg|800px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) für durchgehende Löcher, b) bis d) mit Innengewinde und Abflachung oder Längsrille zur Druckentlastung (für Grundlöcher)
'''e) Lösen eines Stiftes mit Hilfe einer Abziehschschraube, f) Lösen eines Stiftes mit Hilfe eines von Hand geführten Schlaggewichtes'''

=== '''Kerbstifte und Kerbnägel''' ===

----

Im Gegensatz zu den glatten Kegel- und Zylinderstiften sind Kerbstifte und Kerbnägel am Umfang mit 3 Kerbwulstpaaren versehen, die beim Einschlagen in das nur mit dem [[Anschleifen von Spiralbohrern|Spiralbohrer]] hergestelte Loch elastisch in die Kerbfurchen zurückgedrängt werden.Die dadurch gegenüber der unbeschädigt bleibenden Bohrlochwandung entstehende radiale Verspannung hält den Kerbstift (Kerbnagel) rüttelfest.Er kann mehrfach wiederverwendet werden.Die Herstellung solcher Verbindungen ist aufgrund der einfachen Arbeitsweise sehr wirtschaftlich.Kerbstifte nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8739 bis 8745 werden sowohl als Befestigungs- und Sicherungsstifte an Stelle von Kegel- und Zylinderstiften sowie auch als Lager- und Gelenkbolzen vielseitig verwendet.Mit Kerbnägeln nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8746 und 8747 können gering beanspruchte Teile, wie Rohrschellen und Schilder, einfach und schnell befestigt werden.Um ein ein Fressen der Stifte zu verhindern, muss ihre [[Festigkeit]] größer als die der Bauteile sein.

[[Bild:Kerbwulst.jpg|800px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Kerbprinzip, b) Passkerbstift mit Halös nach DIN 1469, c) Zylinderkerbstift mit Einführ-Ende, d) Kegelkerbstift,
'''e) Passkerbstift, f) Zylinderkerbstift mit Fase, g) Steckkerbstift, h) Knebelkerbstift, i) Halbrundkerbnagel, k)''' '''Senkkerbnagel'''

=== Spannstifte (Spannhülsen) ===

----

Spannstifte werden aus gewalztem Federbandstahl gerollt. Die leichte Ausführung nach DIN EN ISO 13337 unterscheidet sich von der schweren Ausführung nach DIN EN ISO 8752 nur durch die Wanndicke (0,1 * d bzw. 0,2 * d). Die in Längsrichtung geschlitzten Hülsen haben gegenüber dem Lochdurchmesser je nach Größe ein Übermaß von 0,2 bis 0,5mm, so dass sich nach dem Eintreiben ein rüttelfester Sitz ergibt. Die Stifte lassen sich leicht austreiben und können mehrfach wieder verwendet werden. Kegelige Stiftenden erleichtern das Einführen in die Aufnahmebohrung. Spannstifte sind zur Aufnahme von Stoß- und
Schlagarbeit geeignet. Sie werden ähnlich wie Kerbstifte als Pass-, Befestigungs- und Sicherungsstifte wervendet. Als Schrauben- und Bolzenhülsen werden sie dort eingesetzt, wo Scherkräfte zu übertragen sind und die Schrauben und Bolzen entlastet und klein gehalten werden sollen. Beim Einbau der Stifte ist die Lage des Schlitzes zur Kraftrichtung zu beachten.
Für große Scherkräfte können aus zwei ineinandergeschobenen Stiften Verbundspannstifte gebildet werden. Beim Connex-Spannstift bewirken die versetzt angeordneten Zähne des Schlitzes eine zusätzliche Axialspannung. Spiral-Spannstifte und Connex-Spannstift weisen gegenüber Spannstiften mit offenem Schlitz folgende Vorteile auf:Erhöhte Sitzfestigkeit, gleichhoher Scherfestigkeit in jeder radialen Richtung. Sie sind unempfindlich gegen Stoß- und Schlagbeanspruchung und werden als Pass-, Verbindungs- und Gelenkstifte eingesetzt. Die Aufnahmebohrungen für alle Spannstifte können einfach mit Spiralbohrern hergestellt werden.

[[Bild:Spannstifte.jpg|700px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Spannstift, b) weiche Federung (vermeiden), c) harte Federung, d) Verbundspannstift, e) Spiral-Spannstift,
'''f) Connex-Spannstift'''

=== Spannbuchsen ===

----

Spannbuchsen werden aus vergütetem [http://www.banki.hu/~aat/oktatas/gepesz/anyagtudomany2/diagram/m_5026_56Si7.pdf Federbandstahl 55Si7] gerollt, wahlweise mit geradem, pfeilförmigem und schrägem Schlitz ausgeführt und als Einspannbuchsen für Bohrungen bzw. als Aufspannbuchsen für Zapfen verwendet.Sie können bei großen Lagerdrücken mit geringen Schwingbewegungen und bei nicht ausreichender Schmierung als Lager geeignet sein. Als leicht auswechselbare Verschleißteile erhöhen sie die Lebensdauer von Bauteilen, wie z.B. Bremsgestängen von Schienenfahrzeuge und Gelenken von Baumaschinen.Die aufnehmenden Bohrungen bzw. Zapfen werden in den Toleranzklassen H8 bzw. h8 ausgeführt.

[[Bild:Spannbuchsen.jpg|600px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Einspannbuchse ohne Aussenkung (Form E) und mit pfeilförmigem schlitz (Form P) für Lagerungen mit Umlaufbewegungen,
'''b)Aufpspannbuchse mit geradem Schlitz (Form G) für Lagerungen mit Schwenkbewegungen'''

=== '''Anwendungs Beispiele für Stifte''' ===

----

[[Bild:Ke2-04112005 00960657.png]]
Quelle video.tu-clausthal.de

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Wiederholungsfragen''' ==

1-) Wie lassen sich Bauteile mit Bolzen und Stiften verbinden?

2-) Warum werden Bolzen bei losen Verbindungen gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert?

3-) Aus welchen Werkstoff werden Bolzen hergestellt und warum wählt man einen härteren Werkstoff als für die Bauteile?

4-) Wie werden Stiftverbindungen hergestellt?

5-) Was ist bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen?

6-) Warum ist die Anwendung von Kegelstiften kostspielig?

7-) Wo kommen den Typ A und Typ B Zylinderstifte zum Einsatz?

8-) Was haben Kerbstifte Gegensatz zu den glatten Kegel und Zylinderstiften am Umfang?

9-) Wo werden Kerbnägel Eingesetzt?

10-) Wodurch unterscheiden sich die Leichte Ausführung und die schwere Ausführung von Spannstiften?

11-) Wo werden Spannbuchsen als leicht auswechselbare Verschleißteile eingesetzt?

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösungen#Lösungen|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Bolzenverbindungen''' ==

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|thumb|right|300px|Quelle RM Kapitel 9
]]

'''Die Bolzenverbindungen werden in Prinzip wie im Bild dargestellt, gestaltet. Die Bolzen werden dabei auf Biegung, Schub und Flächenpressung beansprucht.'''

'''Die Fügebedingungen des Bolzens in der Gabel und in der Stange haben einen erheblichen Einfluss auf die Größe der im Bolzen auftretenden Biegemomente.'''

----

=== Einbaufälle und Biegemomente von Bolzen (Einbaufall 1) ===

'''Einbaufall 1'''

Der Bolzen sitzt in der Gabel und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 1.png|thumb|right|300px|Quelle RM Kapitel 9
]]

1-) Bolzen als frei aufliegender Träger

2-) Querkraftfläche

3-) Momentenfläche

[[Bild:Mbmax.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

tG = Dicke des Gabelauges

----

=== '''Einbaufall 2''' ===

Der Bolzen sitzt in der Gabel mit einer Übermaßpassung und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall2.png|thumb|right|300px|Quelle RM Kapitel 9
]]

4-) Bolzen als beidseitig eingespannter Träger

5-) Querkraftfläche im Bereich der Stange

6-) Momentenfläche im Bereich der Stange

[[Bild:Mbmax2.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

Gleichgroßes Biegemoment in den Bolzenquerschnitten A-B und C-D.

----

=== '''Einbaufall 3''' ===

Der Bolzen sitzt in der Stange mit einer Übermaßpassung und in der Gabel mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 3.png|right|thumb|300px|Quelle RM Kapitel 9
]]

7-) Bolzen als mittig eingespannter Träger

8-) Querkraftfläche im bereih der Gabel

9-) Momentenfläche im Bereich der Gabel

[[Bild:Mbmax3.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

tG = Dicke des Gabelauges

Größtes Biegemoment in den Einspannquerschnitten A-B .

----

=== Festlegen der Bauteilabmessungen ===
[[Bild:Bolzen Durchmesser.png|thumb|right|400px|Quelle RM-FS Kapitel 9
]]

'''Bolzendurchmesser (Entwurfsberechnung)'''

[[Bild:D.png|150px]]

'''Für Augen und Naben Durchmesser:'''

'''D = (2,5…3) * d (für Stahl und GS)'''

'''D = (3…3,5) * d (für GJL und GG)'''

''d'' = Bolzendurchmesser

''KA'' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''k'' = Einspannfaktor,abhängig vom Einbaufall (siehe Bild rechts)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Fnenn = Nenn-Betriebskraft

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastung abhängig siehe Bild rechts)

''ts'' = Dicke des Stangen (Formel siehe Bild rechts)

tG = Dicke des Gabelauges (Formel siehe Bild rechts)

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.
----

=== '''Biegespannung (Vollbolzen)''' ===

[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px]]

'''σ'''b = Biegespannung

''KA'' = Anwendunsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment (Einbaufall beachten und ''M'' bmax Formel entsprechend auswählen)

''W'' = Wiederstandsmoment

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Biegespannung.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

----

=== '''Schubspannung in der Nulllinie (Vollbolzen)''' ===
[[Bild:Tazul.png|thumb|right|300px]]

'''τ'''max = Schubspannung

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''S = Querschnittsfläche des Bolzens

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Tmax.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

----

=== '''Mittlere Flähenpressung''' ===

[[Bild:Pzul.png|thumb|right|300px]]

[[Bild:Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung (Belastungsfall beachten)
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''proj = Projektionsfläche zur Berechnung der mittleren Flächenpressung

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Berechnungsaufgabe für eine Bolzenverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.1 (Seite: 293 RM)

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|300px]]

Ein Bolzengelenk soll durch eine sehr stark stoßhaft auftretende Kraft F=14,5kN schwellend belastet werden.
Für Stangen- und Gabelkopf ist der Werkstoff S275JR vorgesehen. Als Bolzen soll ein ungehärteter Zylinderstift nach '''[[DIN]]''' EN ISO 2338,Toleranzfeld h8 verwendet werden, der in der Bohrung des Stangenkopfes mit einer Spielpassung und in der Bohrung der Gabel mit einer Übermaßpassung sitzt.Im Betrieb führt der Bolzen keine Gleitbewegung in dem Stangenkopf aus.

'''Gesucht''':

a-) Die Hauptabmessungen des Gelenkes (''d'', ''ts'', tG , ''D'' und ''l'' ) sind zu ermitteln. ( ''l''= Stiftlänge) Für den Bolzen ist die
Normbezeichnung anzugeben. [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 9-3)#Bolzengelenk|(TB 9-3)]]

b-) Das Gelenk ist auf Abscheren und auf Flächenpressung in der Gabelbohrung und in der Stangenbohrung zu prüfen.

c-) Der Bolzen ist auf Biegespannung zu prüfen.

[[Media:Bolzen_Aufgabe.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Bolzengelenk|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Stiftverbindungen''' ==

=== Querstiftverbindung ===
[[Bild:Querstiftverbindungen.png|thumb|right|700px]]

'''Querstiftverbindungen, die ein Drehmoment zu übertragen haben, wie z.B. Hebelnaben, werden bei größeren Kräften auf Flächenpressung und auf Abscheren nachgeprüft.'''

'''mittlere Flächenpressung (Nabe)'''

[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]
[[Bild:Tazulässig.png|thumb|right|300px]]
[[Bild:PN(Nabe).png]]

'''maximale mittlere Flächenpressung (Welle)'''

[[Bild:Pw.png]]

'''Scherspannung im Stift'''

[[Bild:Scherspannung.png]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser
[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,2...0,3) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''D'' = 2 * ''s'' + dw

''s'' = Dicke der Nabenwand
[Erfahrungsgemäß wird für den entwurfgewählt: ''s'' = (0,25...0,5) * dw für St- und GS-Naben, ''s'' = 0,75 * dw für GJL-(GG-)Naben]

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== Steckstiftverbindungen ===
[[Bild:Steckstift-Verbindungen.png|thumb|400px|right]]

'''Bei Steckstiftverbindungen entprechend Bild wird der Stift durch das Moment ''M'' = ''F'' * ''l'' auf Biegung und durch ''F'' als Querkraft auf Scub, der jedoch vernahlässigt werden kann, sowie auf Flächenpressung beansprucht.'''

'''Biegespannung'''

[[Bild:Biegespannung Qb.png]]

'''σ'''b = Biegespannung
[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px]]
'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten), für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''d'' = Stiftdurchmesser

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

'''Maximale mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Pmax Steckstift.png]]
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''F''nenn = senkrecht zur Stiftachse wirkende Nennbiegekraft

''l'' = Hebelarm der Biegekraft

''s'' = Einstecktiefe des Stiftes

''d'' = Stiftdurchmesser

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== '''Längsstiftverbindungen''' ===
[[Bild:Längsstiftverbindung.png|thumb|right|400px]]

'''Längsstiftverbindungen, die entsprechend Bild ein Drehmoment zu übertragen haben, werden auf Flächenpressung und Abscheren des Stiftes beansprucht. Da rechnerisch die mittlere Flächenpressung doppelt so groß wie die Abscherspannung ist, kann die Scherbeanspruchung in Vollstiften vernachlässigt werden, solange 2 * '''τ'''azul > ''p''zul ist, was für alle üdlichen Werkstoffpaarungen zutrifft.'''

'''mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Mittlere Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser

[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,15...0,2) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''l'' = tragende Stiftlänge, abhängig von der Nabenbreite, üblich ''l'' = (1...1,5) * dw

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

== '''Berechnungsaufgabe für eine Stiftverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.3 (Seite: 295 RM)

[[Bild:Schalthebel.jpg|400px]]

Die Nabe eines Schalthebels aus EN-GJL-200 soll mit einer Welle aus E295 mit dw=32mm Durchmesser durch einen Kegelkerbstift nach DIN EN ISO 8744 als Querstift verbunden werden. Am Ende des Hebels mit Länge ''l''1= 80mm ist zur Befestigung der Rückstellfeder ein Passkerbstift DIN 1469-C8x25-St (Kerbstift mit Hals und gerundeter Nut am Ende) eingesetzt, so dass bei s= 12mm, die freie Stiftlänge ''l''2= 15mm beträgt. Die größte Federkraft F=400 N greift schwellend an. Stöße treten nicht auf.

'''Gesucht''':

a-) Der zum Wellendurchmesser dw passende (mittlere) Durchmesser ( d ) des Querstiftes und dessen Länge '''''l''''' sind festzulegen,

wenn der Nabendurchmesser D= 2 * dw ausgeführt wird. Die Normbezeichnung des Kegelkerbstiftes ist anzugeben.

b-) Die Querstiftverbindung ist nach Flächenpressung (Nabe, Welle) und Abscheren zu prüfen.

c-) Der Passkerbstift ist zu prüfen ( auf Biegung ), für den zunächst ein Durchmesser d1= 8mm vorgesehen wird, der ggf. zu ändern ist.

d-) Die Flächenpressung für den Passkerbstift ist zu prüfen.

[[Media:Aufgabe_Stifte.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Schalthebel|Hier geht's zur Lösung!]]

== Formelzeichen mit Einheiten ==
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Formelzeichen|Hier geht's zur Formelzeichen!]]

=='''Powerpoint'''==

[[Media:Bolzen_und_Stifte.ppt|Bolzen-,Stiftverbindungen]]

==Quellenangabe==

*Roloff/Matek: Maschinenelemente, Lehrbuch und Tabellenbuch,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 18. Aufl. 2007, ISBN 3-834-80262-X , € 36,90.

*Roloff/Matek Maschinenelemente Formelsammlung,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 8. Aufl. 2006. ISBN 3-834-80119-4, € 20,90.

*Tabellenbuch Metall, 43. Auflage. [http://www.europa-lehrmittel.de/4dcgi/page?responsePage=/html/index2.html&0.9606717324196992 Europa Verlag ], ISBN 3-8085-1673-9, € 21,50

*[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de]

== Links ==

[http://www.gremako.de Gregory & Maackens GmbH & Co. KG]

[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de] '''Hier findest du eine Vorlesung zum Thema Bolzen und Stiftverbindungen.'''

[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]

[[Kategorie:Fertigungstechnik]]

{{Sprungmarke Allgemeines}}

Bolzen- und Stiftverbindungen

2008-10-11T21:20:12Z

Bülent: /* '''Einbaufall 3''' */

'''Hallo {{Currentuser}}, ich wünsche Dir viel Spaß beim Lesen dieser Seite...'''

==''' Allgemeines''' ==
<table width="100%" border="0">
<tr>
<td><div align="center"><[[Bild:Pins-1-.gif|300px]]
</div></td>
<td><div align="center">__TOC__</div></td>
</tr>
</table>
 
 

Bauteile lassen sich einfach und kostengünstig mit Bolzen, Stiften oder ähnlichen Formteilen verbinden. Diese Verbindungselemente werden sowohl für lose als auch für feste Verbindungen, für Lagerungen, für Führungen, Zentrierungen, Halterungen und zum Sichern der Bauteile gegen Überlastung (z.B. Brechbolzen und [[Bolzen- und Stiftverbindungen: Sicherheits- kupplungen#Bolzengelenk|Sicherheits- kupplungen]]
Sicherheits- kupplungen) verwendet.
Bei losen Verbindungen und auch zur Aufnahme von [http://de.wikipedia.org/wiki/Axialkraft Axialkräften] müssen die Bolzen bzw. die gelagerten oder verbundenen Teile häufig durch '''[[Sicherungselemente]]''', wie Splinte, Sicherungs -ringe oder Querstifte, gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert werden.

== '''Bolzen''' ==

Bolzen werden häufig angewendet als Gelenkverbindung. Für die Bolzendurchmesser empfehlen die '''[[Normen]]''' die [http://www.maschinenbau.tu-ilmenau.de/mb/wwwkt/imk_lehrmaterialien/home/downld_ma/passungssynthese/passungssynthese_030102/html/glossar.html Toleranzklasse] [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html h11].
Für die Bolzen wählt man meist einen härteren '''[[Werkstoff]]''' als für die Bauteile, um Fressgefahr und übermäßigen Verschleiß zu vermeiden. Normbolzen werden aus Automatenstahl hergestellt.Bolzenverbindungen mit Schwenk- bzw. langsamen Umlaufbewegungen arbeiten meist im Bereich der Festkörper-bzw. Mischreibung und sind deshalb durch Fressen bzw. übermäßigen Verschleiß (Ausschlagen) gefährdet. Betriebssichere Lösungen lassen sich durch die Wahl geeigneter Gleitpartner nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|TB 9-1]] finden.
Weiche Bolzen können mit Spannbuchsen eingebaut werden. Bei höheren Anforderungen (extreme Temperaturen, höchste Lagerbelastungen, Korrosion u.a) ermöglicht eine dünne Gleitbeschichtung aus [http://de.wikipedia.org/wiki/Festschmierstoff Festschmierstoffe] oft eine wartungsfreie Lebensdauer -schmierung. Soll eine Schmierung der Lauffläche mittels [http://de.wikipedia.org/wiki/Schmiernippel Schmiernippel] durch den Bolzen hindurch erfolgen, dann sind Schmierlöcher nach DIN 1442 vorzusehen.

[[Bild:Bolzenformen.jpg|500px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Bolzen ohne Kopf, b) Bolzen ohne Kopf und mit Splintlöchern, c) Bolzen mit Kopf und mit Splintloch (Form A ohne Splintloch), d) Bolzen mit Kopf und mit Gewindezapfen'''

----

=== '''Einsatz :''' ===

* Sehr einfache und kostengünstige Verbindung

* Sowohl für lose als auch feste Verbindungen

* Verdrehsicherung Nabe/Welle

* Halterung für Feder

* Lagegenaue Fixierung von Bauteilen

----

=== Anwendungsbeispiele für Bolzenverbindungen ===
<gallery>
Bild:Bolzen in Kranbau.png
Bild:Kranbau.jpg
Bild:Kranbau1.png
Bild:Maschinenteile.png
Bild:Kolbenbolzen.png
Bild:Bolzen mit Sicherung.png
Bild:Gelenkverbindung.jpg
Bild:Gelenkverbindung2.jpg
</gallery>

Quelle RM und video.tu-clausthal.de
----

== '''Stifte''' ==
Stiftverbindungen werden hergestellt, in dem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit [http://de.wikipedia.org/wiki/Passung Übermaß] eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und kraftschlüssig. Stifte dienen zur Sicherung der Lage (Fixierung,Zentrierung) von Bauteilen ,zur scherfesten Verbindung von Maschinenteilen, zur Halterung von Federn oder "fliegenden" Lagerung von Maschinenteilen, zur Sicherung von Bolzen und Muttern und zur Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte). Bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen sind die verlangte Fixiergenauigkeit, Herstellkosten für die Aufnahmebohrung (Passarbeit), die Sitzfestigkeit, die Lösbarkeit und die verlangte [http://www.chemgapedia.de/vsengine/popup/vsc/de/glossar/s/sc/scherkraft.glos.html Scherkraft]. Stifte sollen aus einem härteren Werkstoff als die zu verbindenden Bauteile sein.

=== '''Einsatz:''' ===

* Sicherung der Lage (Fixierung, Zentrierung)

* Sicherung gegen Verdrehen - scherfeste Verbindung von Maschinenteilen

* Halterung von Federn

* „Fliegende“ Lagerungen

* Sicherung von Bolzen und Muttern

* Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte)

'''Nach der Form wird grundsätzlich unterschieden zwischen''':

* '''Kegelstift'''

* '''Zylinderstift'''

* '''Kerbstifte und Kerbnägel'''

* '''Spannstift (Spannhülsen)'''

* '''Spannbuchsen'''

'''Alle Stiftarten gibt es in verschiedenen Ausführungen.'''

{{Sprungmarke Allgemeines}}

=== Kegelstifte ===

----

Kegelstifte können die bei häufigem Ausbau auftretende Abnutzung bzw. Lochaufweitung ausgleichen und stellen deshalb immer wieder die genaue Lage der Teile zueinander her. Sie werden überwiegend als Passstifte, aber auch als Verbindungsstifte z.B. als Querstifte bei [http://www.maedler.de/de/Catalog/P/1643/1625/862.aspx Stellringen] und Wellengelenken, verwendet. Da die Aufnahmebohrung kegelig aufgerieben und der Stift eingepasst werden muss, ist ihre Anwendung kostspielig. Kegelstifte lassen sich leicht lösen, sind aber nicht rüttelfest. Kann der Kegelstift nicht herausgeschlagen werden wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Kegelstifte mit Gewindezapfen nach '''[[DIN]]''' EN 28737 bzw. mit Innengewinde '''[[DIN]]''' EN 28736 zu verwenden, die mittels einer Mutter bzw. [[Schraubenverbindungen|Schraube]] gelöst werden können.

[[Bild:Kegelstifte, ungehärtet.jpg|400px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) für durchgehende Löcher, b) mit Gewindezapfen (für Grundlöcher), c) mit Innengewinde (für Grundlöcher)'''

=== Zylinderstifte ===

----

Zylinderstifte aus ungehärtetem Stahl und austenitischem Stahl nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 2338 werden in den [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html Toleranzklassen] m6 und h8 gefertigt. Ihre anwendung entspricht den Kegelstiften. Das erforderliche Aufreiben der Bohrung macht ihre Anwendung kostspielig. Sie sind schwerer lösbar als Kegelstifte und auch nicht rüttelfest. Zum Verbinden und Fixieren von hochbeanspruchten und gehärteten Teilen an Vorrichtungen und Werkzeugen kommen durchgehärtete (Typ A) bzw. einsatzgehärtete
(Typ B) Zylinderstifte nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8734 mit der Toleranzklasse m6 in Frage. Kann der Zylinderstift nicht herausgeschlagen werden, wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Zylinderstifte mit Innengewinde nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8733 und nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8735 ausgeführt. Durch eine leichte Abflachung oder Längsrille am Stiftmantel kann beim Eindrücken des Stiftes verdrängte Luft (Öl)
entweichen. Die Stifte können unter Zuhilfenahme von Abziehschrauben "gezogen" werden.

[[Bild:Zylinderstifte.jpg|800px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) für durchgehende Löcher, b) bis d) mit Innengewinde und Abflachung oder Längsrille zur Druckentlastung (für Grundlöcher)
'''e) Lösen eines Stiftes mit Hilfe einer Abziehschschraube, f) Lösen eines Stiftes mit Hilfe eines von Hand geführten Schlaggewichtes'''

=== '''Kerbstifte und Kerbnägel''' ===

----

Im Gegensatz zu den glatten Kegel- und Zylinderstiften sind Kerbstifte und Kerbnägel am Umfang mit 3 Kerbwulstpaaren versehen, die beim Einschlagen in das nur mit dem [[Anschleifen von Spiralbohrern|Spiralbohrer]] hergestelte Loch elastisch in die Kerbfurchen zurückgedrängt werden.Die dadurch gegenüber der unbeschädigt bleibenden Bohrlochwandung entstehende radiale Verspannung hält den Kerbstift (Kerbnagel) rüttelfest.Er kann mehrfach wiederverwendet werden.Die Herstellung solcher Verbindungen ist aufgrund der einfachen Arbeitsweise sehr wirtschaftlich.Kerbstifte nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8739 bis 8745 werden sowohl als Befestigungs- und Sicherungsstifte an Stelle von Kegel- und Zylinderstiften sowie auch als Lager- und Gelenkbolzen vielseitig verwendet.Mit Kerbnägeln nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8746 und 8747 können gering beanspruchte Teile, wie Rohrschellen und Schilder, einfach und schnell befestigt werden.Um ein ein Fressen der Stifte zu verhindern, muss ihre [[Festigkeit]] größer als die der Bauteile sein.

[[Bild:Kerbwulst.jpg|800px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Kerbprinzip, b) Passkerbstift mit Halös nach DIN 1469, c) Zylinderkerbstift mit Einführ-Ende, d) Kegelkerbstift,
'''e) Passkerbstift, f) Zylinderkerbstift mit Fase, g) Steckkerbstift, h) Knebelkerbstift, i) Halbrundkerbnagel, k)''' '''Senkkerbnagel'''

=== Spannstifte (Spannhülsen) ===

----

Spannstifte werden aus gewalztem Federbandstahl gerollt. Die leichte Ausführung nach DIN EN ISO 13337 unterscheidet sich von der schweren Ausführung nach DIN EN ISO 8752 nur durch die Wanndicke (0,1 * d bzw. 0,2 * d). Die in Längsrichtung geschlitzten Hülsen haben gegenüber dem Lochdurchmesser je nach Größe ein Übermaß von 0,2 bis 0,5mm, so dass sich nach dem Eintreiben ein rüttelfester Sitz ergibt. Die Stifte lassen sich leicht austreiben und können mehrfach wieder verwendet werden. Kegelige Stiftenden erleichtern das Einführen in die Aufnahmebohrung. Spannstifte sind zur Aufnahme von Stoß- und
Schlagarbeit geeignet. Sie werden ähnlich wie Kerbstifte als Pass-, Befestigungs- und Sicherungsstifte wervendet. Als Schrauben- und Bolzenhülsen werden sie dort eingesetzt, wo Scherkräfte zu übertragen sind und die Schrauben und Bolzen entlastet und klein gehalten werden sollen. Beim Einbau der Stifte ist die Lage des Schlitzes zur Kraftrichtung zu beachten.
Für große Scherkräfte können aus zwei ineinandergeschobenen Stiften Verbundspannstifte gebildet werden. Beim Connex-Spannstift bewirken die versetzt angeordneten Zähne des Schlitzes eine zusätzliche Axialspannung. Spiral-Spannstifte und Connex-Spannstift weisen gegenüber Spannstiften mit offenem Schlitz folgende Vorteile auf:Erhöhte Sitzfestigkeit, gleichhoher Scherfestigkeit in jeder radialen Richtung. Sie sind unempfindlich gegen Stoß- und Schlagbeanspruchung und werden als Pass-, Verbindungs- und Gelenkstifte eingesetzt. Die Aufnahmebohrungen für alle Spannstifte können einfach mit Spiralbohrern hergestellt werden.

[[Bild:Spannstifte.jpg|700px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Spannstift, b) weiche Federung (vermeiden), c) harte Federung, d) Verbundspannstift, e) Spiral-Spannstift,
'''f) Connex-Spannstift'''

=== Spannbuchsen ===

----

Spannbuchsen werden aus vergütetem [http://www.banki.hu/~aat/oktatas/gepesz/anyagtudomany2/diagram/m_5026_56Si7.pdf Federbandstahl 55Si7] gerollt, wahlweise mit geradem, pfeilförmigem und schrägem Schlitz ausgeführt und als Einspannbuchsen für Bohrungen bzw. als Aufspannbuchsen für Zapfen verwendet.Sie können bei großen Lagerdrücken mit geringen Schwingbewegungen und bei nicht ausreichender Schmierung als Lager geeignet sein. Als leicht auswechselbare Verschleißteile erhöhen sie die Lebensdauer von Bauteilen, wie z.B. Bremsgestängen von Schienenfahrzeuge und Gelenken von Baumaschinen.Die aufnehmenden Bohrungen bzw. Zapfen werden in den Toleranzklassen H8 bzw. h8 ausgeführt.

[[Bild:Spannbuchsen.jpg|600px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Einspannbuchse ohne Aussenkung (Form E) und mit pfeilförmigem schlitz (Form P) für Lagerungen mit Umlaufbewegungen,
'''b)Aufpspannbuchse mit geradem Schlitz (Form G) für Lagerungen mit Schwenkbewegungen'''

=== '''Anwendungs Beispiele für Stifte''' ===

----

[[Bild:Ke2-04112005 00960657.png]]
Quelle video.tu-clausthal.de

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Wiederholungsfragen''' ==

1-) Wie lassen sich Bauteile mit Bolzen und Stiften verbinden?

2-) Warum werden Bolzen bei losen Verbindungen gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert?

3-) Aus welchen Werkstoff werden Bolzen hergestellt und warum wählt man einen härteren Werkstoff als für die Bauteile?

4-) Wie werden Stiftverbindungen hergestellt?

5-) Was ist bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen?

6-) Warum ist die Anwendung von Kegelstiften kostspielig?

7-) Wo kommen den Typ A und Typ B Zylinderstifte zum Einsatz?

8-) Was haben Kerbstifte Gegensatz zu den glatten Kegel und Zylinderstiften am Umfang?

9-) Wo werden Kerbnägel Eingesetzt?

10-) Wodurch unterscheiden sich die Leichte Ausführung und die schwere Ausführung von Spannstiften?

11-) Wo werden Spannbuchsen als leicht auswechselbare Verschleißteile eingesetzt?

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösungen#Lösungen|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Bolzenverbindungen''' ==

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|thumb|right|300px|Quelle RM Kapitel 9
]]

'''Die Bolzenverbindungen werden in Prinzip wie im Bild dargestellt, gestaltet. Die Bolzen werden dabei auf Biegung, Schub und Flächenpressung beansprucht.'''

'''Die Fügebedingungen des Bolzens in der Gabel und in der Stange haben einen erheblichen Einfluss auf die Größe der im Bolzen auftretenden Biegemomente.'''

----

=== Einbaufälle und Biegemomente von Bolzen (Einbaufall 1) ===

'''Einbaufall 1'''

Der Bolzen sitzt in der Gabel und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 1.png|thumb|right|300px|Quelle RM Kapitel 9
]]

1-) Bolzen als frei aufliegender Träger

2-) Querkraftfläche

3-) Momentenfläche

[[Bild:Mbmax.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

tG = Dicke des Gabelauges

----

=== '''Einbaufall 2''' ===

Der Bolzen sitzt in der Gabel mit einer Übermaßpassung und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall2.png|thumb|right|300px|Quelle RM Kapitel 9
]]

4-) Bolzen als beidseitig eingespannter Träger

5-) Querkraftfläche im Bereich der Stange

6-) Momentenfläche im Bereich der Stange

[[Bild:Mbmax2.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

Gleichgroßes Biegemoment in den Bolzenquerschnitten A-B und C-D.

----

=== '''Einbaufall 3''' ===

Der Bolzen sitzt in der Stange mit einer Übermaßpassung und in der Gabel mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 3.png|right|thumb|300px|Quelle RM Kapitel 9
]]

7-) Bolzen als mittig eingespannter Träger

8-) Querkraftfläche im bereih der Gabel

9-) Momentenfläche im Bereich der Gabel

[[Bild:Mbmax3.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

tG = Dicke des Gabelauges

Größtes Biegemoment in den Einspannquerschnitten A-B .

----

=== Festlegen der Bauteilabmessungen ===
[[Bild:Bolzen Durchmesser.png|thumb|right|400px]]

'''Bolzendurchmesser (Entwurfsberechnung)'''

[[Bild:D.png|150px]]

'''Für Augen und Naben Durchmesser:'''

'''D = (2,5…3) * d (für Stahl und GS)'''

'''D = (3…3,5) * d (für GJL und GG)'''

''d'' = Bolzendurchmesser

''KA'' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''k'' = Einspannfaktor,abhängig vom Einbaufall (siehe Bild rechts)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Fnenn = Nenn-Betriebskraft

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastung abhängig siehe Bild rechts)

''ts'' = Dicke des Stangen (Formel siehe Bild rechts)

tG = Dicke des Gabelauges (Formel siehe Bild rechts)

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.
----

=== '''Biegespannung (Vollbolzen)''' ===

[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px]]

'''σ'''b = Biegespannung

''KA'' = Anwendunsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment (Einbaufall beachten und ''M'' bmax Formel entsprechend auswählen)

''W'' = Wiederstandsmoment

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Biegespannung.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

----

=== '''Schubspannung in der Nulllinie (Vollbolzen)''' ===
[[Bild:Tazul.png|thumb|right|300px]]

'''τ'''max = Schubspannung

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''S = Querschnittsfläche des Bolzens

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Tmax.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

----

=== '''Mittlere Flähenpressung''' ===

[[Bild:Pzul.png|thumb|right|300px]]

[[Bild:Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung (Belastungsfall beachten)
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''proj = Projektionsfläche zur Berechnung der mittleren Flächenpressung

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Berechnungsaufgabe für eine Bolzenverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.1 (Seite: 293 RM)

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|300px]]

Ein Bolzengelenk soll durch eine sehr stark stoßhaft auftretende Kraft F=14,5kN schwellend belastet werden.
Für Stangen- und Gabelkopf ist der Werkstoff S275JR vorgesehen. Als Bolzen soll ein ungehärteter Zylinderstift nach '''[[DIN]]''' EN ISO 2338,Toleranzfeld h8 verwendet werden, der in der Bohrung des Stangenkopfes mit einer Spielpassung und in der Bohrung der Gabel mit einer Übermaßpassung sitzt.Im Betrieb führt der Bolzen keine Gleitbewegung in dem Stangenkopf aus.

'''Gesucht''':

a-) Die Hauptabmessungen des Gelenkes (''d'', ''ts'', tG , ''D'' und ''l'' ) sind zu ermitteln. ( ''l''= Stiftlänge) Für den Bolzen ist die
Normbezeichnung anzugeben. [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 9-3)#Bolzengelenk|(TB 9-3)]]

b-) Das Gelenk ist auf Abscheren und auf Flächenpressung in der Gabelbohrung und in der Stangenbohrung zu prüfen.

c-) Der Bolzen ist auf Biegespannung zu prüfen.

[[Media:Bolzen_Aufgabe.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Bolzengelenk|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Stiftverbindungen''' ==

=== Querstiftverbindung ===
[[Bild:Querstiftverbindungen.png|thumb|right|700px]]

'''Querstiftverbindungen, die ein Drehmoment zu übertragen haben, wie z.B. Hebelnaben, werden bei größeren Kräften auf Flächenpressung und auf Abscheren nachgeprüft.'''

'''mittlere Flächenpressung (Nabe)'''

[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]
[[Bild:Tazulässig.png|thumb|right|300px]]
[[Bild:PN(Nabe).png]]

'''maximale mittlere Flächenpressung (Welle)'''

[[Bild:Pw.png]]

'''Scherspannung im Stift'''

[[Bild:Scherspannung.png]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser
[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,2...0,3) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''D'' = 2 * ''s'' + dw

''s'' = Dicke der Nabenwand
[Erfahrungsgemäß wird für den entwurfgewählt: ''s'' = (0,25...0,5) * dw für St- und GS-Naben, ''s'' = 0,75 * dw für GJL-(GG-)Naben]

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== Steckstiftverbindungen ===
[[Bild:Steckstift-Verbindungen.png|thumb|400px|right]]

'''Bei Steckstiftverbindungen entprechend Bild wird der Stift durch das Moment ''M'' = ''F'' * ''l'' auf Biegung und durch ''F'' als Querkraft auf Scub, der jedoch vernahlässigt werden kann, sowie auf Flächenpressung beansprucht.'''

'''Biegespannung'''

[[Bild:Biegespannung Qb.png]]

'''σ'''b = Biegespannung
[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px]]
'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten), für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''d'' = Stiftdurchmesser

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

'''Maximale mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Pmax Steckstift.png]]
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''F''nenn = senkrecht zur Stiftachse wirkende Nennbiegekraft

''l'' = Hebelarm der Biegekraft

''s'' = Einstecktiefe des Stiftes

''d'' = Stiftdurchmesser

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== '''Längsstiftverbindungen''' ===
[[Bild:Längsstiftverbindung.png|thumb|right|400px]]

'''Längsstiftverbindungen, die entsprechend Bild ein Drehmoment zu übertragen haben, werden auf Flächenpressung und Abscheren des Stiftes beansprucht. Da rechnerisch die mittlere Flächenpressung doppelt so groß wie die Abscherspannung ist, kann die Scherbeanspruchung in Vollstiften vernachlässigt werden, solange 2 * '''τ'''azul > ''p''zul ist, was für alle üdlichen Werkstoffpaarungen zutrifft.'''

'''mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Mittlere Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser

[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,15...0,2) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''l'' = tragende Stiftlänge, abhängig von der Nabenbreite, üblich ''l'' = (1...1,5) * dw

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

== '''Berechnungsaufgabe für eine Stiftverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.3 (Seite: 295 RM)

[[Bild:Schalthebel.jpg|400px]]

Die Nabe eines Schalthebels aus EN-GJL-200 soll mit einer Welle aus E295 mit dw=32mm Durchmesser durch einen Kegelkerbstift nach DIN EN ISO 8744 als Querstift verbunden werden. Am Ende des Hebels mit Länge ''l''1= 80mm ist zur Befestigung der Rückstellfeder ein Passkerbstift DIN 1469-C8x25-St (Kerbstift mit Hals und gerundeter Nut am Ende) eingesetzt, so dass bei s= 12mm, die freie Stiftlänge ''l''2= 15mm beträgt. Die größte Federkraft F=400 N greift schwellend an. Stöße treten nicht auf.

'''Gesucht''':

a-) Der zum Wellendurchmesser dw passende (mittlere) Durchmesser ( d ) des Querstiftes und dessen Länge '''''l''''' sind festzulegen,

wenn der Nabendurchmesser D= 2 * dw ausgeführt wird. Die Normbezeichnung des Kegelkerbstiftes ist anzugeben.

b-) Die Querstiftverbindung ist nach Flächenpressung (Nabe, Welle) und Abscheren zu prüfen.

c-) Der Passkerbstift ist zu prüfen ( auf Biegung ), für den zunächst ein Durchmesser d1= 8mm vorgesehen wird, der ggf. zu ändern ist.

d-) Die Flächenpressung für den Passkerbstift ist zu prüfen.

[[Media:Aufgabe_Stifte.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Schalthebel|Hier geht's zur Lösung!]]

== Formelzeichen mit Einheiten ==
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Formelzeichen|Hier geht's zur Formelzeichen!]]

=='''Powerpoint'''==

[[Media:Bolzen_und_Stifte.ppt|Bolzen-,Stiftverbindungen]]

==Quellenangabe==

*Roloff/Matek: Maschinenelemente, Lehrbuch und Tabellenbuch,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 18. Aufl. 2007, ISBN 3-834-80262-X , € 36,90.

*Roloff/Matek Maschinenelemente Formelsammlung,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 8. Aufl. 2006. ISBN 3-834-80119-4, € 20,90.

*Tabellenbuch Metall, 43. Auflage. [http://www.europa-lehrmittel.de/4dcgi/page?responsePage=/html/index2.html&0.9606717324196992 Europa Verlag ], ISBN 3-8085-1673-9, € 21,50

*[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de]

== Links ==

[http://www.gremako.de Gregory & Maackens GmbH & Co. KG]

[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de] '''Hier findest du eine Vorlesung zum Thema Bolzen und Stiftverbindungen.'''

[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]

[[Kategorie:Fertigungstechnik]]

{{Sprungmarke Allgemeines}}

Bolzen- und Stiftverbindungen

2008-10-11T21:19:34Z

Bülent: /* '''Einbaufall 2''' */

'''Hallo {{Currentuser}}, ich wünsche Dir viel Spaß beim Lesen dieser Seite...'''

==''' Allgemeines''' ==
<table width="100%" border="0">
<tr>
<td><div align="center"><[[Bild:Pins-1-.gif|300px]]
</div></td>
<td><div align="center">__TOC__</div></td>
</tr>
</table>
 
 

Bauteile lassen sich einfach und kostengünstig mit Bolzen, Stiften oder ähnlichen Formteilen verbinden. Diese Verbindungselemente werden sowohl für lose als auch für feste Verbindungen, für Lagerungen, für Führungen, Zentrierungen, Halterungen und zum Sichern der Bauteile gegen Überlastung (z.B. Brechbolzen und [[Bolzen- und Stiftverbindungen: Sicherheits- kupplungen#Bolzengelenk|Sicherheits- kupplungen]]
Sicherheits- kupplungen) verwendet.
Bei losen Verbindungen und auch zur Aufnahme von [http://de.wikipedia.org/wiki/Axialkraft Axialkräften] müssen die Bolzen bzw. die gelagerten oder verbundenen Teile häufig durch '''[[Sicherungselemente]]''', wie Splinte, Sicherungs -ringe oder Querstifte, gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert werden.

== '''Bolzen''' ==

Bolzen werden häufig angewendet als Gelenkverbindung. Für die Bolzendurchmesser empfehlen die '''[[Normen]]''' die [http://www.maschinenbau.tu-ilmenau.de/mb/wwwkt/imk_lehrmaterialien/home/downld_ma/passungssynthese/passungssynthese_030102/html/glossar.html Toleranzklasse] [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html h11].
Für die Bolzen wählt man meist einen härteren '''[[Werkstoff]]''' als für die Bauteile, um Fressgefahr und übermäßigen Verschleiß zu vermeiden. Normbolzen werden aus Automatenstahl hergestellt.Bolzenverbindungen mit Schwenk- bzw. langsamen Umlaufbewegungen arbeiten meist im Bereich der Festkörper-bzw. Mischreibung und sind deshalb durch Fressen bzw. übermäßigen Verschleiß (Ausschlagen) gefährdet. Betriebssichere Lösungen lassen sich durch die Wahl geeigneter Gleitpartner nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|TB 9-1]] finden.
Weiche Bolzen können mit Spannbuchsen eingebaut werden. Bei höheren Anforderungen (extreme Temperaturen, höchste Lagerbelastungen, Korrosion u.a) ermöglicht eine dünne Gleitbeschichtung aus [http://de.wikipedia.org/wiki/Festschmierstoff Festschmierstoffe] oft eine wartungsfreie Lebensdauer -schmierung. Soll eine Schmierung der Lauffläche mittels [http://de.wikipedia.org/wiki/Schmiernippel Schmiernippel] durch den Bolzen hindurch erfolgen, dann sind Schmierlöcher nach DIN 1442 vorzusehen.

[[Bild:Bolzenformen.jpg|500px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Bolzen ohne Kopf, b) Bolzen ohne Kopf und mit Splintlöchern, c) Bolzen mit Kopf und mit Splintloch (Form A ohne Splintloch), d) Bolzen mit Kopf und mit Gewindezapfen'''

----

=== '''Einsatz :''' ===

* Sehr einfache und kostengünstige Verbindung

* Sowohl für lose als auch feste Verbindungen

* Verdrehsicherung Nabe/Welle

* Halterung für Feder

* Lagegenaue Fixierung von Bauteilen

----

=== Anwendungsbeispiele für Bolzenverbindungen ===
<gallery>
Bild:Bolzen in Kranbau.png
Bild:Kranbau.jpg
Bild:Kranbau1.png
Bild:Maschinenteile.png
Bild:Kolbenbolzen.png
Bild:Bolzen mit Sicherung.png
Bild:Gelenkverbindung.jpg
Bild:Gelenkverbindung2.jpg
</gallery>

Quelle RM und video.tu-clausthal.de
----

== '''Stifte''' ==
Stiftverbindungen werden hergestellt, in dem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit [http://de.wikipedia.org/wiki/Passung Übermaß] eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und kraftschlüssig. Stifte dienen zur Sicherung der Lage (Fixierung,Zentrierung) von Bauteilen ,zur scherfesten Verbindung von Maschinenteilen, zur Halterung von Federn oder "fliegenden" Lagerung von Maschinenteilen, zur Sicherung von Bolzen und Muttern und zur Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte). Bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen sind die verlangte Fixiergenauigkeit, Herstellkosten für die Aufnahmebohrung (Passarbeit), die Sitzfestigkeit, die Lösbarkeit und die verlangte [http://www.chemgapedia.de/vsengine/popup/vsc/de/glossar/s/sc/scherkraft.glos.html Scherkraft]. Stifte sollen aus einem härteren Werkstoff als die zu verbindenden Bauteile sein.

=== '''Einsatz:''' ===

* Sicherung der Lage (Fixierung, Zentrierung)

* Sicherung gegen Verdrehen - scherfeste Verbindung von Maschinenteilen

* Halterung von Federn

* „Fliegende“ Lagerungen

* Sicherung von Bolzen und Muttern

* Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte)

'''Nach der Form wird grundsätzlich unterschieden zwischen''':

* '''Kegelstift'''

* '''Zylinderstift'''

* '''Kerbstifte und Kerbnägel'''

* '''Spannstift (Spannhülsen)'''

* '''Spannbuchsen'''

'''Alle Stiftarten gibt es in verschiedenen Ausführungen.'''

{{Sprungmarke Allgemeines}}

=== Kegelstifte ===

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Kegelstifte können die bei häufigem Ausbau auftretende Abnutzung bzw. Lochaufweitung ausgleichen und stellen deshalb immer wieder die genaue Lage der Teile zueinander her. Sie werden überwiegend als Passstifte, aber auch als Verbindungsstifte z.B. als Querstifte bei [http://www.maedler.de/de/Catalog/P/1643/1625/862.aspx Stellringen] und Wellengelenken, verwendet. Da die Aufnahmebohrung kegelig aufgerieben und der Stift eingepasst werden muss, ist ihre Anwendung kostspielig. Kegelstifte lassen sich leicht lösen, sind aber nicht rüttelfest. Kann der Kegelstift nicht herausgeschlagen werden wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Kegelstifte mit Gewindezapfen nach '''[[DIN]]''' EN 28737 bzw. mit Innengewinde '''[[DIN]]''' EN 28736 zu verwenden, die mittels einer Mutter bzw. [[Schraubenverbindungen|Schraube]] gelöst werden können.

[[Bild:Kegelstifte, ungehärtet.jpg|400px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) für durchgehende Löcher, b) mit Gewindezapfen (für Grundlöcher), c) mit Innengewinde (für Grundlöcher)'''

=== Zylinderstifte ===

----

Zylinderstifte aus ungehärtetem Stahl und austenitischem Stahl nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 2338 werden in den [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html Toleranzklassen] m6 und h8 gefertigt. Ihre anwendung entspricht den Kegelstiften. Das erforderliche Aufreiben der Bohrung macht ihre Anwendung kostspielig. Sie sind schwerer lösbar als Kegelstifte und auch nicht rüttelfest. Zum Verbinden und Fixieren von hochbeanspruchten und gehärteten Teilen an Vorrichtungen und Werkzeugen kommen durchgehärtete (Typ A) bzw. einsatzgehärtete
(Typ B) Zylinderstifte nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8734 mit der Toleranzklasse m6 in Frage. Kann der Zylinderstift nicht herausgeschlagen werden, wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Zylinderstifte mit Innengewinde nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8733 und nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8735 ausgeführt. Durch eine leichte Abflachung oder Längsrille am Stiftmantel kann beim Eindrücken des Stiftes verdrängte Luft (Öl)
entweichen. Die Stifte können unter Zuhilfenahme von Abziehschrauben "gezogen" werden.

[[Bild:Zylinderstifte.jpg|800px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) für durchgehende Löcher, b) bis d) mit Innengewinde und Abflachung oder Längsrille zur Druckentlastung (für Grundlöcher)
'''e) Lösen eines Stiftes mit Hilfe einer Abziehschschraube, f) Lösen eines Stiftes mit Hilfe eines von Hand geführten Schlaggewichtes'''

=== '''Kerbstifte und Kerbnägel''' ===

----

Im Gegensatz zu den glatten Kegel- und Zylinderstiften sind Kerbstifte und Kerbnägel am Umfang mit 3 Kerbwulstpaaren versehen, die beim Einschlagen in das nur mit dem [[Anschleifen von Spiralbohrern|Spiralbohrer]] hergestelte Loch elastisch in die Kerbfurchen zurückgedrängt werden.Die dadurch gegenüber der unbeschädigt bleibenden Bohrlochwandung entstehende radiale Verspannung hält den Kerbstift (Kerbnagel) rüttelfest.Er kann mehrfach wiederverwendet werden.Die Herstellung solcher Verbindungen ist aufgrund der einfachen Arbeitsweise sehr wirtschaftlich.Kerbstifte nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8739 bis 8745 werden sowohl als Befestigungs- und Sicherungsstifte an Stelle von Kegel- und Zylinderstiften sowie auch als Lager- und Gelenkbolzen vielseitig verwendet.Mit Kerbnägeln nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8746 und 8747 können gering beanspruchte Teile, wie Rohrschellen und Schilder, einfach und schnell befestigt werden.Um ein ein Fressen der Stifte zu verhindern, muss ihre [[Festigkeit]] größer als die der Bauteile sein.

[[Bild:Kerbwulst.jpg|800px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Kerbprinzip, b) Passkerbstift mit Halös nach DIN 1469, c) Zylinderkerbstift mit Einführ-Ende, d) Kegelkerbstift,
'''e) Passkerbstift, f) Zylinderkerbstift mit Fase, g) Steckkerbstift, h) Knebelkerbstift, i) Halbrundkerbnagel, k)''' '''Senkkerbnagel'''

=== Spannstifte (Spannhülsen) ===

----

Spannstifte werden aus gewalztem Federbandstahl gerollt. Die leichte Ausführung nach DIN EN ISO 13337 unterscheidet sich von der schweren Ausführung nach DIN EN ISO 8752 nur durch die Wanndicke (0,1 * d bzw. 0,2 * d). Die in Längsrichtung geschlitzten Hülsen haben gegenüber dem Lochdurchmesser je nach Größe ein Übermaß von 0,2 bis 0,5mm, so dass sich nach dem Eintreiben ein rüttelfester Sitz ergibt. Die Stifte lassen sich leicht austreiben und können mehrfach wieder verwendet werden. Kegelige Stiftenden erleichtern das Einführen in die Aufnahmebohrung. Spannstifte sind zur Aufnahme von Stoß- und
Schlagarbeit geeignet. Sie werden ähnlich wie Kerbstifte als Pass-, Befestigungs- und Sicherungsstifte wervendet. Als Schrauben- und Bolzenhülsen werden sie dort eingesetzt, wo Scherkräfte zu übertragen sind und die Schrauben und Bolzen entlastet und klein gehalten werden sollen. Beim Einbau der Stifte ist die Lage des Schlitzes zur Kraftrichtung zu beachten.
Für große Scherkräfte können aus zwei ineinandergeschobenen Stiften Verbundspannstifte gebildet werden. Beim Connex-Spannstift bewirken die versetzt angeordneten Zähne des Schlitzes eine zusätzliche Axialspannung. Spiral-Spannstifte und Connex-Spannstift weisen gegenüber Spannstiften mit offenem Schlitz folgende Vorteile auf:Erhöhte Sitzfestigkeit, gleichhoher Scherfestigkeit in jeder radialen Richtung. Sie sind unempfindlich gegen Stoß- und Schlagbeanspruchung und werden als Pass-, Verbindungs- und Gelenkstifte eingesetzt. Die Aufnahmebohrungen für alle Spannstifte können einfach mit Spiralbohrern hergestellt werden.

[[Bild:Spannstifte.jpg|700px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Spannstift, b) weiche Federung (vermeiden), c) harte Federung, d) Verbundspannstift, e) Spiral-Spannstift,
'''f) Connex-Spannstift'''

=== Spannbuchsen ===

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Spannbuchsen werden aus vergütetem [http://www.banki.hu/~aat/oktatas/gepesz/anyagtudomany2/diagram/m_5026_56Si7.pdf Federbandstahl 55Si7] gerollt, wahlweise mit geradem, pfeilförmigem und schrägem Schlitz ausgeführt und als Einspannbuchsen für Bohrungen bzw. als Aufspannbuchsen für Zapfen verwendet.Sie können bei großen Lagerdrücken mit geringen Schwingbewegungen und bei nicht ausreichender Schmierung als Lager geeignet sein. Als leicht auswechselbare Verschleißteile erhöhen sie die Lebensdauer von Bauteilen, wie z.B. Bremsgestängen von Schienenfahrzeuge und Gelenken von Baumaschinen.Die aufnehmenden Bohrungen bzw. Zapfen werden in den Toleranzklassen H8 bzw. h8 ausgeführt.

[[Bild:Spannbuchsen.jpg|600px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Einspannbuchse ohne Aussenkung (Form E) und mit pfeilförmigem schlitz (Form P) für Lagerungen mit Umlaufbewegungen,
'''b)Aufpspannbuchse mit geradem Schlitz (Form G) für Lagerungen mit Schwenkbewegungen'''

=== '''Anwendungs Beispiele für Stifte''' ===

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[[Bild:Ke2-04112005 00960657.png]]
Quelle video.tu-clausthal.de

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Wiederholungsfragen''' ==

1-) Wie lassen sich Bauteile mit Bolzen und Stiften verbinden?

2-) Warum werden Bolzen bei losen Verbindungen gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert?

3-) Aus welchen Werkstoff werden Bolzen hergestellt und warum wählt man einen härteren Werkstoff als für die Bauteile?

4-) Wie werden Stiftverbindungen hergestellt?

5-) Was ist bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen?

6-) Warum ist die Anwendung von Kegelstiften kostspielig?

7-) Wo kommen den Typ A und Typ B Zylinderstifte zum Einsatz?

8-) Was haben Kerbstifte Gegensatz zu den glatten Kegel und Zylinderstiften am Umfang?

9-) Wo werden Kerbnägel Eingesetzt?

10-) Wodurch unterscheiden sich die Leichte Ausführung und die schwere Ausführung von Spannstiften?

11-) Wo werden Spannbuchsen als leicht auswechselbare Verschleißteile eingesetzt?

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösungen#Lösungen|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Bolzenverbindungen''' ==

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|thumb|right|300px|Quelle RM Kapitel 9
]]

'''Die Bolzenverbindungen werden in Prinzip wie im Bild dargestellt, gestaltet. Die Bolzen werden dabei auf Biegung, Schub und Flächenpressung beansprucht.'''

'''Die Fügebedingungen des Bolzens in der Gabel und in der Stange haben einen erheblichen Einfluss auf die Größe der im Bolzen auftretenden Biegemomente.'''

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=== Einbaufälle und Biegemomente von Bolzen (Einbaufall 1) ===

'''Einbaufall 1'''

Der Bolzen sitzt in der Gabel und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 1.png|thumb|right|300px|Quelle RM Kapitel 9
]]

1-) Bolzen als frei aufliegender Träger

2-) Querkraftfläche

3-) Momentenfläche

[[Bild:Mbmax.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

tG = Dicke des Gabelauges

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=== '''Einbaufall 2''' ===

Der Bolzen sitzt in der Gabel mit einer Übermaßpassung und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall2.png|thumb|right|300px|Quelle RM Kapitel 9
]]

4-) Bolzen als beidseitig eingespannter Träger

5-) Querkraftfläche im Bereich der Stange

6-) Momentenfläche im Bereich der Stange

[[Bild:Mbmax2.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

Gleichgroßes Biegemoment in den Bolzenquerschnitten A-B und C-D.

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=== '''Einbaufall 3''' ===

Der Bolzen sitzt in der Stange mit einer Übermaßpassung und in der Gabel mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 3.png|right|thumb|300px]]

7-) Bolzen als mittig eingespannter Träger

8-) Querkraftfläche im bereih der Gabel

9-) Momentenfläche im Bereich der Gabel

[[Bild:Mbmax3.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

tG = Dicke des Gabelauges

Größtes Biegemoment in den Einspannquerschnitten A-B .

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=== Festlegen der Bauteilabmessungen ===
[[Bild:Bolzen Durchmesser.png|thumb|right|400px]]

'''Bolzendurchmesser (Entwurfsberechnung)'''

[[Bild:D.png|150px]]

'''Für Augen und Naben Durchmesser:'''

'''D = (2,5…3) * d (für Stahl und GS)'''

'''D = (3…3,5) * d (für GJL und GG)'''

''d'' = Bolzendurchmesser

''KA'' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''k'' = Einspannfaktor,abhängig vom Einbaufall (siehe Bild rechts)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Fnenn = Nenn-Betriebskraft

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastung abhängig siehe Bild rechts)

''ts'' = Dicke des Stangen (Formel siehe Bild rechts)

tG = Dicke des Gabelauges (Formel siehe Bild rechts)

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.
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=== '''Biegespannung (Vollbolzen)''' ===

[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px]]

'''σ'''b = Biegespannung

''KA'' = Anwendunsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment (Einbaufall beachten und ''M'' bmax Formel entsprechend auswählen)

''W'' = Wiederstandsmoment

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Biegespannung.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

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=== '''Schubspannung in der Nulllinie (Vollbolzen)''' ===
[[Bild:Tazul.png|thumb|right|300px]]

'''τ'''max = Schubspannung

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''S = Querschnittsfläche des Bolzens

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Tmax.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

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=== '''Mittlere Flähenpressung''' ===

[[Bild:Pzul.png|thumb|right|300px]]

[[Bild:Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung (Belastungsfall beachten)
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''proj = Projektionsfläche zur Berechnung der mittleren Flächenpressung

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Berechnungsaufgabe für eine Bolzenverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.1 (Seite: 293 RM)

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|300px]]

Ein Bolzengelenk soll durch eine sehr stark stoßhaft auftretende Kraft F=14,5kN schwellend belastet werden.
Für Stangen- und Gabelkopf ist der Werkstoff S275JR vorgesehen. Als Bolzen soll ein ungehärteter Zylinderstift nach '''[[DIN]]''' EN ISO 2338,Toleranzfeld h8 verwendet werden, der in der Bohrung des Stangenkopfes mit einer Spielpassung und in der Bohrung der Gabel mit einer Übermaßpassung sitzt.Im Betrieb führt der Bolzen keine Gleitbewegung in dem Stangenkopf aus.

'''Gesucht''':

a-) Die Hauptabmessungen des Gelenkes (''d'', ''ts'', tG , ''D'' und ''l'' ) sind zu ermitteln. ( ''l''= Stiftlänge) Für den Bolzen ist die
Normbezeichnung anzugeben. [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 9-3)#Bolzengelenk|(TB 9-3)]]

b-) Das Gelenk ist auf Abscheren und auf Flächenpressung in der Gabelbohrung und in der Stangenbohrung zu prüfen.

c-) Der Bolzen ist auf Biegespannung zu prüfen.

[[Media:Bolzen_Aufgabe.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Bolzengelenk|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Stiftverbindungen''' ==

=== Querstiftverbindung ===
[[Bild:Querstiftverbindungen.png|thumb|right|700px]]

'''Querstiftverbindungen, die ein Drehmoment zu übertragen haben, wie z.B. Hebelnaben, werden bei größeren Kräften auf Flächenpressung und auf Abscheren nachgeprüft.'''

'''mittlere Flächenpressung (Nabe)'''

[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]
[[Bild:Tazulässig.png|thumb|right|300px]]
[[Bild:PN(Nabe).png]]

'''maximale mittlere Flächenpressung (Welle)'''

[[Bild:Pw.png]]

'''Scherspannung im Stift'''

[[Bild:Scherspannung.png]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser
[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,2...0,3) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''D'' = 2 * ''s'' + dw

''s'' = Dicke der Nabenwand
[Erfahrungsgemäß wird für den entwurfgewählt: ''s'' = (0,25...0,5) * dw für St- und GS-Naben, ''s'' = 0,75 * dw für GJL-(GG-)Naben]

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== Steckstiftverbindungen ===
[[Bild:Steckstift-Verbindungen.png|thumb|400px|right]]

'''Bei Steckstiftverbindungen entprechend Bild wird der Stift durch das Moment ''M'' = ''F'' * ''l'' auf Biegung und durch ''F'' als Querkraft auf Scub, der jedoch vernahlässigt werden kann, sowie auf Flächenpressung beansprucht.'''

'''Biegespannung'''

[[Bild:Biegespannung Qb.png]]

'''σ'''b = Biegespannung
[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px]]
'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten), für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''d'' = Stiftdurchmesser

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

'''Maximale mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Pmax Steckstift.png]]
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''F''nenn = senkrecht zur Stiftachse wirkende Nennbiegekraft

''l'' = Hebelarm der Biegekraft

''s'' = Einstecktiefe des Stiftes

''d'' = Stiftdurchmesser

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

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=== '''Längsstiftverbindungen''' ===
[[Bild:Längsstiftverbindung.png|thumb|right|400px]]

'''Längsstiftverbindungen, die entsprechend Bild ein Drehmoment zu übertragen haben, werden auf Flächenpressung und Abscheren des Stiftes beansprucht. Da rechnerisch die mittlere Flächenpressung doppelt so groß wie die Abscherspannung ist, kann die Scherbeanspruchung in Vollstiften vernachlässigt werden, solange 2 * '''τ'''azul > ''p''zul ist, was für alle üdlichen Werkstoffpaarungen zutrifft.'''

'''mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Mittlere Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser

[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,15...0,2) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''l'' = tragende Stiftlänge, abhängig von der Nabenbreite, üblich ''l'' = (1...1,5) * dw

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

== '''Berechnungsaufgabe für eine Stiftverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.3 (Seite: 295 RM)

[[Bild:Schalthebel.jpg|400px]]

Die Nabe eines Schalthebels aus EN-GJL-200 soll mit einer Welle aus E295 mit dw=32mm Durchmesser durch einen Kegelkerbstift nach DIN EN ISO 8744 als Querstift verbunden werden. Am Ende des Hebels mit Länge ''l''1= 80mm ist zur Befestigung der Rückstellfeder ein Passkerbstift DIN 1469-C8x25-St (Kerbstift mit Hals und gerundeter Nut am Ende) eingesetzt, so dass bei s= 12mm, die freie Stiftlänge ''l''2= 15mm beträgt. Die größte Federkraft F=400 N greift schwellend an. Stöße treten nicht auf.

'''Gesucht''':

a-) Der zum Wellendurchmesser dw passende (mittlere) Durchmesser ( d ) des Querstiftes und dessen Länge '''''l''''' sind festzulegen,

wenn der Nabendurchmesser D= 2 * dw ausgeführt wird. Die Normbezeichnung des Kegelkerbstiftes ist anzugeben.

b-) Die Querstiftverbindung ist nach Flächenpressung (Nabe, Welle) und Abscheren zu prüfen.

c-) Der Passkerbstift ist zu prüfen ( auf Biegung ), für den zunächst ein Durchmesser d1= 8mm vorgesehen wird, der ggf. zu ändern ist.

d-) Die Flächenpressung für den Passkerbstift ist zu prüfen.

[[Media:Aufgabe_Stifte.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Schalthebel|Hier geht's zur Lösung!]]

== Formelzeichen mit Einheiten ==
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Formelzeichen|Hier geht's zur Formelzeichen!]]

=='''Powerpoint'''==

[[Media:Bolzen_und_Stifte.ppt|Bolzen-,Stiftverbindungen]]

==Quellenangabe==

*Roloff/Matek: Maschinenelemente, Lehrbuch und Tabellenbuch,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 18. Aufl. 2007, ISBN 3-834-80262-X , € 36,90.

*Roloff/Matek Maschinenelemente Formelsammlung,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 8. Aufl. 2006. ISBN 3-834-80119-4, € 20,90.

*Tabellenbuch Metall, 43. Auflage. [http://www.europa-lehrmittel.de/4dcgi/page?responsePage=/html/index2.html&0.9606717324196992 Europa Verlag ], ISBN 3-8085-1673-9, € 21,50

*[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de]

== Links ==

[http://www.gremako.de Gregory & Maackens GmbH & Co. KG]

[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de] '''Hier findest du eine Vorlesung zum Thema Bolzen und Stiftverbindungen.'''

[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]

[[Kategorie:Fertigungstechnik]]

{{Sprungmarke Allgemeines}}

Bolzen- und Stiftverbindungen

2008-10-11T21:18:55Z

Bülent: /* Einbaufälle und Biegemomente von Bolzen (Einbaufall 1) */

'''Hallo {{Currentuser}}, ich wünsche Dir viel Spaß beim Lesen dieser Seite...'''

==''' Allgemeines''' ==
<table width="100%" border="0">
<tr>
<td><div align="center"><[[Bild:Pins-1-.gif|300px]]
</div></td>
<td><div align="center">__TOC__</div></td>
</tr>
</table>
 
 

Bauteile lassen sich einfach und kostengünstig mit Bolzen, Stiften oder ähnlichen Formteilen verbinden. Diese Verbindungselemente werden sowohl für lose als auch für feste Verbindungen, für Lagerungen, für Führungen, Zentrierungen, Halterungen und zum Sichern der Bauteile gegen Überlastung (z.B. Brechbolzen und [[Bolzen- und Stiftverbindungen: Sicherheits- kupplungen#Bolzengelenk|Sicherheits- kupplungen]]
Sicherheits- kupplungen) verwendet.
Bei losen Verbindungen und auch zur Aufnahme von [http://de.wikipedia.org/wiki/Axialkraft Axialkräften] müssen die Bolzen bzw. die gelagerten oder verbundenen Teile häufig durch '''[[Sicherungselemente]]''', wie Splinte, Sicherungs -ringe oder Querstifte, gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert werden.

== '''Bolzen''' ==

Bolzen werden häufig angewendet als Gelenkverbindung. Für die Bolzendurchmesser empfehlen die '''[[Normen]]''' die [http://www.maschinenbau.tu-ilmenau.de/mb/wwwkt/imk_lehrmaterialien/home/downld_ma/passungssynthese/passungssynthese_030102/html/glossar.html Toleranzklasse] [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html h11].
Für die Bolzen wählt man meist einen härteren '''[[Werkstoff]]''' als für die Bauteile, um Fressgefahr und übermäßigen Verschleiß zu vermeiden. Normbolzen werden aus Automatenstahl hergestellt.Bolzenverbindungen mit Schwenk- bzw. langsamen Umlaufbewegungen arbeiten meist im Bereich der Festkörper-bzw. Mischreibung und sind deshalb durch Fressen bzw. übermäßigen Verschleiß (Ausschlagen) gefährdet. Betriebssichere Lösungen lassen sich durch die Wahl geeigneter Gleitpartner nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|TB 9-1]] finden.
Weiche Bolzen können mit Spannbuchsen eingebaut werden. Bei höheren Anforderungen (extreme Temperaturen, höchste Lagerbelastungen, Korrosion u.a) ermöglicht eine dünne Gleitbeschichtung aus [http://de.wikipedia.org/wiki/Festschmierstoff Festschmierstoffe] oft eine wartungsfreie Lebensdauer -schmierung. Soll eine Schmierung der Lauffläche mittels [http://de.wikipedia.org/wiki/Schmiernippel Schmiernippel] durch den Bolzen hindurch erfolgen, dann sind Schmierlöcher nach DIN 1442 vorzusehen.

[[Bild:Bolzenformen.jpg|500px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Bolzen ohne Kopf, b) Bolzen ohne Kopf und mit Splintlöchern, c) Bolzen mit Kopf und mit Splintloch (Form A ohne Splintloch), d) Bolzen mit Kopf und mit Gewindezapfen'''

----

=== '''Einsatz :''' ===

* Sehr einfache und kostengünstige Verbindung

* Sowohl für lose als auch feste Verbindungen

* Verdrehsicherung Nabe/Welle

* Halterung für Feder

* Lagegenaue Fixierung von Bauteilen

----

=== Anwendungsbeispiele für Bolzenverbindungen ===
<gallery>
Bild:Bolzen in Kranbau.png
Bild:Kranbau.jpg
Bild:Kranbau1.png
Bild:Maschinenteile.png
Bild:Kolbenbolzen.png
Bild:Bolzen mit Sicherung.png
Bild:Gelenkverbindung.jpg
Bild:Gelenkverbindung2.jpg
</gallery>

Quelle RM und video.tu-clausthal.de
----

== '''Stifte''' ==
Stiftverbindungen werden hergestellt, in dem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit [http://de.wikipedia.org/wiki/Passung Übermaß] eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und kraftschlüssig. Stifte dienen zur Sicherung der Lage (Fixierung,Zentrierung) von Bauteilen ,zur scherfesten Verbindung von Maschinenteilen, zur Halterung von Federn oder "fliegenden" Lagerung von Maschinenteilen, zur Sicherung von Bolzen und Muttern und zur Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte). Bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen sind die verlangte Fixiergenauigkeit, Herstellkosten für die Aufnahmebohrung (Passarbeit), die Sitzfestigkeit, die Lösbarkeit und die verlangte [http://www.chemgapedia.de/vsengine/popup/vsc/de/glossar/s/sc/scherkraft.glos.html Scherkraft]. Stifte sollen aus einem härteren Werkstoff als die zu verbindenden Bauteile sein.

=== '''Einsatz:''' ===

* Sicherung der Lage (Fixierung, Zentrierung)

* Sicherung gegen Verdrehen - scherfeste Verbindung von Maschinenteilen

* Halterung von Federn

* „Fliegende“ Lagerungen

* Sicherung von Bolzen und Muttern

* Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte)

'''Nach der Form wird grundsätzlich unterschieden zwischen''':

* '''Kegelstift'''

* '''Zylinderstift'''

* '''Kerbstifte und Kerbnägel'''

* '''Spannstift (Spannhülsen)'''

* '''Spannbuchsen'''

'''Alle Stiftarten gibt es in verschiedenen Ausführungen.'''

{{Sprungmarke Allgemeines}}

=== Kegelstifte ===

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Kegelstifte können die bei häufigem Ausbau auftretende Abnutzung bzw. Lochaufweitung ausgleichen und stellen deshalb immer wieder die genaue Lage der Teile zueinander her. Sie werden überwiegend als Passstifte, aber auch als Verbindungsstifte z.B. als Querstifte bei [http://www.maedler.de/de/Catalog/P/1643/1625/862.aspx Stellringen] und Wellengelenken, verwendet. Da die Aufnahmebohrung kegelig aufgerieben und der Stift eingepasst werden muss, ist ihre Anwendung kostspielig. Kegelstifte lassen sich leicht lösen, sind aber nicht rüttelfest. Kann der Kegelstift nicht herausgeschlagen werden wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Kegelstifte mit Gewindezapfen nach '''[[DIN]]''' EN 28737 bzw. mit Innengewinde '''[[DIN]]''' EN 28736 zu verwenden, die mittels einer Mutter bzw. [[Schraubenverbindungen|Schraube]] gelöst werden können.

[[Bild:Kegelstifte, ungehärtet.jpg|400px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) für durchgehende Löcher, b) mit Gewindezapfen (für Grundlöcher), c) mit Innengewinde (für Grundlöcher)'''

=== Zylinderstifte ===

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Zylinderstifte aus ungehärtetem Stahl und austenitischem Stahl nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 2338 werden in den [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html Toleranzklassen] m6 und h8 gefertigt. Ihre anwendung entspricht den Kegelstiften. Das erforderliche Aufreiben der Bohrung macht ihre Anwendung kostspielig. Sie sind schwerer lösbar als Kegelstifte und auch nicht rüttelfest. Zum Verbinden und Fixieren von hochbeanspruchten und gehärteten Teilen an Vorrichtungen und Werkzeugen kommen durchgehärtete (Typ A) bzw. einsatzgehärtete
(Typ B) Zylinderstifte nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8734 mit der Toleranzklasse m6 in Frage. Kann der Zylinderstift nicht herausgeschlagen werden, wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Zylinderstifte mit Innengewinde nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8733 und nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8735 ausgeführt. Durch eine leichte Abflachung oder Längsrille am Stiftmantel kann beim Eindrücken des Stiftes verdrängte Luft (Öl)
entweichen. Die Stifte können unter Zuhilfenahme von Abziehschrauben "gezogen" werden.

[[Bild:Zylinderstifte.jpg|800px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) für durchgehende Löcher, b) bis d) mit Innengewinde und Abflachung oder Längsrille zur Druckentlastung (für Grundlöcher)
'''e) Lösen eines Stiftes mit Hilfe einer Abziehschschraube, f) Lösen eines Stiftes mit Hilfe eines von Hand geführten Schlaggewichtes'''

=== '''Kerbstifte und Kerbnägel''' ===

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Im Gegensatz zu den glatten Kegel- und Zylinderstiften sind Kerbstifte und Kerbnägel am Umfang mit 3 Kerbwulstpaaren versehen, die beim Einschlagen in das nur mit dem [[Anschleifen von Spiralbohrern|Spiralbohrer]] hergestelte Loch elastisch in die Kerbfurchen zurückgedrängt werden.Die dadurch gegenüber der unbeschädigt bleibenden Bohrlochwandung entstehende radiale Verspannung hält den Kerbstift (Kerbnagel) rüttelfest.Er kann mehrfach wiederverwendet werden.Die Herstellung solcher Verbindungen ist aufgrund der einfachen Arbeitsweise sehr wirtschaftlich.Kerbstifte nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8739 bis 8745 werden sowohl als Befestigungs- und Sicherungsstifte an Stelle von Kegel- und Zylinderstiften sowie auch als Lager- und Gelenkbolzen vielseitig verwendet.Mit Kerbnägeln nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8746 und 8747 können gering beanspruchte Teile, wie Rohrschellen und Schilder, einfach und schnell befestigt werden.Um ein ein Fressen der Stifte zu verhindern, muss ihre [[Festigkeit]] größer als die der Bauteile sein.

[[Bild:Kerbwulst.jpg|800px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Kerbprinzip, b) Passkerbstift mit Halös nach DIN 1469, c) Zylinderkerbstift mit Einführ-Ende, d) Kegelkerbstift,
'''e) Passkerbstift, f) Zylinderkerbstift mit Fase, g) Steckkerbstift, h) Knebelkerbstift, i) Halbrundkerbnagel, k)''' '''Senkkerbnagel'''

=== Spannstifte (Spannhülsen) ===

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Spannstifte werden aus gewalztem Federbandstahl gerollt. Die leichte Ausführung nach DIN EN ISO 13337 unterscheidet sich von der schweren Ausführung nach DIN EN ISO 8752 nur durch die Wanndicke (0,1 * d bzw. 0,2 * d). Die in Längsrichtung geschlitzten Hülsen haben gegenüber dem Lochdurchmesser je nach Größe ein Übermaß von 0,2 bis 0,5mm, so dass sich nach dem Eintreiben ein rüttelfester Sitz ergibt. Die Stifte lassen sich leicht austreiben und können mehrfach wieder verwendet werden. Kegelige Stiftenden erleichtern das Einführen in die Aufnahmebohrung. Spannstifte sind zur Aufnahme von Stoß- und
Schlagarbeit geeignet. Sie werden ähnlich wie Kerbstifte als Pass-, Befestigungs- und Sicherungsstifte wervendet. Als Schrauben- und Bolzenhülsen werden sie dort eingesetzt, wo Scherkräfte zu übertragen sind und die Schrauben und Bolzen entlastet und klein gehalten werden sollen. Beim Einbau der Stifte ist die Lage des Schlitzes zur Kraftrichtung zu beachten.
Für große Scherkräfte können aus zwei ineinandergeschobenen Stiften Verbundspannstifte gebildet werden. Beim Connex-Spannstift bewirken die versetzt angeordneten Zähne des Schlitzes eine zusätzliche Axialspannung. Spiral-Spannstifte und Connex-Spannstift weisen gegenüber Spannstiften mit offenem Schlitz folgende Vorteile auf:Erhöhte Sitzfestigkeit, gleichhoher Scherfestigkeit in jeder radialen Richtung. Sie sind unempfindlich gegen Stoß- und Schlagbeanspruchung und werden als Pass-, Verbindungs- und Gelenkstifte eingesetzt. Die Aufnahmebohrungen für alle Spannstifte können einfach mit Spiralbohrern hergestellt werden.

[[Bild:Spannstifte.jpg|700px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Spannstift, b) weiche Federung (vermeiden), c) harte Federung, d) Verbundspannstift, e) Spiral-Spannstift,
'''f) Connex-Spannstift'''

=== Spannbuchsen ===

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Spannbuchsen werden aus vergütetem [http://www.banki.hu/~aat/oktatas/gepesz/anyagtudomany2/diagram/m_5026_56Si7.pdf Federbandstahl 55Si7] gerollt, wahlweise mit geradem, pfeilförmigem und schrägem Schlitz ausgeführt und als Einspannbuchsen für Bohrungen bzw. als Aufspannbuchsen für Zapfen verwendet.Sie können bei großen Lagerdrücken mit geringen Schwingbewegungen und bei nicht ausreichender Schmierung als Lager geeignet sein. Als leicht auswechselbare Verschleißteile erhöhen sie die Lebensdauer von Bauteilen, wie z.B. Bremsgestängen von Schienenfahrzeuge und Gelenken von Baumaschinen.Die aufnehmenden Bohrungen bzw. Zapfen werden in den Toleranzklassen H8 bzw. h8 ausgeführt.

[[Bild:Spannbuchsen.jpg|600px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Einspannbuchse ohne Aussenkung (Form E) und mit pfeilförmigem schlitz (Form P) für Lagerungen mit Umlaufbewegungen,
'''b)Aufpspannbuchse mit geradem Schlitz (Form G) für Lagerungen mit Schwenkbewegungen'''

=== '''Anwendungs Beispiele für Stifte''' ===

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[[Bild:Ke2-04112005 00960657.png]]
Quelle video.tu-clausthal.de

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Wiederholungsfragen''' ==

1-) Wie lassen sich Bauteile mit Bolzen und Stiften verbinden?

2-) Warum werden Bolzen bei losen Verbindungen gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert?

3-) Aus welchen Werkstoff werden Bolzen hergestellt und warum wählt man einen härteren Werkstoff als für die Bauteile?

4-) Wie werden Stiftverbindungen hergestellt?

5-) Was ist bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen?

6-) Warum ist die Anwendung von Kegelstiften kostspielig?

7-) Wo kommen den Typ A und Typ B Zylinderstifte zum Einsatz?

8-) Was haben Kerbstifte Gegensatz zu den glatten Kegel und Zylinderstiften am Umfang?

9-) Wo werden Kerbnägel Eingesetzt?

10-) Wodurch unterscheiden sich die Leichte Ausführung und die schwere Ausführung von Spannstiften?

11-) Wo werden Spannbuchsen als leicht auswechselbare Verschleißteile eingesetzt?

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösungen#Lösungen|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Bolzenverbindungen''' ==

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|thumb|right|300px|Quelle RM Kapitel 9
]]

'''Die Bolzenverbindungen werden in Prinzip wie im Bild dargestellt, gestaltet. Die Bolzen werden dabei auf Biegung, Schub und Flächenpressung beansprucht.'''

'''Die Fügebedingungen des Bolzens in der Gabel und in der Stange haben einen erheblichen Einfluss auf die Größe der im Bolzen auftretenden Biegemomente.'''

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=== Einbaufälle und Biegemomente von Bolzen (Einbaufall 1) ===

'''Einbaufall 1'''

Der Bolzen sitzt in der Gabel und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 1.png|thumb|right|300px|Quelle RM Kapitel 9
]]

1-) Bolzen als frei aufliegender Träger

2-) Querkraftfläche

3-) Momentenfläche

[[Bild:Mbmax.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

tG = Dicke des Gabelauges

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=== '''Einbaufall 2''' ===

Der Bolzen sitzt in der Gabel mit einer Übermaßpassung und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall2.png|thumb|right|300px]]

4-) Bolzen als beidseitig eingespannter Träger

5-) Querkraftfläche im Bereich der Stange

6-) Momentenfläche im Bereich der Stange

[[Bild:Mbmax2.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

Gleichgroßes Biegemoment in den Bolzenquerschnitten A-B und C-D.

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=== '''Einbaufall 3''' ===

Der Bolzen sitzt in der Stange mit einer Übermaßpassung und in der Gabel mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 3.png|right|thumb|300px]]

7-) Bolzen als mittig eingespannter Träger

8-) Querkraftfläche im bereih der Gabel

9-) Momentenfläche im Bereich der Gabel

[[Bild:Mbmax3.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

tG = Dicke des Gabelauges

Größtes Biegemoment in den Einspannquerschnitten A-B .

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=== Festlegen der Bauteilabmessungen ===
[[Bild:Bolzen Durchmesser.png|thumb|right|400px]]

'''Bolzendurchmesser (Entwurfsberechnung)'''

[[Bild:D.png|150px]]

'''Für Augen und Naben Durchmesser:'''

'''D = (2,5…3) * d (für Stahl und GS)'''

'''D = (3…3,5) * d (für GJL und GG)'''

''d'' = Bolzendurchmesser

''KA'' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''k'' = Einspannfaktor,abhängig vom Einbaufall (siehe Bild rechts)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Fnenn = Nenn-Betriebskraft

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastung abhängig siehe Bild rechts)

''ts'' = Dicke des Stangen (Formel siehe Bild rechts)

tG = Dicke des Gabelauges (Formel siehe Bild rechts)

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.
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=== '''Biegespannung (Vollbolzen)''' ===

[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px]]

'''σ'''b = Biegespannung

''KA'' = Anwendunsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment (Einbaufall beachten und ''M'' bmax Formel entsprechend auswählen)

''W'' = Wiederstandsmoment

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Biegespannung.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

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=== '''Schubspannung in der Nulllinie (Vollbolzen)''' ===
[[Bild:Tazul.png|thumb|right|300px]]

'''τ'''max = Schubspannung

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''S = Querschnittsfläche des Bolzens

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Tmax.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

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=== '''Mittlere Flähenpressung''' ===

[[Bild:Pzul.png|thumb|right|300px]]

[[Bild:Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung (Belastungsfall beachten)
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''proj = Projektionsfläche zur Berechnung der mittleren Flächenpressung

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Berechnungsaufgabe für eine Bolzenverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.1 (Seite: 293 RM)

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|300px]]

Ein Bolzengelenk soll durch eine sehr stark stoßhaft auftretende Kraft F=14,5kN schwellend belastet werden.
Für Stangen- und Gabelkopf ist der Werkstoff S275JR vorgesehen. Als Bolzen soll ein ungehärteter Zylinderstift nach '''[[DIN]]''' EN ISO 2338,Toleranzfeld h8 verwendet werden, der in der Bohrung des Stangenkopfes mit einer Spielpassung und in der Bohrung der Gabel mit einer Übermaßpassung sitzt.Im Betrieb führt der Bolzen keine Gleitbewegung in dem Stangenkopf aus.

'''Gesucht''':

a-) Die Hauptabmessungen des Gelenkes (''d'', ''ts'', tG , ''D'' und ''l'' ) sind zu ermitteln. ( ''l''= Stiftlänge) Für den Bolzen ist die
Normbezeichnung anzugeben. [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 9-3)#Bolzengelenk|(TB 9-3)]]

b-) Das Gelenk ist auf Abscheren und auf Flächenpressung in der Gabelbohrung und in der Stangenbohrung zu prüfen.

c-) Der Bolzen ist auf Biegespannung zu prüfen.

[[Media:Bolzen_Aufgabe.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Bolzengelenk|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Stiftverbindungen''' ==

=== Querstiftverbindung ===
[[Bild:Querstiftverbindungen.png|thumb|right|700px]]

'''Querstiftverbindungen, die ein Drehmoment zu übertragen haben, wie z.B. Hebelnaben, werden bei größeren Kräften auf Flächenpressung und auf Abscheren nachgeprüft.'''

'''mittlere Flächenpressung (Nabe)'''

[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]
[[Bild:Tazulässig.png|thumb|right|300px]]
[[Bild:PN(Nabe).png]]

'''maximale mittlere Flächenpressung (Welle)'''

[[Bild:Pw.png]]

'''Scherspannung im Stift'''

[[Bild:Scherspannung.png]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser
[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,2...0,3) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''D'' = 2 * ''s'' + dw

''s'' = Dicke der Nabenwand
[Erfahrungsgemäß wird für den entwurfgewählt: ''s'' = (0,25...0,5) * dw für St- und GS-Naben, ''s'' = 0,75 * dw für GJL-(GG-)Naben]

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== Steckstiftverbindungen ===
[[Bild:Steckstift-Verbindungen.png|thumb|400px|right]]

'''Bei Steckstiftverbindungen entprechend Bild wird der Stift durch das Moment ''M'' = ''F'' * ''l'' auf Biegung und durch ''F'' als Querkraft auf Scub, der jedoch vernahlässigt werden kann, sowie auf Flächenpressung beansprucht.'''

'''Biegespannung'''

[[Bild:Biegespannung Qb.png]]

'''σ'''b = Biegespannung
[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px]]
'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten), für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''d'' = Stiftdurchmesser

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

'''Maximale mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Pmax Steckstift.png]]
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''F''nenn = senkrecht zur Stiftachse wirkende Nennbiegekraft

''l'' = Hebelarm der Biegekraft

''s'' = Einstecktiefe des Stiftes

''d'' = Stiftdurchmesser

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

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=== '''Längsstiftverbindungen''' ===
[[Bild:Längsstiftverbindung.png|thumb|right|400px]]

'''Längsstiftverbindungen, die entsprechend Bild ein Drehmoment zu übertragen haben, werden auf Flächenpressung und Abscheren des Stiftes beansprucht. Da rechnerisch die mittlere Flächenpressung doppelt so groß wie die Abscherspannung ist, kann die Scherbeanspruchung in Vollstiften vernachlässigt werden, solange 2 * '''τ'''azul > ''p''zul ist, was für alle üdlichen Werkstoffpaarungen zutrifft.'''

'''mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Mittlere Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser

[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,15...0,2) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''l'' = tragende Stiftlänge, abhängig von der Nabenbreite, üblich ''l'' = (1...1,5) * dw

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

== '''Berechnungsaufgabe für eine Stiftverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.3 (Seite: 295 RM)

[[Bild:Schalthebel.jpg|400px]]

Die Nabe eines Schalthebels aus EN-GJL-200 soll mit einer Welle aus E295 mit dw=32mm Durchmesser durch einen Kegelkerbstift nach DIN EN ISO 8744 als Querstift verbunden werden. Am Ende des Hebels mit Länge ''l''1= 80mm ist zur Befestigung der Rückstellfeder ein Passkerbstift DIN 1469-C8x25-St (Kerbstift mit Hals und gerundeter Nut am Ende) eingesetzt, so dass bei s= 12mm, die freie Stiftlänge ''l''2= 15mm beträgt. Die größte Federkraft F=400 N greift schwellend an. Stöße treten nicht auf.

'''Gesucht''':

a-) Der zum Wellendurchmesser dw passende (mittlere) Durchmesser ( d ) des Querstiftes und dessen Länge '''''l''''' sind festzulegen,

wenn der Nabendurchmesser D= 2 * dw ausgeführt wird. Die Normbezeichnung des Kegelkerbstiftes ist anzugeben.

b-) Die Querstiftverbindung ist nach Flächenpressung (Nabe, Welle) und Abscheren zu prüfen.

c-) Der Passkerbstift ist zu prüfen ( auf Biegung ), für den zunächst ein Durchmesser d1= 8mm vorgesehen wird, der ggf. zu ändern ist.

d-) Die Flächenpressung für den Passkerbstift ist zu prüfen.

[[Media:Aufgabe_Stifte.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Schalthebel|Hier geht's zur Lösung!]]

== Formelzeichen mit Einheiten ==
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Formelzeichen|Hier geht's zur Formelzeichen!]]

=='''Powerpoint'''==

[[Media:Bolzen_und_Stifte.ppt|Bolzen-,Stiftverbindungen]]

==Quellenangabe==

*Roloff/Matek: Maschinenelemente, Lehrbuch und Tabellenbuch,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 18. Aufl. 2007, ISBN 3-834-80262-X , € 36,90.

*Roloff/Matek Maschinenelemente Formelsammlung,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 8. Aufl. 2006. ISBN 3-834-80119-4, € 20,90.

*Tabellenbuch Metall, 43. Auflage. [http://www.europa-lehrmittel.de/4dcgi/page?responsePage=/html/index2.html&0.9606717324196992 Europa Verlag ], ISBN 3-8085-1673-9, € 21,50

*[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de]

== Links ==

[http://www.gremako.de Gregory & Maackens GmbH & Co. KG]

[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de] '''Hier findest du eine Vorlesung zum Thema Bolzen und Stiftverbindungen.'''

[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]

[[Kategorie:Fertigungstechnik]]

{{Sprungmarke Allgemeines}}

Bolzen- und Stiftverbindungen

2008-10-11T21:18:25Z

Bülent: /* '''Berechnungsgrundlagen für Bolzenverbindungen''' */

'''Hallo {{Currentuser}}, ich wünsche Dir viel Spaß beim Lesen dieser Seite...'''

==''' Allgemeines''' ==
<table width="100%" border="0">
<tr>
<td><div align="center"><[[Bild:Pins-1-.gif|300px]]
</div></td>
<td><div align="center">__TOC__</div></td>
</tr>
</table>
 
 

Bauteile lassen sich einfach und kostengünstig mit Bolzen, Stiften oder ähnlichen Formteilen verbinden. Diese Verbindungselemente werden sowohl für lose als auch für feste Verbindungen, für Lagerungen, für Führungen, Zentrierungen, Halterungen und zum Sichern der Bauteile gegen Überlastung (z.B. Brechbolzen und [[Bolzen- und Stiftverbindungen: Sicherheits- kupplungen#Bolzengelenk|Sicherheits- kupplungen]]
Sicherheits- kupplungen) verwendet.
Bei losen Verbindungen und auch zur Aufnahme von [http://de.wikipedia.org/wiki/Axialkraft Axialkräften] müssen die Bolzen bzw. die gelagerten oder verbundenen Teile häufig durch '''[[Sicherungselemente]]''', wie Splinte, Sicherungs -ringe oder Querstifte, gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert werden.

== '''Bolzen''' ==

Bolzen werden häufig angewendet als Gelenkverbindung. Für die Bolzendurchmesser empfehlen die '''[[Normen]]''' die [http://www.maschinenbau.tu-ilmenau.de/mb/wwwkt/imk_lehrmaterialien/home/downld_ma/passungssynthese/passungssynthese_030102/html/glossar.html Toleranzklasse] [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html h11].
Für die Bolzen wählt man meist einen härteren '''[[Werkstoff]]''' als für die Bauteile, um Fressgefahr und übermäßigen Verschleiß zu vermeiden. Normbolzen werden aus Automatenstahl hergestellt.Bolzenverbindungen mit Schwenk- bzw. langsamen Umlaufbewegungen arbeiten meist im Bereich der Festkörper-bzw. Mischreibung und sind deshalb durch Fressen bzw. übermäßigen Verschleiß (Ausschlagen) gefährdet. Betriebssichere Lösungen lassen sich durch die Wahl geeigneter Gleitpartner nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|TB 9-1]] finden.
Weiche Bolzen können mit Spannbuchsen eingebaut werden. Bei höheren Anforderungen (extreme Temperaturen, höchste Lagerbelastungen, Korrosion u.a) ermöglicht eine dünne Gleitbeschichtung aus [http://de.wikipedia.org/wiki/Festschmierstoff Festschmierstoffe] oft eine wartungsfreie Lebensdauer -schmierung. Soll eine Schmierung der Lauffläche mittels [http://de.wikipedia.org/wiki/Schmiernippel Schmiernippel] durch den Bolzen hindurch erfolgen, dann sind Schmierlöcher nach DIN 1442 vorzusehen.

[[Bild:Bolzenformen.jpg|500px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Bolzen ohne Kopf, b) Bolzen ohne Kopf und mit Splintlöchern, c) Bolzen mit Kopf und mit Splintloch (Form A ohne Splintloch), d) Bolzen mit Kopf und mit Gewindezapfen'''

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=== '''Einsatz :''' ===

* Sehr einfache und kostengünstige Verbindung

* Sowohl für lose als auch feste Verbindungen

* Verdrehsicherung Nabe/Welle

* Halterung für Feder

* Lagegenaue Fixierung von Bauteilen

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=== Anwendungsbeispiele für Bolzenverbindungen ===
<gallery>
Bild:Bolzen in Kranbau.png
Bild:Kranbau.jpg
Bild:Kranbau1.png
Bild:Maschinenteile.png
Bild:Kolbenbolzen.png
Bild:Bolzen mit Sicherung.png
Bild:Gelenkverbindung.jpg
Bild:Gelenkverbindung2.jpg
</gallery>

Quelle RM und video.tu-clausthal.de
----

== '''Stifte''' ==
Stiftverbindungen werden hergestellt, in dem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit [http://de.wikipedia.org/wiki/Passung Übermaß] eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und kraftschlüssig. Stifte dienen zur Sicherung der Lage (Fixierung,Zentrierung) von Bauteilen ,zur scherfesten Verbindung von Maschinenteilen, zur Halterung von Federn oder "fliegenden" Lagerung von Maschinenteilen, zur Sicherung von Bolzen und Muttern und zur Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte). Bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen sind die verlangte Fixiergenauigkeit, Herstellkosten für die Aufnahmebohrung (Passarbeit), die Sitzfestigkeit, die Lösbarkeit und die verlangte [http://www.chemgapedia.de/vsengine/popup/vsc/de/glossar/s/sc/scherkraft.glos.html Scherkraft]. Stifte sollen aus einem härteren Werkstoff als die zu verbindenden Bauteile sein.

=== '''Einsatz:''' ===

* Sicherung der Lage (Fixierung, Zentrierung)

* Sicherung gegen Verdrehen - scherfeste Verbindung von Maschinenteilen

* Halterung von Federn

* „Fliegende“ Lagerungen

* Sicherung von Bolzen und Muttern

* Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte)

'''Nach der Form wird grundsätzlich unterschieden zwischen''':

* '''Kegelstift'''

* '''Zylinderstift'''

* '''Kerbstifte und Kerbnägel'''

* '''Spannstift (Spannhülsen)'''

* '''Spannbuchsen'''

'''Alle Stiftarten gibt es in verschiedenen Ausführungen.'''

{{Sprungmarke Allgemeines}}

=== Kegelstifte ===

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Kegelstifte können die bei häufigem Ausbau auftretende Abnutzung bzw. Lochaufweitung ausgleichen und stellen deshalb immer wieder die genaue Lage der Teile zueinander her. Sie werden überwiegend als Passstifte, aber auch als Verbindungsstifte z.B. als Querstifte bei [http://www.maedler.de/de/Catalog/P/1643/1625/862.aspx Stellringen] und Wellengelenken, verwendet. Da die Aufnahmebohrung kegelig aufgerieben und der Stift eingepasst werden muss, ist ihre Anwendung kostspielig. Kegelstifte lassen sich leicht lösen, sind aber nicht rüttelfest. Kann der Kegelstift nicht herausgeschlagen werden wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Kegelstifte mit Gewindezapfen nach '''[[DIN]]''' EN 28737 bzw. mit Innengewinde '''[[DIN]]''' EN 28736 zu verwenden, die mittels einer Mutter bzw. [[Schraubenverbindungen|Schraube]] gelöst werden können.

[[Bild:Kegelstifte, ungehärtet.jpg|400px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) für durchgehende Löcher, b) mit Gewindezapfen (für Grundlöcher), c) mit Innengewinde (für Grundlöcher)'''

=== Zylinderstifte ===

----

Zylinderstifte aus ungehärtetem Stahl und austenitischem Stahl nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 2338 werden in den [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html Toleranzklassen] m6 und h8 gefertigt. Ihre anwendung entspricht den Kegelstiften. Das erforderliche Aufreiben der Bohrung macht ihre Anwendung kostspielig. Sie sind schwerer lösbar als Kegelstifte und auch nicht rüttelfest. Zum Verbinden und Fixieren von hochbeanspruchten und gehärteten Teilen an Vorrichtungen und Werkzeugen kommen durchgehärtete (Typ A) bzw. einsatzgehärtete
(Typ B) Zylinderstifte nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8734 mit der Toleranzklasse m6 in Frage. Kann der Zylinderstift nicht herausgeschlagen werden, wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Zylinderstifte mit Innengewinde nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8733 und nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8735 ausgeführt. Durch eine leichte Abflachung oder Längsrille am Stiftmantel kann beim Eindrücken des Stiftes verdrängte Luft (Öl)
entweichen. Die Stifte können unter Zuhilfenahme von Abziehschrauben "gezogen" werden.

[[Bild:Zylinderstifte.jpg|800px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) für durchgehende Löcher, b) bis d) mit Innengewinde und Abflachung oder Längsrille zur Druckentlastung (für Grundlöcher)
'''e) Lösen eines Stiftes mit Hilfe einer Abziehschschraube, f) Lösen eines Stiftes mit Hilfe eines von Hand geführten Schlaggewichtes'''

=== '''Kerbstifte und Kerbnägel''' ===

----

Im Gegensatz zu den glatten Kegel- und Zylinderstiften sind Kerbstifte und Kerbnägel am Umfang mit 3 Kerbwulstpaaren versehen, die beim Einschlagen in das nur mit dem [[Anschleifen von Spiralbohrern|Spiralbohrer]] hergestelte Loch elastisch in die Kerbfurchen zurückgedrängt werden.Die dadurch gegenüber der unbeschädigt bleibenden Bohrlochwandung entstehende radiale Verspannung hält den Kerbstift (Kerbnagel) rüttelfest.Er kann mehrfach wiederverwendet werden.Die Herstellung solcher Verbindungen ist aufgrund der einfachen Arbeitsweise sehr wirtschaftlich.Kerbstifte nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8739 bis 8745 werden sowohl als Befestigungs- und Sicherungsstifte an Stelle von Kegel- und Zylinderstiften sowie auch als Lager- und Gelenkbolzen vielseitig verwendet.Mit Kerbnägeln nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8746 und 8747 können gering beanspruchte Teile, wie Rohrschellen und Schilder, einfach und schnell befestigt werden.Um ein ein Fressen der Stifte zu verhindern, muss ihre [[Festigkeit]] größer als die der Bauteile sein.

[[Bild:Kerbwulst.jpg|800px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Kerbprinzip, b) Passkerbstift mit Halös nach DIN 1469, c) Zylinderkerbstift mit Einführ-Ende, d) Kegelkerbstift,
'''e) Passkerbstift, f) Zylinderkerbstift mit Fase, g) Steckkerbstift, h) Knebelkerbstift, i) Halbrundkerbnagel, k)''' '''Senkkerbnagel'''

=== Spannstifte (Spannhülsen) ===

----

Spannstifte werden aus gewalztem Federbandstahl gerollt. Die leichte Ausführung nach DIN EN ISO 13337 unterscheidet sich von der schweren Ausführung nach DIN EN ISO 8752 nur durch die Wanndicke (0,1 * d bzw. 0,2 * d). Die in Längsrichtung geschlitzten Hülsen haben gegenüber dem Lochdurchmesser je nach Größe ein Übermaß von 0,2 bis 0,5mm, so dass sich nach dem Eintreiben ein rüttelfester Sitz ergibt. Die Stifte lassen sich leicht austreiben und können mehrfach wieder verwendet werden. Kegelige Stiftenden erleichtern das Einführen in die Aufnahmebohrung. Spannstifte sind zur Aufnahme von Stoß- und
Schlagarbeit geeignet. Sie werden ähnlich wie Kerbstifte als Pass-, Befestigungs- und Sicherungsstifte wervendet. Als Schrauben- und Bolzenhülsen werden sie dort eingesetzt, wo Scherkräfte zu übertragen sind und die Schrauben und Bolzen entlastet und klein gehalten werden sollen. Beim Einbau der Stifte ist die Lage des Schlitzes zur Kraftrichtung zu beachten.
Für große Scherkräfte können aus zwei ineinandergeschobenen Stiften Verbundspannstifte gebildet werden. Beim Connex-Spannstift bewirken die versetzt angeordneten Zähne des Schlitzes eine zusätzliche Axialspannung. Spiral-Spannstifte und Connex-Spannstift weisen gegenüber Spannstiften mit offenem Schlitz folgende Vorteile auf:Erhöhte Sitzfestigkeit, gleichhoher Scherfestigkeit in jeder radialen Richtung. Sie sind unempfindlich gegen Stoß- und Schlagbeanspruchung und werden als Pass-, Verbindungs- und Gelenkstifte eingesetzt. Die Aufnahmebohrungen für alle Spannstifte können einfach mit Spiralbohrern hergestellt werden.

[[Bild:Spannstifte.jpg|700px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Spannstift, b) weiche Federung (vermeiden), c) harte Federung, d) Verbundspannstift, e) Spiral-Spannstift,
'''f) Connex-Spannstift'''

=== Spannbuchsen ===

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Spannbuchsen werden aus vergütetem [http://www.banki.hu/~aat/oktatas/gepesz/anyagtudomany2/diagram/m_5026_56Si7.pdf Federbandstahl 55Si7] gerollt, wahlweise mit geradem, pfeilförmigem und schrägem Schlitz ausgeführt und als Einspannbuchsen für Bohrungen bzw. als Aufspannbuchsen für Zapfen verwendet.Sie können bei großen Lagerdrücken mit geringen Schwingbewegungen und bei nicht ausreichender Schmierung als Lager geeignet sein. Als leicht auswechselbare Verschleißteile erhöhen sie die Lebensdauer von Bauteilen, wie z.B. Bremsgestängen von Schienenfahrzeuge und Gelenken von Baumaschinen.Die aufnehmenden Bohrungen bzw. Zapfen werden in den Toleranzklassen H8 bzw. h8 ausgeführt.

[[Bild:Spannbuchsen.jpg|600px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Einspannbuchse ohne Aussenkung (Form E) und mit pfeilförmigem schlitz (Form P) für Lagerungen mit Umlaufbewegungen,
'''b)Aufpspannbuchse mit geradem Schlitz (Form G) für Lagerungen mit Schwenkbewegungen'''

=== '''Anwendungs Beispiele für Stifte''' ===

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[[Bild:Ke2-04112005 00960657.png]]
Quelle video.tu-clausthal.de

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Wiederholungsfragen''' ==

1-) Wie lassen sich Bauteile mit Bolzen und Stiften verbinden?

2-) Warum werden Bolzen bei losen Verbindungen gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert?

3-) Aus welchen Werkstoff werden Bolzen hergestellt und warum wählt man einen härteren Werkstoff als für die Bauteile?

4-) Wie werden Stiftverbindungen hergestellt?

5-) Was ist bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen?

6-) Warum ist die Anwendung von Kegelstiften kostspielig?

7-) Wo kommen den Typ A und Typ B Zylinderstifte zum Einsatz?

8-) Was haben Kerbstifte Gegensatz zu den glatten Kegel und Zylinderstiften am Umfang?

9-) Wo werden Kerbnägel Eingesetzt?

10-) Wodurch unterscheiden sich die Leichte Ausführung und die schwere Ausführung von Spannstiften?

11-) Wo werden Spannbuchsen als leicht auswechselbare Verschleißteile eingesetzt?

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösungen#Lösungen|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Bolzenverbindungen''' ==

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|thumb|right|300px|Quelle RM Kapitel 9
]]

'''Die Bolzenverbindungen werden in Prinzip wie im Bild dargestellt, gestaltet. Die Bolzen werden dabei auf Biegung, Schub und Flächenpressung beansprucht.'''

'''Die Fügebedingungen des Bolzens in der Gabel und in der Stange haben einen erheblichen Einfluss auf die Größe der im Bolzen auftretenden Biegemomente.'''

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=== Einbaufälle und Biegemomente von Bolzen (Einbaufall 1) ===

'''Einbaufall 1'''

Der Bolzen sitzt in der Gabel und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 1.png|thumb|right|300px]]

1-) Bolzen als frei aufliegender Träger

2-) Querkraftfläche

3-) Momentenfläche

[[Bild:Mbmax.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

tG = Dicke des Gabelauges

----

=== '''Einbaufall 2''' ===

Der Bolzen sitzt in der Gabel mit einer Übermaßpassung und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall2.png|thumb|right|300px]]

4-) Bolzen als beidseitig eingespannter Träger

5-) Querkraftfläche im Bereich der Stange

6-) Momentenfläche im Bereich der Stange

[[Bild:Mbmax2.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

Gleichgroßes Biegemoment in den Bolzenquerschnitten A-B und C-D.

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=== '''Einbaufall 3''' ===

Der Bolzen sitzt in der Stange mit einer Übermaßpassung und in der Gabel mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 3.png|right|thumb|300px]]

7-) Bolzen als mittig eingespannter Träger

8-) Querkraftfläche im bereih der Gabel

9-) Momentenfläche im Bereich der Gabel

[[Bild:Mbmax3.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

tG = Dicke des Gabelauges

Größtes Biegemoment in den Einspannquerschnitten A-B .

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=== Festlegen der Bauteilabmessungen ===
[[Bild:Bolzen Durchmesser.png|thumb|right|400px]]

'''Bolzendurchmesser (Entwurfsberechnung)'''

[[Bild:D.png|150px]]

'''Für Augen und Naben Durchmesser:'''

'''D = (2,5…3) * d (für Stahl und GS)'''

'''D = (3…3,5) * d (für GJL und GG)'''

''d'' = Bolzendurchmesser

''KA'' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''k'' = Einspannfaktor,abhängig vom Einbaufall (siehe Bild rechts)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Fnenn = Nenn-Betriebskraft

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastung abhängig siehe Bild rechts)

''ts'' = Dicke des Stangen (Formel siehe Bild rechts)

tG = Dicke des Gabelauges (Formel siehe Bild rechts)

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.
----

=== '''Biegespannung (Vollbolzen)''' ===

[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px]]

'''σ'''b = Biegespannung

''KA'' = Anwendunsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment (Einbaufall beachten und ''M'' bmax Formel entsprechend auswählen)

''W'' = Wiederstandsmoment

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Biegespannung.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

----

=== '''Schubspannung in der Nulllinie (Vollbolzen)''' ===
[[Bild:Tazul.png|thumb|right|300px]]

'''τ'''max = Schubspannung

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''S = Querschnittsfläche des Bolzens

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Tmax.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

----

=== '''Mittlere Flähenpressung''' ===

[[Bild:Pzul.png|thumb|right|300px]]

[[Bild:Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung (Belastungsfall beachten)
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''proj = Projektionsfläche zur Berechnung der mittleren Flächenpressung

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Berechnungsaufgabe für eine Bolzenverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.1 (Seite: 293 RM)

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|300px]]

Ein Bolzengelenk soll durch eine sehr stark stoßhaft auftretende Kraft F=14,5kN schwellend belastet werden.
Für Stangen- und Gabelkopf ist der Werkstoff S275JR vorgesehen. Als Bolzen soll ein ungehärteter Zylinderstift nach '''[[DIN]]''' EN ISO 2338,Toleranzfeld h8 verwendet werden, der in der Bohrung des Stangenkopfes mit einer Spielpassung und in der Bohrung der Gabel mit einer Übermaßpassung sitzt.Im Betrieb führt der Bolzen keine Gleitbewegung in dem Stangenkopf aus.

'''Gesucht''':

a-) Die Hauptabmessungen des Gelenkes (''d'', ''ts'', tG , ''D'' und ''l'' ) sind zu ermitteln. ( ''l''= Stiftlänge) Für den Bolzen ist die
Normbezeichnung anzugeben. [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 9-3)#Bolzengelenk|(TB 9-3)]]

b-) Das Gelenk ist auf Abscheren und auf Flächenpressung in der Gabelbohrung und in der Stangenbohrung zu prüfen.

c-) Der Bolzen ist auf Biegespannung zu prüfen.

[[Media:Bolzen_Aufgabe.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Bolzengelenk|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Stiftverbindungen''' ==

=== Querstiftverbindung ===
[[Bild:Querstiftverbindungen.png|thumb|right|700px]]

'''Querstiftverbindungen, die ein Drehmoment zu übertragen haben, wie z.B. Hebelnaben, werden bei größeren Kräften auf Flächenpressung und auf Abscheren nachgeprüft.'''

'''mittlere Flächenpressung (Nabe)'''

[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]
[[Bild:Tazulässig.png|thumb|right|300px]]
[[Bild:PN(Nabe).png]]

'''maximale mittlere Flächenpressung (Welle)'''

[[Bild:Pw.png]]

'''Scherspannung im Stift'''

[[Bild:Scherspannung.png]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser
[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,2...0,3) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''D'' = 2 * ''s'' + dw

''s'' = Dicke der Nabenwand
[Erfahrungsgemäß wird für den entwurfgewählt: ''s'' = (0,25...0,5) * dw für St- und GS-Naben, ''s'' = 0,75 * dw für GJL-(GG-)Naben]

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== Steckstiftverbindungen ===
[[Bild:Steckstift-Verbindungen.png|thumb|400px|right]]

'''Bei Steckstiftverbindungen entprechend Bild wird der Stift durch das Moment ''M'' = ''F'' * ''l'' auf Biegung und durch ''F'' als Querkraft auf Scub, der jedoch vernahlässigt werden kann, sowie auf Flächenpressung beansprucht.'''

'''Biegespannung'''

[[Bild:Biegespannung Qb.png]]

'''σ'''b = Biegespannung
[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px]]
'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten), für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''d'' = Stiftdurchmesser

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

'''Maximale mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Pmax Steckstift.png]]
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''F''nenn = senkrecht zur Stiftachse wirkende Nennbiegekraft

''l'' = Hebelarm der Biegekraft

''s'' = Einstecktiefe des Stiftes

''d'' = Stiftdurchmesser

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== '''Längsstiftverbindungen''' ===
[[Bild:Längsstiftverbindung.png|thumb|right|400px]]

'''Längsstiftverbindungen, die entsprechend Bild ein Drehmoment zu übertragen haben, werden auf Flächenpressung und Abscheren des Stiftes beansprucht. Da rechnerisch die mittlere Flächenpressung doppelt so groß wie die Abscherspannung ist, kann die Scherbeanspruchung in Vollstiften vernachlässigt werden, solange 2 * '''τ'''azul > ''p''zul ist, was für alle üdlichen Werkstoffpaarungen zutrifft.'''

'''mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Mittlere Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser

[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,15...0,2) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''l'' = tragende Stiftlänge, abhängig von der Nabenbreite, üblich ''l'' = (1...1,5) * dw

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

== '''Berechnungsaufgabe für eine Stiftverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.3 (Seite: 295 RM)

[[Bild:Schalthebel.jpg|400px]]

Die Nabe eines Schalthebels aus EN-GJL-200 soll mit einer Welle aus E295 mit dw=32mm Durchmesser durch einen Kegelkerbstift nach DIN EN ISO 8744 als Querstift verbunden werden. Am Ende des Hebels mit Länge ''l''1= 80mm ist zur Befestigung der Rückstellfeder ein Passkerbstift DIN 1469-C8x25-St (Kerbstift mit Hals und gerundeter Nut am Ende) eingesetzt, so dass bei s= 12mm, die freie Stiftlänge ''l''2= 15mm beträgt. Die größte Federkraft F=400 N greift schwellend an. Stöße treten nicht auf.

'''Gesucht''':

a-) Der zum Wellendurchmesser dw passende (mittlere) Durchmesser ( d ) des Querstiftes und dessen Länge '''''l''''' sind festzulegen,

wenn der Nabendurchmesser D= 2 * dw ausgeführt wird. Die Normbezeichnung des Kegelkerbstiftes ist anzugeben.

b-) Die Querstiftverbindung ist nach Flächenpressung (Nabe, Welle) und Abscheren zu prüfen.

c-) Der Passkerbstift ist zu prüfen ( auf Biegung ), für den zunächst ein Durchmesser d1= 8mm vorgesehen wird, der ggf. zu ändern ist.

d-) Die Flächenpressung für den Passkerbstift ist zu prüfen.

[[Media:Aufgabe_Stifte.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Schalthebel|Hier geht's zur Lösung!]]

== Formelzeichen mit Einheiten ==
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Formelzeichen|Hier geht's zur Formelzeichen!]]

=='''Powerpoint'''==

[[Media:Bolzen_und_Stifte.ppt|Bolzen-,Stiftverbindungen]]

==Quellenangabe==

*Roloff/Matek: Maschinenelemente, Lehrbuch und Tabellenbuch,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 18. Aufl. 2007, ISBN 3-834-80262-X , € 36,90.

*Roloff/Matek Maschinenelemente Formelsammlung,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 8. Aufl. 2006. ISBN 3-834-80119-4, € 20,90.

*Tabellenbuch Metall, 43. Auflage. [http://www.europa-lehrmittel.de/4dcgi/page?responsePage=/html/index2.html&0.9606717324196992 Europa Verlag ], ISBN 3-8085-1673-9, € 21,50

*[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de]

== Links ==

[http://www.gremako.de Gregory & Maackens GmbH & Co. KG]

[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de] '''Hier findest du eine Vorlesung zum Thema Bolzen und Stiftverbindungen.'''

[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]

[[Kategorie:Fertigungstechnik]]

{{Sprungmarke Allgemeines}}

Bolzen- und Stiftverbindungen

2008-10-11T21:17:34Z

Bülent: /* '''Anwendungs Beispiele für Stifte''' */

'''Hallo {{Currentuser}}, ich wünsche Dir viel Spaß beim Lesen dieser Seite...'''

==''' Allgemeines''' ==
<table width="100%" border="0">
<tr>
<td><div align="center"><[[Bild:Pins-1-.gif|300px]]
</div></td>
<td><div align="center">__TOC__</div></td>
</tr>
</table>
 
 

Bauteile lassen sich einfach und kostengünstig mit Bolzen, Stiften oder ähnlichen Formteilen verbinden. Diese Verbindungselemente werden sowohl für lose als auch für feste Verbindungen, für Lagerungen, für Führungen, Zentrierungen, Halterungen und zum Sichern der Bauteile gegen Überlastung (z.B. Brechbolzen und [[Bolzen- und Stiftverbindungen: Sicherheits- kupplungen#Bolzengelenk|Sicherheits- kupplungen]]
Sicherheits- kupplungen) verwendet.
Bei losen Verbindungen und auch zur Aufnahme von [http://de.wikipedia.org/wiki/Axialkraft Axialkräften] müssen die Bolzen bzw. die gelagerten oder verbundenen Teile häufig durch '''[[Sicherungselemente]]''', wie Splinte, Sicherungs -ringe oder Querstifte, gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert werden.

== '''Bolzen''' ==

Bolzen werden häufig angewendet als Gelenkverbindung. Für die Bolzendurchmesser empfehlen die '''[[Normen]]''' die [http://www.maschinenbau.tu-ilmenau.de/mb/wwwkt/imk_lehrmaterialien/home/downld_ma/passungssynthese/passungssynthese_030102/html/glossar.html Toleranzklasse] [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html h11].
Für die Bolzen wählt man meist einen härteren '''[[Werkstoff]]''' als für die Bauteile, um Fressgefahr und übermäßigen Verschleiß zu vermeiden. Normbolzen werden aus Automatenstahl hergestellt.Bolzenverbindungen mit Schwenk- bzw. langsamen Umlaufbewegungen arbeiten meist im Bereich der Festkörper-bzw. Mischreibung und sind deshalb durch Fressen bzw. übermäßigen Verschleiß (Ausschlagen) gefährdet. Betriebssichere Lösungen lassen sich durch die Wahl geeigneter Gleitpartner nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|TB 9-1]] finden.
Weiche Bolzen können mit Spannbuchsen eingebaut werden. Bei höheren Anforderungen (extreme Temperaturen, höchste Lagerbelastungen, Korrosion u.a) ermöglicht eine dünne Gleitbeschichtung aus [http://de.wikipedia.org/wiki/Festschmierstoff Festschmierstoffe] oft eine wartungsfreie Lebensdauer -schmierung. Soll eine Schmierung der Lauffläche mittels [http://de.wikipedia.org/wiki/Schmiernippel Schmiernippel] durch den Bolzen hindurch erfolgen, dann sind Schmierlöcher nach DIN 1442 vorzusehen.

[[Bild:Bolzenformen.jpg|500px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Bolzen ohne Kopf, b) Bolzen ohne Kopf und mit Splintlöchern, c) Bolzen mit Kopf und mit Splintloch (Form A ohne Splintloch), d) Bolzen mit Kopf und mit Gewindezapfen'''

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=== '''Einsatz :''' ===

* Sehr einfache und kostengünstige Verbindung

* Sowohl für lose als auch feste Verbindungen

* Verdrehsicherung Nabe/Welle

* Halterung für Feder

* Lagegenaue Fixierung von Bauteilen

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=== Anwendungsbeispiele für Bolzenverbindungen ===
<gallery>
Bild:Bolzen in Kranbau.png
Bild:Kranbau.jpg
Bild:Kranbau1.png
Bild:Maschinenteile.png
Bild:Kolbenbolzen.png
Bild:Bolzen mit Sicherung.png
Bild:Gelenkverbindung.jpg
Bild:Gelenkverbindung2.jpg
</gallery>

Quelle RM und video.tu-clausthal.de
----

== '''Stifte''' ==
Stiftverbindungen werden hergestellt, in dem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit [http://de.wikipedia.org/wiki/Passung Übermaß] eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und kraftschlüssig. Stifte dienen zur Sicherung der Lage (Fixierung,Zentrierung) von Bauteilen ,zur scherfesten Verbindung von Maschinenteilen, zur Halterung von Federn oder "fliegenden" Lagerung von Maschinenteilen, zur Sicherung von Bolzen und Muttern und zur Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte). Bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen sind die verlangte Fixiergenauigkeit, Herstellkosten für die Aufnahmebohrung (Passarbeit), die Sitzfestigkeit, die Lösbarkeit und die verlangte [http://www.chemgapedia.de/vsengine/popup/vsc/de/glossar/s/sc/scherkraft.glos.html Scherkraft]. Stifte sollen aus einem härteren Werkstoff als die zu verbindenden Bauteile sein.

=== '''Einsatz:''' ===

* Sicherung der Lage (Fixierung, Zentrierung)

* Sicherung gegen Verdrehen - scherfeste Verbindung von Maschinenteilen

* Halterung von Federn

* „Fliegende“ Lagerungen

* Sicherung von Bolzen und Muttern

* Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte)

'''Nach der Form wird grundsätzlich unterschieden zwischen''':

* '''Kegelstift'''

* '''Zylinderstift'''

* '''Kerbstifte und Kerbnägel'''

* '''Spannstift (Spannhülsen)'''

* '''Spannbuchsen'''

'''Alle Stiftarten gibt es in verschiedenen Ausführungen.'''

{{Sprungmarke Allgemeines}}

=== Kegelstifte ===

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Kegelstifte können die bei häufigem Ausbau auftretende Abnutzung bzw. Lochaufweitung ausgleichen und stellen deshalb immer wieder die genaue Lage der Teile zueinander her. Sie werden überwiegend als Passstifte, aber auch als Verbindungsstifte z.B. als Querstifte bei [http://www.maedler.de/de/Catalog/P/1643/1625/862.aspx Stellringen] und Wellengelenken, verwendet. Da die Aufnahmebohrung kegelig aufgerieben und der Stift eingepasst werden muss, ist ihre Anwendung kostspielig. Kegelstifte lassen sich leicht lösen, sind aber nicht rüttelfest. Kann der Kegelstift nicht herausgeschlagen werden wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Kegelstifte mit Gewindezapfen nach '''[[DIN]]''' EN 28737 bzw. mit Innengewinde '''[[DIN]]''' EN 28736 zu verwenden, die mittels einer Mutter bzw. [[Schraubenverbindungen|Schraube]] gelöst werden können.

[[Bild:Kegelstifte, ungehärtet.jpg|400px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) für durchgehende Löcher, b) mit Gewindezapfen (für Grundlöcher), c) mit Innengewinde (für Grundlöcher)'''

=== Zylinderstifte ===

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Zylinderstifte aus ungehärtetem Stahl und austenitischem Stahl nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 2338 werden in den [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html Toleranzklassen] m6 und h8 gefertigt. Ihre anwendung entspricht den Kegelstiften. Das erforderliche Aufreiben der Bohrung macht ihre Anwendung kostspielig. Sie sind schwerer lösbar als Kegelstifte und auch nicht rüttelfest. Zum Verbinden und Fixieren von hochbeanspruchten und gehärteten Teilen an Vorrichtungen und Werkzeugen kommen durchgehärtete (Typ A) bzw. einsatzgehärtete
(Typ B) Zylinderstifte nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8734 mit der Toleranzklasse m6 in Frage. Kann der Zylinderstift nicht herausgeschlagen werden, wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Zylinderstifte mit Innengewinde nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8733 und nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8735 ausgeführt. Durch eine leichte Abflachung oder Längsrille am Stiftmantel kann beim Eindrücken des Stiftes verdrängte Luft (Öl)
entweichen. Die Stifte können unter Zuhilfenahme von Abziehschrauben "gezogen" werden.

[[Bild:Zylinderstifte.jpg|800px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) für durchgehende Löcher, b) bis d) mit Innengewinde und Abflachung oder Längsrille zur Druckentlastung (für Grundlöcher)
'''e) Lösen eines Stiftes mit Hilfe einer Abziehschschraube, f) Lösen eines Stiftes mit Hilfe eines von Hand geführten Schlaggewichtes'''

=== '''Kerbstifte und Kerbnägel''' ===

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Im Gegensatz zu den glatten Kegel- und Zylinderstiften sind Kerbstifte und Kerbnägel am Umfang mit 3 Kerbwulstpaaren versehen, die beim Einschlagen in das nur mit dem [[Anschleifen von Spiralbohrern|Spiralbohrer]] hergestelte Loch elastisch in die Kerbfurchen zurückgedrängt werden.Die dadurch gegenüber der unbeschädigt bleibenden Bohrlochwandung entstehende radiale Verspannung hält den Kerbstift (Kerbnagel) rüttelfest.Er kann mehrfach wiederverwendet werden.Die Herstellung solcher Verbindungen ist aufgrund der einfachen Arbeitsweise sehr wirtschaftlich.Kerbstifte nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8739 bis 8745 werden sowohl als Befestigungs- und Sicherungsstifte an Stelle von Kegel- und Zylinderstiften sowie auch als Lager- und Gelenkbolzen vielseitig verwendet.Mit Kerbnägeln nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8746 und 8747 können gering beanspruchte Teile, wie Rohrschellen und Schilder, einfach und schnell befestigt werden.Um ein ein Fressen der Stifte zu verhindern, muss ihre [[Festigkeit]] größer als die der Bauteile sein.

[[Bild:Kerbwulst.jpg|800px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Kerbprinzip, b) Passkerbstift mit Halös nach DIN 1469, c) Zylinderkerbstift mit Einführ-Ende, d) Kegelkerbstift,
'''e) Passkerbstift, f) Zylinderkerbstift mit Fase, g) Steckkerbstift, h) Knebelkerbstift, i) Halbrundkerbnagel, k)''' '''Senkkerbnagel'''

=== Spannstifte (Spannhülsen) ===

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Spannstifte werden aus gewalztem Federbandstahl gerollt. Die leichte Ausführung nach DIN EN ISO 13337 unterscheidet sich von der schweren Ausführung nach DIN EN ISO 8752 nur durch die Wanndicke (0,1 * d bzw. 0,2 * d). Die in Längsrichtung geschlitzten Hülsen haben gegenüber dem Lochdurchmesser je nach Größe ein Übermaß von 0,2 bis 0,5mm, so dass sich nach dem Eintreiben ein rüttelfester Sitz ergibt. Die Stifte lassen sich leicht austreiben und können mehrfach wieder verwendet werden. Kegelige Stiftenden erleichtern das Einführen in die Aufnahmebohrung. Spannstifte sind zur Aufnahme von Stoß- und
Schlagarbeit geeignet. Sie werden ähnlich wie Kerbstifte als Pass-, Befestigungs- und Sicherungsstifte wervendet. Als Schrauben- und Bolzenhülsen werden sie dort eingesetzt, wo Scherkräfte zu übertragen sind und die Schrauben und Bolzen entlastet und klein gehalten werden sollen. Beim Einbau der Stifte ist die Lage des Schlitzes zur Kraftrichtung zu beachten.
Für große Scherkräfte können aus zwei ineinandergeschobenen Stiften Verbundspannstifte gebildet werden. Beim Connex-Spannstift bewirken die versetzt angeordneten Zähne des Schlitzes eine zusätzliche Axialspannung. Spiral-Spannstifte und Connex-Spannstift weisen gegenüber Spannstiften mit offenem Schlitz folgende Vorteile auf:Erhöhte Sitzfestigkeit, gleichhoher Scherfestigkeit in jeder radialen Richtung. Sie sind unempfindlich gegen Stoß- und Schlagbeanspruchung und werden als Pass-, Verbindungs- und Gelenkstifte eingesetzt. Die Aufnahmebohrungen für alle Spannstifte können einfach mit Spiralbohrern hergestellt werden.

[[Bild:Spannstifte.jpg|700px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Spannstift, b) weiche Federung (vermeiden), c) harte Federung, d) Verbundspannstift, e) Spiral-Spannstift,
'''f) Connex-Spannstift'''

=== Spannbuchsen ===

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Spannbuchsen werden aus vergütetem [http://www.banki.hu/~aat/oktatas/gepesz/anyagtudomany2/diagram/m_5026_56Si7.pdf Federbandstahl 55Si7] gerollt, wahlweise mit geradem, pfeilförmigem und schrägem Schlitz ausgeführt und als Einspannbuchsen für Bohrungen bzw. als Aufspannbuchsen für Zapfen verwendet.Sie können bei großen Lagerdrücken mit geringen Schwingbewegungen und bei nicht ausreichender Schmierung als Lager geeignet sein. Als leicht auswechselbare Verschleißteile erhöhen sie die Lebensdauer von Bauteilen, wie z.B. Bremsgestängen von Schienenfahrzeuge und Gelenken von Baumaschinen.Die aufnehmenden Bohrungen bzw. Zapfen werden in den Toleranzklassen H8 bzw. h8 ausgeführt.

[[Bild:Spannbuchsen.jpg|600px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Einspannbuchse ohne Aussenkung (Form E) und mit pfeilförmigem schlitz (Form P) für Lagerungen mit Umlaufbewegungen,
'''b)Aufpspannbuchse mit geradem Schlitz (Form G) für Lagerungen mit Schwenkbewegungen'''

=== '''Anwendungs Beispiele für Stifte''' ===

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[[Bild:Ke2-04112005 00960657.png]]
Quelle video.tu-clausthal.de

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Wiederholungsfragen''' ==

1-) Wie lassen sich Bauteile mit Bolzen und Stiften verbinden?

2-) Warum werden Bolzen bei losen Verbindungen gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert?

3-) Aus welchen Werkstoff werden Bolzen hergestellt und warum wählt man einen härteren Werkstoff als für die Bauteile?

4-) Wie werden Stiftverbindungen hergestellt?

5-) Was ist bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen?

6-) Warum ist die Anwendung von Kegelstiften kostspielig?

7-) Wo kommen den Typ A und Typ B Zylinderstifte zum Einsatz?

8-) Was haben Kerbstifte Gegensatz zu den glatten Kegel und Zylinderstiften am Umfang?

9-) Wo werden Kerbnägel Eingesetzt?

10-) Wodurch unterscheiden sich die Leichte Ausführung und die schwere Ausführung von Spannstiften?

11-) Wo werden Spannbuchsen als leicht auswechselbare Verschleißteile eingesetzt?

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösungen#Lösungen|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Bolzenverbindungen''' ==

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|thumb|right|300px]]

'''Die Bolzenverbindungen werden in Prinzip wie im Bild dargestellt, gestaltet. Die Bolzen werden dabei auf Biegung, Schub und Flächenpressung beansprucht.'''

'''Die Fügebedingungen des Bolzens in der Gabel und in der Stange haben einen erheblichen Einfluss auf die Größe der im Bolzen auftretenden Biegemomente.'''

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=== Einbaufälle und Biegemomente von Bolzen (Einbaufall 1) ===

'''Einbaufall 1'''

Der Bolzen sitzt in der Gabel und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 1.png|thumb|right|300px]]

1-) Bolzen als frei aufliegender Träger

2-) Querkraftfläche

3-) Momentenfläche

[[Bild:Mbmax.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

tG = Dicke des Gabelauges

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=== '''Einbaufall 2''' ===

Der Bolzen sitzt in der Gabel mit einer Übermaßpassung und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall2.png|thumb|right|300px]]

4-) Bolzen als beidseitig eingespannter Träger

5-) Querkraftfläche im Bereich der Stange

6-) Momentenfläche im Bereich der Stange

[[Bild:Mbmax2.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

Gleichgroßes Biegemoment in den Bolzenquerschnitten A-B und C-D.

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=== '''Einbaufall 3''' ===

Der Bolzen sitzt in der Stange mit einer Übermaßpassung und in der Gabel mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 3.png|right|thumb|300px]]

7-) Bolzen als mittig eingespannter Träger

8-) Querkraftfläche im bereih der Gabel

9-) Momentenfläche im Bereich der Gabel

[[Bild:Mbmax3.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

tG = Dicke des Gabelauges

Größtes Biegemoment in den Einspannquerschnitten A-B .

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=== Festlegen der Bauteilabmessungen ===
[[Bild:Bolzen Durchmesser.png|thumb|right|400px]]

'''Bolzendurchmesser (Entwurfsberechnung)'''

[[Bild:D.png|150px]]

'''Für Augen und Naben Durchmesser:'''

'''D = (2,5…3) * d (für Stahl und GS)'''

'''D = (3…3,5) * d (für GJL und GG)'''

''d'' = Bolzendurchmesser

''KA'' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''k'' = Einspannfaktor,abhängig vom Einbaufall (siehe Bild rechts)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Fnenn = Nenn-Betriebskraft

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastung abhängig siehe Bild rechts)

''ts'' = Dicke des Stangen (Formel siehe Bild rechts)

tG = Dicke des Gabelauges (Formel siehe Bild rechts)

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.
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=== '''Biegespannung (Vollbolzen)''' ===

[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px]]

'''σ'''b = Biegespannung

''KA'' = Anwendunsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment (Einbaufall beachten und ''M'' bmax Formel entsprechend auswählen)

''W'' = Wiederstandsmoment

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Biegespannung.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

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=== '''Schubspannung in der Nulllinie (Vollbolzen)''' ===
[[Bild:Tazul.png|thumb|right|300px]]

'''τ'''max = Schubspannung

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''S = Querschnittsfläche des Bolzens

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Tmax.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

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=== '''Mittlere Flähenpressung''' ===

[[Bild:Pzul.png|thumb|right|300px]]

[[Bild:Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung (Belastungsfall beachten)
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''proj = Projektionsfläche zur Berechnung der mittleren Flächenpressung

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Berechnungsaufgabe für eine Bolzenverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.1 (Seite: 293 RM)

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|300px]]

Ein Bolzengelenk soll durch eine sehr stark stoßhaft auftretende Kraft F=14,5kN schwellend belastet werden.
Für Stangen- und Gabelkopf ist der Werkstoff S275JR vorgesehen. Als Bolzen soll ein ungehärteter Zylinderstift nach '''[[DIN]]''' EN ISO 2338,Toleranzfeld h8 verwendet werden, der in der Bohrung des Stangenkopfes mit einer Spielpassung und in der Bohrung der Gabel mit einer Übermaßpassung sitzt.Im Betrieb führt der Bolzen keine Gleitbewegung in dem Stangenkopf aus.

'''Gesucht''':

a-) Die Hauptabmessungen des Gelenkes (''d'', ''ts'', tG , ''D'' und ''l'' ) sind zu ermitteln. ( ''l''= Stiftlänge) Für den Bolzen ist die
Normbezeichnung anzugeben. [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 9-3)#Bolzengelenk|(TB 9-3)]]

b-) Das Gelenk ist auf Abscheren und auf Flächenpressung in der Gabelbohrung und in der Stangenbohrung zu prüfen.

c-) Der Bolzen ist auf Biegespannung zu prüfen.

[[Media:Bolzen_Aufgabe.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Bolzengelenk|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Stiftverbindungen''' ==

=== Querstiftverbindung ===
[[Bild:Querstiftverbindungen.png|thumb|right|700px]]

'''Querstiftverbindungen, die ein Drehmoment zu übertragen haben, wie z.B. Hebelnaben, werden bei größeren Kräften auf Flächenpressung und auf Abscheren nachgeprüft.'''

'''mittlere Flächenpressung (Nabe)'''

[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]
[[Bild:Tazulässig.png|thumb|right|300px]]
[[Bild:PN(Nabe).png]]

'''maximale mittlere Flächenpressung (Welle)'''

[[Bild:Pw.png]]

'''Scherspannung im Stift'''

[[Bild:Scherspannung.png]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser
[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,2...0,3) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''D'' = 2 * ''s'' + dw

''s'' = Dicke der Nabenwand
[Erfahrungsgemäß wird für den entwurfgewählt: ''s'' = (0,25...0,5) * dw für St- und GS-Naben, ''s'' = 0,75 * dw für GJL-(GG-)Naben]

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

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=== Steckstiftverbindungen ===
[[Bild:Steckstift-Verbindungen.png|thumb|400px|right]]

'''Bei Steckstiftverbindungen entprechend Bild wird der Stift durch das Moment ''M'' = ''F'' * ''l'' auf Biegung und durch ''F'' als Querkraft auf Scub, der jedoch vernahlässigt werden kann, sowie auf Flächenpressung beansprucht.'''

'''Biegespannung'''

[[Bild:Biegespannung Qb.png]]

'''σ'''b = Biegespannung
[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px]]
'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten), für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''d'' = Stiftdurchmesser

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

'''Maximale mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Pmax Steckstift.png]]
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''F''nenn = senkrecht zur Stiftachse wirkende Nennbiegekraft

''l'' = Hebelarm der Biegekraft

''s'' = Einstecktiefe des Stiftes

''d'' = Stiftdurchmesser

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== '''Längsstiftverbindungen''' ===
[[Bild:Längsstiftverbindung.png|thumb|right|400px]]

'''Längsstiftverbindungen, die entsprechend Bild ein Drehmoment zu übertragen haben, werden auf Flächenpressung und Abscheren des Stiftes beansprucht. Da rechnerisch die mittlere Flächenpressung doppelt so groß wie die Abscherspannung ist, kann die Scherbeanspruchung in Vollstiften vernachlässigt werden, solange 2 * '''τ'''azul > ''p''zul ist, was für alle üdlichen Werkstoffpaarungen zutrifft.'''

'''mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Mittlere Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser

[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,15...0,2) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''l'' = tragende Stiftlänge, abhängig von der Nabenbreite, üblich ''l'' = (1...1,5) * dw

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

== '''Berechnungsaufgabe für eine Stiftverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.3 (Seite: 295 RM)

[[Bild:Schalthebel.jpg|400px]]

Die Nabe eines Schalthebels aus EN-GJL-200 soll mit einer Welle aus E295 mit dw=32mm Durchmesser durch einen Kegelkerbstift nach DIN EN ISO 8744 als Querstift verbunden werden. Am Ende des Hebels mit Länge ''l''1= 80mm ist zur Befestigung der Rückstellfeder ein Passkerbstift DIN 1469-C8x25-St (Kerbstift mit Hals und gerundeter Nut am Ende) eingesetzt, so dass bei s= 12mm, die freie Stiftlänge ''l''2= 15mm beträgt. Die größte Federkraft F=400 N greift schwellend an. Stöße treten nicht auf.

'''Gesucht''':

a-) Der zum Wellendurchmesser dw passende (mittlere) Durchmesser ( d ) des Querstiftes und dessen Länge '''''l''''' sind festzulegen,

wenn der Nabendurchmesser D= 2 * dw ausgeführt wird. Die Normbezeichnung des Kegelkerbstiftes ist anzugeben.

b-) Die Querstiftverbindung ist nach Flächenpressung (Nabe, Welle) und Abscheren zu prüfen.

c-) Der Passkerbstift ist zu prüfen ( auf Biegung ), für den zunächst ein Durchmesser d1= 8mm vorgesehen wird, der ggf. zu ändern ist.

d-) Die Flächenpressung für den Passkerbstift ist zu prüfen.

[[Media:Aufgabe_Stifte.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Schalthebel|Hier geht's zur Lösung!]]

== Formelzeichen mit Einheiten ==
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Formelzeichen|Hier geht's zur Formelzeichen!]]

=='''Powerpoint'''==

[[Media:Bolzen_und_Stifte.ppt|Bolzen-,Stiftverbindungen]]

==Quellenangabe==

*Roloff/Matek: Maschinenelemente, Lehrbuch und Tabellenbuch,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 18. Aufl. 2007, ISBN 3-834-80262-X , € 36,90.

*Roloff/Matek Maschinenelemente Formelsammlung,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 8. Aufl. 2006. ISBN 3-834-80119-4, € 20,90.

*Tabellenbuch Metall, 43. Auflage. [http://www.europa-lehrmittel.de/4dcgi/page?responsePage=/html/index2.html&0.9606717324196992 Europa Verlag ], ISBN 3-8085-1673-9, € 21,50

*[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de]

== Links ==

[http://www.gremako.de Gregory & Maackens GmbH & Co. KG]

[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de] '''Hier findest du eine Vorlesung zum Thema Bolzen und Stiftverbindungen.'''

[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]

[[Kategorie:Fertigungstechnik]]

{{Sprungmarke Allgemeines}}

Bolzen- und Stiftverbindungen

2008-10-11T21:16:34Z

Bülent: /* Spannbuchsen */

'''Hallo {{Currentuser}}, ich wünsche Dir viel Spaß beim Lesen dieser Seite...'''

==''' Allgemeines''' ==
<table width="100%" border="0">
<tr>
<td><div align="center"><[[Bild:Pins-1-.gif|300px]]
</div></td>
<td><div align="center">__TOC__</div></td>
</tr>
</table>
 
 

Bauteile lassen sich einfach und kostengünstig mit Bolzen, Stiften oder ähnlichen Formteilen verbinden. Diese Verbindungselemente werden sowohl für lose als auch für feste Verbindungen, für Lagerungen, für Führungen, Zentrierungen, Halterungen und zum Sichern der Bauteile gegen Überlastung (z.B. Brechbolzen und [[Bolzen- und Stiftverbindungen: Sicherheits- kupplungen#Bolzengelenk|Sicherheits- kupplungen]]
Sicherheits- kupplungen) verwendet.
Bei losen Verbindungen und auch zur Aufnahme von [http://de.wikipedia.org/wiki/Axialkraft Axialkräften] müssen die Bolzen bzw. die gelagerten oder verbundenen Teile häufig durch '''[[Sicherungselemente]]''', wie Splinte, Sicherungs -ringe oder Querstifte, gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert werden.

== '''Bolzen''' ==

Bolzen werden häufig angewendet als Gelenkverbindung. Für die Bolzendurchmesser empfehlen die '''[[Normen]]''' die [http://www.maschinenbau.tu-ilmenau.de/mb/wwwkt/imk_lehrmaterialien/home/downld_ma/passungssynthese/passungssynthese_030102/html/glossar.html Toleranzklasse] [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html h11].
Für die Bolzen wählt man meist einen härteren '''[[Werkstoff]]''' als für die Bauteile, um Fressgefahr und übermäßigen Verschleiß zu vermeiden. Normbolzen werden aus Automatenstahl hergestellt.Bolzenverbindungen mit Schwenk- bzw. langsamen Umlaufbewegungen arbeiten meist im Bereich der Festkörper-bzw. Mischreibung und sind deshalb durch Fressen bzw. übermäßigen Verschleiß (Ausschlagen) gefährdet. Betriebssichere Lösungen lassen sich durch die Wahl geeigneter Gleitpartner nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|TB 9-1]] finden.
Weiche Bolzen können mit Spannbuchsen eingebaut werden. Bei höheren Anforderungen (extreme Temperaturen, höchste Lagerbelastungen, Korrosion u.a) ermöglicht eine dünne Gleitbeschichtung aus [http://de.wikipedia.org/wiki/Festschmierstoff Festschmierstoffe] oft eine wartungsfreie Lebensdauer -schmierung. Soll eine Schmierung der Lauffläche mittels [http://de.wikipedia.org/wiki/Schmiernippel Schmiernippel] durch den Bolzen hindurch erfolgen, dann sind Schmierlöcher nach DIN 1442 vorzusehen.

[[Bild:Bolzenformen.jpg|500px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Bolzen ohne Kopf, b) Bolzen ohne Kopf und mit Splintlöchern, c) Bolzen mit Kopf und mit Splintloch (Form A ohne Splintloch), d) Bolzen mit Kopf und mit Gewindezapfen'''

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=== '''Einsatz :''' ===

* Sehr einfache und kostengünstige Verbindung

* Sowohl für lose als auch feste Verbindungen

* Verdrehsicherung Nabe/Welle

* Halterung für Feder

* Lagegenaue Fixierung von Bauteilen

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=== Anwendungsbeispiele für Bolzenverbindungen ===
<gallery>
Bild:Bolzen in Kranbau.png
Bild:Kranbau.jpg
Bild:Kranbau1.png
Bild:Maschinenteile.png
Bild:Kolbenbolzen.png
Bild:Bolzen mit Sicherung.png
Bild:Gelenkverbindung.jpg
Bild:Gelenkverbindung2.jpg
</gallery>

Quelle RM und video.tu-clausthal.de
----

== '''Stifte''' ==
Stiftverbindungen werden hergestellt, in dem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit [http://de.wikipedia.org/wiki/Passung Übermaß] eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und kraftschlüssig. Stifte dienen zur Sicherung der Lage (Fixierung,Zentrierung) von Bauteilen ,zur scherfesten Verbindung von Maschinenteilen, zur Halterung von Federn oder "fliegenden" Lagerung von Maschinenteilen, zur Sicherung von Bolzen und Muttern und zur Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte). Bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen sind die verlangte Fixiergenauigkeit, Herstellkosten für die Aufnahmebohrung (Passarbeit), die Sitzfestigkeit, die Lösbarkeit und die verlangte [http://www.chemgapedia.de/vsengine/popup/vsc/de/glossar/s/sc/scherkraft.glos.html Scherkraft]. Stifte sollen aus einem härteren Werkstoff als die zu verbindenden Bauteile sein.

=== '''Einsatz:''' ===

* Sicherung der Lage (Fixierung, Zentrierung)

* Sicherung gegen Verdrehen - scherfeste Verbindung von Maschinenteilen

* Halterung von Federn

* „Fliegende“ Lagerungen

* Sicherung von Bolzen und Muttern

* Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte)

'''Nach der Form wird grundsätzlich unterschieden zwischen''':

* '''Kegelstift'''

* '''Zylinderstift'''

* '''Kerbstifte und Kerbnägel'''

* '''Spannstift (Spannhülsen)'''

* '''Spannbuchsen'''

'''Alle Stiftarten gibt es in verschiedenen Ausführungen.'''

{{Sprungmarke Allgemeines}}

=== Kegelstifte ===

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Kegelstifte können die bei häufigem Ausbau auftretende Abnutzung bzw. Lochaufweitung ausgleichen und stellen deshalb immer wieder die genaue Lage der Teile zueinander her. Sie werden überwiegend als Passstifte, aber auch als Verbindungsstifte z.B. als Querstifte bei [http://www.maedler.de/de/Catalog/P/1643/1625/862.aspx Stellringen] und Wellengelenken, verwendet. Da die Aufnahmebohrung kegelig aufgerieben und der Stift eingepasst werden muss, ist ihre Anwendung kostspielig. Kegelstifte lassen sich leicht lösen, sind aber nicht rüttelfest. Kann der Kegelstift nicht herausgeschlagen werden wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Kegelstifte mit Gewindezapfen nach '''[[DIN]]''' EN 28737 bzw. mit Innengewinde '''[[DIN]]''' EN 28736 zu verwenden, die mittels einer Mutter bzw. [[Schraubenverbindungen|Schraube]] gelöst werden können.

[[Bild:Kegelstifte, ungehärtet.jpg|400px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) für durchgehende Löcher, b) mit Gewindezapfen (für Grundlöcher), c) mit Innengewinde (für Grundlöcher)'''

=== Zylinderstifte ===

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Zylinderstifte aus ungehärtetem Stahl und austenitischem Stahl nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 2338 werden in den [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html Toleranzklassen] m6 und h8 gefertigt. Ihre anwendung entspricht den Kegelstiften. Das erforderliche Aufreiben der Bohrung macht ihre Anwendung kostspielig. Sie sind schwerer lösbar als Kegelstifte und auch nicht rüttelfest. Zum Verbinden und Fixieren von hochbeanspruchten und gehärteten Teilen an Vorrichtungen und Werkzeugen kommen durchgehärtete (Typ A) bzw. einsatzgehärtete
(Typ B) Zylinderstifte nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8734 mit der Toleranzklasse m6 in Frage. Kann der Zylinderstift nicht herausgeschlagen werden, wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Zylinderstifte mit Innengewinde nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8733 und nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8735 ausgeführt. Durch eine leichte Abflachung oder Längsrille am Stiftmantel kann beim Eindrücken des Stiftes verdrängte Luft (Öl)
entweichen. Die Stifte können unter Zuhilfenahme von Abziehschrauben "gezogen" werden.

[[Bild:Zylinderstifte.jpg|800px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) für durchgehende Löcher, b) bis d) mit Innengewinde und Abflachung oder Längsrille zur Druckentlastung (für Grundlöcher)
'''e) Lösen eines Stiftes mit Hilfe einer Abziehschschraube, f) Lösen eines Stiftes mit Hilfe eines von Hand geführten Schlaggewichtes'''

=== '''Kerbstifte und Kerbnägel''' ===

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Im Gegensatz zu den glatten Kegel- und Zylinderstiften sind Kerbstifte und Kerbnägel am Umfang mit 3 Kerbwulstpaaren versehen, die beim Einschlagen in das nur mit dem [[Anschleifen von Spiralbohrern|Spiralbohrer]] hergestelte Loch elastisch in die Kerbfurchen zurückgedrängt werden.Die dadurch gegenüber der unbeschädigt bleibenden Bohrlochwandung entstehende radiale Verspannung hält den Kerbstift (Kerbnagel) rüttelfest.Er kann mehrfach wiederverwendet werden.Die Herstellung solcher Verbindungen ist aufgrund der einfachen Arbeitsweise sehr wirtschaftlich.Kerbstifte nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8739 bis 8745 werden sowohl als Befestigungs- und Sicherungsstifte an Stelle von Kegel- und Zylinderstiften sowie auch als Lager- und Gelenkbolzen vielseitig verwendet.Mit Kerbnägeln nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8746 und 8747 können gering beanspruchte Teile, wie Rohrschellen und Schilder, einfach und schnell befestigt werden.Um ein ein Fressen der Stifte zu verhindern, muss ihre [[Festigkeit]] größer als die der Bauteile sein.

[[Bild:Kerbwulst.jpg|800px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Kerbprinzip, b) Passkerbstift mit Halös nach DIN 1469, c) Zylinderkerbstift mit Einführ-Ende, d) Kegelkerbstift,
'''e) Passkerbstift, f) Zylinderkerbstift mit Fase, g) Steckkerbstift, h) Knebelkerbstift, i) Halbrundkerbnagel, k)''' '''Senkkerbnagel'''

=== Spannstifte (Spannhülsen) ===

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Spannstifte werden aus gewalztem Federbandstahl gerollt. Die leichte Ausführung nach DIN EN ISO 13337 unterscheidet sich von der schweren Ausführung nach DIN EN ISO 8752 nur durch die Wanndicke (0,1 * d bzw. 0,2 * d). Die in Längsrichtung geschlitzten Hülsen haben gegenüber dem Lochdurchmesser je nach Größe ein Übermaß von 0,2 bis 0,5mm, so dass sich nach dem Eintreiben ein rüttelfester Sitz ergibt. Die Stifte lassen sich leicht austreiben und können mehrfach wieder verwendet werden. Kegelige Stiftenden erleichtern das Einführen in die Aufnahmebohrung. Spannstifte sind zur Aufnahme von Stoß- und
Schlagarbeit geeignet. Sie werden ähnlich wie Kerbstifte als Pass-, Befestigungs- und Sicherungsstifte wervendet. Als Schrauben- und Bolzenhülsen werden sie dort eingesetzt, wo Scherkräfte zu übertragen sind und die Schrauben und Bolzen entlastet und klein gehalten werden sollen. Beim Einbau der Stifte ist die Lage des Schlitzes zur Kraftrichtung zu beachten.
Für große Scherkräfte können aus zwei ineinandergeschobenen Stiften Verbundspannstifte gebildet werden. Beim Connex-Spannstift bewirken die versetzt angeordneten Zähne des Schlitzes eine zusätzliche Axialspannung. Spiral-Spannstifte und Connex-Spannstift weisen gegenüber Spannstiften mit offenem Schlitz folgende Vorteile auf:Erhöhte Sitzfestigkeit, gleichhoher Scherfestigkeit in jeder radialen Richtung. Sie sind unempfindlich gegen Stoß- und Schlagbeanspruchung und werden als Pass-, Verbindungs- und Gelenkstifte eingesetzt. Die Aufnahmebohrungen für alle Spannstifte können einfach mit Spiralbohrern hergestellt werden.

[[Bild:Spannstifte.jpg|700px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Spannstift, b) weiche Federung (vermeiden), c) harte Federung, d) Verbundspannstift, e) Spiral-Spannstift,
'''f) Connex-Spannstift'''

=== Spannbuchsen ===

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Spannbuchsen werden aus vergütetem [http://www.banki.hu/~aat/oktatas/gepesz/anyagtudomany2/diagram/m_5026_56Si7.pdf Federbandstahl 55Si7] gerollt, wahlweise mit geradem, pfeilförmigem und schrägem Schlitz ausgeführt und als Einspannbuchsen für Bohrungen bzw. als Aufspannbuchsen für Zapfen verwendet.Sie können bei großen Lagerdrücken mit geringen Schwingbewegungen und bei nicht ausreichender Schmierung als Lager geeignet sein. Als leicht auswechselbare Verschleißteile erhöhen sie die Lebensdauer von Bauteilen, wie z.B. Bremsgestängen von Schienenfahrzeuge und Gelenken von Baumaschinen.Die aufnehmenden Bohrungen bzw. Zapfen werden in den Toleranzklassen H8 bzw. h8 ausgeführt.

[[Bild:Spannbuchsen.jpg|600px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Einspannbuchse ohne Aussenkung (Form E) und mit pfeilförmigem schlitz (Form P) für Lagerungen mit Umlaufbewegungen,
'''b)Aufpspannbuchse mit geradem Schlitz (Form G) für Lagerungen mit Schwenkbewegungen'''

=== '''Anwendungs Beispiele für Stifte''' ===

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[[Bild:Ke2-04112005 00960657.png]]

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Wiederholungsfragen''' ==

1-) Wie lassen sich Bauteile mit Bolzen und Stiften verbinden?

2-) Warum werden Bolzen bei losen Verbindungen gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert?

3-) Aus welchen Werkstoff werden Bolzen hergestellt und warum wählt man einen härteren Werkstoff als für die Bauteile?

4-) Wie werden Stiftverbindungen hergestellt?

5-) Was ist bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen?

6-) Warum ist die Anwendung von Kegelstiften kostspielig?

7-) Wo kommen den Typ A und Typ B Zylinderstifte zum Einsatz?

8-) Was haben Kerbstifte Gegensatz zu den glatten Kegel und Zylinderstiften am Umfang?

9-) Wo werden Kerbnägel Eingesetzt?

10-) Wodurch unterscheiden sich die Leichte Ausführung und die schwere Ausführung von Spannstiften?

11-) Wo werden Spannbuchsen als leicht auswechselbare Verschleißteile eingesetzt?

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösungen#Lösungen|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Bolzenverbindungen''' ==

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|thumb|right|300px]]

'''Die Bolzenverbindungen werden in Prinzip wie im Bild dargestellt, gestaltet. Die Bolzen werden dabei auf Biegung, Schub und Flächenpressung beansprucht.'''

'''Die Fügebedingungen des Bolzens in der Gabel und in der Stange haben einen erheblichen Einfluss auf die Größe der im Bolzen auftretenden Biegemomente.'''

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=== Einbaufälle und Biegemomente von Bolzen (Einbaufall 1) ===

'''Einbaufall 1'''

Der Bolzen sitzt in der Gabel und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 1.png|thumb|right|300px]]

1-) Bolzen als frei aufliegender Träger

2-) Querkraftfläche

3-) Momentenfläche

[[Bild:Mbmax.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

tG = Dicke des Gabelauges

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=== '''Einbaufall 2''' ===

Der Bolzen sitzt in der Gabel mit einer Übermaßpassung und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall2.png|thumb|right|300px]]

4-) Bolzen als beidseitig eingespannter Träger

5-) Querkraftfläche im Bereich der Stange

6-) Momentenfläche im Bereich der Stange

[[Bild:Mbmax2.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

Gleichgroßes Biegemoment in den Bolzenquerschnitten A-B und C-D.

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=== '''Einbaufall 3''' ===

Der Bolzen sitzt in der Stange mit einer Übermaßpassung und in der Gabel mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 3.png|right|thumb|300px]]

7-) Bolzen als mittig eingespannter Träger

8-) Querkraftfläche im bereih der Gabel

9-) Momentenfläche im Bereich der Gabel

[[Bild:Mbmax3.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

tG = Dicke des Gabelauges

Größtes Biegemoment in den Einspannquerschnitten A-B .

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=== Festlegen der Bauteilabmessungen ===
[[Bild:Bolzen Durchmesser.png|thumb|right|400px]]

'''Bolzendurchmesser (Entwurfsberechnung)'''

[[Bild:D.png|150px]]

'''Für Augen und Naben Durchmesser:'''

'''D = (2,5…3) * d (für Stahl und GS)'''

'''D = (3…3,5) * d (für GJL und GG)'''

''d'' = Bolzendurchmesser

''KA'' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''k'' = Einspannfaktor,abhängig vom Einbaufall (siehe Bild rechts)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Fnenn = Nenn-Betriebskraft

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastung abhängig siehe Bild rechts)

''ts'' = Dicke des Stangen (Formel siehe Bild rechts)

tG = Dicke des Gabelauges (Formel siehe Bild rechts)

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.
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=== '''Biegespannung (Vollbolzen)''' ===

[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px]]

'''σ'''b = Biegespannung

''KA'' = Anwendunsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment (Einbaufall beachten und ''M'' bmax Formel entsprechend auswählen)

''W'' = Wiederstandsmoment

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Biegespannung.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

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=== '''Schubspannung in der Nulllinie (Vollbolzen)''' ===
[[Bild:Tazul.png|thumb|right|300px]]

'''τ'''max = Schubspannung

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''S = Querschnittsfläche des Bolzens

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Tmax.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

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=== '''Mittlere Flähenpressung''' ===

[[Bild:Pzul.png|thumb|right|300px]]

[[Bild:Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung (Belastungsfall beachten)
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''proj = Projektionsfläche zur Berechnung der mittleren Flächenpressung

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Berechnungsaufgabe für eine Bolzenverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.1 (Seite: 293 RM)

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|300px]]

Ein Bolzengelenk soll durch eine sehr stark stoßhaft auftretende Kraft F=14,5kN schwellend belastet werden.
Für Stangen- und Gabelkopf ist der Werkstoff S275JR vorgesehen. Als Bolzen soll ein ungehärteter Zylinderstift nach '''[[DIN]]''' EN ISO 2338,Toleranzfeld h8 verwendet werden, der in der Bohrung des Stangenkopfes mit einer Spielpassung und in der Bohrung der Gabel mit einer Übermaßpassung sitzt.Im Betrieb führt der Bolzen keine Gleitbewegung in dem Stangenkopf aus.

'''Gesucht''':

a-) Die Hauptabmessungen des Gelenkes (''d'', ''ts'', tG , ''D'' und ''l'' ) sind zu ermitteln. ( ''l''= Stiftlänge) Für den Bolzen ist die
Normbezeichnung anzugeben. [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 9-3)#Bolzengelenk|(TB 9-3)]]

b-) Das Gelenk ist auf Abscheren und auf Flächenpressung in der Gabelbohrung und in der Stangenbohrung zu prüfen.

c-) Der Bolzen ist auf Biegespannung zu prüfen.

[[Media:Bolzen_Aufgabe.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Bolzengelenk|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Stiftverbindungen''' ==

=== Querstiftverbindung ===
[[Bild:Querstiftverbindungen.png|thumb|right|700px]]

'''Querstiftverbindungen, die ein Drehmoment zu übertragen haben, wie z.B. Hebelnaben, werden bei größeren Kräften auf Flächenpressung und auf Abscheren nachgeprüft.'''

'''mittlere Flächenpressung (Nabe)'''

[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]
[[Bild:Tazulässig.png|thumb|right|300px]]
[[Bild:PN(Nabe).png]]

'''maximale mittlere Flächenpressung (Welle)'''

[[Bild:Pw.png]]

'''Scherspannung im Stift'''

[[Bild:Scherspannung.png]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser
[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,2...0,3) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''D'' = 2 * ''s'' + dw

''s'' = Dicke der Nabenwand
[Erfahrungsgemäß wird für den entwurfgewählt: ''s'' = (0,25...0,5) * dw für St- und GS-Naben, ''s'' = 0,75 * dw für GJL-(GG-)Naben]

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== Steckstiftverbindungen ===
[[Bild:Steckstift-Verbindungen.png|thumb|400px|right]]

'''Bei Steckstiftverbindungen entprechend Bild wird der Stift durch das Moment ''M'' = ''F'' * ''l'' auf Biegung und durch ''F'' als Querkraft auf Scub, der jedoch vernahlässigt werden kann, sowie auf Flächenpressung beansprucht.'''

'''Biegespannung'''

[[Bild:Biegespannung Qb.png]]

'''σ'''b = Biegespannung
[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px]]
'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten), für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''d'' = Stiftdurchmesser

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

'''Maximale mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Pmax Steckstift.png]]
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''F''nenn = senkrecht zur Stiftachse wirkende Nennbiegekraft

''l'' = Hebelarm der Biegekraft

''s'' = Einstecktiefe des Stiftes

''d'' = Stiftdurchmesser

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

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=== '''Längsstiftverbindungen''' ===
[[Bild:Längsstiftverbindung.png|thumb|right|400px]]

'''Längsstiftverbindungen, die entsprechend Bild ein Drehmoment zu übertragen haben, werden auf Flächenpressung und Abscheren des Stiftes beansprucht. Da rechnerisch die mittlere Flächenpressung doppelt so groß wie die Abscherspannung ist, kann die Scherbeanspruchung in Vollstiften vernachlässigt werden, solange 2 * '''τ'''azul > ''p''zul ist, was für alle üdlichen Werkstoffpaarungen zutrifft.'''

'''mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Mittlere Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser

[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,15...0,2) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''l'' = tragende Stiftlänge, abhängig von der Nabenbreite, üblich ''l'' = (1...1,5) * dw

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

== '''Berechnungsaufgabe für eine Stiftverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.3 (Seite: 295 RM)

[[Bild:Schalthebel.jpg|400px]]

Die Nabe eines Schalthebels aus EN-GJL-200 soll mit einer Welle aus E295 mit dw=32mm Durchmesser durch einen Kegelkerbstift nach DIN EN ISO 8744 als Querstift verbunden werden. Am Ende des Hebels mit Länge ''l''1= 80mm ist zur Befestigung der Rückstellfeder ein Passkerbstift DIN 1469-C8x25-St (Kerbstift mit Hals und gerundeter Nut am Ende) eingesetzt, so dass bei s= 12mm, die freie Stiftlänge ''l''2= 15mm beträgt. Die größte Federkraft F=400 N greift schwellend an. Stöße treten nicht auf.

'''Gesucht''':

a-) Der zum Wellendurchmesser dw passende (mittlere) Durchmesser ( d ) des Querstiftes und dessen Länge '''''l''''' sind festzulegen,

wenn der Nabendurchmesser D= 2 * dw ausgeführt wird. Die Normbezeichnung des Kegelkerbstiftes ist anzugeben.

b-) Die Querstiftverbindung ist nach Flächenpressung (Nabe, Welle) und Abscheren zu prüfen.

c-) Der Passkerbstift ist zu prüfen ( auf Biegung ), für den zunächst ein Durchmesser d1= 8mm vorgesehen wird, der ggf. zu ändern ist.

d-) Die Flächenpressung für den Passkerbstift ist zu prüfen.

[[Media:Aufgabe_Stifte.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Schalthebel|Hier geht's zur Lösung!]]

== Formelzeichen mit Einheiten ==
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Formelzeichen|Hier geht's zur Formelzeichen!]]

=='''Powerpoint'''==

[[Media:Bolzen_und_Stifte.ppt|Bolzen-,Stiftverbindungen]]

==Quellenangabe==

*Roloff/Matek: Maschinenelemente, Lehrbuch und Tabellenbuch,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 18. Aufl. 2007, ISBN 3-834-80262-X , € 36,90.

*Roloff/Matek Maschinenelemente Formelsammlung,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 8. Aufl. 2006. ISBN 3-834-80119-4, € 20,90.

*Tabellenbuch Metall, 43. Auflage. [http://www.europa-lehrmittel.de/4dcgi/page?responsePage=/html/index2.html&0.9606717324196992 Europa Verlag ], ISBN 3-8085-1673-9, € 21,50

*[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de]

== Links ==

[http://www.gremako.de Gregory & Maackens GmbH & Co. KG]

[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de] '''Hier findest du eine Vorlesung zum Thema Bolzen und Stiftverbindungen.'''

[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]

[[Kategorie:Fertigungstechnik]]

{{Sprungmarke Allgemeines}}

Bolzen- und Stiftverbindungen

2008-10-11T21:16:20Z

Bülent: /* Spannstifte (Spannhülsen) */

'''Hallo {{Currentuser}}, ich wünsche Dir viel Spaß beim Lesen dieser Seite...'''

==''' Allgemeines''' ==
<table width="100%" border="0">
<tr>
<td><div align="center"><[[Bild:Pins-1-.gif|300px]]
</div></td>
<td><div align="center">__TOC__</div></td>
</tr>
</table>
 
 

Bauteile lassen sich einfach und kostengünstig mit Bolzen, Stiften oder ähnlichen Formteilen verbinden. Diese Verbindungselemente werden sowohl für lose als auch für feste Verbindungen, für Lagerungen, für Führungen, Zentrierungen, Halterungen und zum Sichern der Bauteile gegen Überlastung (z.B. Brechbolzen und [[Bolzen- und Stiftverbindungen: Sicherheits- kupplungen#Bolzengelenk|Sicherheits- kupplungen]]
Sicherheits- kupplungen) verwendet.
Bei losen Verbindungen und auch zur Aufnahme von [http://de.wikipedia.org/wiki/Axialkraft Axialkräften] müssen die Bolzen bzw. die gelagerten oder verbundenen Teile häufig durch '''[[Sicherungselemente]]''', wie Splinte, Sicherungs -ringe oder Querstifte, gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert werden.

== '''Bolzen''' ==

Bolzen werden häufig angewendet als Gelenkverbindung. Für die Bolzendurchmesser empfehlen die '''[[Normen]]''' die [http://www.maschinenbau.tu-ilmenau.de/mb/wwwkt/imk_lehrmaterialien/home/downld_ma/passungssynthese/passungssynthese_030102/html/glossar.html Toleranzklasse] [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html h11].
Für die Bolzen wählt man meist einen härteren '''[[Werkstoff]]''' als für die Bauteile, um Fressgefahr und übermäßigen Verschleiß zu vermeiden. Normbolzen werden aus Automatenstahl hergestellt.Bolzenverbindungen mit Schwenk- bzw. langsamen Umlaufbewegungen arbeiten meist im Bereich der Festkörper-bzw. Mischreibung und sind deshalb durch Fressen bzw. übermäßigen Verschleiß (Ausschlagen) gefährdet. Betriebssichere Lösungen lassen sich durch die Wahl geeigneter Gleitpartner nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|TB 9-1]] finden.
Weiche Bolzen können mit Spannbuchsen eingebaut werden. Bei höheren Anforderungen (extreme Temperaturen, höchste Lagerbelastungen, Korrosion u.a) ermöglicht eine dünne Gleitbeschichtung aus [http://de.wikipedia.org/wiki/Festschmierstoff Festschmierstoffe] oft eine wartungsfreie Lebensdauer -schmierung. Soll eine Schmierung der Lauffläche mittels [http://de.wikipedia.org/wiki/Schmiernippel Schmiernippel] durch den Bolzen hindurch erfolgen, dann sind Schmierlöcher nach DIN 1442 vorzusehen.

[[Bild:Bolzenformen.jpg|500px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Bolzen ohne Kopf, b) Bolzen ohne Kopf und mit Splintlöchern, c) Bolzen mit Kopf und mit Splintloch (Form A ohne Splintloch), d) Bolzen mit Kopf und mit Gewindezapfen'''

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=== '''Einsatz :''' ===

* Sehr einfache und kostengünstige Verbindung

* Sowohl für lose als auch feste Verbindungen

* Verdrehsicherung Nabe/Welle

* Halterung für Feder

* Lagegenaue Fixierung von Bauteilen

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=== Anwendungsbeispiele für Bolzenverbindungen ===
<gallery>
Bild:Bolzen in Kranbau.png
Bild:Kranbau.jpg
Bild:Kranbau1.png
Bild:Maschinenteile.png
Bild:Kolbenbolzen.png
Bild:Bolzen mit Sicherung.png
Bild:Gelenkverbindung.jpg
Bild:Gelenkverbindung2.jpg
</gallery>

Quelle RM und video.tu-clausthal.de
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== '''Stifte''' ==
Stiftverbindungen werden hergestellt, in dem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit [http://de.wikipedia.org/wiki/Passung Übermaß] eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und kraftschlüssig. Stifte dienen zur Sicherung der Lage (Fixierung,Zentrierung) von Bauteilen ,zur scherfesten Verbindung von Maschinenteilen, zur Halterung von Federn oder "fliegenden" Lagerung von Maschinenteilen, zur Sicherung von Bolzen und Muttern und zur Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte). Bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen sind die verlangte Fixiergenauigkeit, Herstellkosten für die Aufnahmebohrung (Passarbeit), die Sitzfestigkeit, die Lösbarkeit und die verlangte [http://www.chemgapedia.de/vsengine/popup/vsc/de/glossar/s/sc/scherkraft.glos.html Scherkraft]. Stifte sollen aus einem härteren Werkstoff als die zu verbindenden Bauteile sein.

=== '''Einsatz:''' ===

* Sicherung der Lage (Fixierung, Zentrierung)

* Sicherung gegen Verdrehen - scherfeste Verbindung von Maschinenteilen

* Halterung von Federn

* „Fliegende“ Lagerungen

* Sicherung von Bolzen und Muttern

* Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte)

'''Nach der Form wird grundsätzlich unterschieden zwischen''':

* '''Kegelstift'''

* '''Zylinderstift'''

* '''Kerbstifte und Kerbnägel'''

* '''Spannstift (Spannhülsen)'''

* '''Spannbuchsen'''

'''Alle Stiftarten gibt es in verschiedenen Ausführungen.'''

{{Sprungmarke Allgemeines}}

=== Kegelstifte ===

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Kegelstifte können die bei häufigem Ausbau auftretende Abnutzung bzw. Lochaufweitung ausgleichen und stellen deshalb immer wieder die genaue Lage der Teile zueinander her. Sie werden überwiegend als Passstifte, aber auch als Verbindungsstifte z.B. als Querstifte bei [http://www.maedler.de/de/Catalog/P/1643/1625/862.aspx Stellringen] und Wellengelenken, verwendet. Da die Aufnahmebohrung kegelig aufgerieben und der Stift eingepasst werden muss, ist ihre Anwendung kostspielig. Kegelstifte lassen sich leicht lösen, sind aber nicht rüttelfest. Kann der Kegelstift nicht herausgeschlagen werden wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Kegelstifte mit Gewindezapfen nach '''[[DIN]]''' EN 28737 bzw. mit Innengewinde '''[[DIN]]''' EN 28736 zu verwenden, die mittels einer Mutter bzw. [[Schraubenverbindungen|Schraube]] gelöst werden können.

[[Bild:Kegelstifte, ungehärtet.jpg|400px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) für durchgehende Löcher, b) mit Gewindezapfen (für Grundlöcher), c) mit Innengewinde (für Grundlöcher)'''

=== Zylinderstifte ===

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Zylinderstifte aus ungehärtetem Stahl und austenitischem Stahl nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 2338 werden in den [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html Toleranzklassen] m6 und h8 gefertigt. Ihre anwendung entspricht den Kegelstiften. Das erforderliche Aufreiben der Bohrung macht ihre Anwendung kostspielig. Sie sind schwerer lösbar als Kegelstifte und auch nicht rüttelfest. Zum Verbinden und Fixieren von hochbeanspruchten und gehärteten Teilen an Vorrichtungen und Werkzeugen kommen durchgehärtete (Typ A) bzw. einsatzgehärtete
(Typ B) Zylinderstifte nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8734 mit der Toleranzklasse m6 in Frage. Kann der Zylinderstift nicht herausgeschlagen werden, wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Zylinderstifte mit Innengewinde nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8733 und nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8735 ausgeführt. Durch eine leichte Abflachung oder Längsrille am Stiftmantel kann beim Eindrücken des Stiftes verdrängte Luft (Öl)
entweichen. Die Stifte können unter Zuhilfenahme von Abziehschrauben "gezogen" werden.

[[Bild:Zylinderstifte.jpg|800px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) für durchgehende Löcher, b) bis d) mit Innengewinde und Abflachung oder Längsrille zur Druckentlastung (für Grundlöcher)
'''e) Lösen eines Stiftes mit Hilfe einer Abziehschschraube, f) Lösen eines Stiftes mit Hilfe eines von Hand geführten Schlaggewichtes'''

=== '''Kerbstifte und Kerbnägel''' ===

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Im Gegensatz zu den glatten Kegel- und Zylinderstiften sind Kerbstifte und Kerbnägel am Umfang mit 3 Kerbwulstpaaren versehen, die beim Einschlagen in das nur mit dem [[Anschleifen von Spiralbohrern|Spiralbohrer]] hergestelte Loch elastisch in die Kerbfurchen zurückgedrängt werden.Die dadurch gegenüber der unbeschädigt bleibenden Bohrlochwandung entstehende radiale Verspannung hält den Kerbstift (Kerbnagel) rüttelfest.Er kann mehrfach wiederverwendet werden.Die Herstellung solcher Verbindungen ist aufgrund der einfachen Arbeitsweise sehr wirtschaftlich.Kerbstifte nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8739 bis 8745 werden sowohl als Befestigungs- und Sicherungsstifte an Stelle von Kegel- und Zylinderstiften sowie auch als Lager- und Gelenkbolzen vielseitig verwendet.Mit Kerbnägeln nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8746 und 8747 können gering beanspruchte Teile, wie Rohrschellen und Schilder, einfach und schnell befestigt werden.Um ein ein Fressen der Stifte zu verhindern, muss ihre [[Festigkeit]] größer als die der Bauteile sein.

[[Bild:Kerbwulst.jpg|800px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Kerbprinzip, b) Passkerbstift mit Halös nach DIN 1469, c) Zylinderkerbstift mit Einführ-Ende, d) Kegelkerbstift,
'''e) Passkerbstift, f) Zylinderkerbstift mit Fase, g) Steckkerbstift, h) Knebelkerbstift, i) Halbrundkerbnagel, k)''' '''Senkkerbnagel'''

=== Spannstifte (Spannhülsen) ===

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Spannstifte werden aus gewalztem Federbandstahl gerollt. Die leichte Ausführung nach DIN EN ISO 13337 unterscheidet sich von der schweren Ausführung nach DIN EN ISO 8752 nur durch die Wanndicke (0,1 * d bzw. 0,2 * d). Die in Längsrichtung geschlitzten Hülsen haben gegenüber dem Lochdurchmesser je nach Größe ein Übermaß von 0,2 bis 0,5mm, so dass sich nach dem Eintreiben ein rüttelfester Sitz ergibt. Die Stifte lassen sich leicht austreiben und können mehrfach wieder verwendet werden. Kegelige Stiftenden erleichtern das Einführen in die Aufnahmebohrung. Spannstifte sind zur Aufnahme von Stoß- und
Schlagarbeit geeignet. Sie werden ähnlich wie Kerbstifte als Pass-, Befestigungs- und Sicherungsstifte wervendet. Als Schrauben- und Bolzenhülsen werden sie dort eingesetzt, wo Scherkräfte zu übertragen sind und die Schrauben und Bolzen entlastet und klein gehalten werden sollen. Beim Einbau der Stifte ist die Lage des Schlitzes zur Kraftrichtung zu beachten.
Für große Scherkräfte können aus zwei ineinandergeschobenen Stiften Verbundspannstifte gebildet werden. Beim Connex-Spannstift bewirken die versetzt angeordneten Zähne des Schlitzes eine zusätzliche Axialspannung. Spiral-Spannstifte und Connex-Spannstift weisen gegenüber Spannstiften mit offenem Schlitz folgende Vorteile auf:Erhöhte Sitzfestigkeit, gleichhoher Scherfestigkeit in jeder radialen Richtung. Sie sind unempfindlich gegen Stoß- und Schlagbeanspruchung und werden als Pass-, Verbindungs- und Gelenkstifte eingesetzt. Die Aufnahmebohrungen für alle Spannstifte können einfach mit Spiralbohrern hergestellt werden.

[[Bild:Spannstifte.jpg|700px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Spannstift, b) weiche Federung (vermeiden), c) harte Federung, d) Verbundspannstift, e) Spiral-Spannstift,
'''f) Connex-Spannstift'''

=== Spannbuchsen ===

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Spannbuchsen werden aus vergütetem [http://www.banki.hu/~aat/oktatas/gepesz/anyagtudomany2/diagram/m_5026_56Si7.pdf Federbandstahl 55Si7] gerollt, wahlweise mit geradem, pfeilförmigem und schrägem Schlitz ausgeführt und als Einspannbuchsen für Bohrungen bzw. als Aufspannbuchsen für Zapfen verwendet.Sie können bei großen Lagerdrücken mit geringen Schwingbewegungen und bei nicht ausreichender Schmierung als Lager geeignet sein. Als leicht auswechselbare Verschleißteile erhöhen sie die Lebensdauer von Bauteilen, wie z.B. Bremsgestängen von Schienenfahrzeuge und Gelenken von Baumaschinen.Die aufnehmenden Bohrungen bzw. Zapfen werden in den Toleranzklassen H8 bzw. h8 ausgeführt.

[[Bild:Spannbuchsen.jpg|600px]]

'''a) Einspannbuchse ohne Aussenkung (Form E) und mit pfeilförmigem schlitz (Form P) für Lagerungen mit Umlaufbewegungen,
'''b)Aufpspannbuchse mit geradem Schlitz (Form G) für Lagerungen mit Schwenkbewegungen'''

=== '''Anwendungs Beispiele für Stifte''' ===

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[[Bild:Ke2-04112005 00960657.png]]

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Wiederholungsfragen''' ==

1-) Wie lassen sich Bauteile mit Bolzen und Stiften verbinden?

2-) Warum werden Bolzen bei losen Verbindungen gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert?

3-) Aus welchen Werkstoff werden Bolzen hergestellt und warum wählt man einen härteren Werkstoff als für die Bauteile?

4-) Wie werden Stiftverbindungen hergestellt?

5-) Was ist bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen?

6-) Warum ist die Anwendung von Kegelstiften kostspielig?

7-) Wo kommen den Typ A und Typ B Zylinderstifte zum Einsatz?

8-) Was haben Kerbstifte Gegensatz zu den glatten Kegel und Zylinderstiften am Umfang?

9-) Wo werden Kerbnägel Eingesetzt?

10-) Wodurch unterscheiden sich die Leichte Ausführung und die schwere Ausführung von Spannstiften?

11-) Wo werden Spannbuchsen als leicht auswechselbare Verschleißteile eingesetzt?

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösungen#Lösungen|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Bolzenverbindungen''' ==

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|thumb|right|300px]]

'''Die Bolzenverbindungen werden in Prinzip wie im Bild dargestellt, gestaltet. Die Bolzen werden dabei auf Biegung, Schub und Flächenpressung beansprucht.'''

'''Die Fügebedingungen des Bolzens in der Gabel und in der Stange haben einen erheblichen Einfluss auf die Größe der im Bolzen auftretenden Biegemomente.'''

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=== Einbaufälle und Biegemomente von Bolzen (Einbaufall 1) ===

'''Einbaufall 1'''

Der Bolzen sitzt in der Gabel und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 1.png|thumb|right|300px]]

1-) Bolzen als frei aufliegender Träger

2-) Querkraftfläche

3-) Momentenfläche

[[Bild:Mbmax.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

tG = Dicke des Gabelauges

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=== '''Einbaufall 2''' ===

Der Bolzen sitzt in der Gabel mit einer Übermaßpassung und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall2.png|thumb|right|300px]]

4-) Bolzen als beidseitig eingespannter Träger

5-) Querkraftfläche im Bereich der Stange

6-) Momentenfläche im Bereich der Stange

[[Bild:Mbmax2.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

Gleichgroßes Biegemoment in den Bolzenquerschnitten A-B und C-D.

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=== '''Einbaufall 3''' ===

Der Bolzen sitzt in der Stange mit einer Übermaßpassung und in der Gabel mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 3.png|right|thumb|300px]]

7-) Bolzen als mittig eingespannter Träger

8-) Querkraftfläche im bereih der Gabel

9-) Momentenfläche im Bereich der Gabel

[[Bild:Mbmax3.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

tG = Dicke des Gabelauges

Größtes Biegemoment in den Einspannquerschnitten A-B .

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=== Festlegen der Bauteilabmessungen ===
[[Bild:Bolzen Durchmesser.png|thumb|right|400px]]

'''Bolzendurchmesser (Entwurfsberechnung)'''

[[Bild:D.png|150px]]

'''Für Augen und Naben Durchmesser:'''

'''D = (2,5…3) * d (für Stahl und GS)'''

'''D = (3…3,5) * d (für GJL und GG)'''

''d'' = Bolzendurchmesser

''KA'' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''k'' = Einspannfaktor,abhängig vom Einbaufall (siehe Bild rechts)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Fnenn = Nenn-Betriebskraft

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastung abhängig siehe Bild rechts)

''ts'' = Dicke des Stangen (Formel siehe Bild rechts)

tG = Dicke des Gabelauges (Formel siehe Bild rechts)

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.
----

=== '''Biegespannung (Vollbolzen)''' ===

[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px]]

'''σ'''b = Biegespannung

''KA'' = Anwendunsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment (Einbaufall beachten und ''M'' bmax Formel entsprechend auswählen)

''W'' = Wiederstandsmoment

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Biegespannung.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

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=== '''Schubspannung in der Nulllinie (Vollbolzen)''' ===
[[Bild:Tazul.png|thumb|right|300px]]

'''τ'''max = Schubspannung

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''S = Querschnittsfläche des Bolzens

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Tmax.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

----

=== '''Mittlere Flähenpressung''' ===

[[Bild:Pzul.png|thumb|right|300px]]

[[Bild:Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung (Belastungsfall beachten)
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''proj = Projektionsfläche zur Berechnung der mittleren Flächenpressung

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Berechnungsaufgabe für eine Bolzenverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.1 (Seite: 293 RM)

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|300px]]

Ein Bolzengelenk soll durch eine sehr stark stoßhaft auftretende Kraft F=14,5kN schwellend belastet werden.
Für Stangen- und Gabelkopf ist der Werkstoff S275JR vorgesehen. Als Bolzen soll ein ungehärteter Zylinderstift nach '''[[DIN]]''' EN ISO 2338,Toleranzfeld h8 verwendet werden, der in der Bohrung des Stangenkopfes mit einer Spielpassung und in der Bohrung der Gabel mit einer Übermaßpassung sitzt.Im Betrieb führt der Bolzen keine Gleitbewegung in dem Stangenkopf aus.

'''Gesucht''':

a-) Die Hauptabmessungen des Gelenkes (''d'', ''ts'', tG , ''D'' und ''l'' ) sind zu ermitteln. ( ''l''= Stiftlänge) Für den Bolzen ist die
Normbezeichnung anzugeben. [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 9-3)#Bolzengelenk|(TB 9-3)]]

b-) Das Gelenk ist auf Abscheren und auf Flächenpressung in der Gabelbohrung und in der Stangenbohrung zu prüfen.

c-) Der Bolzen ist auf Biegespannung zu prüfen.

[[Media:Bolzen_Aufgabe.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Bolzengelenk|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Stiftverbindungen''' ==

=== Querstiftverbindung ===
[[Bild:Querstiftverbindungen.png|thumb|right|700px]]

'''Querstiftverbindungen, die ein Drehmoment zu übertragen haben, wie z.B. Hebelnaben, werden bei größeren Kräften auf Flächenpressung und auf Abscheren nachgeprüft.'''

'''mittlere Flächenpressung (Nabe)'''

[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]
[[Bild:Tazulässig.png|thumb|right|300px]]
[[Bild:PN(Nabe).png]]

'''maximale mittlere Flächenpressung (Welle)'''

[[Bild:Pw.png]]

'''Scherspannung im Stift'''

[[Bild:Scherspannung.png]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser
[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,2...0,3) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''D'' = 2 * ''s'' + dw

''s'' = Dicke der Nabenwand
[Erfahrungsgemäß wird für den entwurfgewählt: ''s'' = (0,25...0,5) * dw für St- und GS-Naben, ''s'' = 0,75 * dw für GJL-(GG-)Naben]

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== Steckstiftverbindungen ===
[[Bild:Steckstift-Verbindungen.png|thumb|400px|right]]

'''Bei Steckstiftverbindungen entprechend Bild wird der Stift durch das Moment ''M'' = ''F'' * ''l'' auf Biegung und durch ''F'' als Querkraft auf Scub, der jedoch vernahlässigt werden kann, sowie auf Flächenpressung beansprucht.'''

'''Biegespannung'''

[[Bild:Biegespannung Qb.png]]

'''σ'''b = Biegespannung
[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px]]
'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten), für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''d'' = Stiftdurchmesser

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

'''Maximale mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Pmax Steckstift.png]]
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''F''nenn = senkrecht zur Stiftachse wirkende Nennbiegekraft

''l'' = Hebelarm der Biegekraft

''s'' = Einstecktiefe des Stiftes

''d'' = Stiftdurchmesser

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== '''Längsstiftverbindungen''' ===
[[Bild:Längsstiftverbindung.png|thumb|right|400px]]

'''Längsstiftverbindungen, die entsprechend Bild ein Drehmoment zu übertragen haben, werden auf Flächenpressung und Abscheren des Stiftes beansprucht. Da rechnerisch die mittlere Flächenpressung doppelt so groß wie die Abscherspannung ist, kann die Scherbeanspruchung in Vollstiften vernachlässigt werden, solange 2 * '''τ'''azul > ''p''zul ist, was für alle üdlichen Werkstoffpaarungen zutrifft.'''

'''mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Mittlere Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser

[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,15...0,2) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''l'' = tragende Stiftlänge, abhängig von der Nabenbreite, üblich ''l'' = (1...1,5) * dw

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

== '''Berechnungsaufgabe für eine Stiftverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.3 (Seite: 295 RM)

[[Bild:Schalthebel.jpg|400px]]

Die Nabe eines Schalthebels aus EN-GJL-200 soll mit einer Welle aus E295 mit dw=32mm Durchmesser durch einen Kegelkerbstift nach DIN EN ISO 8744 als Querstift verbunden werden. Am Ende des Hebels mit Länge ''l''1= 80mm ist zur Befestigung der Rückstellfeder ein Passkerbstift DIN 1469-C8x25-St (Kerbstift mit Hals und gerundeter Nut am Ende) eingesetzt, so dass bei s= 12mm, die freie Stiftlänge ''l''2= 15mm beträgt. Die größte Federkraft F=400 N greift schwellend an. Stöße treten nicht auf.

'''Gesucht''':

a-) Der zum Wellendurchmesser dw passende (mittlere) Durchmesser ( d ) des Querstiftes und dessen Länge '''''l''''' sind festzulegen,

wenn der Nabendurchmesser D= 2 * dw ausgeführt wird. Die Normbezeichnung des Kegelkerbstiftes ist anzugeben.

b-) Die Querstiftverbindung ist nach Flächenpressung (Nabe, Welle) und Abscheren zu prüfen.

c-) Der Passkerbstift ist zu prüfen ( auf Biegung ), für den zunächst ein Durchmesser d1= 8mm vorgesehen wird, der ggf. zu ändern ist.

d-) Die Flächenpressung für den Passkerbstift ist zu prüfen.

[[Media:Aufgabe_Stifte.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Schalthebel|Hier geht's zur Lösung!]]

== Formelzeichen mit Einheiten ==
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Formelzeichen|Hier geht's zur Formelzeichen!]]

=='''Powerpoint'''==

[[Media:Bolzen_und_Stifte.ppt|Bolzen-,Stiftverbindungen]]

==Quellenangabe==

*Roloff/Matek: Maschinenelemente, Lehrbuch und Tabellenbuch,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 18. Aufl. 2007, ISBN 3-834-80262-X , € 36,90.

*Roloff/Matek Maschinenelemente Formelsammlung,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 8. Aufl. 2006. ISBN 3-834-80119-4, € 20,90.

*Tabellenbuch Metall, 43. Auflage. [http://www.europa-lehrmittel.de/4dcgi/page?responsePage=/html/index2.html&0.9606717324196992 Europa Verlag ], ISBN 3-8085-1673-9, € 21,50

*[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de]

== Links ==

[http://www.gremako.de Gregory & Maackens GmbH & Co. KG]

[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de] '''Hier findest du eine Vorlesung zum Thema Bolzen und Stiftverbindungen.'''

[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]

[[Kategorie:Fertigungstechnik]]

{{Sprungmarke Allgemeines}}

Bolzen- und Stiftverbindungen

2008-10-11T21:15:44Z

Bülent: /* '''Kerbstifte und Kerbnägel''' */

'''Hallo {{Currentuser}}, ich wünsche Dir viel Spaß beim Lesen dieser Seite...'''

==''' Allgemeines''' ==
<table width="100%" border="0">
<tr>
<td><div align="center"><[[Bild:Pins-1-.gif|300px]]
</div></td>
<td><div align="center">__TOC__</div></td>
</tr>
</table>
 
 

Bauteile lassen sich einfach und kostengünstig mit Bolzen, Stiften oder ähnlichen Formteilen verbinden. Diese Verbindungselemente werden sowohl für lose als auch für feste Verbindungen, für Lagerungen, für Führungen, Zentrierungen, Halterungen und zum Sichern der Bauteile gegen Überlastung (z.B. Brechbolzen und [[Bolzen- und Stiftverbindungen: Sicherheits- kupplungen#Bolzengelenk|Sicherheits- kupplungen]]
Sicherheits- kupplungen) verwendet.
Bei losen Verbindungen und auch zur Aufnahme von [http://de.wikipedia.org/wiki/Axialkraft Axialkräften] müssen die Bolzen bzw. die gelagerten oder verbundenen Teile häufig durch '''[[Sicherungselemente]]''', wie Splinte, Sicherungs -ringe oder Querstifte, gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert werden.

== '''Bolzen''' ==

Bolzen werden häufig angewendet als Gelenkverbindung. Für die Bolzendurchmesser empfehlen die '''[[Normen]]''' die [http://www.maschinenbau.tu-ilmenau.de/mb/wwwkt/imk_lehrmaterialien/home/downld_ma/passungssynthese/passungssynthese_030102/html/glossar.html Toleranzklasse] [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html h11].
Für die Bolzen wählt man meist einen härteren '''[[Werkstoff]]''' als für die Bauteile, um Fressgefahr und übermäßigen Verschleiß zu vermeiden. Normbolzen werden aus Automatenstahl hergestellt.Bolzenverbindungen mit Schwenk- bzw. langsamen Umlaufbewegungen arbeiten meist im Bereich der Festkörper-bzw. Mischreibung und sind deshalb durch Fressen bzw. übermäßigen Verschleiß (Ausschlagen) gefährdet. Betriebssichere Lösungen lassen sich durch die Wahl geeigneter Gleitpartner nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|TB 9-1]] finden.
Weiche Bolzen können mit Spannbuchsen eingebaut werden. Bei höheren Anforderungen (extreme Temperaturen, höchste Lagerbelastungen, Korrosion u.a) ermöglicht eine dünne Gleitbeschichtung aus [http://de.wikipedia.org/wiki/Festschmierstoff Festschmierstoffe] oft eine wartungsfreie Lebensdauer -schmierung. Soll eine Schmierung der Lauffläche mittels [http://de.wikipedia.org/wiki/Schmiernippel Schmiernippel] durch den Bolzen hindurch erfolgen, dann sind Schmierlöcher nach DIN 1442 vorzusehen.

[[Bild:Bolzenformen.jpg|500px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Bolzen ohne Kopf, b) Bolzen ohne Kopf und mit Splintlöchern, c) Bolzen mit Kopf und mit Splintloch (Form A ohne Splintloch), d) Bolzen mit Kopf und mit Gewindezapfen'''

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=== '''Einsatz :''' ===

* Sehr einfache und kostengünstige Verbindung

* Sowohl für lose als auch feste Verbindungen

* Verdrehsicherung Nabe/Welle

* Halterung für Feder

* Lagegenaue Fixierung von Bauteilen

----

=== Anwendungsbeispiele für Bolzenverbindungen ===
<gallery>
Bild:Bolzen in Kranbau.png
Bild:Kranbau.jpg
Bild:Kranbau1.png
Bild:Maschinenteile.png
Bild:Kolbenbolzen.png
Bild:Bolzen mit Sicherung.png
Bild:Gelenkverbindung.jpg
Bild:Gelenkverbindung2.jpg
</gallery>

Quelle RM und video.tu-clausthal.de
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== '''Stifte''' ==
Stiftverbindungen werden hergestellt, in dem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit [http://de.wikipedia.org/wiki/Passung Übermaß] eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und kraftschlüssig. Stifte dienen zur Sicherung der Lage (Fixierung,Zentrierung) von Bauteilen ,zur scherfesten Verbindung von Maschinenteilen, zur Halterung von Federn oder "fliegenden" Lagerung von Maschinenteilen, zur Sicherung von Bolzen und Muttern und zur Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte). Bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen sind die verlangte Fixiergenauigkeit, Herstellkosten für die Aufnahmebohrung (Passarbeit), die Sitzfestigkeit, die Lösbarkeit und die verlangte [http://www.chemgapedia.de/vsengine/popup/vsc/de/glossar/s/sc/scherkraft.glos.html Scherkraft]. Stifte sollen aus einem härteren Werkstoff als die zu verbindenden Bauteile sein.

=== '''Einsatz:''' ===

* Sicherung der Lage (Fixierung, Zentrierung)

* Sicherung gegen Verdrehen - scherfeste Verbindung von Maschinenteilen

* Halterung von Federn

* „Fliegende“ Lagerungen

* Sicherung von Bolzen und Muttern

* Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte)

'''Nach der Form wird grundsätzlich unterschieden zwischen''':

* '''Kegelstift'''

* '''Zylinderstift'''

* '''Kerbstifte und Kerbnägel'''

* '''Spannstift (Spannhülsen)'''

* '''Spannbuchsen'''

'''Alle Stiftarten gibt es in verschiedenen Ausführungen.'''

{{Sprungmarke Allgemeines}}

=== Kegelstifte ===

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Kegelstifte können die bei häufigem Ausbau auftretende Abnutzung bzw. Lochaufweitung ausgleichen und stellen deshalb immer wieder die genaue Lage der Teile zueinander her. Sie werden überwiegend als Passstifte, aber auch als Verbindungsstifte z.B. als Querstifte bei [http://www.maedler.de/de/Catalog/P/1643/1625/862.aspx Stellringen] und Wellengelenken, verwendet. Da die Aufnahmebohrung kegelig aufgerieben und der Stift eingepasst werden muss, ist ihre Anwendung kostspielig. Kegelstifte lassen sich leicht lösen, sind aber nicht rüttelfest. Kann der Kegelstift nicht herausgeschlagen werden wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Kegelstifte mit Gewindezapfen nach '''[[DIN]]''' EN 28737 bzw. mit Innengewinde '''[[DIN]]''' EN 28736 zu verwenden, die mittels einer Mutter bzw. [[Schraubenverbindungen|Schraube]] gelöst werden können.

[[Bild:Kegelstifte, ungehärtet.jpg|400px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) für durchgehende Löcher, b) mit Gewindezapfen (für Grundlöcher), c) mit Innengewinde (für Grundlöcher)'''

=== Zylinderstifte ===

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Zylinderstifte aus ungehärtetem Stahl und austenitischem Stahl nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 2338 werden in den [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html Toleranzklassen] m6 und h8 gefertigt. Ihre anwendung entspricht den Kegelstiften. Das erforderliche Aufreiben der Bohrung macht ihre Anwendung kostspielig. Sie sind schwerer lösbar als Kegelstifte und auch nicht rüttelfest. Zum Verbinden und Fixieren von hochbeanspruchten und gehärteten Teilen an Vorrichtungen und Werkzeugen kommen durchgehärtete (Typ A) bzw. einsatzgehärtete
(Typ B) Zylinderstifte nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8734 mit der Toleranzklasse m6 in Frage. Kann der Zylinderstift nicht herausgeschlagen werden, wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Zylinderstifte mit Innengewinde nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8733 und nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8735 ausgeführt. Durch eine leichte Abflachung oder Längsrille am Stiftmantel kann beim Eindrücken des Stiftes verdrängte Luft (Öl)
entweichen. Die Stifte können unter Zuhilfenahme von Abziehschrauben "gezogen" werden.

[[Bild:Zylinderstifte.jpg|800px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) für durchgehende Löcher, b) bis d) mit Innengewinde und Abflachung oder Längsrille zur Druckentlastung (für Grundlöcher)
'''e) Lösen eines Stiftes mit Hilfe einer Abziehschschraube, f) Lösen eines Stiftes mit Hilfe eines von Hand geführten Schlaggewichtes'''

=== '''Kerbstifte und Kerbnägel''' ===

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Im Gegensatz zu den glatten Kegel- und Zylinderstiften sind Kerbstifte und Kerbnägel am Umfang mit 3 Kerbwulstpaaren versehen, die beim Einschlagen in das nur mit dem [[Anschleifen von Spiralbohrern|Spiralbohrer]] hergestelte Loch elastisch in die Kerbfurchen zurückgedrängt werden.Die dadurch gegenüber der unbeschädigt bleibenden Bohrlochwandung entstehende radiale Verspannung hält den Kerbstift (Kerbnagel) rüttelfest.Er kann mehrfach wiederverwendet werden.Die Herstellung solcher Verbindungen ist aufgrund der einfachen Arbeitsweise sehr wirtschaftlich.Kerbstifte nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8739 bis 8745 werden sowohl als Befestigungs- und Sicherungsstifte an Stelle von Kegel- und Zylinderstiften sowie auch als Lager- und Gelenkbolzen vielseitig verwendet.Mit Kerbnägeln nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8746 und 8747 können gering beanspruchte Teile, wie Rohrschellen und Schilder, einfach und schnell befestigt werden.Um ein ein Fressen der Stifte zu verhindern, muss ihre [[Festigkeit]] größer als die der Bauteile sein.

[[Bild:Kerbwulst.jpg|800px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Kerbprinzip, b) Passkerbstift mit Halös nach DIN 1469, c) Zylinderkerbstift mit Einführ-Ende, d) Kegelkerbstift,
'''e) Passkerbstift, f) Zylinderkerbstift mit Fase, g) Steckkerbstift, h) Knebelkerbstift, i) Halbrundkerbnagel, k)''' '''Senkkerbnagel'''

=== Spannstifte (Spannhülsen) ===

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Spannstifte werden aus gewalztem Federbandstahl gerollt. Die leichte Ausführung nach DIN EN ISO 13337 unterscheidet sich von der schweren Ausführung nach DIN EN ISO 8752 nur durch die Wanndicke (0,1 * d bzw. 0,2 * d). Die in Längsrichtung geschlitzten Hülsen haben gegenüber dem Lochdurchmesser je nach Größe ein Übermaß von 0,2 bis 0,5mm, so dass sich nach dem Eintreiben ein rüttelfester Sitz ergibt. Die Stifte lassen sich leicht austreiben und können mehrfach wieder verwendet werden. Kegelige Stiftenden erleichtern das Einführen in die Aufnahmebohrung. Spannstifte sind zur Aufnahme von Stoß- und
Schlagarbeit geeignet. Sie werden ähnlich wie Kerbstifte als Pass-, Befestigungs- und Sicherungsstifte wervendet. Als Schrauben- und Bolzenhülsen werden sie dort eingesetzt, wo Scherkräfte zu übertragen sind und die Schrauben und Bolzen entlastet und klein gehalten werden sollen. Beim Einbau der Stifte ist die Lage des Schlitzes zur Kraftrichtung zu beachten.
Für große Scherkräfte können aus zwei ineinandergeschobenen Stiften Verbundspannstifte gebildet werden. Beim Connex-Spannstift bewirken die versetzt angeordneten Zähne des Schlitzes eine zusätzliche Axialspannung. Spiral-Spannstifte und Connex-Spannstift weisen gegenüber Spannstiften mit offenem Schlitz folgende Vorteile auf:Erhöhte Sitzfestigkeit, gleichhoher Scherfestigkeit in jeder radialen Richtung. Sie sind unempfindlich gegen Stoß- und Schlagbeanspruchung und werden als Pass-, Verbindungs- und Gelenkstifte eingesetzt. Die Aufnahmebohrungen für alle Spannstifte können einfach mit Spiralbohrern hergestellt werden.

[[Bild:Spannstifte.jpg|700px]]

'''a) Spannstift, b) weiche Federung (vermeiden), c) harte Federung, d) Verbundspannstift, e) Spiral-Spannstift,
'''f) Connex-Spannstift'''

=== Spannbuchsen ===

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Spannbuchsen werden aus vergütetem [http://www.banki.hu/~aat/oktatas/gepesz/anyagtudomany2/diagram/m_5026_56Si7.pdf Federbandstahl 55Si7] gerollt, wahlweise mit geradem, pfeilförmigem und schrägem Schlitz ausgeführt und als Einspannbuchsen für Bohrungen bzw. als Aufspannbuchsen für Zapfen verwendet.Sie können bei großen Lagerdrücken mit geringen Schwingbewegungen und bei nicht ausreichender Schmierung als Lager geeignet sein. Als leicht auswechselbare Verschleißteile erhöhen sie die Lebensdauer von Bauteilen, wie z.B. Bremsgestängen von Schienenfahrzeuge und Gelenken von Baumaschinen.Die aufnehmenden Bohrungen bzw. Zapfen werden in den Toleranzklassen H8 bzw. h8 ausgeführt.

[[Bild:Spannbuchsen.jpg|600px]]

'''a) Einspannbuchse ohne Aussenkung (Form E) und mit pfeilförmigem schlitz (Form P) für Lagerungen mit Umlaufbewegungen,
'''b)Aufpspannbuchse mit geradem Schlitz (Form G) für Lagerungen mit Schwenkbewegungen'''

=== '''Anwendungs Beispiele für Stifte''' ===

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[[Bild:Ke2-04112005 00960657.png]]

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Wiederholungsfragen''' ==

1-) Wie lassen sich Bauteile mit Bolzen und Stiften verbinden?

2-) Warum werden Bolzen bei losen Verbindungen gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert?

3-) Aus welchen Werkstoff werden Bolzen hergestellt und warum wählt man einen härteren Werkstoff als für die Bauteile?

4-) Wie werden Stiftverbindungen hergestellt?

5-) Was ist bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen?

6-) Warum ist die Anwendung von Kegelstiften kostspielig?

7-) Wo kommen den Typ A und Typ B Zylinderstifte zum Einsatz?

8-) Was haben Kerbstifte Gegensatz zu den glatten Kegel und Zylinderstiften am Umfang?

9-) Wo werden Kerbnägel Eingesetzt?

10-) Wodurch unterscheiden sich die Leichte Ausführung und die schwere Ausführung von Spannstiften?

11-) Wo werden Spannbuchsen als leicht auswechselbare Verschleißteile eingesetzt?

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösungen#Lösungen|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Bolzenverbindungen''' ==

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|thumb|right|300px]]

'''Die Bolzenverbindungen werden in Prinzip wie im Bild dargestellt, gestaltet. Die Bolzen werden dabei auf Biegung, Schub und Flächenpressung beansprucht.'''

'''Die Fügebedingungen des Bolzens in der Gabel und in der Stange haben einen erheblichen Einfluss auf die Größe der im Bolzen auftretenden Biegemomente.'''

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=== Einbaufälle und Biegemomente von Bolzen (Einbaufall 1) ===

'''Einbaufall 1'''

Der Bolzen sitzt in der Gabel und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 1.png|thumb|right|300px]]

1-) Bolzen als frei aufliegender Träger

2-) Querkraftfläche

3-) Momentenfläche

[[Bild:Mbmax.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

tG = Dicke des Gabelauges

----

=== '''Einbaufall 2''' ===

Der Bolzen sitzt in der Gabel mit einer Übermaßpassung und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall2.png|thumb|right|300px]]

4-) Bolzen als beidseitig eingespannter Träger

5-) Querkraftfläche im Bereich der Stange

6-) Momentenfläche im Bereich der Stange

[[Bild:Mbmax2.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

Gleichgroßes Biegemoment in den Bolzenquerschnitten A-B und C-D.

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=== '''Einbaufall 3''' ===

Der Bolzen sitzt in der Stange mit einer Übermaßpassung und in der Gabel mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 3.png|right|thumb|300px]]

7-) Bolzen als mittig eingespannter Träger

8-) Querkraftfläche im bereih der Gabel

9-) Momentenfläche im Bereich der Gabel

[[Bild:Mbmax3.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

tG = Dicke des Gabelauges

Größtes Biegemoment in den Einspannquerschnitten A-B .

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=== Festlegen der Bauteilabmessungen ===
[[Bild:Bolzen Durchmesser.png|thumb|right|400px]]

'''Bolzendurchmesser (Entwurfsberechnung)'''

[[Bild:D.png|150px]]

'''Für Augen und Naben Durchmesser:'''

'''D = (2,5…3) * d (für Stahl und GS)'''

'''D = (3…3,5) * d (für GJL und GG)'''

''d'' = Bolzendurchmesser

''KA'' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''k'' = Einspannfaktor,abhängig vom Einbaufall (siehe Bild rechts)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Fnenn = Nenn-Betriebskraft

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastung abhängig siehe Bild rechts)

''ts'' = Dicke des Stangen (Formel siehe Bild rechts)

tG = Dicke des Gabelauges (Formel siehe Bild rechts)

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.
----

=== '''Biegespannung (Vollbolzen)''' ===

[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px]]

'''σ'''b = Biegespannung

''KA'' = Anwendunsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment (Einbaufall beachten und ''M'' bmax Formel entsprechend auswählen)

''W'' = Wiederstandsmoment

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Biegespannung.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

----

=== '''Schubspannung in der Nulllinie (Vollbolzen)''' ===
[[Bild:Tazul.png|thumb|right|300px]]

'''τ'''max = Schubspannung

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''S = Querschnittsfläche des Bolzens

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Tmax.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

----

=== '''Mittlere Flähenpressung''' ===

[[Bild:Pzul.png|thumb|right|300px]]

[[Bild:Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung (Belastungsfall beachten)
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''proj = Projektionsfläche zur Berechnung der mittleren Flächenpressung

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Berechnungsaufgabe für eine Bolzenverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.1 (Seite: 293 RM)

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|300px]]

Ein Bolzengelenk soll durch eine sehr stark stoßhaft auftretende Kraft F=14,5kN schwellend belastet werden.
Für Stangen- und Gabelkopf ist der Werkstoff S275JR vorgesehen. Als Bolzen soll ein ungehärteter Zylinderstift nach '''[[DIN]]''' EN ISO 2338,Toleranzfeld h8 verwendet werden, der in der Bohrung des Stangenkopfes mit einer Spielpassung und in der Bohrung der Gabel mit einer Übermaßpassung sitzt.Im Betrieb führt der Bolzen keine Gleitbewegung in dem Stangenkopf aus.

'''Gesucht''':

a-) Die Hauptabmessungen des Gelenkes (''d'', ''ts'', tG , ''D'' und ''l'' ) sind zu ermitteln. ( ''l''= Stiftlänge) Für den Bolzen ist die
Normbezeichnung anzugeben. [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 9-3)#Bolzengelenk|(TB 9-3)]]

b-) Das Gelenk ist auf Abscheren und auf Flächenpressung in der Gabelbohrung und in der Stangenbohrung zu prüfen.

c-) Der Bolzen ist auf Biegespannung zu prüfen.

[[Media:Bolzen_Aufgabe.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Bolzengelenk|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Stiftverbindungen''' ==

=== Querstiftverbindung ===
[[Bild:Querstiftverbindungen.png|thumb|right|700px]]

'''Querstiftverbindungen, die ein Drehmoment zu übertragen haben, wie z.B. Hebelnaben, werden bei größeren Kräften auf Flächenpressung und auf Abscheren nachgeprüft.'''

'''mittlere Flächenpressung (Nabe)'''

[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]
[[Bild:Tazulässig.png|thumb|right|300px]]
[[Bild:PN(Nabe).png]]

'''maximale mittlere Flächenpressung (Welle)'''

[[Bild:Pw.png]]

'''Scherspannung im Stift'''

[[Bild:Scherspannung.png]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser
[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,2...0,3) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''D'' = 2 * ''s'' + dw

''s'' = Dicke der Nabenwand
[Erfahrungsgemäß wird für den entwurfgewählt: ''s'' = (0,25...0,5) * dw für St- und GS-Naben, ''s'' = 0,75 * dw für GJL-(GG-)Naben]

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== Steckstiftverbindungen ===
[[Bild:Steckstift-Verbindungen.png|thumb|400px|right]]

'''Bei Steckstiftverbindungen entprechend Bild wird der Stift durch das Moment ''M'' = ''F'' * ''l'' auf Biegung und durch ''F'' als Querkraft auf Scub, der jedoch vernahlässigt werden kann, sowie auf Flächenpressung beansprucht.'''

'''Biegespannung'''

[[Bild:Biegespannung Qb.png]]

'''σ'''b = Biegespannung
[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px]]
'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten), für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''d'' = Stiftdurchmesser

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

'''Maximale mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Pmax Steckstift.png]]
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''F''nenn = senkrecht zur Stiftachse wirkende Nennbiegekraft

''l'' = Hebelarm der Biegekraft

''s'' = Einstecktiefe des Stiftes

''d'' = Stiftdurchmesser

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== '''Längsstiftverbindungen''' ===
[[Bild:Längsstiftverbindung.png|thumb|right|400px]]

'''Längsstiftverbindungen, die entsprechend Bild ein Drehmoment zu übertragen haben, werden auf Flächenpressung und Abscheren des Stiftes beansprucht. Da rechnerisch die mittlere Flächenpressung doppelt so groß wie die Abscherspannung ist, kann die Scherbeanspruchung in Vollstiften vernachlässigt werden, solange 2 * '''τ'''azul > ''p''zul ist, was für alle üdlichen Werkstoffpaarungen zutrifft.'''

'''mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Mittlere Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser

[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,15...0,2) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''l'' = tragende Stiftlänge, abhängig von der Nabenbreite, üblich ''l'' = (1...1,5) * dw

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

== '''Berechnungsaufgabe für eine Stiftverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.3 (Seite: 295 RM)

[[Bild:Schalthebel.jpg|400px]]

Die Nabe eines Schalthebels aus EN-GJL-200 soll mit einer Welle aus E295 mit dw=32mm Durchmesser durch einen Kegelkerbstift nach DIN EN ISO 8744 als Querstift verbunden werden. Am Ende des Hebels mit Länge ''l''1= 80mm ist zur Befestigung der Rückstellfeder ein Passkerbstift DIN 1469-C8x25-St (Kerbstift mit Hals und gerundeter Nut am Ende) eingesetzt, so dass bei s= 12mm, die freie Stiftlänge ''l''2= 15mm beträgt. Die größte Federkraft F=400 N greift schwellend an. Stöße treten nicht auf.

'''Gesucht''':

a-) Der zum Wellendurchmesser dw passende (mittlere) Durchmesser ( d ) des Querstiftes und dessen Länge '''''l''''' sind festzulegen,

wenn der Nabendurchmesser D= 2 * dw ausgeführt wird. Die Normbezeichnung des Kegelkerbstiftes ist anzugeben.

b-) Die Querstiftverbindung ist nach Flächenpressung (Nabe, Welle) und Abscheren zu prüfen.

c-) Der Passkerbstift ist zu prüfen ( auf Biegung ), für den zunächst ein Durchmesser d1= 8mm vorgesehen wird, der ggf. zu ändern ist.

d-) Die Flächenpressung für den Passkerbstift ist zu prüfen.

[[Media:Aufgabe_Stifte.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Schalthebel|Hier geht's zur Lösung!]]

== Formelzeichen mit Einheiten ==
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Formelzeichen|Hier geht's zur Formelzeichen!]]

=='''Powerpoint'''==

[[Media:Bolzen_und_Stifte.ppt|Bolzen-,Stiftverbindungen]]

==Quellenangabe==

*Roloff/Matek: Maschinenelemente, Lehrbuch und Tabellenbuch,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 18. Aufl. 2007, ISBN 3-834-80262-X , € 36,90.

*Roloff/Matek Maschinenelemente Formelsammlung,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 8. Aufl. 2006. ISBN 3-834-80119-4, € 20,90.

*Tabellenbuch Metall, 43. Auflage. [http://www.europa-lehrmittel.de/4dcgi/page?responsePage=/html/index2.html&0.9606717324196992 Europa Verlag ], ISBN 3-8085-1673-9, € 21,50

*[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de]

== Links ==

[http://www.gremako.de Gregory & Maackens GmbH & Co. KG]

[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de] '''Hier findest du eine Vorlesung zum Thema Bolzen und Stiftverbindungen.'''

[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]

[[Kategorie:Fertigungstechnik]]

{{Sprungmarke Allgemeines}}

Bolzen- und Stiftverbindungen

2008-10-11T21:15:14Z

Bülent: /* Zylinderstifte */

'''Hallo {{Currentuser}}, ich wünsche Dir viel Spaß beim Lesen dieser Seite...'''

==''' Allgemeines''' ==
<table width="100%" border="0">
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</div></td>
<td><div align="center">__TOC__</div></td>
</tr>
</table>
 
 

Bauteile lassen sich einfach und kostengünstig mit Bolzen, Stiften oder ähnlichen Formteilen verbinden. Diese Verbindungselemente werden sowohl für lose als auch für feste Verbindungen, für Lagerungen, für Führungen, Zentrierungen, Halterungen und zum Sichern der Bauteile gegen Überlastung (z.B. Brechbolzen und [[Bolzen- und Stiftverbindungen: Sicherheits- kupplungen#Bolzengelenk|Sicherheits- kupplungen]]
Sicherheits- kupplungen) verwendet.
Bei losen Verbindungen und auch zur Aufnahme von [http://de.wikipedia.org/wiki/Axialkraft Axialkräften] müssen die Bolzen bzw. die gelagerten oder verbundenen Teile häufig durch '''[[Sicherungselemente]]''', wie Splinte, Sicherungs -ringe oder Querstifte, gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert werden.

== '''Bolzen''' ==

Bolzen werden häufig angewendet als Gelenkverbindung. Für die Bolzendurchmesser empfehlen die '''[[Normen]]''' die [http://www.maschinenbau.tu-ilmenau.de/mb/wwwkt/imk_lehrmaterialien/home/downld_ma/passungssynthese/passungssynthese_030102/html/glossar.html Toleranzklasse] [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html h11].
Für die Bolzen wählt man meist einen härteren '''[[Werkstoff]]''' als für die Bauteile, um Fressgefahr und übermäßigen Verschleiß zu vermeiden. Normbolzen werden aus Automatenstahl hergestellt.Bolzenverbindungen mit Schwenk- bzw. langsamen Umlaufbewegungen arbeiten meist im Bereich der Festkörper-bzw. Mischreibung und sind deshalb durch Fressen bzw. übermäßigen Verschleiß (Ausschlagen) gefährdet. Betriebssichere Lösungen lassen sich durch die Wahl geeigneter Gleitpartner nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|TB 9-1]] finden.
Weiche Bolzen können mit Spannbuchsen eingebaut werden. Bei höheren Anforderungen (extreme Temperaturen, höchste Lagerbelastungen, Korrosion u.a) ermöglicht eine dünne Gleitbeschichtung aus [http://de.wikipedia.org/wiki/Festschmierstoff Festschmierstoffe] oft eine wartungsfreie Lebensdauer -schmierung. Soll eine Schmierung der Lauffläche mittels [http://de.wikipedia.org/wiki/Schmiernippel Schmiernippel] durch den Bolzen hindurch erfolgen, dann sind Schmierlöcher nach DIN 1442 vorzusehen.

[[Bild:Bolzenformen.jpg|500px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Bolzen ohne Kopf, b) Bolzen ohne Kopf und mit Splintlöchern, c) Bolzen mit Kopf und mit Splintloch (Form A ohne Splintloch), d) Bolzen mit Kopf und mit Gewindezapfen'''

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=== '''Einsatz :''' ===

* Sehr einfache und kostengünstige Verbindung

* Sowohl für lose als auch feste Verbindungen

* Verdrehsicherung Nabe/Welle

* Halterung für Feder

* Lagegenaue Fixierung von Bauteilen

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=== Anwendungsbeispiele für Bolzenverbindungen ===
<gallery>
Bild:Bolzen in Kranbau.png
Bild:Kranbau.jpg
Bild:Kranbau1.png
Bild:Maschinenteile.png
Bild:Kolbenbolzen.png
Bild:Bolzen mit Sicherung.png
Bild:Gelenkverbindung.jpg
Bild:Gelenkverbindung2.jpg
</gallery>

Quelle RM und video.tu-clausthal.de
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== '''Stifte''' ==
Stiftverbindungen werden hergestellt, in dem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit [http://de.wikipedia.org/wiki/Passung Übermaß] eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und kraftschlüssig. Stifte dienen zur Sicherung der Lage (Fixierung,Zentrierung) von Bauteilen ,zur scherfesten Verbindung von Maschinenteilen, zur Halterung von Federn oder "fliegenden" Lagerung von Maschinenteilen, zur Sicherung von Bolzen und Muttern und zur Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte). Bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen sind die verlangte Fixiergenauigkeit, Herstellkosten für die Aufnahmebohrung (Passarbeit), die Sitzfestigkeit, die Lösbarkeit und die verlangte [http://www.chemgapedia.de/vsengine/popup/vsc/de/glossar/s/sc/scherkraft.glos.html Scherkraft]. Stifte sollen aus einem härteren Werkstoff als die zu verbindenden Bauteile sein.

=== '''Einsatz:''' ===

* Sicherung der Lage (Fixierung, Zentrierung)

* Sicherung gegen Verdrehen - scherfeste Verbindung von Maschinenteilen

* Halterung von Federn

* „Fliegende“ Lagerungen

* Sicherung von Bolzen und Muttern

* Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte)

'''Nach der Form wird grundsätzlich unterschieden zwischen''':

* '''Kegelstift'''

* '''Zylinderstift'''

* '''Kerbstifte und Kerbnägel'''

* '''Spannstift (Spannhülsen)'''

* '''Spannbuchsen'''

'''Alle Stiftarten gibt es in verschiedenen Ausführungen.'''

{{Sprungmarke Allgemeines}}

=== Kegelstifte ===

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Kegelstifte können die bei häufigem Ausbau auftretende Abnutzung bzw. Lochaufweitung ausgleichen und stellen deshalb immer wieder die genaue Lage der Teile zueinander her. Sie werden überwiegend als Passstifte, aber auch als Verbindungsstifte z.B. als Querstifte bei [http://www.maedler.de/de/Catalog/P/1643/1625/862.aspx Stellringen] und Wellengelenken, verwendet. Da die Aufnahmebohrung kegelig aufgerieben und der Stift eingepasst werden muss, ist ihre Anwendung kostspielig. Kegelstifte lassen sich leicht lösen, sind aber nicht rüttelfest. Kann der Kegelstift nicht herausgeschlagen werden wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Kegelstifte mit Gewindezapfen nach '''[[DIN]]''' EN 28737 bzw. mit Innengewinde '''[[DIN]]''' EN 28736 zu verwenden, die mittels einer Mutter bzw. [[Schraubenverbindungen|Schraube]] gelöst werden können.

[[Bild:Kegelstifte, ungehärtet.jpg|400px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) für durchgehende Löcher, b) mit Gewindezapfen (für Grundlöcher), c) mit Innengewinde (für Grundlöcher)'''

=== Zylinderstifte ===

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Zylinderstifte aus ungehärtetem Stahl und austenitischem Stahl nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 2338 werden in den [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html Toleranzklassen] m6 und h8 gefertigt. Ihre anwendung entspricht den Kegelstiften. Das erforderliche Aufreiben der Bohrung macht ihre Anwendung kostspielig. Sie sind schwerer lösbar als Kegelstifte und auch nicht rüttelfest. Zum Verbinden und Fixieren von hochbeanspruchten und gehärteten Teilen an Vorrichtungen und Werkzeugen kommen durchgehärtete (Typ A) bzw. einsatzgehärtete
(Typ B) Zylinderstifte nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8734 mit der Toleranzklasse m6 in Frage. Kann der Zylinderstift nicht herausgeschlagen werden, wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Zylinderstifte mit Innengewinde nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8733 und nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8735 ausgeführt. Durch eine leichte Abflachung oder Längsrille am Stiftmantel kann beim Eindrücken des Stiftes verdrängte Luft (Öl)
entweichen. Die Stifte können unter Zuhilfenahme von Abziehschrauben "gezogen" werden.

[[Bild:Zylinderstifte.jpg|800px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) für durchgehende Löcher, b) bis d) mit Innengewinde und Abflachung oder Längsrille zur Druckentlastung (für Grundlöcher)
'''e) Lösen eines Stiftes mit Hilfe einer Abziehschschraube, f) Lösen eines Stiftes mit Hilfe eines von Hand geführten Schlaggewichtes'''

=== '''Kerbstifte und Kerbnägel''' ===

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Im Gegensatz zu den glatten Kegel- und Zylinderstiften sind Kerbstifte und Kerbnägel am Umfang mit 3 Kerbwulstpaaren versehen, die beim Einschlagen in das nur mit dem [[Anschleifen von Spiralbohrern|Spiralbohrer]] hergestelte Loch elastisch in die Kerbfurchen zurückgedrängt werden.Die dadurch gegenüber der unbeschädigt bleibenden Bohrlochwandung entstehende radiale Verspannung hält den Kerbstift (Kerbnagel) rüttelfest.Er kann mehrfach wiederverwendet werden.Die Herstellung solcher Verbindungen ist aufgrund der einfachen Arbeitsweise sehr wirtschaftlich.Kerbstifte nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8739 bis 8745 werden sowohl als Befestigungs- und Sicherungsstifte an Stelle von Kegel- und Zylinderstiften sowie auch als Lager- und Gelenkbolzen vielseitig verwendet.Mit Kerbnägeln nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8746 und 8747 können gering beanspruchte Teile, wie Rohrschellen und Schilder, einfach und schnell befestigt werden.Um ein ein Fressen der Stifte zu verhindern, muss ihre [[Festigkeit]] größer als die der Bauteile sein.

[[Bild:Kerbwulst.jpg|800px]]

'''a) Kerbprinzip, b) Passkerbstift mit Halös nach DIN 1469, c) Zylinderkerbstift mit Einführ-Ende, d) Kegelkerbstift,
'''e) Passkerbstift, f) Zylinderkerbstift mit Fase, g) Steckkerbstift, h) Knebelkerbstift, i) Halbrundkerbnagel, k)''' '''Senkkerbnagel'''

=== Spannstifte (Spannhülsen) ===

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Spannstifte werden aus gewalztem Federbandstahl gerollt. Die leichte Ausführung nach DIN EN ISO 13337 unterscheidet sich von der schweren Ausführung nach DIN EN ISO 8752 nur durch die Wanndicke (0,1 * d bzw. 0,2 * d). Die in Längsrichtung geschlitzten Hülsen haben gegenüber dem Lochdurchmesser je nach Größe ein Übermaß von 0,2 bis 0,5mm, so dass sich nach dem Eintreiben ein rüttelfester Sitz ergibt. Die Stifte lassen sich leicht austreiben und können mehrfach wieder verwendet werden. Kegelige Stiftenden erleichtern das Einführen in die Aufnahmebohrung. Spannstifte sind zur Aufnahme von Stoß- und
Schlagarbeit geeignet. Sie werden ähnlich wie Kerbstifte als Pass-, Befestigungs- und Sicherungsstifte wervendet. Als Schrauben- und Bolzenhülsen werden sie dort eingesetzt, wo Scherkräfte zu übertragen sind und die Schrauben und Bolzen entlastet und klein gehalten werden sollen. Beim Einbau der Stifte ist die Lage des Schlitzes zur Kraftrichtung zu beachten.
Für große Scherkräfte können aus zwei ineinandergeschobenen Stiften Verbundspannstifte gebildet werden. Beim Connex-Spannstift bewirken die versetzt angeordneten Zähne des Schlitzes eine zusätzliche Axialspannung. Spiral-Spannstifte und Connex-Spannstift weisen gegenüber Spannstiften mit offenem Schlitz folgende Vorteile auf:Erhöhte Sitzfestigkeit, gleichhoher Scherfestigkeit in jeder radialen Richtung. Sie sind unempfindlich gegen Stoß- und Schlagbeanspruchung und werden als Pass-, Verbindungs- und Gelenkstifte eingesetzt. Die Aufnahmebohrungen für alle Spannstifte können einfach mit Spiralbohrern hergestellt werden.

[[Bild:Spannstifte.jpg|700px]]

'''a) Spannstift, b) weiche Federung (vermeiden), c) harte Federung, d) Verbundspannstift, e) Spiral-Spannstift,
'''f) Connex-Spannstift'''

=== Spannbuchsen ===

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Spannbuchsen werden aus vergütetem [http://www.banki.hu/~aat/oktatas/gepesz/anyagtudomany2/diagram/m_5026_56Si7.pdf Federbandstahl 55Si7] gerollt, wahlweise mit geradem, pfeilförmigem und schrägem Schlitz ausgeführt und als Einspannbuchsen für Bohrungen bzw. als Aufspannbuchsen für Zapfen verwendet.Sie können bei großen Lagerdrücken mit geringen Schwingbewegungen und bei nicht ausreichender Schmierung als Lager geeignet sein. Als leicht auswechselbare Verschleißteile erhöhen sie die Lebensdauer von Bauteilen, wie z.B. Bremsgestängen von Schienenfahrzeuge und Gelenken von Baumaschinen.Die aufnehmenden Bohrungen bzw. Zapfen werden in den Toleranzklassen H8 bzw. h8 ausgeführt.

[[Bild:Spannbuchsen.jpg|600px]]

'''a) Einspannbuchse ohne Aussenkung (Form E) und mit pfeilförmigem schlitz (Form P) für Lagerungen mit Umlaufbewegungen,
'''b)Aufpspannbuchse mit geradem Schlitz (Form G) für Lagerungen mit Schwenkbewegungen'''

=== '''Anwendungs Beispiele für Stifte''' ===

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[[Bild:Ke2-04112005 00960657.png]]

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Wiederholungsfragen''' ==

1-) Wie lassen sich Bauteile mit Bolzen und Stiften verbinden?

2-) Warum werden Bolzen bei losen Verbindungen gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert?

3-) Aus welchen Werkstoff werden Bolzen hergestellt und warum wählt man einen härteren Werkstoff als für die Bauteile?

4-) Wie werden Stiftverbindungen hergestellt?

5-) Was ist bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen?

6-) Warum ist die Anwendung von Kegelstiften kostspielig?

7-) Wo kommen den Typ A und Typ B Zylinderstifte zum Einsatz?

8-) Was haben Kerbstifte Gegensatz zu den glatten Kegel und Zylinderstiften am Umfang?

9-) Wo werden Kerbnägel Eingesetzt?

10-) Wodurch unterscheiden sich die Leichte Ausführung und die schwere Ausführung von Spannstiften?

11-) Wo werden Spannbuchsen als leicht auswechselbare Verschleißteile eingesetzt?

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösungen#Lösungen|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Bolzenverbindungen''' ==

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|thumb|right|300px]]

'''Die Bolzenverbindungen werden in Prinzip wie im Bild dargestellt, gestaltet. Die Bolzen werden dabei auf Biegung, Schub und Flächenpressung beansprucht.'''

'''Die Fügebedingungen des Bolzens in der Gabel und in der Stange haben einen erheblichen Einfluss auf die Größe der im Bolzen auftretenden Biegemomente.'''

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=== Einbaufälle und Biegemomente von Bolzen (Einbaufall 1) ===

'''Einbaufall 1'''

Der Bolzen sitzt in der Gabel und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 1.png|thumb|right|300px]]

1-) Bolzen als frei aufliegender Träger

2-) Querkraftfläche

3-) Momentenfläche

[[Bild:Mbmax.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

tG = Dicke des Gabelauges

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=== '''Einbaufall 2''' ===

Der Bolzen sitzt in der Gabel mit einer Übermaßpassung und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall2.png|thumb|right|300px]]

4-) Bolzen als beidseitig eingespannter Träger

5-) Querkraftfläche im Bereich der Stange

6-) Momentenfläche im Bereich der Stange

[[Bild:Mbmax2.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

Gleichgroßes Biegemoment in den Bolzenquerschnitten A-B und C-D.

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=== '''Einbaufall 3''' ===

Der Bolzen sitzt in der Stange mit einer Übermaßpassung und in der Gabel mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 3.png|right|thumb|300px]]

7-) Bolzen als mittig eingespannter Träger

8-) Querkraftfläche im bereih der Gabel

9-) Momentenfläche im Bereich der Gabel

[[Bild:Mbmax3.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

tG = Dicke des Gabelauges

Größtes Biegemoment in den Einspannquerschnitten A-B .

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=== Festlegen der Bauteilabmessungen ===
[[Bild:Bolzen Durchmesser.png|thumb|right|400px]]

'''Bolzendurchmesser (Entwurfsberechnung)'''

[[Bild:D.png|150px]]

'''Für Augen und Naben Durchmesser:'''

'''D = (2,5…3) * d (für Stahl und GS)'''

'''D = (3…3,5) * d (für GJL und GG)'''

''d'' = Bolzendurchmesser

''KA'' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''k'' = Einspannfaktor,abhängig vom Einbaufall (siehe Bild rechts)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Fnenn = Nenn-Betriebskraft

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastung abhängig siehe Bild rechts)

''ts'' = Dicke des Stangen (Formel siehe Bild rechts)

tG = Dicke des Gabelauges (Formel siehe Bild rechts)

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.
----

=== '''Biegespannung (Vollbolzen)''' ===

[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px]]

'''σ'''b = Biegespannung

''KA'' = Anwendunsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment (Einbaufall beachten und ''M'' bmax Formel entsprechend auswählen)

''W'' = Wiederstandsmoment

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Biegespannung.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

----

=== '''Schubspannung in der Nulllinie (Vollbolzen)''' ===
[[Bild:Tazul.png|thumb|right|300px]]

'''τ'''max = Schubspannung

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''S = Querschnittsfläche des Bolzens

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Tmax.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

----

=== '''Mittlere Flähenpressung''' ===

[[Bild:Pzul.png|thumb|right|300px]]

[[Bild:Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung (Belastungsfall beachten)
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''proj = Projektionsfläche zur Berechnung der mittleren Flächenpressung

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Berechnungsaufgabe für eine Bolzenverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.1 (Seite: 293 RM)

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|300px]]

Ein Bolzengelenk soll durch eine sehr stark stoßhaft auftretende Kraft F=14,5kN schwellend belastet werden.
Für Stangen- und Gabelkopf ist der Werkstoff S275JR vorgesehen. Als Bolzen soll ein ungehärteter Zylinderstift nach '''[[DIN]]''' EN ISO 2338,Toleranzfeld h8 verwendet werden, der in der Bohrung des Stangenkopfes mit einer Spielpassung und in der Bohrung der Gabel mit einer Übermaßpassung sitzt.Im Betrieb führt der Bolzen keine Gleitbewegung in dem Stangenkopf aus.

'''Gesucht''':

a-) Die Hauptabmessungen des Gelenkes (''d'', ''ts'', tG , ''D'' und ''l'' ) sind zu ermitteln. ( ''l''= Stiftlänge) Für den Bolzen ist die
Normbezeichnung anzugeben. [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 9-3)#Bolzengelenk|(TB 9-3)]]

b-) Das Gelenk ist auf Abscheren und auf Flächenpressung in der Gabelbohrung und in der Stangenbohrung zu prüfen.

c-) Der Bolzen ist auf Biegespannung zu prüfen.

[[Media:Bolzen_Aufgabe.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Bolzengelenk|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Stiftverbindungen''' ==

=== Querstiftverbindung ===
[[Bild:Querstiftverbindungen.png|thumb|right|700px]]

'''Querstiftverbindungen, die ein Drehmoment zu übertragen haben, wie z.B. Hebelnaben, werden bei größeren Kräften auf Flächenpressung und auf Abscheren nachgeprüft.'''

'''mittlere Flächenpressung (Nabe)'''

[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]
[[Bild:Tazulässig.png|thumb|right|300px]]
[[Bild:PN(Nabe).png]]

'''maximale mittlere Flächenpressung (Welle)'''

[[Bild:Pw.png]]

'''Scherspannung im Stift'''

[[Bild:Scherspannung.png]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser
[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,2...0,3) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''D'' = 2 * ''s'' + dw

''s'' = Dicke der Nabenwand
[Erfahrungsgemäß wird für den entwurfgewählt: ''s'' = (0,25...0,5) * dw für St- und GS-Naben, ''s'' = 0,75 * dw für GJL-(GG-)Naben]

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== Steckstiftverbindungen ===
[[Bild:Steckstift-Verbindungen.png|thumb|400px|right]]

'''Bei Steckstiftverbindungen entprechend Bild wird der Stift durch das Moment ''M'' = ''F'' * ''l'' auf Biegung und durch ''F'' als Querkraft auf Scub, der jedoch vernahlässigt werden kann, sowie auf Flächenpressung beansprucht.'''

'''Biegespannung'''

[[Bild:Biegespannung Qb.png]]

'''σ'''b = Biegespannung
[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px]]
'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten), für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''d'' = Stiftdurchmesser

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

'''Maximale mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Pmax Steckstift.png]]
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''F''nenn = senkrecht zur Stiftachse wirkende Nennbiegekraft

''l'' = Hebelarm der Biegekraft

''s'' = Einstecktiefe des Stiftes

''d'' = Stiftdurchmesser

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== '''Längsstiftverbindungen''' ===
[[Bild:Längsstiftverbindung.png|thumb|right|400px]]

'''Längsstiftverbindungen, die entsprechend Bild ein Drehmoment zu übertragen haben, werden auf Flächenpressung und Abscheren des Stiftes beansprucht. Da rechnerisch die mittlere Flächenpressung doppelt so groß wie die Abscherspannung ist, kann die Scherbeanspruchung in Vollstiften vernachlässigt werden, solange 2 * '''τ'''azul > ''p''zul ist, was für alle üdlichen Werkstoffpaarungen zutrifft.'''

'''mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Mittlere Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser

[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,15...0,2) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''l'' = tragende Stiftlänge, abhängig von der Nabenbreite, üblich ''l'' = (1...1,5) * dw

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

== '''Berechnungsaufgabe für eine Stiftverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.3 (Seite: 295 RM)

[[Bild:Schalthebel.jpg|400px]]

Die Nabe eines Schalthebels aus EN-GJL-200 soll mit einer Welle aus E295 mit dw=32mm Durchmesser durch einen Kegelkerbstift nach DIN EN ISO 8744 als Querstift verbunden werden. Am Ende des Hebels mit Länge ''l''1= 80mm ist zur Befestigung der Rückstellfeder ein Passkerbstift DIN 1469-C8x25-St (Kerbstift mit Hals und gerundeter Nut am Ende) eingesetzt, so dass bei s= 12mm, die freie Stiftlänge ''l''2= 15mm beträgt. Die größte Federkraft F=400 N greift schwellend an. Stöße treten nicht auf.

'''Gesucht''':

a-) Der zum Wellendurchmesser dw passende (mittlere) Durchmesser ( d ) des Querstiftes und dessen Länge '''''l''''' sind festzulegen,

wenn der Nabendurchmesser D= 2 * dw ausgeführt wird. Die Normbezeichnung des Kegelkerbstiftes ist anzugeben.

b-) Die Querstiftverbindung ist nach Flächenpressung (Nabe, Welle) und Abscheren zu prüfen.

c-) Der Passkerbstift ist zu prüfen ( auf Biegung ), für den zunächst ein Durchmesser d1= 8mm vorgesehen wird, der ggf. zu ändern ist.

d-) Die Flächenpressung für den Passkerbstift ist zu prüfen.

[[Media:Aufgabe_Stifte.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Schalthebel|Hier geht's zur Lösung!]]

== Formelzeichen mit Einheiten ==
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Formelzeichen|Hier geht's zur Formelzeichen!]]

=='''Powerpoint'''==

[[Media:Bolzen_und_Stifte.ppt|Bolzen-,Stiftverbindungen]]

==Quellenangabe==

*Roloff/Matek: Maschinenelemente, Lehrbuch und Tabellenbuch,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 18. Aufl. 2007, ISBN 3-834-80262-X , € 36,90.

*Roloff/Matek Maschinenelemente Formelsammlung,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 8. Aufl. 2006. ISBN 3-834-80119-4, € 20,90.

*Tabellenbuch Metall, 43. Auflage. [http://www.europa-lehrmittel.de/4dcgi/page?responsePage=/html/index2.html&0.9606717324196992 Europa Verlag ], ISBN 3-8085-1673-9, € 21,50

*[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de]

== Links ==

[http://www.gremako.de Gregory & Maackens GmbH & Co. KG]

[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de] '''Hier findest du eine Vorlesung zum Thema Bolzen und Stiftverbindungen.'''

[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]

[[Kategorie:Fertigungstechnik]]

{{Sprungmarke Allgemeines}}

Bolzen- und Stiftverbindungen

2008-10-11T21:14:35Z

Bülent: /* Kegelstifte */

'''Hallo {{Currentuser}}, ich wünsche Dir viel Spaß beim Lesen dieser Seite...'''

==''' Allgemeines''' ==
<table width="100%" border="0">
<tr>
<td><div align="center"><[[Bild:Pins-1-.gif|300px]]
</div></td>
<td><div align="center">__TOC__</div></td>
</tr>
</table>
 
 

Bauteile lassen sich einfach und kostengünstig mit Bolzen, Stiften oder ähnlichen Formteilen verbinden. Diese Verbindungselemente werden sowohl für lose als auch für feste Verbindungen, für Lagerungen, für Führungen, Zentrierungen, Halterungen und zum Sichern der Bauteile gegen Überlastung (z.B. Brechbolzen und [[Bolzen- und Stiftverbindungen: Sicherheits- kupplungen#Bolzengelenk|Sicherheits- kupplungen]]
Sicherheits- kupplungen) verwendet.
Bei losen Verbindungen und auch zur Aufnahme von [http://de.wikipedia.org/wiki/Axialkraft Axialkräften] müssen die Bolzen bzw. die gelagerten oder verbundenen Teile häufig durch '''[[Sicherungselemente]]''', wie Splinte, Sicherungs -ringe oder Querstifte, gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert werden.

== '''Bolzen''' ==

Bolzen werden häufig angewendet als Gelenkverbindung. Für die Bolzendurchmesser empfehlen die '''[[Normen]]''' die [http://www.maschinenbau.tu-ilmenau.de/mb/wwwkt/imk_lehrmaterialien/home/downld_ma/passungssynthese/passungssynthese_030102/html/glossar.html Toleranzklasse] [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html h11].
Für die Bolzen wählt man meist einen härteren '''[[Werkstoff]]''' als für die Bauteile, um Fressgefahr und übermäßigen Verschleiß zu vermeiden. Normbolzen werden aus Automatenstahl hergestellt.Bolzenverbindungen mit Schwenk- bzw. langsamen Umlaufbewegungen arbeiten meist im Bereich der Festkörper-bzw. Mischreibung und sind deshalb durch Fressen bzw. übermäßigen Verschleiß (Ausschlagen) gefährdet. Betriebssichere Lösungen lassen sich durch die Wahl geeigneter Gleitpartner nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|TB 9-1]] finden.
Weiche Bolzen können mit Spannbuchsen eingebaut werden. Bei höheren Anforderungen (extreme Temperaturen, höchste Lagerbelastungen, Korrosion u.a) ermöglicht eine dünne Gleitbeschichtung aus [http://de.wikipedia.org/wiki/Festschmierstoff Festschmierstoffe] oft eine wartungsfreie Lebensdauer -schmierung. Soll eine Schmierung der Lauffläche mittels [http://de.wikipedia.org/wiki/Schmiernippel Schmiernippel] durch den Bolzen hindurch erfolgen, dann sind Schmierlöcher nach DIN 1442 vorzusehen.

[[Bild:Bolzenformen.jpg|500px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Bolzen ohne Kopf, b) Bolzen ohne Kopf und mit Splintlöchern, c) Bolzen mit Kopf und mit Splintloch (Form A ohne Splintloch), d) Bolzen mit Kopf und mit Gewindezapfen'''

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=== '''Einsatz :''' ===

* Sehr einfache und kostengünstige Verbindung

* Sowohl für lose als auch feste Verbindungen

* Verdrehsicherung Nabe/Welle

* Halterung für Feder

* Lagegenaue Fixierung von Bauteilen

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=== Anwendungsbeispiele für Bolzenverbindungen ===
<gallery>
Bild:Bolzen in Kranbau.png
Bild:Kranbau.jpg
Bild:Kranbau1.png
Bild:Maschinenteile.png
Bild:Kolbenbolzen.png
Bild:Bolzen mit Sicherung.png
Bild:Gelenkverbindung.jpg
Bild:Gelenkverbindung2.jpg
</gallery>

Quelle RM und video.tu-clausthal.de
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== '''Stifte''' ==
Stiftverbindungen werden hergestellt, in dem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit [http://de.wikipedia.org/wiki/Passung Übermaß] eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und kraftschlüssig. Stifte dienen zur Sicherung der Lage (Fixierung,Zentrierung) von Bauteilen ,zur scherfesten Verbindung von Maschinenteilen, zur Halterung von Federn oder "fliegenden" Lagerung von Maschinenteilen, zur Sicherung von Bolzen und Muttern und zur Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte). Bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen sind die verlangte Fixiergenauigkeit, Herstellkosten für die Aufnahmebohrung (Passarbeit), die Sitzfestigkeit, die Lösbarkeit und die verlangte [http://www.chemgapedia.de/vsengine/popup/vsc/de/glossar/s/sc/scherkraft.glos.html Scherkraft]. Stifte sollen aus einem härteren Werkstoff als die zu verbindenden Bauteile sein.

=== '''Einsatz:''' ===

* Sicherung der Lage (Fixierung, Zentrierung)

* Sicherung gegen Verdrehen - scherfeste Verbindung von Maschinenteilen

* Halterung von Federn

* „Fliegende“ Lagerungen

* Sicherung von Bolzen und Muttern

* Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte)

'''Nach der Form wird grundsätzlich unterschieden zwischen''':

* '''Kegelstift'''

* '''Zylinderstift'''

* '''Kerbstifte und Kerbnägel'''

* '''Spannstift (Spannhülsen)'''

* '''Spannbuchsen'''

'''Alle Stiftarten gibt es in verschiedenen Ausführungen.'''

{{Sprungmarke Allgemeines}}

=== Kegelstifte ===

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Kegelstifte können die bei häufigem Ausbau auftretende Abnutzung bzw. Lochaufweitung ausgleichen und stellen deshalb immer wieder die genaue Lage der Teile zueinander her. Sie werden überwiegend als Passstifte, aber auch als Verbindungsstifte z.B. als Querstifte bei [http://www.maedler.de/de/Catalog/P/1643/1625/862.aspx Stellringen] und Wellengelenken, verwendet. Da die Aufnahmebohrung kegelig aufgerieben und der Stift eingepasst werden muss, ist ihre Anwendung kostspielig. Kegelstifte lassen sich leicht lösen, sind aber nicht rüttelfest. Kann der Kegelstift nicht herausgeschlagen werden wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Kegelstifte mit Gewindezapfen nach '''[[DIN]]''' EN 28737 bzw. mit Innengewinde '''[[DIN]]''' EN 28736 zu verwenden, die mittels einer Mutter bzw. [[Schraubenverbindungen|Schraube]] gelöst werden können.

[[Bild:Kegelstifte, ungehärtet.jpg|400px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) für durchgehende Löcher, b) mit Gewindezapfen (für Grundlöcher), c) mit Innengewinde (für Grundlöcher)'''

=== Zylinderstifte ===

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Zylinderstifte aus ungehärtetem Stahl und austenitischem Stahl nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 2338 werden in den [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html Toleranzklassen] m6 und h8 gefertigt. Ihre anwendung entspricht den Kegelstiften. Das erforderliche Aufreiben der Bohrung macht ihre Anwendung kostspielig. Sie sind schwerer lösbar als Kegelstifte und auch nicht rüttelfest. Zum Verbinden und Fixieren von hochbeanspruchten und gehärteten Teilen an Vorrichtungen und Werkzeugen kommen durchgehärtete (Typ A) bzw. einsatzgehärtete
(Typ B) Zylinderstifte nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8734 mit der Toleranzklasse m6 in Frage. Kann der Zylinderstift nicht herausgeschlagen werden, wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Zylinderstifte mit Innengewinde nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8733 und nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8735 ausgeführt. Durch eine leichte Abflachung oder Längsrille am Stiftmantel kann beim Eindrücken des Stiftes verdrängte Luft (Öl)
entweichen. Die Stifte können unter Zuhilfenahme von Abziehschrauben "gezogen" werden.

[[Bild:Zylinderstifte.jpg|800px]]

'''a) für durchgehende Löcher, b) bis d) mit Innengewinde und Abflachung oder Längsrille zur Druckentlastung (für Grundlöcher)
'''e) Lösen eines Stiftes mit Hilfe einer Abziehschschraube, f) Lösen eines Stiftes mit Hilfe eines von Hand geführten Schlaggewichtes'''

=== '''Kerbstifte und Kerbnägel''' ===

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Im Gegensatz zu den glatten Kegel- und Zylinderstiften sind Kerbstifte und Kerbnägel am Umfang mit 3 Kerbwulstpaaren versehen, die beim Einschlagen in das nur mit dem [[Anschleifen von Spiralbohrern|Spiralbohrer]] hergestelte Loch elastisch in die Kerbfurchen zurückgedrängt werden.Die dadurch gegenüber der unbeschädigt bleibenden Bohrlochwandung entstehende radiale Verspannung hält den Kerbstift (Kerbnagel) rüttelfest.Er kann mehrfach wiederverwendet werden.Die Herstellung solcher Verbindungen ist aufgrund der einfachen Arbeitsweise sehr wirtschaftlich.Kerbstifte nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8739 bis 8745 werden sowohl als Befestigungs- und Sicherungsstifte an Stelle von Kegel- und Zylinderstiften sowie auch als Lager- und Gelenkbolzen vielseitig verwendet.Mit Kerbnägeln nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8746 und 8747 können gering beanspruchte Teile, wie Rohrschellen und Schilder, einfach und schnell befestigt werden.Um ein ein Fressen der Stifte zu verhindern, muss ihre [[Festigkeit]] größer als die der Bauteile sein.

[[Bild:Kerbwulst.jpg|800px]]

'''a) Kerbprinzip, b) Passkerbstift mit Halös nach DIN 1469, c) Zylinderkerbstift mit Einführ-Ende, d) Kegelkerbstift,
'''e) Passkerbstift, f) Zylinderkerbstift mit Fase, g) Steckkerbstift, h) Knebelkerbstift, i) Halbrundkerbnagel, k)''' '''Senkkerbnagel'''

=== Spannstifte (Spannhülsen) ===

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Spannstifte werden aus gewalztem Federbandstahl gerollt. Die leichte Ausführung nach DIN EN ISO 13337 unterscheidet sich von der schweren Ausführung nach DIN EN ISO 8752 nur durch die Wanndicke (0,1 * d bzw. 0,2 * d). Die in Längsrichtung geschlitzten Hülsen haben gegenüber dem Lochdurchmesser je nach Größe ein Übermaß von 0,2 bis 0,5mm, so dass sich nach dem Eintreiben ein rüttelfester Sitz ergibt. Die Stifte lassen sich leicht austreiben und können mehrfach wieder verwendet werden. Kegelige Stiftenden erleichtern das Einführen in die Aufnahmebohrung. Spannstifte sind zur Aufnahme von Stoß- und
Schlagarbeit geeignet. Sie werden ähnlich wie Kerbstifte als Pass-, Befestigungs- und Sicherungsstifte wervendet. Als Schrauben- und Bolzenhülsen werden sie dort eingesetzt, wo Scherkräfte zu übertragen sind und die Schrauben und Bolzen entlastet und klein gehalten werden sollen. Beim Einbau der Stifte ist die Lage des Schlitzes zur Kraftrichtung zu beachten.
Für große Scherkräfte können aus zwei ineinandergeschobenen Stiften Verbundspannstifte gebildet werden. Beim Connex-Spannstift bewirken die versetzt angeordneten Zähne des Schlitzes eine zusätzliche Axialspannung. Spiral-Spannstifte und Connex-Spannstift weisen gegenüber Spannstiften mit offenem Schlitz folgende Vorteile auf:Erhöhte Sitzfestigkeit, gleichhoher Scherfestigkeit in jeder radialen Richtung. Sie sind unempfindlich gegen Stoß- und Schlagbeanspruchung und werden als Pass-, Verbindungs- und Gelenkstifte eingesetzt. Die Aufnahmebohrungen für alle Spannstifte können einfach mit Spiralbohrern hergestellt werden.

[[Bild:Spannstifte.jpg|700px]]

'''a) Spannstift, b) weiche Federung (vermeiden), c) harte Federung, d) Verbundspannstift, e) Spiral-Spannstift,
'''f) Connex-Spannstift'''

=== Spannbuchsen ===

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Spannbuchsen werden aus vergütetem [http://www.banki.hu/~aat/oktatas/gepesz/anyagtudomany2/diagram/m_5026_56Si7.pdf Federbandstahl 55Si7] gerollt, wahlweise mit geradem, pfeilförmigem und schrägem Schlitz ausgeführt und als Einspannbuchsen für Bohrungen bzw. als Aufspannbuchsen für Zapfen verwendet.Sie können bei großen Lagerdrücken mit geringen Schwingbewegungen und bei nicht ausreichender Schmierung als Lager geeignet sein. Als leicht auswechselbare Verschleißteile erhöhen sie die Lebensdauer von Bauteilen, wie z.B. Bremsgestängen von Schienenfahrzeuge und Gelenken von Baumaschinen.Die aufnehmenden Bohrungen bzw. Zapfen werden in den Toleranzklassen H8 bzw. h8 ausgeführt.

[[Bild:Spannbuchsen.jpg|600px]]

'''a) Einspannbuchse ohne Aussenkung (Form E) und mit pfeilförmigem schlitz (Form P) für Lagerungen mit Umlaufbewegungen,
'''b)Aufpspannbuchse mit geradem Schlitz (Form G) für Lagerungen mit Schwenkbewegungen'''

=== '''Anwendungs Beispiele für Stifte''' ===

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[[Bild:Ke2-04112005 00960657.png]]

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Wiederholungsfragen''' ==

1-) Wie lassen sich Bauteile mit Bolzen und Stiften verbinden?

2-) Warum werden Bolzen bei losen Verbindungen gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert?

3-) Aus welchen Werkstoff werden Bolzen hergestellt und warum wählt man einen härteren Werkstoff als für die Bauteile?

4-) Wie werden Stiftverbindungen hergestellt?

5-) Was ist bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen?

6-) Warum ist die Anwendung von Kegelstiften kostspielig?

7-) Wo kommen den Typ A und Typ B Zylinderstifte zum Einsatz?

8-) Was haben Kerbstifte Gegensatz zu den glatten Kegel und Zylinderstiften am Umfang?

9-) Wo werden Kerbnägel Eingesetzt?

10-) Wodurch unterscheiden sich die Leichte Ausführung und die schwere Ausführung von Spannstiften?

11-) Wo werden Spannbuchsen als leicht auswechselbare Verschleißteile eingesetzt?

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösungen#Lösungen|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Bolzenverbindungen''' ==

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|thumb|right|300px]]

'''Die Bolzenverbindungen werden in Prinzip wie im Bild dargestellt, gestaltet. Die Bolzen werden dabei auf Biegung, Schub und Flächenpressung beansprucht.'''

'''Die Fügebedingungen des Bolzens in der Gabel und in der Stange haben einen erheblichen Einfluss auf die Größe der im Bolzen auftretenden Biegemomente.'''

----

=== Einbaufälle und Biegemomente von Bolzen (Einbaufall 1) ===

'''Einbaufall 1'''

Der Bolzen sitzt in der Gabel und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 1.png|thumb|right|300px]]

1-) Bolzen als frei aufliegender Träger

2-) Querkraftfläche

3-) Momentenfläche

[[Bild:Mbmax.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

tG = Dicke des Gabelauges

----

=== '''Einbaufall 2''' ===

Der Bolzen sitzt in der Gabel mit einer Übermaßpassung und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall2.png|thumb|right|300px]]

4-) Bolzen als beidseitig eingespannter Träger

5-) Querkraftfläche im Bereich der Stange

6-) Momentenfläche im Bereich der Stange

[[Bild:Mbmax2.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

Gleichgroßes Biegemoment in den Bolzenquerschnitten A-B und C-D.

----

=== '''Einbaufall 3''' ===

Der Bolzen sitzt in der Stange mit einer Übermaßpassung und in der Gabel mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 3.png|right|thumb|300px]]

7-) Bolzen als mittig eingespannter Träger

8-) Querkraftfläche im bereih der Gabel

9-) Momentenfläche im Bereich der Gabel

[[Bild:Mbmax3.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

tG = Dicke des Gabelauges

Größtes Biegemoment in den Einspannquerschnitten A-B .

----

=== Festlegen der Bauteilabmessungen ===
[[Bild:Bolzen Durchmesser.png|thumb|right|400px]]

'''Bolzendurchmesser (Entwurfsberechnung)'''

[[Bild:D.png|150px]]

'''Für Augen und Naben Durchmesser:'''

'''D = (2,5…3) * d (für Stahl und GS)'''

'''D = (3…3,5) * d (für GJL und GG)'''

''d'' = Bolzendurchmesser

''KA'' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''k'' = Einspannfaktor,abhängig vom Einbaufall (siehe Bild rechts)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Fnenn = Nenn-Betriebskraft

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastung abhängig siehe Bild rechts)

''ts'' = Dicke des Stangen (Formel siehe Bild rechts)

tG = Dicke des Gabelauges (Formel siehe Bild rechts)

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.
----

=== '''Biegespannung (Vollbolzen)''' ===

[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px]]

'''σ'''b = Biegespannung

''KA'' = Anwendunsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment (Einbaufall beachten und ''M'' bmax Formel entsprechend auswählen)

''W'' = Wiederstandsmoment

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Biegespannung.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

----

=== '''Schubspannung in der Nulllinie (Vollbolzen)''' ===
[[Bild:Tazul.png|thumb|right|300px]]

'''τ'''max = Schubspannung

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''S = Querschnittsfläche des Bolzens

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Tmax.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

----

=== '''Mittlere Flähenpressung''' ===

[[Bild:Pzul.png|thumb|right|300px]]

[[Bild:Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung (Belastungsfall beachten)
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''proj = Projektionsfläche zur Berechnung der mittleren Flächenpressung

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Berechnungsaufgabe für eine Bolzenverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.1 (Seite: 293 RM)

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|300px]]

Ein Bolzengelenk soll durch eine sehr stark stoßhaft auftretende Kraft F=14,5kN schwellend belastet werden.
Für Stangen- und Gabelkopf ist der Werkstoff S275JR vorgesehen. Als Bolzen soll ein ungehärteter Zylinderstift nach '''[[DIN]]''' EN ISO 2338,Toleranzfeld h8 verwendet werden, der in der Bohrung des Stangenkopfes mit einer Spielpassung und in der Bohrung der Gabel mit einer Übermaßpassung sitzt.Im Betrieb führt der Bolzen keine Gleitbewegung in dem Stangenkopf aus.

'''Gesucht''':

a-) Die Hauptabmessungen des Gelenkes (''d'', ''ts'', tG , ''D'' und ''l'' ) sind zu ermitteln. ( ''l''= Stiftlänge) Für den Bolzen ist die
Normbezeichnung anzugeben. [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 9-3)#Bolzengelenk|(TB 9-3)]]

b-) Das Gelenk ist auf Abscheren und auf Flächenpressung in der Gabelbohrung und in der Stangenbohrung zu prüfen.

c-) Der Bolzen ist auf Biegespannung zu prüfen.

[[Media:Bolzen_Aufgabe.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Bolzengelenk|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Stiftverbindungen''' ==

=== Querstiftverbindung ===
[[Bild:Querstiftverbindungen.png|thumb|right|700px]]

'''Querstiftverbindungen, die ein Drehmoment zu übertragen haben, wie z.B. Hebelnaben, werden bei größeren Kräften auf Flächenpressung und auf Abscheren nachgeprüft.'''

'''mittlere Flächenpressung (Nabe)'''

[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]
[[Bild:Tazulässig.png|thumb|right|300px]]
[[Bild:PN(Nabe).png]]

'''maximale mittlere Flächenpressung (Welle)'''

[[Bild:Pw.png]]

'''Scherspannung im Stift'''

[[Bild:Scherspannung.png]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser
[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,2...0,3) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''D'' = 2 * ''s'' + dw

''s'' = Dicke der Nabenwand
[Erfahrungsgemäß wird für den entwurfgewählt: ''s'' = (0,25...0,5) * dw für St- und GS-Naben, ''s'' = 0,75 * dw für GJL-(GG-)Naben]

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== Steckstiftverbindungen ===
[[Bild:Steckstift-Verbindungen.png|thumb|400px|right]]

'''Bei Steckstiftverbindungen entprechend Bild wird der Stift durch das Moment ''M'' = ''F'' * ''l'' auf Biegung und durch ''F'' als Querkraft auf Scub, der jedoch vernahlässigt werden kann, sowie auf Flächenpressung beansprucht.'''

'''Biegespannung'''

[[Bild:Biegespannung Qb.png]]

'''σ'''b = Biegespannung
[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px]]
'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten), für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''d'' = Stiftdurchmesser

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

'''Maximale mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Pmax Steckstift.png]]
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''F''nenn = senkrecht zur Stiftachse wirkende Nennbiegekraft

''l'' = Hebelarm der Biegekraft

''s'' = Einstecktiefe des Stiftes

''d'' = Stiftdurchmesser

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== '''Längsstiftverbindungen''' ===
[[Bild:Längsstiftverbindung.png|thumb|right|400px]]

'''Längsstiftverbindungen, die entsprechend Bild ein Drehmoment zu übertragen haben, werden auf Flächenpressung und Abscheren des Stiftes beansprucht. Da rechnerisch die mittlere Flächenpressung doppelt so groß wie die Abscherspannung ist, kann die Scherbeanspruchung in Vollstiften vernachlässigt werden, solange 2 * '''τ'''azul > ''p''zul ist, was für alle üdlichen Werkstoffpaarungen zutrifft.'''

'''mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Mittlere Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser

[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,15...0,2) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''l'' = tragende Stiftlänge, abhängig von der Nabenbreite, üblich ''l'' = (1...1,5) * dw

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

== '''Berechnungsaufgabe für eine Stiftverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.3 (Seite: 295 RM)

[[Bild:Schalthebel.jpg|400px]]

Die Nabe eines Schalthebels aus EN-GJL-200 soll mit einer Welle aus E295 mit dw=32mm Durchmesser durch einen Kegelkerbstift nach DIN EN ISO 8744 als Querstift verbunden werden. Am Ende des Hebels mit Länge ''l''1= 80mm ist zur Befestigung der Rückstellfeder ein Passkerbstift DIN 1469-C8x25-St (Kerbstift mit Hals und gerundeter Nut am Ende) eingesetzt, so dass bei s= 12mm, die freie Stiftlänge ''l''2= 15mm beträgt. Die größte Federkraft F=400 N greift schwellend an. Stöße treten nicht auf.

'''Gesucht''':

a-) Der zum Wellendurchmesser dw passende (mittlere) Durchmesser ( d ) des Querstiftes und dessen Länge '''''l''''' sind festzulegen,

wenn der Nabendurchmesser D= 2 * dw ausgeführt wird. Die Normbezeichnung des Kegelkerbstiftes ist anzugeben.

b-) Die Querstiftverbindung ist nach Flächenpressung (Nabe, Welle) und Abscheren zu prüfen.

c-) Der Passkerbstift ist zu prüfen ( auf Biegung ), für den zunächst ein Durchmesser d1= 8mm vorgesehen wird, der ggf. zu ändern ist.

d-) Die Flächenpressung für den Passkerbstift ist zu prüfen.

[[Media:Aufgabe_Stifte.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Schalthebel|Hier geht's zur Lösung!]]

== Formelzeichen mit Einheiten ==
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Formelzeichen|Hier geht's zur Formelzeichen!]]

=='''Powerpoint'''==

[[Media:Bolzen_und_Stifte.ppt|Bolzen-,Stiftverbindungen]]

==Quellenangabe==

*Roloff/Matek: Maschinenelemente, Lehrbuch und Tabellenbuch,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 18. Aufl. 2007, ISBN 3-834-80262-X , € 36,90.

*Roloff/Matek Maschinenelemente Formelsammlung,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 8. Aufl. 2006. ISBN 3-834-80119-4, € 20,90.

*Tabellenbuch Metall, 43. Auflage. [http://www.europa-lehrmittel.de/4dcgi/page?responsePage=/html/index2.html&0.9606717324196992 Europa Verlag ], ISBN 3-8085-1673-9, € 21,50

*[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de]

== Links ==

[http://www.gremako.de Gregory & Maackens GmbH & Co. KG]

[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de] '''Hier findest du eine Vorlesung zum Thema Bolzen und Stiftverbindungen.'''

[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]

[[Kategorie:Fertigungstechnik]]

{{Sprungmarke Allgemeines}}

Bolzen- und Stiftverbindungen

2008-10-11T21:13:56Z

Bülent: /* Anwendungsbeispiele für Bolzenverbindungen */

'''Hallo {{Currentuser}}, ich wünsche Dir viel Spaß beim Lesen dieser Seite...'''

==''' Allgemeines''' ==
<table width="100%" border="0">
<tr>
<td><div align="center"><[[Bild:Pins-1-.gif|300px]]
</div></td>
<td><div align="center">__TOC__</div></td>
</tr>
</table>
 
 

Bauteile lassen sich einfach und kostengünstig mit Bolzen, Stiften oder ähnlichen Formteilen verbinden. Diese Verbindungselemente werden sowohl für lose als auch für feste Verbindungen, für Lagerungen, für Führungen, Zentrierungen, Halterungen und zum Sichern der Bauteile gegen Überlastung (z.B. Brechbolzen und [[Bolzen- und Stiftverbindungen: Sicherheits- kupplungen#Bolzengelenk|Sicherheits- kupplungen]]
Sicherheits- kupplungen) verwendet.
Bei losen Verbindungen und auch zur Aufnahme von [http://de.wikipedia.org/wiki/Axialkraft Axialkräften] müssen die Bolzen bzw. die gelagerten oder verbundenen Teile häufig durch '''[[Sicherungselemente]]''', wie Splinte, Sicherungs -ringe oder Querstifte, gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert werden.

== '''Bolzen''' ==

Bolzen werden häufig angewendet als Gelenkverbindung. Für die Bolzendurchmesser empfehlen die '''[[Normen]]''' die [http://www.maschinenbau.tu-ilmenau.de/mb/wwwkt/imk_lehrmaterialien/home/downld_ma/passungssynthese/passungssynthese_030102/html/glossar.html Toleranzklasse] [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html h11].
Für die Bolzen wählt man meist einen härteren '''[[Werkstoff]]''' als für die Bauteile, um Fressgefahr und übermäßigen Verschleiß zu vermeiden. Normbolzen werden aus Automatenstahl hergestellt.Bolzenverbindungen mit Schwenk- bzw. langsamen Umlaufbewegungen arbeiten meist im Bereich der Festkörper-bzw. Mischreibung und sind deshalb durch Fressen bzw. übermäßigen Verschleiß (Ausschlagen) gefährdet. Betriebssichere Lösungen lassen sich durch die Wahl geeigneter Gleitpartner nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|TB 9-1]] finden.
Weiche Bolzen können mit Spannbuchsen eingebaut werden. Bei höheren Anforderungen (extreme Temperaturen, höchste Lagerbelastungen, Korrosion u.a) ermöglicht eine dünne Gleitbeschichtung aus [http://de.wikipedia.org/wiki/Festschmierstoff Festschmierstoffe] oft eine wartungsfreie Lebensdauer -schmierung. Soll eine Schmierung der Lauffläche mittels [http://de.wikipedia.org/wiki/Schmiernippel Schmiernippel] durch den Bolzen hindurch erfolgen, dann sind Schmierlöcher nach DIN 1442 vorzusehen.

[[Bild:Bolzenformen.jpg|500px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Bolzen ohne Kopf, b) Bolzen ohne Kopf und mit Splintlöchern, c) Bolzen mit Kopf und mit Splintloch (Form A ohne Splintloch), d) Bolzen mit Kopf und mit Gewindezapfen'''

----

=== '''Einsatz :''' ===

* Sehr einfache und kostengünstige Verbindung

* Sowohl für lose als auch feste Verbindungen

* Verdrehsicherung Nabe/Welle

* Halterung für Feder

* Lagegenaue Fixierung von Bauteilen

----

=== Anwendungsbeispiele für Bolzenverbindungen ===
<gallery>
Bild:Bolzen in Kranbau.png
Bild:Kranbau.jpg
Bild:Kranbau1.png
Bild:Maschinenteile.png
Bild:Kolbenbolzen.png
Bild:Bolzen mit Sicherung.png
Bild:Gelenkverbindung.jpg
Bild:Gelenkverbindung2.jpg
</gallery>

Quelle RM und video.tu-clausthal.de
----

== '''Stifte''' ==
Stiftverbindungen werden hergestellt, in dem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit [http://de.wikipedia.org/wiki/Passung Übermaß] eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und kraftschlüssig. Stifte dienen zur Sicherung der Lage (Fixierung,Zentrierung) von Bauteilen ,zur scherfesten Verbindung von Maschinenteilen, zur Halterung von Federn oder "fliegenden" Lagerung von Maschinenteilen, zur Sicherung von Bolzen und Muttern und zur Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte). Bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen sind die verlangte Fixiergenauigkeit, Herstellkosten für die Aufnahmebohrung (Passarbeit), die Sitzfestigkeit, die Lösbarkeit und die verlangte [http://www.chemgapedia.de/vsengine/popup/vsc/de/glossar/s/sc/scherkraft.glos.html Scherkraft]. Stifte sollen aus einem härteren Werkstoff als die zu verbindenden Bauteile sein.

=== '''Einsatz:''' ===

* Sicherung der Lage (Fixierung, Zentrierung)

* Sicherung gegen Verdrehen - scherfeste Verbindung von Maschinenteilen

* Halterung von Federn

* „Fliegende“ Lagerungen

* Sicherung von Bolzen und Muttern

* Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte)

'''Nach der Form wird grundsätzlich unterschieden zwischen''':

* '''Kegelstift'''

* '''Zylinderstift'''

* '''Kerbstifte und Kerbnägel'''

* '''Spannstift (Spannhülsen)'''

* '''Spannbuchsen'''

'''Alle Stiftarten gibt es in verschiedenen Ausführungen.'''

{{Sprungmarke Allgemeines}}

=== Kegelstifte ===

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Kegelstifte können die bei häufigem Ausbau auftretende Abnutzung bzw. Lochaufweitung ausgleichen und stellen deshalb immer wieder die genaue Lage der Teile zueinander her. Sie werden überwiegend als Passstifte, aber auch als Verbindungsstifte z.B. als Querstifte bei [http://www.maedler.de/de/Catalog/P/1643/1625/862.aspx Stellringen] und Wellengelenken, verwendet. Da die Aufnahmebohrung kegelig aufgerieben und der Stift eingepasst werden muss, ist ihre Anwendung kostspielig. Kegelstifte lassen sich leicht lösen, sind aber nicht rüttelfest. Kann der Kegelstift nicht herausgeschlagen werden wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Kegelstifte mit Gewindezapfen nach '''[[DIN]]''' EN 28737 bzw. mit Innengewinde '''[[DIN]]''' EN 28736 zu verwenden, die mittels einer Mutter bzw. [[Schraubenverbindungen|Schraube]] gelöst werden können.

[[Bild:Kegelstifte, ungehärtet.jpg|400px]]

'''a) für durchgehende Löcher, b) mit Gewindezapfen (für Grundlöcher), c) mit Innengewinde (für Grundlöcher)'''

=== Zylinderstifte ===

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Zylinderstifte aus ungehärtetem Stahl und austenitischem Stahl nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 2338 werden in den [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html Toleranzklassen] m6 und h8 gefertigt. Ihre anwendung entspricht den Kegelstiften. Das erforderliche Aufreiben der Bohrung macht ihre Anwendung kostspielig. Sie sind schwerer lösbar als Kegelstifte und auch nicht rüttelfest. Zum Verbinden und Fixieren von hochbeanspruchten und gehärteten Teilen an Vorrichtungen und Werkzeugen kommen durchgehärtete (Typ A) bzw. einsatzgehärtete
(Typ B) Zylinderstifte nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8734 mit der Toleranzklasse m6 in Frage. Kann der Zylinderstift nicht herausgeschlagen werden, wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Zylinderstifte mit Innengewinde nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8733 und nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8735 ausgeführt. Durch eine leichte Abflachung oder Längsrille am Stiftmantel kann beim Eindrücken des Stiftes verdrängte Luft (Öl)
entweichen. Die Stifte können unter Zuhilfenahme von Abziehschrauben "gezogen" werden.

[[Bild:Zylinderstifte.jpg|800px]]

'''a) für durchgehende Löcher, b) bis d) mit Innengewinde und Abflachung oder Längsrille zur Druckentlastung (für Grundlöcher)
'''e) Lösen eines Stiftes mit Hilfe einer Abziehschschraube, f) Lösen eines Stiftes mit Hilfe eines von Hand geführten Schlaggewichtes'''

=== '''Kerbstifte und Kerbnägel''' ===

----

Im Gegensatz zu den glatten Kegel- und Zylinderstiften sind Kerbstifte und Kerbnägel am Umfang mit 3 Kerbwulstpaaren versehen, die beim Einschlagen in das nur mit dem [[Anschleifen von Spiralbohrern|Spiralbohrer]] hergestelte Loch elastisch in die Kerbfurchen zurückgedrängt werden.Die dadurch gegenüber der unbeschädigt bleibenden Bohrlochwandung entstehende radiale Verspannung hält den Kerbstift (Kerbnagel) rüttelfest.Er kann mehrfach wiederverwendet werden.Die Herstellung solcher Verbindungen ist aufgrund der einfachen Arbeitsweise sehr wirtschaftlich.Kerbstifte nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8739 bis 8745 werden sowohl als Befestigungs- und Sicherungsstifte an Stelle von Kegel- und Zylinderstiften sowie auch als Lager- und Gelenkbolzen vielseitig verwendet.Mit Kerbnägeln nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8746 und 8747 können gering beanspruchte Teile, wie Rohrschellen und Schilder, einfach und schnell befestigt werden.Um ein ein Fressen der Stifte zu verhindern, muss ihre [[Festigkeit]] größer als die der Bauteile sein.

[[Bild:Kerbwulst.jpg|800px]]

'''a) Kerbprinzip, b) Passkerbstift mit Halös nach DIN 1469, c) Zylinderkerbstift mit Einführ-Ende, d) Kegelkerbstift,
'''e) Passkerbstift, f) Zylinderkerbstift mit Fase, g) Steckkerbstift, h) Knebelkerbstift, i) Halbrundkerbnagel, k)''' '''Senkkerbnagel'''

=== Spannstifte (Spannhülsen) ===

----

Spannstifte werden aus gewalztem Federbandstahl gerollt. Die leichte Ausführung nach DIN EN ISO 13337 unterscheidet sich von der schweren Ausführung nach DIN EN ISO 8752 nur durch die Wanndicke (0,1 * d bzw. 0,2 * d). Die in Längsrichtung geschlitzten Hülsen haben gegenüber dem Lochdurchmesser je nach Größe ein Übermaß von 0,2 bis 0,5mm, so dass sich nach dem Eintreiben ein rüttelfester Sitz ergibt. Die Stifte lassen sich leicht austreiben und können mehrfach wieder verwendet werden. Kegelige Stiftenden erleichtern das Einführen in die Aufnahmebohrung. Spannstifte sind zur Aufnahme von Stoß- und
Schlagarbeit geeignet. Sie werden ähnlich wie Kerbstifte als Pass-, Befestigungs- und Sicherungsstifte wervendet. Als Schrauben- und Bolzenhülsen werden sie dort eingesetzt, wo Scherkräfte zu übertragen sind und die Schrauben und Bolzen entlastet und klein gehalten werden sollen. Beim Einbau der Stifte ist die Lage des Schlitzes zur Kraftrichtung zu beachten.
Für große Scherkräfte können aus zwei ineinandergeschobenen Stiften Verbundspannstifte gebildet werden. Beim Connex-Spannstift bewirken die versetzt angeordneten Zähne des Schlitzes eine zusätzliche Axialspannung. Spiral-Spannstifte und Connex-Spannstift weisen gegenüber Spannstiften mit offenem Schlitz folgende Vorteile auf:Erhöhte Sitzfestigkeit, gleichhoher Scherfestigkeit in jeder radialen Richtung. Sie sind unempfindlich gegen Stoß- und Schlagbeanspruchung und werden als Pass-, Verbindungs- und Gelenkstifte eingesetzt. Die Aufnahmebohrungen für alle Spannstifte können einfach mit Spiralbohrern hergestellt werden.

[[Bild:Spannstifte.jpg|700px]]

'''a) Spannstift, b) weiche Federung (vermeiden), c) harte Federung, d) Verbundspannstift, e) Spiral-Spannstift,
'''f) Connex-Spannstift'''

=== Spannbuchsen ===

----

Spannbuchsen werden aus vergütetem [http://www.banki.hu/~aat/oktatas/gepesz/anyagtudomany2/diagram/m_5026_56Si7.pdf Federbandstahl 55Si7] gerollt, wahlweise mit geradem, pfeilförmigem und schrägem Schlitz ausgeführt und als Einspannbuchsen für Bohrungen bzw. als Aufspannbuchsen für Zapfen verwendet.Sie können bei großen Lagerdrücken mit geringen Schwingbewegungen und bei nicht ausreichender Schmierung als Lager geeignet sein. Als leicht auswechselbare Verschleißteile erhöhen sie die Lebensdauer von Bauteilen, wie z.B. Bremsgestängen von Schienenfahrzeuge und Gelenken von Baumaschinen.Die aufnehmenden Bohrungen bzw. Zapfen werden in den Toleranzklassen H8 bzw. h8 ausgeführt.

[[Bild:Spannbuchsen.jpg|600px]]

'''a) Einspannbuchse ohne Aussenkung (Form E) und mit pfeilförmigem schlitz (Form P) für Lagerungen mit Umlaufbewegungen,
'''b)Aufpspannbuchse mit geradem Schlitz (Form G) für Lagerungen mit Schwenkbewegungen'''

=== '''Anwendungs Beispiele für Stifte''' ===

----

[[Bild:Ke2-04112005 00960657.png]]

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Wiederholungsfragen''' ==

1-) Wie lassen sich Bauteile mit Bolzen und Stiften verbinden?

2-) Warum werden Bolzen bei losen Verbindungen gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert?

3-) Aus welchen Werkstoff werden Bolzen hergestellt und warum wählt man einen härteren Werkstoff als für die Bauteile?

4-) Wie werden Stiftverbindungen hergestellt?

5-) Was ist bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen?

6-) Warum ist die Anwendung von Kegelstiften kostspielig?

7-) Wo kommen den Typ A und Typ B Zylinderstifte zum Einsatz?

8-) Was haben Kerbstifte Gegensatz zu den glatten Kegel und Zylinderstiften am Umfang?

9-) Wo werden Kerbnägel Eingesetzt?

10-) Wodurch unterscheiden sich die Leichte Ausführung und die schwere Ausführung von Spannstiften?

11-) Wo werden Spannbuchsen als leicht auswechselbare Verschleißteile eingesetzt?

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösungen#Lösungen|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Bolzenverbindungen''' ==

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|thumb|right|300px]]

'''Die Bolzenverbindungen werden in Prinzip wie im Bild dargestellt, gestaltet. Die Bolzen werden dabei auf Biegung, Schub und Flächenpressung beansprucht.'''

'''Die Fügebedingungen des Bolzens in der Gabel und in der Stange haben einen erheblichen Einfluss auf die Größe der im Bolzen auftretenden Biegemomente.'''

----

=== Einbaufälle und Biegemomente von Bolzen (Einbaufall 1) ===

'''Einbaufall 1'''

Der Bolzen sitzt in der Gabel und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 1.png|thumb|right|300px]]

1-) Bolzen als frei aufliegender Träger

2-) Querkraftfläche

3-) Momentenfläche

[[Bild:Mbmax.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

tG = Dicke des Gabelauges

----

=== '''Einbaufall 2''' ===

Der Bolzen sitzt in der Gabel mit einer Übermaßpassung und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall2.png|thumb|right|300px]]

4-) Bolzen als beidseitig eingespannter Träger

5-) Querkraftfläche im Bereich der Stange

6-) Momentenfläche im Bereich der Stange

[[Bild:Mbmax2.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

Gleichgroßes Biegemoment in den Bolzenquerschnitten A-B und C-D.

----

=== '''Einbaufall 3''' ===

Der Bolzen sitzt in der Stange mit einer Übermaßpassung und in der Gabel mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 3.png|right|thumb|300px]]

7-) Bolzen als mittig eingespannter Träger

8-) Querkraftfläche im bereih der Gabel

9-) Momentenfläche im Bereich der Gabel

[[Bild:Mbmax3.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

tG = Dicke des Gabelauges

Größtes Biegemoment in den Einspannquerschnitten A-B .

----

=== Festlegen der Bauteilabmessungen ===
[[Bild:Bolzen Durchmesser.png|thumb|right|400px]]

'''Bolzendurchmesser (Entwurfsberechnung)'''

[[Bild:D.png|150px]]

'''Für Augen und Naben Durchmesser:'''

'''D = (2,5…3) * d (für Stahl und GS)'''

'''D = (3…3,5) * d (für GJL und GG)'''

''d'' = Bolzendurchmesser

''KA'' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''k'' = Einspannfaktor,abhängig vom Einbaufall (siehe Bild rechts)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Fnenn = Nenn-Betriebskraft

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastung abhängig siehe Bild rechts)

''ts'' = Dicke des Stangen (Formel siehe Bild rechts)

tG = Dicke des Gabelauges (Formel siehe Bild rechts)

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.
----

=== '''Biegespannung (Vollbolzen)''' ===

[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px]]

'''σ'''b = Biegespannung

''KA'' = Anwendunsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment (Einbaufall beachten und ''M'' bmax Formel entsprechend auswählen)

''W'' = Wiederstandsmoment

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Biegespannung.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

----

=== '''Schubspannung in der Nulllinie (Vollbolzen)''' ===
[[Bild:Tazul.png|thumb|right|300px]]

'''τ'''max = Schubspannung

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''S = Querschnittsfläche des Bolzens

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Tmax.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

----

=== '''Mittlere Flähenpressung''' ===

[[Bild:Pzul.png|thumb|right|300px]]

[[Bild:Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung (Belastungsfall beachten)
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''proj = Projektionsfläche zur Berechnung der mittleren Flächenpressung

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Berechnungsaufgabe für eine Bolzenverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.1 (Seite: 293 RM)

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|300px]]

Ein Bolzengelenk soll durch eine sehr stark stoßhaft auftretende Kraft F=14,5kN schwellend belastet werden.
Für Stangen- und Gabelkopf ist der Werkstoff S275JR vorgesehen. Als Bolzen soll ein ungehärteter Zylinderstift nach '''[[DIN]]''' EN ISO 2338,Toleranzfeld h8 verwendet werden, der in der Bohrung des Stangenkopfes mit einer Spielpassung und in der Bohrung der Gabel mit einer Übermaßpassung sitzt.Im Betrieb führt der Bolzen keine Gleitbewegung in dem Stangenkopf aus.

'''Gesucht''':

a-) Die Hauptabmessungen des Gelenkes (''d'', ''ts'', tG , ''D'' und ''l'' ) sind zu ermitteln. ( ''l''= Stiftlänge) Für den Bolzen ist die
Normbezeichnung anzugeben. [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 9-3)#Bolzengelenk|(TB 9-3)]]

b-) Das Gelenk ist auf Abscheren und auf Flächenpressung in der Gabelbohrung und in der Stangenbohrung zu prüfen.

c-) Der Bolzen ist auf Biegespannung zu prüfen.

[[Media:Bolzen_Aufgabe.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Bolzengelenk|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Stiftverbindungen''' ==

=== Querstiftverbindung ===
[[Bild:Querstiftverbindungen.png|thumb|right|700px]]

'''Querstiftverbindungen, die ein Drehmoment zu übertragen haben, wie z.B. Hebelnaben, werden bei größeren Kräften auf Flächenpressung und auf Abscheren nachgeprüft.'''

'''mittlere Flächenpressung (Nabe)'''

[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]
[[Bild:Tazulässig.png|thumb|right|300px]]
[[Bild:PN(Nabe).png]]

'''maximale mittlere Flächenpressung (Welle)'''

[[Bild:Pw.png]]

'''Scherspannung im Stift'''

[[Bild:Scherspannung.png]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser
[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,2...0,3) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''D'' = 2 * ''s'' + dw

''s'' = Dicke der Nabenwand
[Erfahrungsgemäß wird für den entwurfgewählt: ''s'' = (0,25...0,5) * dw für St- und GS-Naben, ''s'' = 0,75 * dw für GJL-(GG-)Naben]

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== Steckstiftverbindungen ===
[[Bild:Steckstift-Verbindungen.png|thumb|400px|right]]

'''Bei Steckstiftverbindungen entprechend Bild wird der Stift durch das Moment ''M'' = ''F'' * ''l'' auf Biegung und durch ''F'' als Querkraft auf Scub, der jedoch vernahlässigt werden kann, sowie auf Flächenpressung beansprucht.'''

'''Biegespannung'''

[[Bild:Biegespannung Qb.png]]

'''σ'''b = Biegespannung
[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px]]
'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten), für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''d'' = Stiftdurchmesser

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

'''Maximale mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Pmax Steckstift.png]]
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''F''nenn = senkrecht zur Stiftachse wirkende Nennbiegekraft

''l'' = Hebelarm der Biegekraft

''s'' = Einstecktiefe des Stiftes

''d'' = Stiftdurchmesser

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== '''Längsstiftverbindungen''' ===
[[Bild:Längsstiftverbindung.png|thumb|right|400px]]

'''Längsstiftverbindungen, die entsprechend Bild ein Drehmoment zu übertragen haben, werden auf Flächenpressung und Abscheren des Stiftes beansprucht. Da rechnerisch die mittlere Flächenpressung doppelt so groß wie die Abscherspannung ist, kann die Scherbeanspruchung in Vollstiften vernachlässigt werden, solange 2 * '''τ'''azul > ''p''zul ist, was für alle üdlichen Werkstoffpaarungen zutrifft.'''

'''mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Mittlere Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser

[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,15...0,2) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''l'' = tragende Stiftlänge, abhängig von der Nabenbreite, üblich ''l'' = (1...1,5) * dw

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

== '''Berechnungsaufgabe für eine Stiftverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.3 (Seite: 295 RM)

[[Bild:Schalthebel.jpg|400px]]

Die Nabe eines Schalthebels aus EN-GJL-200 soll mit einer Welle aus E295 mit dw=32mm Durchmesser durch einen Kegelkerbstift nach DIN EN ISO 8744 als Querstift verbunden werden. Am Ende des Hebels mit Länge ''l''1= 80mm ist zur Befestigung der Rückstellfeder ein Passkerbstift DIN 1469-C8x25-St (Kerbstift mit Hals und gerundeter Nut am Ende) eingesetzt, so dass bei s= 12mm, die freie Stiftlänge ''l''2= 15mm beträgt. Die größte Federkraft F=400 N greift schwellend an. Stöße treten nicht auf.

'''Gesucht''':

a-) Der zum Wellendurchmesser dw passende (mittlere) Durchmesser ( d ) des Querstiftes und dessen Länge '''''l''''' sind festzulegen,

wenn der Nabendurchmesser D= 2 * dw ausgeführt wird. Die Normbezeichnung des Kegelkerbstiftes ist anzugeben.

b-) Die Querstiftverbindung ist nach Flächenpressung (Nabe, Welle) und Abscheren zu prüfen.

c-) Der Passkerbstift ist zu prüfen ( auf Biegung ), für den zunächst ein Durchmesser d1= 8mm vorgesehen wird, der ggf. zu ändern ist.

d-) Die Flächenpressung für den Passkerbstift ist zu prüfen.

[[Media:Aufgabe_Stifte.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Schalthebel|Hier geht's zur Lösung!]]

== Formelzeichen mit Einheiten ==
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Formelzeichen|Hier geht's zur Formelzeichen!]]

=='''Powerpoint'''==

[[Media:Bolzen_und_Stifte.ppt|Bolzen-,Stiftverbindungen]]

==Quellenangabe==

*Roloff/Matek: Maschinenelemente, Lehrbuch und Tabellenbuch,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 18. Aufl. 2007, ISBN 3-834-80262-X , € 36,90.

*Roloff/Matek Maschinenelemente Formelsammlung,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 8. Aufl. 2006. ISBN 3-834-80119-4, € 20,90.

*Tabellenbuch Metall, 43. Auflage. [http://www.europa-lehrmittel.de/4dcgi/page?responsePage=/html/index2.html&0.9606717324196992 Europa Verlag ], ISBN 3-8085-1673-9, € 21,50

*[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de]

== Links ==

[http://www.gremako.de Gregory & Maackens GmbH & Co. KG]

[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de] '''Hier findest du eine Vorlesung zum Thema Bolzen und Stiftverbindungen.'''

[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]

[[Kategorie:Fertigungstechnik]]

{{Sprungmarke Allgemeines}}

Bolzen- und Stiftverbindungen

2008-10-11T21:13:05Z

Bülent: /* '''Bolzen''' */

'''Hallo {{Currentuser}}, ich wünsche Dir viel Spaß beim Lesen dieser Seite...'''

==''' Allgemeines''' ==
<table width="100%" border="0">
<tr>
<td><div align="center"><[[Bild:Pins-1-.gif|300px]]
</div></td>
<td><div align="center">__TOC__</div></td>
</tr>
</table>
 
 

Bauteile lassen sich einfach und kostengünstig mit Bolzen, Stiften oder ähnlichen Formteilen verbinden. Diese Verbindungselemente werden sowohl für lose als auch für feste Verbindungen, für Lagerungen, für Führungen, Zentrierungen, Halterungen und zum Sichern der Bauteile gegen Überlastung (z.B. Brechbolzen und [[Bolzen- und Stiftverbindungen: Sicherheits- kupplungen#Bolzengelenk|Sicherheits- kupplungen]]
Sicherheits- kupplungen) verwendet.
Bei losen Verbindungen und auch zur Aufnahme von [http://de.wikipedia.org/wiki/Axialkraft Axialkräften] müssen die Bolzen bzw. die gelagerten oder verbundenen Teile häufig durch '''[[Sicherungselemente]]''', wie Splinte, Sicherungs -ringe oder Querstifte, gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert werden.

== '''Bolzen''' ==

Bolzen werden häufig angewendet als Gelenkverbindung. Für die Bolzendurchmesser empfehlen die '''[[Normen]]''' die [http://www.maschinenbau.tu-ilmenau.de/mb/wwwkt/imk_lehrmaterialien/home/downld_ma/passungssynthese/passungssynthese_030102/html/glossar.html Toleranzklasse] [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html h11].
Für die Bolzen wählt man meist einen härteren '''[[Werkstoff]]''' als für die Bauteile, um Fressgefahr und übermäßigen Verschleiß zu vermeiden. Normbolzen werden aus Automatenstahl hergestellt.Bolzenverbindungen mit Schwenk- bzw. langsamen Umlaufbewegungen arbeiten meist im Bereich der Festkörper-bzw. Mischreibung und sind deshalb durch Fressen bzw. übermäßigen Verschleiß (Ausschlagen) gefährdet. Betriebssichere Lösungen lassen sich durch die Wahl geeigneter Gleitpartner nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|TB 9-1]] finden.
Weiche Bolzen können mit Spannbuchsen eingebaut werden. Bei höheren Anforderungen (extreme Temperaturen, höchste Lagerbelastungen, Korrosion u.a) ermöglicht eine dünne Gleitbeschichtung aus [http://de.wikipedia.org/wiki/Festschmierstoff Festschmierstoffe] oft eine wartungsfreie Lebensdauer -schmierung. Soll eine Schmierung der Lauffläche mittels [http://de.wikipedia.org/wiki/Schmiernippel Schmiernippel] durch den Bolzen hindurch erfolgen, dann sind Schmierlöcher nach DIN 1442 vorzusehen.

[[Bild:Bolzenformen.jpg|500px]]
Quelle RM Kapitel 9

'''a) Bolzen ohne Kopf, b) Bolzen ohne Kopf und mit Splintlöchern, c) Bolzen mit Kopf und mit Splintloch (Form A ohne Splintloch), d) Bolzen mit Kopf und mit Gewindezapfen'''

----

=== '''Einsatz :''' ===

* Sehr einfache und kostengünstige Verbindung

* Sowohl für lose als auch feste Verbindungen

* Verdrehsicherung Nabe/Welle

* Halterung für Feder

* Lagegenaue Fixierung von Bauteilen

----

=== Anwendungsbeispiele für Bolzenverbindungen ===
<gallery>
Bild:Bolzen in Kranbau.png
Bild:Kranbau.jpg
Bild:Kranbau1.png
Bild:Maschinenteile.png
Bild:Kolbenbolzen.png
Bild:Bolzen mit Sicherung.png
Bild:Gelenkverbindung.jpg
Bild:Gelenkverbindung2.jpg
</gallery>

Quelle RM und
----

== '''Stifte''' ==
Stiftverbindungen werden hergestellt, in dem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit [http://de.wikipedia.org/wiki/Passung Übermaß] eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und kraftschlüssig. Stifte dienen zur Sicherung der Lage (Fixierung,Zentrierung) von Bauteilen ,zur scherfesten Verbindung von Maschinenteilen, zur Halterung von Federn oder "fliegenden" Lagerung von Maschinenteilen, zur Sicherung von Bolzen und Muttern und zur Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte). Bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen sind die verlangte Fixiergenauigkeit, Herstellkosten für die Aufnahmebohrung (Passarbeit), die Sitzfestigkeit, die Lösbarkeit und die verlangte [http://www.chemgapedia.de/vsengine/popup/vsc/de/glossar/s/sc/scherkraft.glos.html Scherkraft]. Stifte sollen aus einem härteren Werkstoff als die zu verbindenden Bauteile sein.

=== '''Einsatz:''' ===

* Sicherung der Lage (Fixierung, Zentrierung)

* Sicherung gegen Verdrehen - scherfeste Verbindung von Maschinenteilen

* Halterung von Federn

* „Fliegende“ Lagerungen

* Sicherung von Bolzen und Muttern

* Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte)

'''Nach der Form wird grundsätzlich unterschieden zwischen''':

* '''Kegelstift'''

* '''Zylinderstift'''

* '''Kerbstifte und Kerbnägel'''

* '''Spannstift (Spannhülsen)'''

* '''Spannbuchsen'''

'''Alle Stiftarten gibt es in verschiedenen Ausführungen.'''

{{Sprungmarke Allgemeines}}

=== Kegelstifte ===

----

Kegelstifte können die bei häufigem Ausbau auftretende Abnutzung bzw. Lochaufweitung ausgleichen und stellen deshalb immer wieder die genaue Lage der Teile zueinander her. Sie werden überwiegend als Passstifte, aber auch als Verbindungsstifte z.B. als Querstifte bei [http://www.maedler.de/de/Catalog/P/1643/1625/862.aspx Stellringen] und Wellengelenken, verwendet. Da die Aufnahmebohrung kegelig aufgerieben und der Stift eingepasst werden muss, ist ihre Anwendung kostspielig. Kegelstifte lassen sich leicht lösen, sind aber nicht rüttelfest. Kann der Kegelstift nicht herausgeschlagen werden wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Kegelstifte mit Gewindezapfen nach '''[[DIN]]''' EN 28737 bzw. mit Innengewinde '''[[DIN]]''' EN 28736 zu verwenden, die mittels einer Mutter bzw. [[Schraubenverbindungen|Schraube]] gelöst werden können.

[[Bild:Kegelstifte, ungehärtet.jpg|400px]]

'''a) für durchgehende Löcher, b) mit Gewindezapfen (für Grundlöcher), c) mit Innengewinde (für Grundlöcher)'''

=== Zylinderstifte ===

----

Zylinderstifte aus ungehärtetem Stahl und austenitischem Stahl nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 2338 werden in den [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html Toleranzklassen] m6 und h8 gefertigt. Ihre anwendung entspricht den Kegelstiften. Das erforderliche Aufreiben der Bohrung macht ihre Anwendung kostspielig. Sie sind schwerer lösbar als Kegelstifte und auch nicht rüttelfest. Zum Verbinden und Fixieren von hochbeanspruchten und gehärteten Teilen an Vorrichtungen und Werkzeugen kommen durchgehärtete (Typ A) bzw. einsatzgehärtete
(Typ B) Zylinderstifte nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8734 mit der Toleranzklasse m6 in Frage. Kann der Zylinderstift nicht herausgeschlagen werden, wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Zylinderstifte mit Innengewinde nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8733 und nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8735 ausgeführt. Durch eine leichte Abflachung oder Längsrille am Stiftmantel kann beim Eindrücken des Stiftes verdrängte Luft (Öl)
entweichen. Die Stifte können unter Zuhilfenahme von Abziehschrauben "gezogen" werden.

[[Bild:Zylinderstifte.jpg|800px]]

'''a) für durchgehende Löcher, b) bis d) mit Innengewinde und Abflachung oder Längsrille zur Druckentlastung (für Grundlöcher)
'''e) Lösen eines Stiftes mit Hilfe einer Abziehschschraube, f) Lösen eines Stiftes mit Hilfe eines von Hand geführten Schlaggewichtes'''

=== '''Kerbstifte und Kerbnägel''' ===

----

Im Gegensatz zu den glatten Kegel- und Zylinderstiften sind Kerbstifte und Kerbnägel am Umfang mit 3 Kerbwulstpaaren versehen, die beim Einschlagen in das nur mit dem [[Anschleifen von Spiralbohrern|Spiralbohrer]] hergestelte Loch elastisch in die Kerbfurchen zurückgedrängt werden.Die dadurch gegenüber der unbeschädigt bleibenden Bohrlochwandung entstehende radiale Verspannung hält den Kerbstift (Kerbnagel) rüttelfest.Er kann mehrfach wiederverwendet werden.Die Herstellung solcher Verbindungen ist aufgrund der einfachen Arbeitsweise sehr wirtschaftlich.Kerbstifte nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8739 bis 8745 werden sowohl als Befestigungs- und Sicherungsstifte an Stelle von Kegel- und Zylinderstiften sowie auch als Lager- und Gelenkbolzen vielseitig verwendet.Mit Kerbnägeln nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8746 und 8747 können gering beanspruchte Teile, wie Rohrschellen und Schilder, einfach und schnell befestigt werden.Um ein ein Fressen der Stifte zu verhindern, muss ihre [[Festigkeit]] größer als die der Bauteile sein.

[[Bild:Kerbwulst.jpg|800px]]

'''a) Kerbprinzip, b) Passkerbstift mit Halös nach DIN 1469, c) Zylinderkerbstift mit Einführ-Ende, d) Kegelkerbstift,
'''e) Passkerbstift, f) Zylinderkerbstift mit Fase, g) Steckkerbstift, h) Knebelkerbstift, i) Halbrundkerbnagel, k)''' '''Senkkerbnagel'''

=== Spannstifte (Spannhülsen) ===

----

Spannstifte werden aus gewalztem Federbandstahl gerollt. Die leichte Ausführung nach DIN EN ISO 13337 unterscheidet sich von der schweren Ausführung nach DIN EN ISO 8752 nur durch die Wanndicke (0,1 * d bzw. 0,2 * d). Die in Längsrichtung geschlitzten Hülsen haben gegenüber dem Lochdurchmesser je nach Größe ein Übermaß von 0,2 bis 0,5mm, so dass sich nach dem Eintreiben ein rüttelfester Sitz ergibt. Die Stifte lassen sich leicht austreiben und können mehrfach wieder verwendet werden. Kegelige Stiftenden erleichtern das Einführen in die Aufnahmebohrung. Spannstifte sind zur Aufnahme von Stoß- und
Schlagarbeit geeignet. Sie werden ähnlich wie Kerbstifte als Pass-, Befestigungs- und Sicherungsstifte wervendet. Als Schrauben- und Bolzenhülsen werden sie dort eingesetzt, wo Scherkräfte zu übertragen sind und die Schrauben und Bolzen entlastet und klein gehalten werden sollen. Beim Einbau der Stifte ist die Lage des Schlitzes zur Kraftrichtung zu beachten.
Für große Scherkräfte können aus zwei ineinandergeschobenen Stiften Verbundspannstifte gebildet werden. Beim Connex-Spannstift bewirken die versetzt angeordneten Zähne des Schlitzes eine zusätzliche Axialspannung. Spiral-Spannstifte und Connex-Spannstift weisen gegenüber Spannstiften mit offenem Schlitz folgende Vorteile auf:Erhöhte Sitzfestigkeit, gleichhoher Scherfestigkeit in jeder radialen Richtung. Sie sind unempfindlich gegen Stoß- und Schlagbeanspruchung und werden als Pass-, Verbindungs- und Gelenkstifte eingesetzt. Die Aufnahmebohrungen für alle Spannstifte können einfach mit Spiralbohrern hergestellt werden.

[[Bild:Spannstifte.jpg|700px]]

'''a) Spannstift, b) weiche Federung (vermeiden), c) harte Federung, d) Verbundspannstift, e) Spiral-Spannstift,
'''f) Connex-Spannstift'''

=== Spannbuchsen ===

----

Spannbuchsen werden aus vergütetem [http://www.banki.hu/~aat/oktatas/gepesz/anyagtudomany2/diagram/m_5026_56Si7.pdf Federbandstahl 55Si7] gerollt, wahlweise mit geradem, pfeilförmigem und schrägem Schlitz ausgeführt und als Einspannbuchsen für Bohrungen bzw. als Aufspannbuchsen für Zapfen verwendet.Sie können bei großen Lagerdrücken mit geringen Schwingbewegungen und bei nicht ausreichender Schmierung als Lager geeignet sein. Als leicht auswechselbare Verschleißteile erhöhen sie die Lebensdauer von Bauteilen, wie z.B. Bremsgestängen von Schienenfahrzeuge und Gelenken von Baumaschinen.Die aufnehmenden Bohrungen bzw. Zapfen werden in den Toleranzklassen H8 bzw. h8 ausgeführt.

[[Bild:Spannbuchsen.jpg|600px]]

'''a) Einspannbuchse ohne Aussenkung (Form E) und mit pfeilförmigem schlitz (Form P) für Lagerungen mit Umlaufbewegungen,
'''b)Aufpspannbuchse mit geradem Schlitz (Form G) für Lagerungen mit Schwenkbewegungen'''

=== '''Anwendungs Beispiele für Stifte''' ===

----

[[Bild:Ke2-04112005 00960657.png]]

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Wiederholungsfragen''' ==

1-) Wie lassen sich Bauteile mit Bolzen und Stiften verbinden?

2-) Warum werden Bolzen bei losen Verbindungen gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert?

3-) Aus welchen Werkstoff werden Bolzen hergestellt und warum wählt man einen härteren Werkstoff als für die Bauteile?

4-) Wie werden Stiftverbindungen hergestellt?

5-) Was ist bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen?

6-) Warum ist die Anwendung von Kegelstiften kostspielig?

7-) Wo kommen den Typ A und Typ B Zylinderstifte zum Einsatz?

8-) Was haben Kerbstifte Gegensatz zu den glatten Kegel und Zylinderstiften am Umfang?

9-) Wo werden Kerbnägel Eingesetzt?

10-) Wodurch unterscheiden sich die Leichte Ausführung und die schwere Ausführung von Spannstiften?

11-) Wo werden Spannbuchsen als leicht auswechselbare Verschleißteile eingesetzt?

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösungen#Lösungen|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Bolzenverbindungen''' ==

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|thumb|right|300px]]

'''Die Bolzenverbindungen werden in Prinzip wie im Bild dargestellt, gestaltet. Die Bolzen werden dabei auf Biegung, Schub und Flächenpressung beansprucht.'''

'''Die Fügebedingungen des Bolzens in der Gabel und in der Stange haben einen erheblichen Einfluss auf die Größe der im Bolzen auftretenden Biegemomente.'''

----

=== Einbaufälle und Biegemomente von Bolzen (Einbaufall 1) ===

'''Einbaufall 1'''

Der Bolzen sitzt in der Gabel und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 1.png|thumb|right|300px]]

1-) Bolzen als frei aufliegender Träger

2-) Querkraftfläche

3-) Momentenfläche

[[Bild:Mbmax.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

tG = Dicke des Gabelauges

----

=== '''Einbaufall 2''' ===

Der Bolzen sitzt in der Gabel mit einer Übermaßpassung und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall2.png|thumb|right|300px]]

4-) Bolzen als beidseitig eingespannter Träger

5-) Querkraftfläche im Bereich der Stange

6-) Momentenfläche im Bereich der Stange

[[Bild:Mbmax2.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

Gleichgroßes Biegemoment in den Bolzenquerschnitten A-B und C-D.

----

=== '''Einbaufall 3''' ===

Der Bolzen sitzt in der Stange mit einer Übermaßpassung und in der Gabel mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 3.png|right|thumb|300px]]

7-) Bolzen als mittig eingespannter Träger

8-) Querkraftfläche im bereih der Gabel

9-) Momentenfläche im Bereich der Gabel

[[Bild:Mbmax3.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

tG = Dicke des Gabelauges

Größtes Biegemoment in den Einspannquerschnitten A-B .

----

=== Festlegen der Bauteilabmessungen ===
[[Bild:Bolzen Durchmesser.png|thumb|right|400px]]

'''Bolzendurchmesser (Entwurfsberechnung)'''

[[Bild:D.png|150px]]

'''Für Augen und Naben Durchmesser:'''

'''D = (2,5…3) * d (für Stahl und GS)'''

'''D = (3…3,5) * d (für GJL und GG)'''

''d'' = Bolzendurchmesser

''KA'' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''k'' = Einspannfaktor,abhängig vom Einbaufall (siehe Bild rechts)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Fnenn = Nenn-Betriebskraft

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastung abhängig siehe Bild rechts)

''ts'' = Dicke des Stangen (Formel siehe Bild rechts)

tG = Dicke des Gabelauges (Formel siehe Bild rechts)

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.
----

=== '''Biegespannung (Vollbolzen)''' ===

[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px]]

'''σ'''b = Biegespannung

''KA'' = Anwendunsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment (Einbaufall beachten und ''M'' bmax Formel entsprechend auswählen)

''W'' = Wiederstandsmoment

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Biegespannung.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

----

=== '''Schubspannung in der Nulllinie (Vollbolzen)''' ===
[[Bild:Tazul.png|thumb|right|300px]]

'''τ'''max = Schubspannung

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''S = Querschnittsfläche des Bolzens

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Tmax.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

----

=== '''Mittlere Flähenpressung''' ===

[[Bild:Pzul.png|thumb|right|300px]]

[[Bild:Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung (Belastungsfall beachten)
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''proj = Projektionsfläche zur Berechnung der mittleren Flächenpressung

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Berechnungsaufgabe für eine Bolzenverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.1 (Seite: 293 RM)

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|300px]]

Ein Bolzengelenk soll durch eine sehr stark stoßhaft auftretende Kraft F=14,5kN schwellend belastet werden.
Für Stangen- und Gabelkopf ist der Werkstoff S275JR vorgesehen. Als Bolzen soll ein ungehärteter Zylinderstift nach '''[[DIN]]''' EN ISO 2338,Toleranzfeld h8 verwendet werden, der in der Bohrung des Stangenkopfes mit einer Spielpassung und in der Bohrung der Gabel mit einer Übermaßpassung sitzt.Im Betrieb führt der Bolzen keine Gleitbewegung in dem Stangenkopf aus.

'''Gesucht''':

a-) Die Hauptabmessungen des Gelenkes (''d'', ''ts'', tG , ''D'' und ''l'' ) sind zu ermitteln. ( ''l''= Stiftlänge) Für den Bolzen ist die
Normbezeichnung anzugeben. [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 9-3)#Bolzengelenk|(TB 9-3)]]

b-) Das Gelenk ist auf Abscheren und auf Flächenpressung in der Gabelbohrung und in der Stangenbohrung zu prüfen.

c-) Der Bolzen ist auf Biegespannung zu prüfen.

[[Media:Bolzen_Aufgabe.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Bolzengelenk|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Stiftverbindungen''' ==

=== Querstiftverbindung ===
[[Bild:Querstiftverbindungen.png|thumb|right|700px]]

'''Querstiftverbindungen, die ein Drehmoment zu übertragen haben, wie z.B. Hebelnaben, werden bei größeren Kräften auf Flächenpressung und auf Abscheren nachgeprüft.'''

'''mittlere Flächenpressung (Nabe)'''

[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]
[[Bild:Tazulässig.png|thumb|right|300px]]
[[Bild:PN(Nabe).png]]

'''maximale mittlere Flächenpressung (Welle)'''

[[Bild:Pw.png]]

'''Scherspannung im Stift'''

[[Bild:Scherspannung.png]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser
[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,2...0,3) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''D'' = 2 * ''s'' + dw

''s'' = Dicke der Nabenwand
[Erfahrungsgemäß wird für den entwurfgewählt: ''s'' = (0,25...0,5) * dw für St- und GS-Naben, ''s'' = 0,75 * dw für GJL-(GG-)Naben]

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== Steckstiftverbindungen ===
[[Bild:Steckstift-Verbindungen.png|thumb|400px|right]]

'''Bei Steckstiftverbindungen entprechend Bild wird der Stift durch das Moment ''M'' = ''F'' * ''l'' auf Biegung und durch ''F'' als Querkraft auf Scub, der jedoch vernahlässigt werden kann, sowie auf Flächenpressung beansprucht.'''

'''Biegespannung'''

[[Bild:Biegespannung Qb.png]]

'''σ'''b = Biegespannung
[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px]]
'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten), für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''d'' = Stiftdurchmesser

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

'''Maximale mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Pmax Steckstift.png]]
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''F''nenn = senkrecht zur Stiftachse wirkende Nennbiegekraft

''l'' = Hebelarm der Biegekraft

''s'' = Einstecktiefe des Stiftes

''d'' = Stiftdurchmesser

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== '''Längsstiftverbindungen''' ===
[[Bild:Längsstiftverbindung.png|thumb|right|400px]]

'''Längsstiftverbindungen, die entsprechend Bild ein Drehmoment zu übertragen haben, werden auf Flächenpressung und Abscheren des Stiftes beansprucht. Da rechnerisch die mittlere Flächenpressung doppelt so groß wie die Abscherspannung ist, kann die Scherbeanspruchung in Vollstiften vernachlässigt werden, solange 2 * '''τ'''azul > ''p''zul ist, was für alle üdlichen Werkstoffpaarungen zutrifft.'''

'''mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Mittlere Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser

[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,15...0,2) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''l'' = tragende Stiftlänge, abhängig von der Nabenbreite, üblich ''l'' = (1...1,5) * dw

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

== '''Berechnungsaufgabe für eine Stiftverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.3 (Seite: 295 RM)

[[Bild:Schalthebel.jpg|400px]]

Die Nabe eines Schalthebels aus EN-GJL-200 soll mit einer Welle aus E295 mit dw=32mm Durchmesser durch einen Kegelkerbstift nach DIN EN ISO 8744 als Querstift verbunden werden. Am Ende des Hebels mit Länge ''l''1= 80mm ist zur Befestigung der Rückstellfeder ein Passkerbstift DIN 1469-C8x25-St (Kerbstift mit Hals und gerundeter Nut am Ende) eingesetzt, so dass bei s= 12mm, die freie Stiftlänge ''l''2= 15mm beträgt. Die größte Federkraft F=400 N greift schwellend an. Stöße treten nicht auf.

'''Gesucht''':

a-) Der zum Wellendurchmesser dw passende (mittlere) Durchmesser ( d ) des Querstiftes und dessen Länge '''''l''''' sind festzulegen,

wenn der Nabendurchmesser D= 2 * dw ausgeführt wird. Die Normbezeichnung des Kegelkerbstiftes ist anzugeben.

b-) Die Querstiftverbindung ist nach Flächenpressung (Nabe, Welle) und Abscheren zu prüfen.

c-) Der Passkerbstift ist zu prüfen ( auf Biegung ), für den zunächst ein Durchmesser d1= 8mm vorgesehen wird, der ggf. zu ändern ist.

d-) Die Flächenpressung für den Passkerbstift ist zu prüfen.

[[Media:Aufgabe_Stifte.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Schalthebel|Hier geht's zur Lösung!]]

== Formelzeichen mit Einheiten ==
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Formelzeichen|Hier geht's zur Formelzeichen!]]

=='''Powerpoint'''==

[[Media:Bolzen_und_Stifte.ppt|Bolzen-,Stiftverbindungen]]

==Quellenangabe==

*Roloff/Matek: Maschinenelemente, Lehrbuch und Tabellenbuch,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 18. Aufl. 2007, ISBN 3-834-80262-X , € 36,90.

*Roloff/Matek Maschinenelemente Formelsammlung,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 8. Aufl. 2006. ISBN 3-834-80119-4, € 20,90.

*Tabellenbuch Metall, 43. Auflage. [http://www.europa-lehrmittel.de/4dcgi/page?responsePage=/html/index2.html&0.9606717324196992 Europa Verlag ], ISBN 3-8085-1673-9, € 21,50

*[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de]

== Links ==

[http://www.gremako.de Gregory & Maackens GmbH & Co. KG]

[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de] '''Hier findest du eine Vorlesung zum Thema Bolzen und Stiftverbindungen.'''

[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]

[[Kategorie:Fertigungstechnik]]

{{Sprungmarke Allgemeines}}

Bolzen- und Stiftverbindungen

2008-10-11T21:10:29Z

Bülent: /* Links */

'''Hallo {{Currentuser}}, ich wünsche Dir viel Spaß beim Lesen dieser Seite...'''

==''' Allgemeines''' ==
<table width="100%" border="0">
<tr>
<td><div align="center"><[[Bild:Pins-1-.gif|300px]]
</div></td>
<td><div align="center">__TOC__</div></td>
</tr>
</table>
 
 

Bauteile lassen sich einfach und kostengünstig mit Bolzen, Stiften oder ähnlichen Formteilen verbinden. Diese Verbindungselemente werden sowohl für lose als auch für feste Verbindungen, für Lagerungen, für Führungen, Zentrierungen, Halterungen und zum Sichern der Bauteile gegen Überlastung (z.B. Brechbolzen und [[Bolzen- und Stiftverbindungen: Sicherheits- kupplungen#Bolzengelenk|Sicherheits- kupplungen]]
Sicherheits- kupplungen) verwendet.
Bei losen Verbindungen und auch zur Aufnahme von [http://de.wikipedia.org/wiki/Axialkraft Axialkräften] müssen die Bolzen bzw. die gelagerten oder verbundenen Teile häufig durch '''[[Sicherungselemente]]''', wie Splinte, Sicherungs -ringe oder Querstifte, gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert werden.

== '''Bolzen''' ==

Bolzen werden häufig angewendet als Gelenkverbindung. Für die Bolzendurchmesser empfehlen die '''[[Normen]]''' die [http://www.maschinenbau.tu-ilmenau.de/mb/wwwkt/imk_lehrmaterialien/home/downld_ma/passungssynthese/passungssynthese_030102/html/glossar.html Toleranzklasse] [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html h11].
Für die Bolzen wählt man meist einen härteren '''[[Werkstoff]]''' als für die Bauteile, um Fressgefahr und übermäßigen Verschleiß zu vermeiden. Normbolzen werden aus Automatenstahl hergestellt.Bolzenverbindungen mit Schwenk- bzw. langsamen Umlaufbewegungen arbeiten meist im Bereich der Festkörper-bzw. Mischreibung und sind deshalb durch Fressen bzw. übermäßigen Verschleiß (Ausschlagen) gefährdet. Betriebssichere Lösungen lassen sich durch die Wahl geeigneter Gleitpartner nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|TB 9-1]] finden.
Weiche Bolzen können mit Spannbuchsen eingebaut werden. Bei höheren Anforderungen (extreme Temperaturen, höchste Lagerbelastungen, Korrosion u.a) ermöglicht eine dünne Gleitbeschichtung aus [http://de.wikipedia.org/wiki/Festschmierstoff Festschmierstoffe] oft eine wartungsfreie Lebensdauer -schmierung. Soll eine Schmierung der Lauffläche mittels [http://de.wikipedia.org/wiki/Schmiernippel Schmiernippel] durch den Bolzen hindurch erfolgen, dann sind Schmierlöcher nach DIN 1442 vorzusehen.

[[Bild:Bolzenformen.jpg|500px]]

'''a) Bolzen ohne Kopf, b) Bolzen ohne Kopf und mit Splintlöchern, c) Bolzen mit Kopf und mit Splintloch (Form A ohne Splintloch), d) Bolzen mit Kopf und mit Gewindezapfen'''

----

=== '''Einsatz :''' ===

* Sehr einfache und kostengünstige Verbindung

* Sowohl für lose als auch feste Verbindungen

* Verdrehsicherung Nabe/Welle

* Halterung für Feder

* Lagegenaue Fixierung von Bauteilen

----

=== Anwendungsbeispiele für Bolzenverbindungen ===
<gallery>
Bild:Bolzen in Kranbau.png
Bild:Kranbau.jpg
Bild:Kranbau1.png
Bild:Maschinenteile.png
Bild:Kolbenbolzen.png
Bild:Bolzen mit Sicherung.png
Bild:Gelenkverbindung.jpg
Bild:Gelenkverbindung2.jpg
</gallery>

----

== '''Stifte''' ==
Stiftverbindungen werden hergestellt, in dem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit [http://de.wikipedia.org/wiki/Passung Übermaß] eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und kraftschlüssig. Stifte dienen zur Sicherung der Lage (Fixierung,Zentrierung) von Bauteilen ,zur scherfesten Verbindung von Maschinenteilen, zur Halterung von Federn oder "fliegenden" Lagerung von Maschinenteilen, zur Sicherung von Bolzen und Muttern und zur Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte). Bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen sind die verlangte Fixiergenauigkeit, Herstellkosten für die Aufnahmebohrung (Passarbeit), die Sitzfestigkeit, die Lösbarkeit und die verlangte [http://www.chemgapedia.de/vsengine/popup/vsc/de/glossar/s/sc/scherkraft.glos.html Scherkraft]. Stifte sollen aus einem härteren Werkstoff als die zu verbindenden Bauteile sein.

=== '''Einsatz:''' ===

* Sicherung der Lage (Fixierung, Zentrierung)

* Sicherung gegen Verdrehen - scherfeste Verbindung von Maschinenteilen

* Halterung von Federn

* „Fliegende“ Lagerungen

* Sicherung von Bolzen und Muttern

* Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte)

'''Nach der Form wird grundsätzlich unterschieden zwischen''':

* '''Kegelstift'''

* '''Zylinderstift'''

* '''Kerbstifte und Kerbnägel'''

* '''Spannstift (Spannhülsen)'''

* '''Spannbuchsen'''

'''Alle Stiftarten gibt es in verschiedenen Ausführungen.'''

{{Sprungmarke Allgemeines}}

=== Kegelstifte ===

----

Kegelstifte können die bei häufigem Ausbau auftretende Abnutzung bzw. Lochaufweitung ausgleichen und stellen deshalb immer wieder die genaue Lage der Teile zueinander her. Sie werden überwiegend als Passstifte, aber auch als Verbindungsstifte z.B. als Querstifte bei [http://www.maedler.de/de/Catalog/P/1643/1625/862.aspx Stellringen] und Wellengelenken, verwendet. Da die Aufnahmebohrung kegelig aufgerieben und der Stift eingepasst werden muss, ist ihre Anwendung kostspielig. Kegelstifte lassen sich leicht lösen, sind aber nicht rüttelfest. Kann der Kegelstift nicht herausgeschlagen werden wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Kegelstifte mit Gewindezapfen nach '''[[DIN]]''' EN 28737 bzw. mit Innengewinde '''[[DIN]]''' EN 28736 zu verwenden, die mittels einer Mutter bzw. [[Schraubenverbindungen|Schraube]] gelöst werden können.

[[Bild:Kegelstifte, ungehärtet.jpg|400px]]

'''a) für durchgehende Löcher, b) mit Gewindezapfen (für Grundlöcher), c) mit Innengewinde (für Grundlöcher)'''

=== Zylinderstifte ===

----

Zylinderstifte aus ungehärtetem Stahl und austenitischem Stahl nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 2338 werden in den [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html Toleranzklassen] m6 und h8 gefertigt. Ihre anwendung entspricht den Kegelstiften. Das erforderliche Aufreiben der Bohrung macht ihre Anwendung kostspielig. Sie sind schwerer lösbar als Kegelstifte und auch nicht rüttelfest. Zum Verbinden und Fixieren von hochbeanspruchten und gehärteten Teilen an Vorrichtungen und Werkzeugen kommen durchgehärtete (Typ A) bzw. einsatzgehärtete
(Typ B) Zylinderstifte nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8734 mit der Toleranzklasse m6 in Frage. Kann der Zylinderstift nicht herausgeschlagen werden, wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Zylinderstifte mit Innengewinde nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8733 und nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8735 ausgeführt. Durch eine leichte Abflachung oder Längsrille am Stiftmantel kann beim Eindrücken des Stiftes verdrängte Luft (Öl)
entweichen. Die Stifte können unter Zuhilfenahme von Abziehschrauben "gezogen" werden.

[[Bild:Zylinderstifte.jpg|800px]]

'''a) für durchgehende Löcher, b) bis d) mit Innengewinde und Abflachung oder Längsrille zur Druckentlastung (für Grundlöcher)
'''e) Lösen eines Stiftes mit Hilfe einer Abziehschschraube, f) Lösen eines Stiftes mit Hilfe eines von Hand geführten Schlaggewichtes'''

=== '''Kerbstifte und Kerbnägel''' ===

----

Im Gegensatz zu den glatten Kegel- und Zylinderstiften sind Kerbstifte und Kerbnägel am Umfang mit 3 Kerbwulstpaaren versehen, die beim Einschlagen in das nur mit dem [[Anschleifen von Spiralbohrern|Spiralbohrer]] hergestelte Loch elastisch in die Kerbfurchen zurückgedrängt werden.Die dadurch gegenüber der unbeschädigt bleibenden Bohrlochwandung entstehende radiale Verspannung hält den Kerbstift (Kerbnagel) rüttelfest.Er kann mehrfach wiederverwendet werden.Die Herstellung solcher Verbindungen ist aufgrund der einfachen Arbeitsweise sehr wirtschaftlich.Kerbstifte nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8739 bis 8745 werden sowohl als Befestigungs- und Sicherungsstifte an Stelle von Kegel- und Zylinderstiften sowie auch als Lager- und Gelenkbolzen vielseitig verwendet.Mit Kerbnägeln nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8746 und 8747 können gering beanspruchte Teile, wie Rohrschellen und Schilder, einfach und schnell befestigt werden.Um ein ein Fressen der Stifte zu verhindern, muss ihre [[Festigkeit]] größer als die der Bauteile sein.

[[Bild:Kerbwulst.jpg|800px]]

'''a) Kerbprinzip, b) Passkerbstift mit Halös nach DIN 1469, c) Zylinderkerbstift mit Einführ-Ende, d) Kegelkerbstift,
'''e) Passkerbstift, f) Zylinderkerbstift mit Fase, g) Steckkerbstift, h) Knebelkerbstift, i) Halbrundkerbnagel, k)''' '''Senkkerbnagel'''

=== Spannstifte (Spannhülsen) ===

----

Spannstifte werden aus gewalztem Federbandstahl gerollt. Die leichte Ausführung nach DIN EN ISO 13337 unterscheidet sich von der schweren Ausführung nach DIN EN ISO 8752 nur durch die Wanndicke (0,1 * d bzw. 0,2 * d). Die in Längsrichtung geschlitzten Hülsen haben gegenüber dem Lochdurchmesser je nach Größe ein Übermaß von 0,2 bis 0,5mm, so dass sich nach dem Eintreiben ein rüttelfester Sitz ergibt. Die Stifte lassen sich leicht austreiben und können mehrfach wieder verwendet werden. Kegelige Stiftenden erleichtern das Einführen in die Aufnahmebohrung. Spannstifte sind zur Aufnahme von Stoß- und
Schlagarbeit geeignet. Sie werden ähnlich wie Kerbstifte als Pass-, Befestigungs- und Sicherungsstifte wervendet. Als Schrauben- und Bolzenhülsen werden sie dort eingesetzt, wo Scherkräfte zu übertragen sind und die Schrauben und Bolzen entlastet und klein gehalten werden sollen. Beim Einbau der Stifte ist die Lage des Schlitzes zur Kraftrichtung zu beachten.
Für große Scherkräfte können aus zwei ineinandergeschobenen Stiften Verbundspannstifte gebildet werden. Beim Connex-Spannstift bewirken die versetzt angeordneten Zähne des Schlitzes eine zusätzliche Axialspannung. Spiral-Spannstifte und Connex-Spannstift weisen gegenüber Spannstiften mit offenem Schlitz folgende Vorteile auf:Erhöhte Sitzfestigkeit, gleichhoher Scherfestigkeit in jeder radialen Richtung. Sie sind unempfindlich gegen Stoß- und Schlagbeanspruchung und werden als Pass-, Verbindungs- und Gelenkstifte eingesetzt. Die Aufnahmebohrungen für alle Spannstifte können einfach mit Spiralbohrern hergestellt werden.

[[Bild:Spannstifte.jpg|700px]]

'''a) Spannstift, b) weiche Federung (vermeiden), c) harte Federung, d) Verbundspannstift, e) Spiral-Spannstift,
'''f) Connex-Spannstift'''

=== Spannbuchsen ===

----

Spannbuchsen werden aus vergütetem [http://www.banki.hu/~aat/oktatas/gepesz/anyagtudomany2/diagram/m_5026_56Si7.pdf Federbandstahl 55Si7] gerollt, wahlweise mit geradem, pfeilförmigem und schrägem Schlitz ausgeführt und als Einspannbuchsen für Bohrungen bzw. als Aufspannbuchsen für Zapfen verwendet.Sie können bei großen Lagerdrücken mit geringen Schwingbewegungen und bei nicht ausreichender Schmierung als Lager geeignet sein. Als leicht auswechselbare Verschleißteile erhöhen sie die Lebensdauer von Bauteilen, wie z.B. Bremsgestängen von Schienenfahrzeuge und Gelenken von Baumaschinen.Die aufnehmenden Bohrungen bzw. Zapfen werden in den Toleranzklassen H8 bzw. h8 ausgeführt.

[[Bild:Spannbuchsen.jpg|600px]]

'''a) Einspannbuchse ohne Aussenkung (Form E) und mit pfeilförmigem schlitz (Form P) für Lagerungen mit Umlaufbewegungen,
'''b)Aufpspannbuchse mit geradem Schlitz (Form G) für Lagerungen mit Schwenkbewegungen'''

=== '''Anwendungs Beispiele für Stifte''' ===

----

[[Bild:Ke2-04112005 00960657.png]]

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Wiederholungsfragen''' ==

1-) Wie lassen sich Bauteile mit Bolzen und Stiften verbinden?

2-) Warum werden Bolzen bei losen Verbindungen gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert?

3-) Aus welchen Werkstoff werden Bolzen hergestellt und warum wählt man einen härteren Werkstoff als für die Bauteile?

4-) Wie werden Stiftverbindungen hergestellt?

5-) Was ist bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen?

6-) Warum ist die Anwendung von Kegelstiften kostspielig?

7-) Wo kommen den Typ A und Typ B Zylinderstifte zum Einsatz?

8-) Was haben Kerbstifte Gegensatz zu den glatten Kegel und Zylinderstiften am Umfang?

9-) Wo werden Kerbnägel Eingesetzt?

10-) Wodurch unterscheiden sich die Leichte Ausführung und die schwere Ausführung von Spannstiften?

11-) Wo werden Spannbuchsen als leicht auswechselbare Verschleißteile eingesetzt?

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösungen#Lösungen|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Bolzenverbindungen''' ==

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|thumb|right|300px]]

'''Die Bolzenverbindungen werden in Prinzip wie im Bild dargestellt, gestaltet. Die Bolzen werden dabei auf Biegung, Schub und Flächenpressung beansprucht.'''

'''Die Fügebedingungen des Bolzens in der Gabel und in der Stange haben einen erheblichen Einfluss auf die Größe der im Bolzen auftretenden Biegemomente.'''

----

=== Einbaufälle und Biegemomente von Bolzen (Einbaufall 1) ===

'''Einbaufall 1'''

Der Bolzen sitzt in der Gabel und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 1.png|thumb|right|300px]]

1-) Bolzen als frei aufliegender Träger

2-) Querkraftfläche

3-) Momentenfläche

[[Bild:Mbmax.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

tG = Dicke des Gabelauges

----

=== '''Einbaufall 2''' ===

Der Bolzen sitzt in der Gabel mit einer Übermaßpassung und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall2.png|thumb|right|300px]]

4-) Bolzen als beidseitig eingespannter Träger

5-) Querkraftfläche im Bereich der Stange

6-) Momentenfläche im Bereich der Stange

[[Bild:Mbmax2.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

Gleichgroßes Biegemoment in den Bolzenquerschnitten A-B und C-D.

----

=== '''Einbaufall 3''' ===

Der Bolzen sitzt in der Stange mit einer Übermaßpassung und in der Gabel mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 3.png|right|thumb|300px]]

7-) Bolzen als mittig eingespannter Träger

8-) Querkraftfläche im bereih der Gabel

9-) Momentenfläche im Bereich der Gabel

[[Bild:Mbmax3.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

tG = Dicke des Gabelauges

Größtes Biegemoment in den Einspannquerschnitten A-B .

----

=== Festlegen der Bauteilabmessungen ===
[[Bild:Bolzen Durchmesser.png|thumb|right|400px]]

'''Bolzendurchmesser (Entwurfsberechnung)'''

[[Bild:D.png|150px]]

'''Für Augen und Naben Durchmesser:'''

'''D = (2,5…3) * d (für Stahl und GS)'''

'''D = (3…3,5) * d (für GJL und GG)'''

''d'' = Bolzendurchmesser

''KA'' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''k'' = Einspannfaktor,abhängig vom Einbaufall (siehe Bild rechts)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Fnenn = Nenn-Betriebskraft

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastung abhängig siehe Bild rechts)

''ts'' = Dicke des Stangen (Formel siehe Bild rechts)

tG = Dicke des Gabelauges (Formel siehe Bild rechts)

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.
----

=== '''Biegespannung (Vollbolzen)''' ===

[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px]]

'''σ'''b = Biegespannung

''KA'' = Anwendunsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment (Einbaufall beachten und ''M'' bmax Formel entsprechend auswählen)

''W'' = Wiederstandsmoment

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Biegespannung.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

----

=== '''Schubspannung in der Nulllinie (Vollbolzen)''' ===
[[Bild:Tazul.png|thumb|right|300px]]

'''τ'''max = Schubspannung

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''S = Querschnittsfläche des Bolzens

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Tmax.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

----

=== '''Mittlere Flähenpressung''' ===

[[Bild:Pzul.png|thumb|right|300px]]

[[Bild:Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung (Belastungsfall beachten)
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''proj = Projektionsfläche zur Berechnung der mittleren Flächenpressung

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Berechnungsaufgabe für eine Bolzenverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.1 (Seite: 293 RM)

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|300px]]

Ein Bolzengelenk soll durch eine sehr stark stoßhaft auftretende Kraft F=14,5kN schwellend belastet werden.
Für Stangen- und Gabelkopf ist der Werkstoff S275JR vorgesehen. Als Bolzen soll ein ungehärteter Zylinderstift nach '''[[DIN]]''' EN ISO 2338,Toleranzfeld h8 verwendet werden, der in der Bohrung des Stangenkopfes mit einer Spielpassung und in der Bohrung der Gabel mit einer Übermaßpassung sitzt.Im Betrieb führt der Bolzen keine Gleitbewegung in dem Stangenkopf aus.

'''Gesucht''':

a-) Die Hauptabmessungen des Gelenkes (''d'', ''ts'', tG , ''D'' und ''l'' ) sind zu ermitteln. ( ''l''= Stiftlänge) Für den Bolzen ist die
Normbezeichnung anzugeben. [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 9-3)#Bolzengelenk|(TB 9-3)]]

b-) Das Gelenk ist auf Abscheren und auf Flächenpressung in der Gabelbohrung und in der Stangenbohrung zu prüfen.

c-) Der Bolzen ist auf Biegespannung zu prüfen.

[[Media:Bolzen_Aufgabe.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Bolzengelenk|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Stiftverbindungen''' ==

=== Querstiftverbindung ===
[[Bild:Querstiftverbindungen.png|thumb|right|700px]]

'''Querstiftverbindungen, die ein Drehmoment zu übertragen haben, wie z.B. Hebelnaben, werden bei größeren Kräften auf Flächenpressung und auf Abscheren nachgeprüft.'''

'''mittlere Flächenpressung (Nabe)'''

[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]
[[Bild:Tazulässig.png|thumb|right|300px]]
[[Bild:PN(Nabe).png]]

'''maximale mittlere Flächenpressung (Welle)'''

[[Bild:Pw.png]]

'''Scherspannung im Stift'''

[[Bild:Scherspannung.png]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser
[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,2...0,3) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''D'' = 2 * ''s'' + dw

''s'' = Dicke der Nabenwand
[Erfahrungsgemäß wird für den entwurfgewählt: ''s'' = (0,25...0,5) * dw für St- und GS-Naben, ''s'' = 0,75 * dw für GJL-(GG-)Naben]

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== Steckstiftverbindungen ===
[[Bild:Steckstift-Verbindungen.png|thumb|400px|right]]

'''Bei Steckstiftverbindungen entprechend Bild wird der Stift durch das Moment ''M'' = ''F'' * ''l'' auf Biegung und durch ''F'' als Querkraft auf Scub, der jedoch vernahlässigt werden kann, sowie auf Flächenpressung beansprucht.'''

'''Biegespannung'''

[[Bild:Biegespannung Qb.png]]

'''σ'''b = Biegespannung
[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px]]
'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten), für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''d'' = Stiftdurchmesser

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

'''Maximale mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Pmax Steckstift.png]]
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''F''nenn = senkrecht zur Stiftachse wirkende Nennbiegekraft

''l'' = Hebelarm der Biegekraft

''s'' = Einstecktiefe des Stiftes

''d'' = Stiftdurchmesser

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== '''Längsstiftverbindungen''' ===
[[Bild:Längsstiftverbindung.png|thumb|right|400px]]

'''Längsstiftverbindungen, die entsprechend Bild ein Drehmoment zu übertragen haben, werden auf Flächenpressung und Abscheren des Stiftes beansprucht. Da rechnerisch die mittlere Flächenpressung doppelt so groß wie die Abscherspannung ist, kann die Scherbeanspruchung in Vollstiften vernachlässigt werden, solange 2 * '''τ'''azul > ''p''zul ist, was für alle üdlichen Werkstoffpaarungen zutrifft.'''

'''mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Mittlere Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser

[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,15...0,2) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''l'' = tragende Stiftlänge, abhängig von der Nabenbreite, üblich ''l'' = (1...1,5) * dw

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

== '''Berechnungsaufgabe für eine Stiftverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.3 (Seite: 295 RM)

[[Bild:Schalthebel.jpg|400px]]

Die Nabe eines Schalthebels aus EN-GJL-200 soll mit einer Welle aus E295 mit dw=32mm Durchmesser durch einen Kegelkerbstift nach DIN EN ISO 8744 als Querstift verbunden werden. Am Ende des Hebels mit Länge ''l''1= 80mm ist zur Befestigung der Rückstellfeder ein Passkerbstift DIN 1469-C8x25-St (Kerbstift mit Hals und gerundeter Nut am Ende) eingesetzt, so dass bei s= 12mm, die freie Stiftlänge ''l''2= 15mm beträgt. Die größte Federkraft F=400 N greift schwellend an. Stöße treten nicht auf.

'''Gesucht''':

a-) Der zum Wellendurchmesser dw passende (mittlere) Durchmesser ( d ) des Querstiftes und dessen Länge '''''l''''' sind festzulegen,

wenn der Nabendurchmesser D= 2 * dw ausgeführt wird. Die Normbezeichnung des Kegelkerbstiftes ist anzugeben.

b-) Die Querstiftverbindung ist nach Flächenpressung (Nabe, Welle) und Abscheren zu prüfen.

c-) Der Passkerbstift ist zu prüfen ( auf Biegung ), für den zunächst ein Durchmesser d1= 8mm vorgesehen wird, der ggf. zu ändern ist.

d-) Die Flächenpressung für den Passkerbstift ist zu prüfen.

[[Media:Aufgabe_Stifte.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Schalthebel|Hier geht's zur Lösung!]]

== Formelzeichen mit Einheiten ==
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Formelzeichen|Hier geht's zur Formelzeichen!]]

=='''Powerpoint'''==

[[Media:Bolzen_und_Stifte.ppt|Bolzen-,Stiftverbindungen]]

==Quellenangabe==

*Roloff/Matek: Maschinenelemente, Lehrbuch und Tabellenbuch,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 18. Aufl. 2007, ISBN 3-834-80262-X , € 36,90.

*Roloff/Matek Maschinenelemente Formelsammlung,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 8. Aufl. 2006. ISBN 3-834-80119-4, € 20,90.

*Tabellenbuch Metall, 43. Auflage. [http://www.europa-lehrmittel.de/4dcgi/page?responsePage=/html/index2.html&0.9606717324196992 Europa Verlag ], ISBN 3-8085-1673-9, € 21,50

*[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de]

== Links ==

[http://www.gremako.de Gregory & Maackens GmbH & Co. KG]

[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de] '''Hier findest du eine Vorlesung zum Thema Bolzen und Stiftverbindungen.'''

[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]

[[Kategorie:Fertigungstechnik]]

{{Sprungmarke Allgemeines}}

Bolzen- und Stiftverbindungen

2008-10-11T21:10:08Z

Bülent: /* Quellenangabe */

'''Hallo {{Currentuser}}, ich wünsche Dir viel Spaß beim Lesen dieser Seite...'''

==''' Allgemeines''' ==
<table width="100%" border="0">
<tr>
<td><div align="center"><[[Bild:Pins-1-.gif|300px]]
</div></td>
<td><div align="center">__TOC__</div></td>
</tr>
</table>
 
 

Bauteile lassen sich einfach und kostengünstig mit Bolzen, Stiften oder ähnlichen Formteilen verbinden. Diese Verbindungselemente werden sowohl für lose als auch für feste Verbindungen, für Lagerungen, für Führungen, Zentrierungen, Halterungen und zum Sichern der Bauteile gegen Überlastung (z.B. Brechbolzen und [[Bolzen- und Stiftverbindungen: Sicherheits- kupplungen#Bolzengelenk|Sicherheits- kupplungen]]
Sicherheits- kupplungen) verwendet.
Bei losen Verbindungen und auch zur Aufnahme von [http://de.wikipedia.org/wiki/Axialkraft Axialkräften] müssen die Bolzen bzw. die gelagerten oder verbundenen Teile häufig durch '''[[Sicherungselemente]]''', wie Splinte, Sicherungs -ringe oder Querstifte, gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert werden.

== '''Bolzen''' ==

Bolzen werden häufig angewendet als Gelenkverbindung. Für die Bolzendurchmesser empfehlen die '''[[Normen]]''' die [http://www.maschinenbau.tu-ilmenau.de/mb/wwwkt/imk_lehrmaterialien/home/downld_ma/passungssynthese/passungssynthese_030102/html/glossar.html Toleranzklasse] [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html h11].
Für die Bolzen wählt man meist einen härteren '''[[Werkstoff]]''' als für die Bauteile, um Fressgefahr und übermäßigen Verschleiß zu vermeiden. Normbolzen werden aus Automatenstahl hergestellt.Bolzenverbindungen mit Schwenk- bzw. langsamen Umlaufbewegungen arbeiten meist im Bereich der Festkörper-bzw. Mischreibung und sind deshalb durch Fressen bzw. übermäßigen Verschleiß (Ausschlagen) gefährdet. Betriebssichere Lösungen lassen sich durch die Wahl geeigneter Gleitpartner nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|TB 9-1]] finden.
Weiche Bolzen können mit Spannbuchsen eingebaut werden. Bei höheren Anforderungen (extreme Temperaturen, höchste Lagerbelastungen, Korrosion u.a) ermöglicht eine dünne Gleitbeschichtung aus [http://de.wikipedia.org/wiki/Festschmierstoff Festschmierstoffe] oft eine wartungsfreie Lebensdauer -schmierung. Soll eine Schmierung der Lauffläche mittels [http://de.wikipedia.org/wiki/Schmiernippel Schmiernippel] durch den Bolzen hindurch erfolgen, dann sind Schmierlöcher nach DIN 1442 vorzusehen.

[[Bild:Bolzenformen.jpg|500px]]

'''a) Bolzen ohne Kopf, b) Bolzen ohne Kopf und mit Splintlöchern, c) Bolzen mit Kopf und mit Splintloch (Form A ohne Splintloch), d) Bolzen mit Kopf und mit Gewindezapfen'''

----

=== '''Einsatz :''' ===

* Sehr einfache und kostengünstige Verbindung

* Sowohl für lose als auch feste Verbindungen

* Verdrehsicherung Nabe/Welle

* Halterung für Feder

* Lagegenaue Fixierung von Bauteilen

----

=== Anwendungsbeispiele für Bolzenverbindungen ===
<gallery>
Bild:Bolzen in Kranbau.png
Bild:Kranbau.jpg
Bild:Kranbau1.png
Bild:Maschinenteile.png
Bild:Kolbenbolzen.png
Bild:Bolzen mit Sicherung.png
Bild:Gelenkverbindung.jpg
Bild:Gelenkverbindung2.jpg
</gallery>

----

== '''Stifte''' ==
Stiftverbindungen werden hergestellt, in dem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit [http://de.wikipedia.org/wiki/Passung Übermaß] eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und kraftschlüssig. Stifte dienen zur Sicherung der Lage (Fixierung,Zentrierung) von Bauteilen ,zur scherfesten Verbindung von Maschinenteilen, zur Halterung von Federn oder "fliegenden" Lagerung von Maschinenteilen, zur Sicherung von Bolzen und Muttern und zur Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte). Bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen sind die verlangte Fixiergenauigkeit, Herstellkosten für die Aufnahmebohrung (Passarbeit), die Sitzfestigkeit, die Lösbarkeit und die verlangte [http://www.chemgapedia.de/vsengine/popup/vsc/de/glossar/s/sc/scherkraft.glos.html Scherkraft]. Stifte sollen aus einem härteren Werkstoff als die zu verbindenden Bauteile sein.

=== '''Einsatz:''' ===

* Sicherung der Lage (Fixierung, Zentrierung)

* Sicherung gegen Verdrehen - scherfeste Verbindung von Maschinenteilen

* Halterung von Federn

* „Fliegende“ Lagerungen

* Sicherung von Bolzen und Muttern

* Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte)

'''Nach der Form wird grundsätzlich unterschieden zwischen''':

* '''Kegelstift'''

* '''Zylinderstift'''

* '''Kerbstifte und Kerbnägel'''

* '''Spannstift (Spannhülsen)'''

* '''Spannbuchsen'''

'''Alle Stiftarten gibt es in verschiedenen Ausführungen.'''

{{Sprungmarke Allgemeines}}

=== Kegelstifte ===

----

Kegelstifte können die bei häufigem Ausbau auftretende Abnutzung bzw. Lochaufweitung ausgleichen und stellen deshalb immer wieder die genaue Lage der Teile zueinander her. Sie werden überwiegend als Passstifte, aber auch als Verbindungsstifte z.B. als Querstifte bei [http://www.maedler.de/de/Catalog/P/1643/1625/862.aspx Stellringen] und Wellengelenken, verwendet. Da die Aufnahmebohrung kegelig aufgerieben und der Stift eingepasst werden muss, ist ihre Anwendung kostspielig. Kegelstifte lassen sich leicht lösen, sind aber nicht rüttelfest. Kann der Kegelstift nicht herausgeschlagen werden wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Kegelstifte mit Gewindezapfen nach '''[[DIN]]''' EN 28737 bzw. mit Innengewinde '''[[DIN]]''' EN 28736 zu verwenden, die mittels einer Mutter bzw. [[Schraubenverbindungen|Schraube]] gelöst werden können.

[[Bild:Kegelstifte, ungehärtet.jpg|400px]]

'''a) für durchgehende Löcher, b) mit Gewindezapfen (für Grundlöcher), c) mit Innengewinde (für Grundlöcher)'''

=== Zylinderstifte ===

----

Zylinderstifte aus ungehärtetem Stahl und austenitischem Stahl nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 2338 werden in den [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html Toleranzklassen] m6 und h8 gefertigt. Ihre anwendung entspricht den Kegelstiften. Das erforderliche Aufreiben der Bohrung macht ihre Anwendung kostspielig. Sie sind schwerer lösbar als Kegelstifte und auch nicht rüttelfest. Zum Verbinden und Fixieren von hochbeanspruchten und gehärteten Teilen an Vorrichtungen und Werkzeugen kommen durchgehärtete (Typ A) bzw. einsatzgehärtete
(Typ B) Zylinderstifte nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8734 mit der Toleranzklasse m6 in Frage. Kann der Zylinderstift nicht herausgeschlagen werden, wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Zylinderstifte mit Innengewinde nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8733 und nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8735 ausgeführt. Durch eine leichte Abflachung oder Längsrille am Stiftmantel kann beim Eindrücken des Stiftes verdrängte Luft (Öl)
entweichen. Die Stifte können unter Zuhilfenahme von Abziehschrauben "gezogen" werden.

[[Bild:Zylinderstifte.jpg|800px]]

'''a) für durchgehende Löcher, b) bis d) mit Innengewinde und Abflachung oder Längsrille zur Druckentlastung (für Grundlöcher)
'''e) Lösen eines Stiftes mit Hilfe einer Abziehschschraube, f) Lösen eines Stiftes mit Hilfe eines von Hand geführten Schlaggewichtes'''

=== '''Kerbstifte und Kerbnägel''' ===

----

Im Gegensatz zu den glatten Kegel- und Zylinderstiften sind Kerbstifte und Kerbnägel am Umfang mit 3 Kerbwulstpaaren versehen, die beim Einschlagen in das nur mit dem [[Anschleifen von Spiralbohrern|Spiralbohrer]] hergestelte Loch elastisch in die Kerbfurchen zurückgedrängt werden.Die dadurch gegenüber der unbeschädigt bleibenden Bohrlochwandung entstehende radiale Verspannung hält den Kerbstift (Kerbnagel) rüttelfest.Er kann mehrfach wiederverwendet werden.Die Herstellung solcher Verbindungen ist aufgrund der einfachen Arbeitsweise sehr wirtschaftlich.Kerbstifte nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8739 bis 8745 werden sowohl als Befestigungs- und Sicherungsstifte an Stelle von Kegel- und Zylinderstiften sowie auch als Lager- und Gelenkbolzen vielseitig verwendet.Mit Kerbnägeln nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8746 und 8747 können gering beanspruchte Teile, wie Rohrschellen und Schilder, einfach und schnell befestigt werden.Um ein ein Fressen der Stifte zu verhindern, muss ihre [[Festigkeit]] größer als die der Bauteile sein.

[[Bild:Kerbwulst.jpg|800px]]

'''a) Kerbprinzip, b) Passkerbstift mit Halös nach DIN 1469, c) Zylinderkerbstift mit Einführ-Ende, d) Kegelkerbstift,
'''e) Passkerbstift, f) Zylinderkerbstift mit Fase, g) Steckkerbstift, h) Knebelkerbstift, i) Halbrundkerbnagel, k)''' '''Senkkerbnagel'''

=== Spannstifte (Spannhülsen) ===

----

Spannstifte werden aus gewalztem Federbandstahl gerollt. Die leichte Ausführung nach DIN EN ISO 13337 unterscheidet sich von der schweren Ausführung nach DIN EN ISO 8752 nur durch die Wanndicke (0,1 * d bzw. 0,2 * d). Die in Längsrichtung geschlitzten Hülsen haben gegenüber dem Lochdurchmesser je nach Größe ein Übermaß von 0,2 bis 0,5mm, so dass sich nach dem Eintreiben ein rüttelfester Sitz ergibt. Die Stifte lassen sich leicht austreiben und können mehrfach wieder verwendet werden. Kegelige Stiftenden erleichtern das Einführen in die Aufnahmebohrung. Spannstifte sind zur Aufnahme von Stoß- und
Schlagarbeit geeignet. Sie werden ähnlich wie Kerbstifte als Pass-, Befestigungs- und Sicherungsstifte wervendet. Als Schrauben- und Bolzenhülsen werden sie dort eingesetzt, wo Scherkräfte zu übertragen sind und die Schrauben und Bolzen entlastet und klein gehalten werden sollen. Beim Einbau der Stifte ist die Lage des Schlitzes zur Kraftrichtung zu beachten.
Für große Scherkräfte können aus zwei ineinandergeschobenen Stiften Verbundspannstifte gebildet werden. Beim Connex-Spannstift bewirken die versetzt angeordneten Zähne des Schlitzes eine zusätzliche Axialspannung. Spiral-Spannstifte und Connex-Spannstift weisen gegenüber Spannstiften mit offenem Schlitz folgende Vorteile auf:Erhöhte Sitzfestigkeit, gleichhoher Scherfestigkeit in jeder radialen Richtung. Sie sind unempfindlich gegen Stoß- und Schlagbeanspruchung und werden als Pass-, Verbindungs- und Gelenkstifte eingesetzt. Die Aufnahmebohrungen für alle Spannstifte können einfach mit Spiralbohrern hergestellt werden.

[[Bild:Spannstifte.jpg|700px]]

'''a) Spannstift, b) weiche Federung (vermeiden), c) harte Federung, d) Verbundspannstift, e) Spiral-Spannstift,
'''f) Connex-Spannstift'''

=== Spannbuchsen ===

----

Spannbuchsen werden aus vergütetem [http://www.banki.hu/~aat/oktatas/gepesz/anyagtudomany2/diagram/m_5026_56Si7.pdf Federbandstahl 55Si7] gerollt, wahlweise mit geradem, pfeilförmigem und schrägem Schlitz ausgeführt und als Einspannbuchsen für Bohrungen bzw. als Aufspannbuchsen für Zapfen verwendet.Sie können bei großen Lagerdrücken mit geringen Schwingbewegungen und bei nicht ausreichender Schmierung als Lager geeignet sein. Als leicht auswechselbare Verschleißteile erhöhen sie die Lebensdauer von Bauteilen, wie z.B. Bremsgestängen von Schienenfahrzeuge und Gelenken von Baumaschinen.Die aufnehmenden Bohrungen bzw. Zapfen werden in den Toleranzklassen H8 bzw. h8 ausgeführt.

[[Bild:Spannbuchsen.jpg|600px]]

'''a) Einspannbuchse ohne Aussenkung (Form E) und mit pfeilförmigem schlitz (Form P) für Lagerungen mit Umlaufbewegungen,
'''b)Aufpspannbuchse mit geradem Schlitz (Form G) für Lagerungen mit Schwenkbewegungen'''

=== '''Anwendungs Beispiele für Stifte''' ===

----

[[Bild:Ke2-04112005 00960657.png]]

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Wiederholungsfragen''' ==

1-) Wie lassen sich Bauteile mit Bolzen und Stiften verbinden?

2-) Warum werden Bolzen bei losen Verbindungen gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert?

3-) Aus welchen Werkstoff werden Bolzen hergestellt und warum wählt man einen härteren Werkstoff als für die Bauteile?

4-) Wie werden Stiftverbindungen hergestellt?

5-) Was ist bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen?

6-) Warum ist die Anwendung von Kegelstiften kostspielig?

7-) Wo kommen den Typ A und Typ B Zylinderstifte zum Einsatz?

8-) Was haben Kerbstifte Gegensatz zu den glatten Kegel und Zylinderstiften am Umfang?

9-) Wo werden Kerbnägel Eingesetzt?

10-) Wodurch unterscheiden sich die Leichte Ausführung und die schwere Ausführung von Spannstiften?

11-) Wo werden Spannbuchsen als leicht auswechselbare Verschleißteile eingesetzt?

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösungen#Lösungen|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Bolzenverbindungen''' ==

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|thumb|right|300px]]

'''Die Bolzenverbindungen werden in Prinzip wie im Bild dargestellt, gestaltet. Die Bolzen werden dabei auf Biegung, Schub und Flächenpressung beansprucht.'''

'''Die Fügebedingungen des Bolzens in der Gabel und in der Stange haben einen erheblichen Einfluss auf die Größe der im Bolzen auftretenden Biegemomente.'''

----

=== Einbaufälle und Biegemomente von Bolzen (Einbaufall 1) ===

'''Einbaufall 1'''

Der Bolzen sitzt in der Gabel und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 1.png|thumb|right|300px]]

1-) Bolzen als frei aufliegender Träger

2-) Querkraftfläche

3-) Momentenfläche

[[Bild:Mbmax.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

tG = Dicke des Gabelauges

----

=== '''Einbaufall 2''' ===

Der Bolzen sitzt in der Gabel mit einer Übermaßpassung und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall2.png|thumb|right|300px]]

4-) Bolzen als beidseitig eingespannter Träger

5-) Querkraftfläche im Bereich der Stange

6-) Momentenfläche im Bereich der Stange

[[Bild:Mbmax2.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

Gleichgroßes Biegemoment in den Bolzenquerschnitten A-B und C-D.

----

=== '''Einbaufall 3''' ===

Der Bolzen sitzt in der Stange mit einer Übermaßpassung und in der Gabel mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 3.png|right|thumb|300px]]

7-) Bolzen als mittig eingespannter Träger

8-) Querkraftfläche im bereih der Gabel

9-) Momentenfläche im Bereich der Gabel

[[Bild:Mbmax3.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

tG = Dicke des Gabelauges

Größtes Biegemoment in den Einspannquerschnitten A-B .

----

=== Festlegen der Bauteilabmessungen ===
[[Bild:Bolzen Durchmesser.png|thumb|right|400px]]

'''Bolzendurchmesser (Entwurfsberechnung)'''

[[Bild:D.png|150px]]

'''Für Augen und Naben Durchmesser:'''

'''D = (2,5…3) * d (für Stahl und GS)'''

'''D = (3…3,5) * d (für GJL und GG)'''

''d'' = Bolzendurchmesser

''KA'' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''k'' = Einspannfaktor,abhängig vom Einbaufall (siehe Bild rechts)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Fnenn = Nenn-Betriebskraft

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastung abhängig siehe Bild rechts)

''ts'' = Dicke des Stangen (Formel siehe Bild rechts)

tG = Dicke des Gabelauges (Formel siehe Bild rechts)

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.
----

=== '''Biegespannung (Vollbolzen)''' ===

[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px]]

'''σ'''b = Biegespannung

''KA'' = Anwendunsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment (Einbaufall beachten und ''M'' bmax Formel entsprechend auswählen)

''W'' = Wiederstandsmoment

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Biegespannung.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

----

=== '''Schubspannung in der Nulllinie (Vollbolzen)''' ===
[[Bild:Tazul.png|thumb|right|300px]]

'''τ'''max = Schubspannung

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''S = Querschnittsfläche des Bolzens

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Tmax.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

----

=== '''Mittlere Flähenpressung''' ===

[[Bild:Pzul.png|thumb|right|300px]]

[[Bild:Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung (Belastungsfall beachten)
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''proj = Projektionsfläche zur Berechnung der mittleren Flächenpressung

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Berechnungsaufgabe für eine Bolzenverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.1 (Seite: 293 RM)

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|300px]]

Ein Bolzengelenk soll durch eine sehr stark stoßhaft auftretende Kraft F=14,5kN schwellend belastet werden.
Für Stangen- und Gabelkopf ist der Werkstoff S275JR vorgesehen. Als Bolzen soll ein ungehärteter Zylinderstift nach '''[[DIN]]''' EN ISO 2338,Toleranzfeld h8 verwendet werden, der in der Bohrung des Stangenkopfes mit einer Spielpassung und in der Bohrung der Gabel mit einer Übermaßpassung sitzt.Im Betrieb führt der Bolzen keine Gleitbewegung in dem Stangenkopf aus.

'''Gesucht''':

a-) Die Hauptabmessungen des Gelenkes (''d'', ''ts'', tG , ''D'' und ''l'' ) sind zu ermitteln. ( ''l''= Stiftlänge) Für den Bolzen ist die
Normbezeichnung anzugeben. [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 9-3)#Bolzengelenk|(TB 9-3)]]

b-) Das Gelenk ist auf Abscheren und auf Flächenpressung in der Gabelbohrung und in der Stangenbohrung zu prüfen.

c-) Der Bolzen ist auf Biegespannung zu prüfen.

[[Media:Bolzen_Aufgabe.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Bolzengelenk|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Stiftverbindungen''' ==

=== Querstiftverbindung ===
[[Bild:Querstiftverbindungen.png|thumb|right|700px]]

'''Querstiftverbindungen, die ein Drehmoment zu übertragen haben, wie z.B. Hebelnaben, werden bei größeren Kräften auf Flächenpressung und auf Abscheren nachgeprüft.'''

'''mittlere Flächenpressung (Nabe)'''

[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]
[[Bild:Tazulässig.png|thumb|right|300px]]
[[Bild:PN(Nabe).png]]

'''maximale mittlere Flächenpressung (Welle)'''

[[Bild:Pw.png]]

'''Scherspannung im Stift'''

[[Bild:Scherspannung.png]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser
[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,2...0,3) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''D'' = 2 * ''s'' + dw

''s'' = Dicke der Nabenwand
[Erfahrungsgemäß wird für den entwurfgewählt: ''s'' = (0,25...0,5) * dw für St- und GS-Naben, ''s'' = 0,75 * dw für GJL-(GG-)Naben]

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== Steckstiftverbindungen ===
[[Bild:Steckstift-Verbindungen.png|thumb|400px|right]]

'''Bei Steckstiftverbindungen entprechend Bild wird der Stift durch das Moment ''M'' = ''F'' * ''l'' auf Biegung und durch ''F'' als Querkraft auf Scub, der jedoch vernahlässigt werden kann, sowie auf Flächenpressung beansprucht.'''

'''Biegespannung'''

[[Bild:Biegespannung Qb.png]]

'''σ'''b = Biegespannung
[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px]]
'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten), für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''d'' = Stiftdurchmesser

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

'''Maximale mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Pmax Steckstift.png]]
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''F''nenn = senkrecht zur Stiftachse wirkende Nennbiegekraft

''l'' = Hebelarm der Biegekraft

''s'' = Einstecktiefe des Stiftes

''d'' = Stiftdurchmesser

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== '''Längsstiftverbindungen''' ===
[[Bild:Längsstiftverbindung.png|thumb|right|400px]]

'''Längsstiftverbindungen, die entsprechend Bild ein Drehmoment zu übertragen haben, werden auf Flächenpressung und Abscheren des Stiftes beansprucht. Da rechnerisch die mittlere Flächenpressung doppelt so groß wie die Abscherspannung ist, kann die Scherbeanspruchung in Vollstiften vernachlässigt werden, solange 2 * '''τ'''azul > ''p''zul ist, was für alle üdlichen Werkstoffpaarungen zutrifft.'''

'''mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Mittlere Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser

[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,15...0,2) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''l'' = tragende Stiftlänge, abhängig von der Nabenbreite, üblich ''l'' = (1...1,5) * dw

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

== '''Berechnungsaufgabe für eine Stiftverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.3 (Seite: 295 RM)

[[Bild:Schalthebel.jpg|400px]]

Die Nabe eines Schalthebels aus EN-GJL-200 soll mit einer Welle aus E295 mit dw=32mm Durchmesser durch einen Kegelkerbstift nach DIN EN ISO 8744 als Querstift verbunden werden. Am Ende des Hebels mit Länge ''l''1= 80mm ist zur Befestigung der Rückstellfeder ein Passkerbstift DIN 1469-C8x25-St (Kerbstift mit Hals und gerundeter Nut am Ende) eingesetzt, so dass bei s= 12mm, die freie Stiftlänge ''l''2= 15mm beträgt. Die größte Federkraft F=400 N greift schwellend an. Stöße treten nicht auf.

'''Gesucht''':

a-) Der zum Wellendurchmesser dw passende (mittlere) Durchmesser ( d ) des Querstiftes und dessen Länge '''''l''''' sind festzulegen,

wenn der Nabendurchmesser D= 2 * dw ausgeführt wird. Die Normbezeichnung des Kegelkerbstiftes ist anzugeben.

b-) Die Querstiftverbindung ist nach Flächenpressung (Nabe, Welle) und Abscheren zu prüfen.

c-) Der Passkerbstift ist zu prüfen ( auf Biegung ), für den zunächst ein Durchmesser d1= 8mm vorgesehen wird, der ggf. zu ändern ist.

d-) Die Flächenpressung für den Passkerbstift ist zu prüfen.

[[Media:Aufgabe_Stifte.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Schalthebel|Hier geht's zur Lösung!]]

== Formelzeichen mit Einheiten ==
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Formelzeichen|Hier geht's zur Formelzeichen!]]

=='''Powerpoint'''==

[[Media:Bolzen_und_Stifte.ppt|Bolzen-,Stiftverbindungen]]

==Quellenangabe==

*Roloff/Matek: Maschinenelemente, Lehrbuch und Tabellenbuch,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 18. Aufl. 2007, ISBN 3-834-80262-X , € 36,90.

*Roloff/Matek Maschinenelemente Formelsammlung,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 8. Aufl. 2006. ISBN 3-834-80119-4, € 20,90.

*Tabellenbuch Metall, 43. Auflage. [http://www.europa-lehrmittel.de/4dcgi/page?responsePage=/html/index2.html&0.9606717324196992 Europa Verlag ], ISBN 3-8085-1673-9, € 21,50

*[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de]

== Links ==

[http://www.gremako.de Gregory & Maackens GmbH & Co. KG]

[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de] '''Hier findest du eine Vorlesung zum Thema Bolzen und Stiftverbindungen.'''

[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]

[[Kategorie:Fertigungstechnik]]

{{Sprungmarke Allgemeines}}

Bolzen- und Stiftverbindungen

2008-10-11T21:09:47Z

Bülent: /* '''Powerpoint''' */

'''Hallo {{Currentuser}}, ich wünsche Dir viel Spaß beim Lesen dieser Seite...'''

==''' Allgemeines''' ==
<table width="100%" border="0">
<tr>
<td><div align="center"><[[Bild:Pins-1-.gif|300px]]
</div></td>
<td><div align="center">__TOC__</div></td>
</tr>
</table>
 
 

Bauteile lassen sich einfach und kostengünstig mit Bolzen, Stiften oder ähnlichen Formteilen verbinden. Diese Verbindungselemente werden sowohl für lose als auch für feste Verbindungen, für Lagerungen, für Führungen, Zentrierungen, Halterungen und zum Sichern der Bauteile gegen Überlastung (z.B. Brechbolzen und [[Bolzen- und Stiftverbindungen: Sicherheits- kupplungen#Bolzengelenk|Sicherheits- kupplungen]]
Sicherheits- kupplungen) verwendet.
Bei losen Verbindungen und auch zur Aufnahme von [http://de.wikipedia.org/wiki/Axialkraft Axialkräften] müssen die Bolzen bzw. die gelagerten oder verbundenen Teile häufig durch '''[[Sicherungselemente]]''', wie Splinte, Sicherungs -ringe oder Querstifte, gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert werden.

== '''Bolzen''' ==

Bolzen werden häufig angewendet als Gelenkverbindung. Für die Bolzendurchmesser empfehlen die '''[[Normen]]''' die [http://www.maschinenbau.tu-ilmenau.de/mb/wwwkt/imk_lehrmaterialien/home/downld_ma/passungssynthese/passungssynthese_030102/html/glossar.html Toleranzklasse] [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html h11].
Für die Bolzen wählt man meist einen härteren '''[[Werkstoff]]''' als für die Bauteile, um Fressgefahr und übermäßigen Verschleiß zu vermeiden. Normbolzen werden aus Automatenstahl hergestellt.Bolzenverbindungen mit Schwenk- bzw. langsamen Umlaufbewegungen arbeiten meist im Bereich der Festkörper-bzw. Mischreibung und sind deshalb durch Fressen bzw. übermäßigen Verschleiß (Ausschlagen) gefährdet. Betriebssichere Lösungen lassen sich durch die Wahl geeigneter Gleitpartner nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|TB 9-1]] finden.
Weiche Bolzen können mit Spannbuchsen eingebaut werden. Bei höheren Anforderungen (extreme Temperaturen, höchste Lagerbelastungen, Korrosion u.a) ermöglicht eine dünne Gleitbeschichtung aus [http://de.wikipedia.org/wiki/Festschmierstoff Festschmierstoffe] oft eine wartungsfreie Lebensdauer -schmierung. Soll eine Schmierung der Lauffläche mittels [http://de.wikipedia.org/wiki/Schmiernippel Schmiernippel] durch den Bolzen hindurch erfolgen, dann sind Schmierlöcher nach DIN 1442 vorzusehen.

[[Bild:Bolzenformen.jpg|500px]]

'''a) Bolzen ohne Kopf, b) Bolzen ohne Kopf und mit Splintlöchern, c) Bolzen mit Kopf und mit Splintloch (Form A ohne Splintloch), d) Bolzen mit Kopf und mit Gewindezapfen'''

----

=== '''Einsatz :''' ===

* Sehr einfache und kostengünstige Verbindung

* Sowohl für lose als auch feste Verbindungen

* Verdrehsicherung Nabe/Welle

* Halterung für Feder

* Lagegenaue Fixierung von Bauteilen

----

=== Anwendungsbeispiele für Bolzenverbindungen ===
<gallery>
Bild:Bolzen in Kranbau.png
Bild:Kranbau.jpg
Bild:Kranbau1.png
Bild:Maschinenteile.png
Bild:Kolbenbolzen.png
Bild:Bolzen mit Sicherung.png
Bild:Gelenkverbindung.jpg
Bild:Gelenkverbindung2.jpg
</gallery>

----

== '''Stifte''' ==
Stiftverbindungen werden hergestellt, in dem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit [http://de.wikipedia.org/wiki/Passung Übermaß] eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und kraftschlüssig. Stifte dienen zur Sicherung der Lage (Fixierung,Zentrierung) von Bauteilen ,zur scherfesten Verbindung von Maschinenteilen, zur Halterung von Federn oder "fliegenden" Lagerung von Maschinenteilen, zur Sicherung von Bolzen und Muttern und zur Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte). Bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen sind die verlangte Fixiergenauigkeit, Herstellkosten für die Aufnahmebohrung (Passarbeit), die Sitzfestigkeit, die Lösbarkeit und die verlangte [http://www.chemgapedia.de/vsengine/popup/vsc/de/glossar/s/sc/scherkraft.glos.html Scherkraft]. Stifte sollen aus einem härteren Werkstoff als die zu verbindenden Bauteile sein.

=== '''Einsatz:''' ===

* Sicherung der Lage (Fixierung, Zentrierung)

* Sicherung gegen Verdrehen - scherfeste Verbindung von Maschinenteilen

* Halterung von Federn

* „Fliegende“ Lagerungen

* Sicherung von Bolzen und Muttern

* Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte)

'''Nach der Form wird grundsätzlich unterschieden zwischen''':

* '''Kegelstift'''

* '''Zylinderstift'''

* '''Kerbstifte und Kerbnägel'''

* '''Spannstift (Spannhülsen)'''

* '''Spannbuchsen'''

'''Alle Stiftarten gibt es in verschiedenen Ausführungen.'''

{{Sprungmarke Allgemeines}}

=== Kegelstifte ===

----

Kegelstifte können die bei häufigem Ausbau auftretende Abnutzung bzw. Lochaufweitung ausgleichen und stellen deshalb immer wieder die genaue Lage der Teile zueinander her. Sie werden überwiegend als Passstifte, aber auch als Verbindungsstifte z.B. als Querstifte bei [http://www.maedler.de/de/Catalog/P/1643/1625/862.aspx Stellringen] und Wellengelenken, verwendet. Da die Aufnahmebohrung kegelig aufgerieben und der Stift eingepasst werden muss, ist ihre Anwendung kostspielig. Kegelstifte lassen sich leicht lösen, sind aber nicht rüttelfest. Kann der Kegelstift nicht herausgeschlagen werden wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Kegelstifte mit Gewindezapfen nach '''[[DIN]]''' EN 28737 bzw. mit Innengewinde '''[[DIN]]''' EN 28736 zu verwenden, die mittels einer Mutter bzw. [[Schraubenverbindungen|Schraube]] gelöst werden können.

[[Bild:Kegelstifte, ungehärtet.jpg|400px]]

'''a) für durchgehende Löcher, b) mit Gewindezapfen (für Grundlöcher), c) mit Innengewinde (für Grundlöcher)'''

=== Zylinderstifte ===

----

Zylinderstifte aus ungehärtetem Stahl und austenitischem Stahl nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 2338 werden in den [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html Toleranzklassen] m6 und h8 gefertigt. Ihre anwendung entspricht den Kegelstiften. Das erforderliche Aufreiben der Bohrung macht ihre Anwendung kostspielig. Sie sind schwerer lösbar als Kegelstifte und auch nicht rüttelfest. Zum Verbinden und Fixieren von hochbeanspruchten und gehärteten Teilen an Vorrichtungen und Werkzeugen kommen durchgehärtete (Typ A) bzw. einsatzgehärtete
(Typ B) Zylinderstifte nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8734 mit der Toleranzklasse m6 in Frage. Kann der Zylinderstift nicht herausgeschlagen werden, wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Zylinderstifte mit Innengewinde nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8733 und nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8735 ausgeführt. Durch eine leichte Abflachung oder Längsrille am Stiftmantel kann beim Eindrücken des Stiftes verdrängte Luft (Öl)
entweichen. Die Stifte können unter Zuhilfenahme von Abziehschrauben "gezogen" werden.

[[Bild:Zylinderstifte.jpg|800px]]

'''a) für durchgehende Löcher, b) bis d) mit Innengewinde und Abflachung oder Längsrille zur Druckentlastung (für Grundlöcher)
'''e) Lösen eines Stiftes mit Hilfe einer Abziehschschraube, f) Lösen eines Stiftes mit Hilfe eines von Hand geführten Schlaggewichtes'''

=== '''Kerbstifte und Kerbnägel''' ===

----

Im Gegensatz zu den glatten Kegel- und Zylinderstiften sind Kerbstifte und Kerbnägel am Umfang mit 3 Kerbwulstpaaren versehen, die beim Einschlagen in das nur mit dem [[Anschleifen von Spiralbohrern|Spiralbohrer]] hergestelte Loch elastisch in die Kerbfurchen zurückgedrängt werden.Die dadurch gegenüber der unbeschädigt bleibenden Bohrlochwandung entstehende radiale Verspannung hält den Kerbstift (Kerbnagel) rüttelfest.Er kann mehrfach wiederverwendet werden.Die Herstellung solcher Verbindungen ist aufgrund der einfachen Arbeitsweise sehr wirtschaftlich.Kerbstifte nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8739 bis 8745 werden sowohl als Befestigungs- und Sicherungsstifte an Stelle von Kegel- und Zylinderstiften sowie auch als Lager- und Gelenkbolzen vielseitig verwendet.Mit Kerbnägeln nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8746 und 8747 können gering beanspruchte Teile, wie Rohrschellen und Schilder, einfach und schnell befestigt werden.Um ein ein Fressen der Stifte zu verhindern, muss ihre [[Festigkeit]] größer als die der Bauteile sein.

[[Bild:Kerbwulst.jpg|800px]]

'''a) Kerbprinzip, b) Passkerbstift mit Halös nach DIN 1469, c) Zylinderkerbstift mit Einführ-Ende, d) Kegelkerbstift,
'''e) Passkerbstift, f) Zylinderkerbstift mit Fase, g) Steckkerbstift, h) Knebelkerbstift, i) Halbrundkerbnagel, k)''' '''Senkkerbnagel'''

=== Spannstifte (Spannhülsen) ===

----

Spannstifte werden aus gewalztem Federbandstahl gerollt. Die leichte Ausführung nach DIN EN ISO 13337 unterscheidet sich von der schweren Ausführung nach DIN EN ISO 8752 nur durch die Wanndicke (0,1 * d bzw. 0,2 * d). Die in Längsrichtung geschlitzten Hülsen haben gegenüber dem Lochdurchmesser je nach Größe ein Übermaß von 0,2 bis 0,5mm, so dass sich nach dem Eintreiben ein rüttelfester Sitz ergibt. Die Stifte lassen sich leicht austreiben und können mehrfach wieder verwendet werden. Kegelige Stiftenden erleichtern das Einführen in die Aufnahmebohrung. Spannstifte sind zur Aufnahme von Stoß- und
Schlagarbeit geeignet. Sie werden ähnlich wie Kerbstifte als Pass-, Befestigungs- und Sicherungsstifte wervendet. Als Schrauben- und Bolzenhülsen werden sie dort eingesetzt, wo Scherkräfte zu übertragen sind und die Schrauben und Bolzen entlastet und klein gehalten werden sollen. Beim Einbau der Stifte ist die Lage des Schlitzes zur Kraftrichtung zu beachten.
Für große Scherkräfte können aus zwei ineinandergeschobenen Stiften Verbundspannstifte gebildet werden. Beim Connex-Spannstift bewirken die versetzt angeordneten Zähne des Schlitzes eine zusätzliche Axialspannung. Spiral-Spannstifte und Connex-Spannstift weisen gegenüber Spannstiften mit offenem Schlitz folgende Vorteile auf:Erhöhte Sitzfestigkeit, gleichhoher Scherfestigkeit in jeder radialen Richtung. Sie sind unempfindlich gegen Stoß- und Schlagbeanspruchung und werden als Pass-, Verbindungs- und Gelenkstifte eingesetzt. Die Aufnahmebohrungen für alle Spannstifte können einfach mit Spiralbohrern hergestellt werden.

[[Bild:Spannstifte.jpg|700px]]

'''a) Spannstift, b) weiche Federung (vermeiden), c) harte Federung, d) Verbundspannstift, e) Spiral-Spannstift,
'''f) Connex-Spannstift'''

=== Spannbuchsen ===

----

Spannbuchsen werden aus vergütetem [http://www.banki.hu/~aat/oktatas/gepesz/anyagtudomany2/diagram/m_5026_56Si7.pdf Federbandstahl 55Si7] gerollt, wahlweise mit geradem, pfeilförmigem und schrägem Schlitz ausgeführt und als Einspannbuchsen für Bohrungen bzw. als Aufspannbuchsen für Zapfen verwendet.Sie können bei großen Lagerdrücken mit geringen Schwingbewegungen und bei nicht ausreichender Schmierung als Lager geeignet sein. Als leicht auswechselbare Verschleißteile erhöhen sie die Lebensdauer von Bauteilen, wie z.B. Bremsgestängen von Schienenfahrzeuge und Gelenken von Baumaschinen.Die aufnehmenden Bohrungen bzw. Zapfen werden in den Toleranzklassen H8 bzw. h8 ausgeführt.

[[Bild:Spannbuchsen.jpg|600px]]

'''a) Einspannbuchse ohne Aussenkung (Form E) und mit pfeilförmigem schlitz (Form P) für Lagerungen mit Umlaufbewegungen,
'''b)Aufpspannbuchse mit geradem Schlitz (Form G) für Lagerungen mit Schwenkbewegungen'''

=== '''Anwendungs Beispiele für Stifte''' ===

----

[[Bild:Ke2-04112005 00960657.png]]

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Wiederholungsfragen''' ==

1-) Wie lassen sich Bauteile mit Bolzen und Stiften verbinden?

2-) Warum werden Bolzen bei losen Verbindungen gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert?

3-) Aus welchen Werkstoff werden Bolzen hergestellt und warum wählt man einen härteren Werkstoff als für die Bauteile?

4-) Wie werden Stiftverbindungen hergestellt?

5-) Was ist bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen?

6-) Warum ist die Anwendung von Kegelstiften kostspielig?

7-) Wo kommen den Typ A und Typ B Zylinderstifte zum Einsatz?

8-) Was haben Kerbstifte Gegensatz zu den glatten Kegel und Zylinderstiften am Umfang?

9-) Wo werden Kerbnägel Eingesetzt?

10-) Wodurch unterscheiden sich die Leichte Ausführung und die schwere Ausführung von Spannstiften?

11-) Wo werden Spannbuchsen als leicht auswechselbare Verschleißteile eingesetzt?

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösungen#Lösungen|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Bolzenverbindungen''' ==

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|thumb|right|300px]]

'''Die Bolzenverbindungen werden in Prinzip wie im Bild dargestellt, gestaltet. Die Bolzen werden dabei auf Biegung, Schub und Flächenpressung beansprucht.'''

'''Die Fügebedingungen des Bolzens in der Gabel und in der Stange haben einen erheblichen Einfluss auf die Größe der im Bolzen auftretenden Biegemomente.'''

----

=== Einbaufälle und Biegemomente von Bolzen (Einbaufall 1) ===

'''Einbaufall 1'''

Der Bolzen sitzt in der Gabel und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 1.png|thumb|right|300px]]

1-) Bolzen als frei aufliegender Träger

2-) Querkraftfläche

3-) Momentenfläche

[[Bild:Mbmax.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

tG = Dicke des Gabelauges

----

=== '''Einbaufall 2''' ===

Der Bolzen sitzt in der Gabel mit einer Übermaßpassung und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall2.png|thumb|right|300px]]

4-) Bolzen als beidseitig eingespannter Träger

5-) Querkraftfläche im Bereich der Stange

6-) Momentenfläche im Bereich der Stange

[[Bild:Mbmax2.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

Gleichgroßes Biegemoment in den Bolzenquerschnitten A-B und C-D.

----

=== '''Einbaufall 3''' ===

Der Bolzen sitzt in der Stange mit einer Übermaßpassung und in der Gabel mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 3.png|right|thumb|300px]]

7-) Bolzen als mittig eingespannter Träger

8-) Querkraftfläche im bereih der Gabel

9-) Momentenfläche im Bereich der Gabel

[[Bild:Mbmax3.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

tG = Dicke des Gabelauges

Größtes Biegemoment in den Einspannquerschnitten A-B .

----

=== Festlegen der Bauteilabmessungen ===
[[Bild:Bolzen Durchmesser.png|thumb|right|400px]]

'''Bolzendurchmesser (Entwurfsberechnung)'''

[[Bild:D.png|150px]]

'''Für Augen und Naben Durchmesser:'''

'''D = (2,5…3) * d (für Stahl und GS)'''

'''D = (3…3,5) * d (für GJL und GG)'''

''d'' = Bolzendurchmesser

''KA'' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''k'' = Einspannfaktor,abhängig vom Einbaufall (siehe Bild rechts)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Fnenn = Nenn-Betriebskraft

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastung abhängig siehe Bild rechts)

''ts'' = Dicke des Stangen (Formel siehe Bild rechts)

tG = Dicke des Gabelauges (Formel siehe Bild rechts)

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.
----

=== '''Biegespannung (Vollbolzen)''' ===

[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px]]

'''σ'''b = Biegespannung

''KA'' = Anwendunsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment (Einbaufall beachten und ''M'' bmax Formel entsprechend auswählen)

''W'' = Wiederstandsmoment

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Biegespannung.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

----

=== '''Schubspannung in der Nulllinie (Vollbolzen)''' ===
[[Bild:Tazul.png|thumb|right|300px]]

'''τ'''max = Schubspannung

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''S = Querschnittsfläche des Bolzens

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Tmax.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

----

=== '''Mittlere Flähenpressung''' ===

[[Bild:Pzul.png|thumb|right|300px]]

[[Bild:Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung (Belastungsfall beachten)
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''proj = Projektionsfläche zur Berechnung der mittleren Flächenpressung

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Berechnungsaufgabe für eine Bolzenverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.1 (Seite: 293 RM)

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|300px]]

Ein Bolzengelenk soll durch eine sehr stark stoßhaft auftretende Kraft F=14,5kN schwellend belastet werden.
Für Stangen- und Gabelkopf ist der Werkstoff S275JR vorgesehen. Als Bolzen soll ein ungehärteter Zylinderstift nach '''[[DIN]]''' EN ISO 2338,Toleranzfeld h8 verwendet werden, der in der Bohrung des Stangenkopfes mit einer Spielpassung und in der Bohrung der Gabel mit einer Übermaßpassung sitzt.Im Betrieb führt der Bolzen keine Gleitbewegung in dem Stangenkopf aus.

'''Gesucht''':

a-) Die Hauptabmessungen des Gelenkes (''d'', ''ts'', tG , ''D'' und ''l'' ) sind zu ermitteln. ( ''l''= Stiftlänge) Für den Bolzen ist die
Normbezeichnung anzugeben. [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 9-3)#Bolzengelenk|(TB 9-3)]]

b-) Das Gelenk ist auf Abscheren und auf Flächenpressung in der Gabelbohrung und in der Stangenbohrung zu prüfen.

c-) Der Bolzen ist auf Biegespannung zu prüfen.

[[Media:Bolzen_Aufgabe.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Bolzengelenk|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Stiftverbindungen''' ==

=== Querstiftverbindung ===
[[Bild:Querstiftverbindungen.png|thumb|right|700px]]

'''Querstiftverbindungen, die ein Drehmoment zu übertragen haben, wie z.B. Hebelnaben, werden bei größeren Kräften auf Flächenpressung und auf Abscheren nachgeprüft.'''

'''mittlere Flächenpressung (Nabe)'''

[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]
[[Bild:Tazulässig.png|thumb|right|300px]]
[[Bild:PN(Nabe).png]]

'''maximale mittlere Flächenpressung (Welle)'''

[[Bild:Pw.png]]

'''Scherspannung im Stift'''

[[Bild:Scherspannung.png]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser
[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,2...0,3) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''D'' = 2 * ''s'' + dw

''s'' = Dicke der Nabenwand
[Erfahrungsgemäß wird für den entwurfgewählt: ''s'' = (0,25...0,5) * dw für St- und GS-Naben, ''s'' = 0,75 * dw für GJL-(GG-)Naben]

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== Steckstiftverbindungen ===
[[Bild:Steckstift-Verbindungen.png|thumb|400px|right]]

'''Bei Steckstiftverbindungen entprechend Bild wird der Stift durch das Moment ''M'' = ''F'' * ''l'' auf Biegung und durch ''F'' als Querkraft auf Scub, der jedoch vernahlässigt werden kann, sowie auf Flächenpressung beansprucht.'''

'''Biegespannung'''

[[Bild:Biegespannung Qb.png]]

'''σ'''b = Biegespannung
[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px]]
'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten), für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''d'' = Stiftdurchmesser

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

'''Maximale mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Pmax Steckstift.png]]
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''F''nenn = senkrecht zur Stiftachse wirkende Nennbiegekraft

''l'' = Hebelarm der Biegekraft

''s'' = Einstecktiefe des Stiftes

''d'' = Stiftdurchmesser

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== '''Längsstiftverbindungen''' ===
[[Bild:Längsstiftverbindung.png|thumb|right|400px]]

'''Längsstiftverbindungen, die entsprechend Bild ein Drehmoment zu übertragen haben, werden auf Flächenpressung und Abscheren des Stiftes beansprucht. Da rechnerisch die mittlere Flächenpressung doppelt so groß wie die Abscherspannung ist, kann die Scherbeanspruchung in Vollstiften vernachlässigt werden, solange 2 * '''τ'''azul > ''p''zul ist, was für alle üdlichen Werkstoffpaarungen zutrifft.'''

'''mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Mittlere Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser

[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,15...0,2) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''l'' = tragende Stiftlänge, abhängig von der Nabenbreite, üblich ''l'' = (1...1,5) * dw

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

== '''Berechnungsaufgabe für eine Stiftverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.3 (Seite: 295 RM)

[[Bild:Schalthebel.jpg|400px]]

Die Nabe eines Schalthebels aus EN-GJL-200 soll mit einer Welle aus E295 mit dw=32mm Durchmesser durch einen Kegelkerbstift nach DIN EN ISO 8744 als Querstift verbunden werden. Am Ende des Hebels mit Länge ''l''1= 80mm ist zur Befestigung der Rückstellfeder ein Passkerbstift DIN 1469-C8x25-St (Kerbstift mit Hals und gerundeter Nut am Ende) eingesetzt, so dass bei s= 12mm, die freie Stiftlänge ''l''2= 15mm beträgt. Die größte Federkraft F=400 N greift schwellend an. Stöße treten nicht auf.

'''Gesucht''':

a-) Der zum Wellendurchmesser dw passende (mittlere) Durchmesser ( d ) des Querstiftes und dessen Länge '''''l''''' sind festzulegen,

wenn der Nabendurchmesser D= 2 * dw ausgeführt wird. Die Normbezeichnung des Kegelkerbstiftes ist anzugeben.

b-) Die Querstiftverbindung ist nach Flächenpressung (Nabe, Welle) und Abscheren zu prüfen.

c-) Der Passkerbstift ist zu prüfen ( auf Biegung ), für den zunächst ein Durchmesser d1= 8mm vorgesehen wird, der ggf. zu ändern ist.

d-) Die Flächenpressung für den Passkerbstift ist zu prüfen.

[[Media:Aufgabe_Stifte.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Schalthebel|Hier geht's zur Lösung!]]

== Formelzeichen mit Einheiten ==
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Formelzeichen|Hier geht's zur Formelzeichen!]]

=='''Powerpoint'''==

[[Media:Bolzen_und_Stifte.ppt|Bolzen-,Stiftverbindungen]]

==Quellenangabe==

*Roloff/Matek: Maschinenelemente, Lehrbuch und Tabellenbuch,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 18. Aufl. 2007, ISBN 3-834-80262-X , € 36,90.

*Roloff/Matek Maschinenelemente Formelsammlung,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 8. Aufl. 2006. ISBN 3-834-80119-4, € 20,90.

*Tabellenbuch Metall, 43. Auflage. [http://www.europa-lehrmittel.de/4dcgi/page?responsePage=/html/index2.html&0.9606717324196992 Europa Verlag ], ISBN 3-8085-1673-9, € 21,50

*[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de]

== Links ==

[http://www.gremako.de Gregory & Maackens GmbH & Co. KG]

[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de] '''Hier findest du eine Vorlesung zum Thema Bolzen und Stiftverbindungen.'''

[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]

[[Kategorie:Fertigungstechnik]]

{{Sprungmarke Allgemeines}}

Bolzen- und Stiftverbindungen

2008-10-11T21:09:27Z

Bülent: /* Formelzeichen mit Einheiten */

'''Hallo {{Currentuser}}, ich wünsche Dir viel Spaß beim Lesen dieser Seite...'''

==''' Allgemeines''' ==
<table width="100%" border="0">
<tr>
<td><div align="center"><[[Bild:Pins-1-.gif|300px]]
</div></td>
<td><div align="center">__TOC__</div></td>
</tr>
</table>
 
 

Bauteile lassen sich einfach und kostengünstig mit Bolzen, Stiften oder ähnlichen Formteilen verbinden. Diese Verbindungselemente werden sowohl für lose als auch für feste Verbindungen, für Lagerungen, für Führungen, Zentrierungen, Halterungen und zum Sichern der Bauteile gegen Überlastung (z.B. Brechbolzen und [[Bolzen- und Stiftverbindungen: Sicherheits- kupplungen#Bolzengelenk|Sicherheits- kupplungen]]
Sicherheits- kupplungen) verwendet.
Bei losen Verbindungen und auch zur Aufnahme von [http://de.wikipedia.org/wiki/Axialkraft Axialkräften] müssen die Bolzen bzw. die gelagerten oder verbundenen Teile häufig durch '''[[Sicherungselemente]]''', wie Splinte, Sicherungs -ringe oder Querstifte, gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert werden.

== '''Bolzen''' ==

Bolzen werden häufig angewendet als Gelenkverbindung. Für die Bolzendurchmesser empfehlen die '''[[Normen]]''' die [http://www.maschinenbau.tu-ilmenau.de/mb/wwwkt/imk_lehrmaterialien/home/downld_ma/passungssynthese/passungssynthese_030102/html/glossar.html Toleranzklasse] [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html h11].
Für die Bolzen wählt man meist einen härteren '''[[Werkstoff]]''' als für die Bauteile, um Fressgefahr und übermäßigen Verschleiß zu vermeiden. Normbolzen werden aus Automatenstahl hergestellt.Bolzenverbindungen mit Schwenk- bzw. langsamen Umlaufbewegungen arbeiten meist im Bereich der Festkörper-bzw. Mischreibung und sind deshalb durch Fressen bzw. übermäßigen Verschleiß (Ausschlagen) gefährdet. Betriebssichere Lösungen lassen sich durch die Wahl geeigneter Gleitpartner nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|TB 9-1]] finden.
Weiche Bolzen können mit Spannbuchsen eingebaut werden. Bei höheren Anforderungen (extreme Temperaturen, höchste Lagerbelastungen, Korrosion u.a) ermöglicht eine dünne Gleitbeschichtung aus [http://de.wikipedia.org/wiki/Festschmierstoff Festschmierstoffe] oft eine wartungsfreie Lebensdauer -schmierung. Soll eine Schmierung der Lauffläche mittels [http://de.wikipedia.org/wiki/Schmiernippel Schmiernippel] durch den Bolzen hindurch erfolgen, dann sind Schmierlöcher nach DIN 1442 vorzusehen.

[[Bild:Bolzenformen.jpg|500px]]

'''a) Bolzen ohne Kopf, b) Bolzen ohne Kopf und mit Splintlöchern, c) Bolzen mit Kopf und mit Splintloch (Form A ohne Splintloch), d) Bolzen mit Kopf und mit Gewindezapfen'''

----

=== '''Einsatz :''' ===

* Sehr einfache und kostengünstige Verbindung

* Sowohl für lose als auch feste Verbindungen

* Verdrehsicherung Nabe/Welle

* Halterung für Feder

* Lagegenaue Fixierung von Bauteilen

----

=== Anwendungsbeispiele für Bolzenverbindungen ===
<gallery>
Bild:Bolzen in Kranbau.png
Bild:Kranbau.jpg
Bild:Kranbau1.png
Bild:Maschinenteile.png
Bild:Kolbenbolzen.png
Bild:Bolzen mit Sicherung.png
Bild:Gelenkverbindung.jpg
Bild:Gelenkverbindung2.jpg
</gallery>

----

== '''Stifte''' ==
Stiftverbindungen werden hergestellt, in dem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit [http://de.wikipedia.org/wiki/Passung Übermaß] eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und kraftschlüssig. Stifte dienen zur Sicherung der Lage (Fixierung,Zentrierung) von Bauteilen ,zur scherfesten Verbindung von Maschinenteilen, zur Halterung von Federn oder "fliegenden" Lagerung von Maschinenteilen, zur Sicherung von Bolzen und Muttern und zur Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte). Bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen sind die verlangte Fixiergenauigkeit, Herstellkosten für die Aufnahmebohrung (Passarbeit), die Sitzfestigkeit, die Lösbarkeit und die verlangte [http://www.chemgapedia.de/vsengine/popup/vsc/de/glossar/s/sc/scherkraft.glos.html Scherkraft]. Stifte sollen aus einem härteren Werkstoff als die zu verbindenden Bauteile sein.

=== '''Einsatz:''' ===

* Sicherung der Lage (Fixierung, Zentrierung)

* Sicherung gegen Verdrehen - scherfeste Verbindung von Maschinenteilen

* Halterung von Federn

* „Fliegende“ Lagerungen

* Sicherung von Bolzen und Muttern

* Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte)

'''Nach der Form wird grundsätzlich unterschieden zwischen''':

* '''Kegelstift'''

* '''Zylinderstift'''

* '''Kerbstifte und Kerbnägel'''

* '''Spannstift (Spannhülsen)'''

* '''Spannbuchsen'''

'''Alle Stiftarten gibt es in verschiedenen Ausführungen.'''

{{Sprungmarke Allgemeines}}

=== Kegelstifte ===

----

Kegelstifte können die bei häufigem Ausbau auftretende Abnutzung bzw. Lochaufweitung ausgleichen und stellen deshalb immer wieder die genaue Lage der Teile zueinander her. Sie werden überwiegend als Passstifte, aber auch als Verbindungsstifte z.B. als Querstifte bei [http://www.maedler.de/de/Catalog/P/1643/1625/862.aspx Stellringen] und Wellengelenken, verwendet. Da die Aufnahmebohrung kegelig aufgerieben und der Stift eingepasst werden muss, ist ihre Anwendung kostspielig. Kegelstifte lassen sich leicht lösen, sind aber nicht rüttelfest. Kann der Kegelstift nicht herausgeschlagen werden wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Kegelstifte mit Gewindezapfen nach '''[[DIN]]''' EN 28737 bzw. mit Innengewinde '''[[DIN]]''' EN 28736 zu verwenden, die mittels einer Mutter bzw. [[Schraubenverbindungen|Schraube]] gelöst werden können.

[[Bild:Kegelstifte, ungehärtet.jpg|400px]]

'''a) für durchgehende Löcher, b) mit Gewindezapfen (für Grundlöcher), c) mit Innengewinde (für Grundlöcher)'''

=== Zylinderstifte ===

----

Zylinderstifte aus ungehärtetem Stahl und austenitischem Stahl nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 2338 werden in den [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html Toleranzklassen] m6 und h8 gefertigt. Ihre anwendung entspricht den Kegelstiften. Das erforderliche Aufreiben der Bohrung macht ihre Anwendung kostspielig. Sie sind schwerer lösbar als Kegelstifte und auch nicht rüttelfest. Zum Verbinden und Fixieren von hochbeanspruchten und gehärteten Teilen an Vorrichtungen und Werkzeugen kommen durchgehärtete (Typ A) bzw. einsatzgehärtete
(Typ B) Zylinderstifte nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8734 mit der Toleranzklasse m6 in Frage. Kann der Zylinderstift nicht herausgeschlagen werden, wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Zylinderstifte mit Innengewinde nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8733 und nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8735 ausgeführt. Durch eine leichte Abflachung oder Längsrille am Stiftmantel kann beim Eindrücken des Stiftes verdrängte Luft (Öl)
entweichen. Die Stifte können unter Zuhilfenahme von Abziehschrauben "gezogen" werden.

[[Bild:Zylinderstifte.jpg|800px]]

'''a) für durchgehende Löcher, b) bis d) mit Innengewinde und Abflachung oder Längsrille zur Druckentlastung (für Grundlöcher)
'''e) Lösen eines Stiftes mit Hilfe einer Abziehschschraube, f) Lösen eines Stiftes mit Hilfe eines von Hand geführten Schlaggewichtes'''

=== '''Kerbstifte und Kerbnägel''' ===

----

Im Gegensatz zu den glatten Kegel- und Zylinderstiften sind Kerbstifte und Kerbnägel am Umfang mit 3 Kerbwulstpaaren versehen, die beim Einschlagen in das nur mit dem [[Anschleifen von Spiralbohrern|Spiralbohrer]] hergestelte Loch elastisch in die Kerbfurchen zurückgedrängt werden.Die dadurch gegenüber der unbeschädigt bleibenden Bohrlochwandung entstehende radiale Verspannung hält den Kerbstift (Kerbnagel) rüttelfest.Er kann mehrfach wiederverwendet werden.Die Herstellung solcher Verbindungen ist aufgrund der einfachen Arbeitsweise sehr wirtschaftlich.Kerbstifte nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8739 bis 8745 werden sowohl als Befestigungs- und Sicherungsstifte an Stelle von Kegel- und Zylinderstiften sowie auch als Lager- und Gelenkbolzen vielseitig verwendet.Mit Kerbnägeln nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8746 und 8747 können gering beanspruchte Teile, wie Rohrschellen und Schilder, einfach und schnell befestigt werden.Um ein ein Fressen der Stifte zu verhindern, muss ihre [[Festigkeit]] größer als die der Bauteile sein.

[[Bild:Kerbwulst.jpg|800px]]

'''a) Kerbprinzip, b) Passkerbstift mit Halös nach DIN 1469, c) Zylinderkerbstift mit Einführ-Ende, d) Kegelkerbstift,
'''e) Passkerbstift, f) Zylinderkerbstift mit Fase, g) Steckkerbstift, h) Knebelkerbstift, i) Halbrundkerbnagel, k)''' '''Senkkerbnagel'''

=== Spannstifte (Spannhülsen) ===

----

Spannstifte werden aus gewalztem Federbandstahl gerollt. Die leichte Ausführung nach DIN EN ISO 13337 unterscheidet sich von der schweren Ausführung nach DIN EN ISO 8752 nur durch die Wanndicke (0,1 * d bzw. 0,2 * d). Die in Längsrichtung geschlitzten Hülsen haben gegenüber dem Lochdurchmesser je nach Größe ein Übermaß von 0,2 bis 0,5mm, so dass sich nach dem Eintreiben ein rüttelfester Sitz ergibt. Die Stifte lassen sich leicht austreiben und können mehrfach wieder verwendet werden. Kegelige Stiftenden erleichtern das Einführen in die Aufnahmebohrung. Spannstifte sind zur Aufnahme von Stoß- und
Schlagarbeit geeignet. Sie werden ähnlich wie Kerbstifte als Pass-, Befestigungs- und Sicherungsstifte wervendet. Als Schrauben- und Bolzenhülsen werden sie dort eingesetzt, wo Scherkräfte zu übertragen sind und die Schrauben und Bolzen entlastet und klein gehalten werden sollen. Beim Einbau der Stifte ist die Lage des Schlitzes zur Kraftrichtung zu beachten.
Für große Scherkräfte können aus zwei ineinandergeschobenen Stiften Verbundspannstifte gebildet werden. Beim Connex-Spannstift bewirken die versetzt angeordneten Zähne des Schlitzes eine zusätzliche Axialspannung. Spiral-Spannstifte und Connex-Spannstift weisen gegenüber Spannstiften mit offenem Schlitz folgende Vorteile auf:Erhöhte Sitzfestigkeit, gleichhoher Scherfestigkeit in jeder radialen Richtung. Sie sind unempfindlich gegen Stoß- und Schlagbeanspruchung und werden als Pass-, Verbindungs- und Gelenkstifte eingesetzt. Die Aufnahmebohrungen für alle Spannstifte können einfach mit Spiralbohrern hergestellt werden.

[[Bild:Spannstifte.jpg|700px]]

'''a) Spannstift, b) weiche Federung (vermeiden), c) harte Federung, d) Verbundspannstift, e) Spiral-Spannstift,
'''f) Connex-Spannstift'''

=== Spannbuchsen ===

----

Spannbuchsen werden aus vergütetem [http://www.banki.hu/~aat/oktatas/gepesz/anyagtudomany2/diagram/m_5026_56Si7.pdf Federbandstahl 55Si7] gerollt, wahlweise mit geradem, pfeilförmigem und schrägem Schlitz ausgeführt und als Einspannbuchsen für Bohrungen bzw. als Aufspannbuchsen für Zapfen verwendet.Sie können bei großen Lagerdrücken mit geringen Schwingbewegungen und bei nicht ausreichender Schmierung als Lager geeignet sein. Als leicht auswechselbare Verschleißteile erhöhen sie die Lebensdauer von Bauteilen, wie z.B. Bremsgestängen von Schienenfahrzeuge und Gelenken von Baumaschinen.Die aufnehmenden Bohrungen bzw. Zapfen werden in den Toleranzklassen H8 bzw. h8 ausgeführt.

[[Bild:Spannbuchsen.jpg|600px]]

'''a) Einspannbuchse ohne Aussenkung (Form E) und mit pfeilförmigem schlitz (Form P) für Lagerungen mit Umlaufbewegungen,
'''b)Aufpspannbuchse mit geradem Schlitz (Form G) für Lagerungen mit Schwenkbewegungen'''

=== '''Anwendungs Beispiele für Stifte''' ===

----

[[Bild:Ke2-04112005 00960657.png]]

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Wiederholungsfragen''' ==

1-) Wie lassen sich Bauteile mit Bolzen und Stiften verbinden?

2-) Warum werden Bolzen bei losen Verbindungen gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert?

3-) Aus welchen Werkstoff werden Bolzen hergestellt und warum wählt man einen härteren Werkstoff als für die Bauteile?

4-) Wie werden Stiftverbindungen hergestellt?

5-) Was ist bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen?

6-) Warum ist die Anwendung von Kegelstiften kostspielig?

7-) Wo kommen den Typ A und Typ B Zylinderstifte zum Einsatz?

8-) Was haben Kerbstifte Gegensatz zu den glatten Kegel und Zylinderstiften am Umfang?

9-) Wo werden Kerbnägel Eingesetzt?

10-) Wodurch unterscheiden sich die Leichte Ausführung und die schwere Ausführung von Spannstiften?

11-) Wo werden Spannbuchsen als leicht auswechselbare Verschleißteile eingesetzt?

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösungen#Lösungen|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Bolzenverbindungen''' ==

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|thumb|right|300px]]

'''Die Bolzenverbindungen werden in Prinzip wie im Bild dargestellt, gestaltet. Die Bolzen werden dabei auf Biegung, Schub und Flächenpressung beansprucht.'''

'''Die Fügebedingungen des Bolzens in der Gabel und in der Stange haben einen erheblichen Einfluss auf die Größe der im Bolzen auftretenden Biegemomente.'''

----

=== Einbaufälle und Biegemomente von Bolzen (Einbaufall 1) ===

'''Einbaufall 1'''

Der Bolzen sitzt in der Gabel und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 1.png|thumb|right|300px]]

1-) Bolzen als frei aufliegender Träger

2-) Querkraftfläche

3-) Momentenfläche

[[Bild:Mbmax.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

tG = Dicke des Gabelauges

----

=== '''Einbaufall 2''' ===

Der Bolzen sitzt in der Gabel mit einer Übermaßpassung und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall2.png|thumb|right|300px]]

4-) Bolzen als beidseitig eingespannter Träger

5-) Querkraftfläche im Bereich der Stange

6-) Momentenfläche im Bereich der Stange

[[Bild:Mbmax2.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

Gleichgroßes Biegemoment in den Bolzenquerschnitten A-B und C-D.

----

=== '''Einbaufall 3''' ===

Der Bolzen sitzt in der Stange mit einer Übermaßpassung und in der Gabel mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 3.png|right|thumb|300px]]

7-) Bolzen als mittig eingespannter Träger

8-) Querkraftfläche im bereih der Gabel

9-) Momentenfläche im Bereich der Gabel

[[Bild:Mbmax3.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

tG = Dicke des Gabelauges

Größtes Biegemoment in den Einspannquerschnitten A-B .

----

=== Festlegen der Bauteilabmessungen ===
[[Bild:Bolzen Durchmesser.png|thumb|right|400px]]

'''Bolzendurchmesser (Entwurfsberechnung)'''

[[Bild:D.png|150px]]

'''Für Augen und Naben Durchmesser:'''

'''D = (2,5…3) * d (für Stahl und GS)'''

'''D = (3…3,5) * d (für GJL und GG)'''

''d'' = Bolzendurchmesser

''KA'' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''k'' = Einspannfaktor,abhängig vom Einbaufall (siehe Bild rechts)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Fnenn = Nenn-Betriebskraft

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastung abhängig siehe Bild rechts)

''ts'' = Dicke des Stangen (Formel siehe Bild rechts)

tG = Dicke des Gabelauges (Formel siehe Bild rechts)

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.
----

=== '''Biegespannung (Vollbolzen)''' ===

[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px]]

'''σ'''b = Biegespannung

''KA'' = Anwendunsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment (Einbaufall beachten und ''M'' bmax Formel entsprechend auswählen)

''W'' = Wiederstandsmoment

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Biegespannung.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

----

=== '''Schubspannung in der Nulllinie (Vollbolzen)''' ===
[[Bild:Tazul.png|thumb|right|300px]]

'''τ'''max = Schubspannung

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''S = Querschnittsfläche des Bolzens

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Tmax.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

----

=== '''Mittlere Flähenpressung''' ===

[[Bild:Pzul.png|thumb|right|300px]]

[[Bild:Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung (Belastungsfall beachten)
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''proj = Projektionsfläche zur Berechnung der mittleren Flächenpressung

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Berechnungsaufgabe für eine Bolzenverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.1 (Seite: 293 RM)

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|300px]]

Ein Bolzengelenk soll durch eine sehr stark stoßhaft auftretende Kraft F=14,5kN schwellend belastet werden.
Für Stangen- und Gabelkopf ist der Werkstoff S275JR vorgesehen. Als Bolzen soll ein ungehärteter Zylinderstift nach '''[[DIN]]''' EN ISO 2338,Toleranzfeld h8 verwendet werden, der in der Bohrung des Stangenkopfes mit einer Spielpassung und in der Bohrung der Gabel mit einer Übermaßpassung sitzt.Im Betrieb führt der Bolzen keine Gleitbewegung in dem Stangenkopf aus.

'''Gesucht''':

a-) Die Hauptabmessungen des Gelenkes (''d'', ''ts'', tG , ''D'' und ''l'' ) sind zu ermitteln. ( ''l''= Stiftlänge) Für den Bolzen ist die
Normbezeichnung anzugeben. [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 9-3)#Bolzengelenk|(TB 9-3)]]

b-) Das Gelenk ist auf Abscheren und auf Flächenpressung in der Gabelbohrung und in der Stangenbohrung zu prüfen.

c-) Der Bolzen ist auf Biegespannung zu prüfen.

[[Media:Bolzen_Aufgabe.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Bolzengelenk|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Stiftverbindungen''' ==

=== Querstiftverbindung ===
[[Bild:Querstiftverbindungen.png|thumb|right|700px]]

'''Querstiftverbindungen, die ein Drehmoment zu übertragen haben, wie z.B. Hebelnaben, werden bei größeren Kräften auf Flächenpressung und auf Abscheren nachgeprüft.'''

'''mittlere Flächenpressung (Nabe)'''

[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]
[[Bild:Tazulässig.png|thumb|right|300px]]
[[Bild:PN(Nabe).png]]

'''maximale mittlere Flächenpressung (Welle)'''

[[Bild:Pw.png]]

'''Scherspannung im Stift'''

[[Bild:Scherspannung.png]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser
[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,2...0,3) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''D'' = 2 * ''s'' + dw

''s'' = Dicke der Nabenwand
[Erfahrungsgemäß wird für den entwurfgewählt: ''s'' = (0,25...0,5) * dw für St- und GS-Naben, ''s'' = 0,75 * dw für GJL-(GG-)Naben]

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== Steckstiftverbindungen ===
[[Bild:Steckstift-Verbindungen.png|thumb|400px|right]]

'''Bei Steckstiftverbindungen entprechend Bild wird der Stift durch das Moment ''M'' = ''F'' * ''l'' auf Biegung und durch ''F'' als Querkraft auf Scub, der jedoch vernahlässigt werden kann, sowie auf Flächenpressung beansprucht.'''

'''Biegespannung'''

[[Bild:Biegespannung Qb.png]]

'''σ'''b = Biegespannung
[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px]]
'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten), für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''d'' = Stiftdurchmesser

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

'''Maximale mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Pmax Steckstift.png]]
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''F''nenn = senkrecht zur Stiftachse wirkende Nennbiegekraft

''l'' = Hebelarm der Biegekraft

''s'' = Einstecktiefe des Stiftes

''d'' = Stiftdurchmesser

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== '''Längsstiftverbindungen''' ===
[[Bild:Längsstiftverbindung.png|thumb|right|400px]]

'''Längsstiftverbindungen, die entsprechend Bild ein Drehmoment zu übertragen haben, werden auf Flächenpressung und Abscheren des Stiftes beansprucht. Da rechnerisch die mittlere Flächenpressung doppelt so groß wie die Abscherspannung ist, kann die Scherbeanspruchung in Vollstiften vernachlässigt werden, solange 2 * '''τ'''azul > ''p''zul ist, was für alle üdlichen Werkstoffpaarungen zutrifft.'''

'''mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Mittlere Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser

[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,15...0,2) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''l'' = tragende Stiftlänge, abhängig von der Nabenbreite, üblich ''l'' = (1...1,5) * dw

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

== '''Berechnungsaufgabe für eine Stiftverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.3 (Seite: 295 RM)

[[Bild:Schalthebel.jpg|400px]]

Die Nabe eines Schalthebels aus EN-GJL-200 soll mit einer Welle aus E295 mit dw=32mm Durchmesser durch einen Kegelkerbstift nach DIN EN ISO 8744 als Querstift verbunden werden. Am Ende des Hebels mit Länge ''l''1= 80mm ist zur Befestigung der Rückstellfeder ein Passkerbstift DIN 1469-C8x25-St (Kerbstift mit Hals und gerundeter Nut am Ende) eingesetzt, so dass bei s= 12mm, die freie Stiftlänge ''l''2= 15mm beträgt. Die größte Federkraft F=400 N greift schwellend an. Stöße treten nicht auf.

'''Gesucht''':

a-) Der zum Wellendurchmesser dw passende (mittlere) Durchmesser ( d ) des Querstiftes und dessen Länge '''''l''''' sind festzulegen,

wenn der Nabendurchmesser D= 2 * dw ausgeführt wird. Die Normbezeichnung des Kegelkerbstiftes ist anzugeben.

b-) Die Querstiftverbindung ist nach Flächenpressung (Nabe, Welle) und Abscheren zu prüfen.

c-) Der Passkerbstift ist zu prüfen ( auf Biegung ), für den zunächst ein Durchmesser d1= 8mm vorgesehen wird, der ggf. zu ändern ist.

d-) Die Flächenpressung für den Passkerbstift ist zu prüfen.

[[Media:Aufgabe_Stifte.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Schalthebel|Hier geht's zur Lösung!]]

== Formelzeichen mit Einheiten ==
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Formelzeichen|Hier geht's zur Formelzeichen!]]

=='''Powerpoint'''==

[[Media:Bolzen_und_Stifte.ppt|Bolzen-,Stiftverbindungen]]

==Quellenangabe==

*Roloff/Matek: Maschinenelemente, Lehrbuch und Tabellenbuch,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 18. Aufl. 2007, ISBN 3-834-80262-X , € 36,90.

*Roloff/Matek Maschinenelemente Formelsammlung,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 8. Aufl. 2006. ISBN 3-834-80119-4, € 20,90.

*Tabellenbuch Metall, 43. Auflage. [http://www.europa-lehrmittel.de/4dcgi/page?responsePage=/html/index2.html&0.9606717324196992 Europa Verlag ], ISBN 3-8085-1673-9, € 21,50

*[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de]

== Links ==

[http://www.gremako.de Gregory & Maackens GmbH & Co. KG]

[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de] '''Hier findest du eine Vorlesung zum Thema Bolzen und Stiftverbindungen.'''

[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]

[[Kategorie:Fertigungstechnik]]

{{Sprungmarke Allgemeines}}

Bolzen- und Stiftverbindungen

2008-10-11T21:09:02Z

Bülent: /* '''Berechnungsaufgabe für eine Stiftverbindung''' */

'''Hallo {{Currentuser}}, ich wünsche Dir viel Spaß beim Lesen dieser Seite...'''

==''' Allgemeines''' ==
<table width="100%" border="0">
<tr>
<td><div align="center"><[[Bild:Pins-1-.gif|300px]]
</div></td>
<td><div align="center">__TOC__</div></td>
</tr>
</table>
 
 

Bauteile lassen sich einfach und kostengünstig mit Bolzen, Stiften oder ähnlichen Formteilen verbinden. Diese Verbindungselemente werden sowohl für lose als auch für feste Verbindungen, für Lagerungen, für Führungen, Zentrierungen, Halterungen und zum Sichern der Bauteile gegen Überlastung (z.B. Brechbolzen und [[Bolzen- und Stiftverbindungen: Sicherheits- kupplungen#Bolzengelenk|Sicherheits- kupplungen]]
Sicherheits- kupplungen) verwendet.
Bei losen Verbindungen und auch zur Aufnahme von [http://de.wikipedia.org/wiki/Axialkraft Axialkräften] müssen die Bolzen bzw. die gelagerten oder verbundenen Teile häufig durch '''[[Sicherungselemente]]''', wie Splinte, Sicherungs -ringe oder Querstifte, gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert werden.

== '''Bolzen''' ==

Bolzen werden häufig angewendet als Gelenkverbindung. Für die Bolzendurchmesser empfehlen die '''[[Normen]]''' die [http://www.maschinenbau.tu-ilmenau.de/mb/wwwkt/imk_lehrmaterialien/home/downld_ma/passungssynthese/passungssynthese_030102/html/glossar.html Toleranzklasse] [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html h11].
Für die Bolzen wählt man meist einen härteren '''[[Werkstoff]]''' als für die Bauteile, um Fressgefahr und übermäßigen Verschleiß zu vermeiden. Normbolzen werden aus Automatenstahl hergestellt.Bolzenverbindungen mit Schwenk- bzw. langsamen Umlaufbewegungen arbeiten meist im Bereich der Festkörper-bzw. Mischreibung und sind deshalb durch Fressen bzw. übermäßigen Verschleiß (Ausschlagen) gefährdet. Betriebssichere Lösungen lassen sich durch die Wahl geeigneter Gleitpartner nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|TB 9-1]] finden.
Weiche Bolzen können mit Spannbuchsen eingebaut werden. Bei höheren Anforderungen (extreme Temperaturen, höchste Lagerbelastungen, Korrosion u.a) ermöglicht eine dünne Gleitbeschichtung aus [http://de.wikipedia.org/wiki/Festschmierstoff Festschmierstoffe] oft eine wartungsfreie Lebensdauer -schmierung. Soll eine Schmierung der Lauffläche mittels [http://de.wikipedia.org/wiki/Schmiernippel Schmiernippel] durch den Bolzen hindurch erfolgen, dann sind Schmierlöcher nach DIN 1442 vorzusehen.

[[Bild:Bolzenformen.jpg|500px]]

'''a) Bolzen ohne Kopf, b) Bolzen ohne Kopf und mit Splintlöchern, c) Bolzen mit Kopf und mit Splintloch (Form A ohne Splintloch), d) Bolzen mit Kopf und mit Gewindezapfen'''

----

=== '''Einsatz :''' ===

* Sehr einfache und kostengünstige Verbindung

* Sowohl für lose als auch feste Verbindungen

* Verdrehsicherung Nabe/Welle

* Halterung für Feder

* Lagegenaue Fixierung von Bauteilen

----

=== Anwendungsbeispiele für Bolzenverbindungen ===
<gallery>
Bild:Bolzen in Kranbau.png
Bild:Kranbau.jpg
Bild:Kranbau1.png
Bild:Maschinenteile.png
Bild:Kolbenbolzen.png
Bild:Bolzen mit Sicherung.png
Bild:Gelenkverbindung.jpg
Bild:Gelenkverbindung2.jpg
</gallery>

----

== '''Stifte''' ==
Stiftverbindungen werden hergestellt, in dem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit [http://de.wikipedia.org/wiki/Passung Übermaß] eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und kraftschlüssig. Stifte dienen zur Sicherung der Lage (Fixierung,Zentrierung) von Bauteilen ,zur scherfesten Verbindung von Maschinenteilen, zur Halterung von Federn oder "fliegenden" Lagerung von Maschinenteilen, zur Sicherung von Bolzen und Muttern und zur Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte). Bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen sind die verlangte Fixiergenauigkeit, Herstellkosten für die Aufnahmebohrung (Passarbeit), die Sitzfestigkeit, die Lösbarkeit und die verlangte [http://www.chemgapedia.de/vsengine/popup/vsc/de/glossar/s/sc/scherkraft.glos.html Scherkraft]. Stifte sollen aus einem härteren Werkstoff als die zu verbindenden Bauteile sein.

=== '''Einsatz:''' ===

* Sicherung der Lage (Fixierung, Zentrierung)

* Sicherung gegen Verdrehen - scherfeste Verbindung von Maschinenteilen

* Halterung von Federn

* „Fliegende“ Lagerungen

* Sicherung von Bolzen und Muttern

* Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte)

'''Nach der Form wird grundsätzlich unterschieden zwischen''':

* '''Kegelstift'''

* '''Zylinderstift'''

* '''Kerbstifte und Kerbnägel'''

* '''Spannstift (Spannhülsen)'''

* '''Spannbuchsen'''

'''Alle Stiftarten gibt es in verschiedenen Ausführungen.'''

{{Sprungmarke Allgemeines}}

=== Kegelstifte ===

----

Kegelstifte können die bei häufigem Ausbau auftretende Abnutzung bzw. Lochaufweitung ausgleichen und stellen deshalb immer wieder die genaue Lage der Teile zueinander her. Sie werden überwiegend als Passstifte, aber auch als Verbindungsstifte z.B. als Querstifte bei [http://www.maedler.de/de/Catalog/P/1643/1625/862.aspx Stellringen] und Wellengelenken, verwendet. Da die Aufnahmebohrung kegelig aufgerieben und der Stift eingepasst werden muss, ist ihre Anwendung kostspielig. Kegelstifte lassen sich leicht lösen, sind aber nicht rüttelfest. Kann der Kegelstift nicht herausgeschlagen werden wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Kegelstifte mit Gewindezapfen nach '''[[DIN]]''' EN 28737 bzw. mit Innengewinde '''[[DIN]]''' EN 28736 zu verwenden, die mittels einer Mutter bzw. [[Schraubenverbindungen|Schraube]] gelöst werden können.

[[Bild:Kegelstifte, ungehärtet.jpg|400px]]

'''a) für durchgehende Löcher, b) mit Gewindezapfen (für Grundlöcher), c) mit Innengewinde (für Grundlöcher)'''

=== Zylinderstifte ===

----

Zylinderstifte aus ungehärtetem Stahl und austenitischem Stahl nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 2338 werden in den [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html Toleranzklassen] m6 und h8 gefertigt. Ihre anwendung entspricht den Kegelstiften. Das erforderliche Aufreiben der Bohrung macht ihre Anwendung kostspielig. Sie sind schwerer lösbar als Kegelstifte und auch nicht rüttelfest. Zum Verbinden und Fixieren von hochbeanspruchten und gehärteten Teilen an Vorrichtungen und Werkzeugen kommen durchgehärtete (Typ A) bzw. einsatzgehärtete
(Typ B) Zylinderstifte nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8734 mit der Toleranzklasse m6 in Frage. Kann der Zylinderstift nicht herausgeschlagen werden, wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Zylinderstifte mit Innengewinde nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8733 und nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8735 ausgeführt. Durch eine leichte Abflachung oder Längsrille am Stiftmantel kann beim Eindrücken des Stiftes verdrängte Luft (Öl)
entweichen. Die Stifte können unter Zuhilfenahme von Abziehschrauben "gezogen" werden.

[[Bild:Zylinderstifte.jpg|800px]]

'''a) für durchgehende Löcher, b) bis d) mit Innengewinde und Abflachung oder Längsrille zur Druckentlastung (für Grundlöcher)
'''e) Lösen eines Stiftes mit Hilfe einer Abziehschschraube, f) Lösen eines Stiftes mit Hilfe eines von Hand geführten Schlaggewichtes'''

=== '''Kerbstifte und Kerbnägel''' ===

----

Im Gegensatz zu den glatten Kegel- und Zylinderstiften sind Kerbstifte und Kerbnägel am Umfang mit 3 Kerbwulstpaaren versehen, die beim Einschlagen in das nur mit dem [[Anschleifen von Spiralbohrern|Spiralbohrer]] hergestelte Loch elastisch in die Kerbfurchen zurückgedrängt werden.Die dadurch gegenüber der unbeschädigt bleibenden Bohrlochwandung entstehende radiale Verspannung hält den Kerbstift (Kerbnagel) rüttelfest.Er kann mehrfach wiederverwendet werden.Die Herstellung solcher Verbindungen ist aufgrund der einfachen Arbeitsweise sehr wirtschaftlich.Kerbstifte nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8739 bis 8745 werden sowohl als Befestigungs- und Sicherungsstifte an Stelle von Kegel- und Zylinderstiften sowie auch als Lager- und Gelenkbolzen vielseitig verwendet.Mit Kerbnägeln nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8746 und 8747 können gering beanspruchte Teile, wie Rohrschellen und Schilder, einfach und schnell befestigt werden.Um ein ein Fressen der Stifte zu verhindern, muss ihre [[Festigkeit]] größer als die der Bauteile sein.

[[Bild:Kerbwulst.jpg|800px]]

'''a) Kerbprinzip, b) Passkerbstift mit Halös nach DIN 1469, c) Zylinderkerbstift mit Einführ-Ende, d) Kegelkerbstift,
'''e) Passkerbstift, f) Zylinderkerbstift mit Fase, g) Steckkerbstift, h) Knebelkerbstift, i) Halbrundkerbnagel, k)''' '''Senkkerbnagel'''

=== Spannstifte (Spannhülsen) ===

----

Spannstifte werden aus gewalztem Federbandstahl gerollt. Die leichte Ausführung nach DIN EN ISO 13337 unterscheidet sich von der schweren Ausführung nach DIN EN ISO 8752 nur durch die Wanndicke (0,1 * d bzw. 0,2 * d). Die in Längsrichtung geschlitzten Hülsen haben gegenüber dem Lochdurchmesser je nach Größe ein Übermaß von 0,2 bis 0,5mm, so dass sich nach dem Eintreiben ein rüttelfester Sitz ergibt. Die Stifte lassen sich leicht austreiben und können mehrfach wieder verwendet werden. Kegelige Stiftenden erleichtern das Einführen in die Aufnahmebohrung. Spannstifte sind zur Aufnahme von Stoß- und
Schlagarbeit geeignet. Sie werden ähnlich wie Kerbstifte als Pass-, Befestigungs- und Sicherungsstifte wervendet. Als Schrauben- und Bolzenhülsen werden sie dort eingesetzt, wo Scherkräfte zu übertragen sind und die Schrauben und Bolzen entlastet und klein gehalten werden sollen. Beim Einbau der Stifte ist die Lage des Schlitzes zur Kraftrichtung zu beachten.
Für große Scherkräfte können aus zwei ineinandergeschobenen Stiften Verbundspannstifte gebildet werden. Beim Connex-Spannstift bewirken die versetzt angeordneten Zähne des Schlitzes eine zusätzliche Axialspannung. Spiral-Spannstifte und Connex-Spannstift weisen gegenüber Spannstiften mit offenem Schlitz folgende Vorteile auf:Erhöhte Sitzfestigkeit, gleichhoher Scherfestigkeit in jeder radialen Richtung. Sie sind unempfindlich gegen Stoß- und Schlagbeanspruchung und werden als Pass-, Verbindungs- und Gelenkstifte eingesetzt. Die Aufnahmebohrungen für alle Spannstifte können einfach mit Spiralbohrern hergestellt werden.

[[Bild:Spannstifte.jpg|700px]]

'''a) Spannstift, b) weiche Federung (vermeiden), c) harte Federung, d) Verbundspannstift, e) Spiral-Spannstift,
'''f) Connex-Spannstift'''

=== Spannbuchsen ===

----

Spannbuchsen werden aus vergütetem [http://www.banki.hu/~aat/oktatas/gepesz/anyagtudomany2/diagram/m_5026_56Si7.pdf Federbandstahl 55Si7] gerollt, wahlweise mit geradem, pfeilförmigem und schrägem Schlitz ausgeführt und als Einspannbuchsen für Bohrungen bzw. als Aufspannbuchsen für Zapfen verwendet.Sie können bei großen Lagerdrücken mit geringen Schwingbewegungen und bei nicht ausreichender Schmierung als Lager geeignet sein. Als leicht auswechselbare Verschleißteile erhöhen sie die Lebensdauer von Bauteilen, wie z.B. Bremsgestängen von Schienenfahrzeuge und Gelenken von Baumaschinen.Die aufnehmenden Bohrungen bzw. Zapfen werden in den Toleranzklassen H8 bzw. h8 ausgeführt.

[[Bild:Spannbuchsen.jpg|600px]]

'''a) Einspannbuchse ohne Aussenkung (Form E) und mit pfeilförmigem schlitz (Form P) für Lagerungen mit Umlaufbewegungen,
'''b)Aufpspannbuchse mit geradem Schlitz (Form G) für Lagerungen mit Schwenkbewegungen'''

=== '''Anwendungs Beispiele für Stifte''' ===

----

[[Bild:Ke2-04112005 00960657.png]]

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Wiederholungsfragen''' ==

1-) Wie lassen sich Bauteile mit Bolzen und Stiften verbinden?

2-) Warum werden Bolzen bei losen Verbindungen gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert?

3-) Aus welchen Werkstoff werden Bolzen hergestellt und warum wählt man einen härteren Werkstoff als für die Bauteile?

4-) Wie werden Stiftverbindungen hergestellt?

5-) Was ist bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen?

6-) Warum ist die Anwendung von Kegelstiften kostspielig?

7-) Wo kommen den Typ A und Typ B Zylinderstifte zum Einsatz?

8-) Was haben Kerbstifte Gegensatz zu den glatten Kegel und Zylinderstiften am Umfang?

9-) Wo werden Kerbnägel Eingesetzt?

10-) Wodurch unterscheiden sich die Leichte Ausführung und die schwere Ausführung von Spannstiften?

11-) Wo werden Spannbuchsen als leicht auswechselbare Verschleißteile eingesetzt?

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösungen#Lösungen|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Bolzenverbindungen''' ==

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|thumb|right|300px]]

'''Die Bolzenverbindungen werden in Prinzip wie im Bild dargestellt, gestaltet. Die Bolzen werden dabei auf Biegung, Schub und Flächenpressung beansprucht.'''

'''Die Fügebedingungen des Bolzens in der Gabel und in der Stange haben einen erheblichen Einfluss auf die Größe der im Bolzen auftretenden Biegemomente.'''

----

=== Einbaufälle und Biegemomente von Bolzen (Einbaufall 1) ===

'''Einbaufall 1'''

Der Bolzen sitzt in der Gabel und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 1.png|thumb|right|300px]]

1-) Bolzen als frei aufliegender Träger

2-) Querkraftfläche

3-) Momentenfläche

[[Bild:Mbmax.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

tG = Dicke des Gabelauges

----

=== '''Einbaufall 2''' ===

Der Bolzen sitzt in der Gabel mit einer Übermaßpassung und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall2.png|thumb|right|300px]]

4-) Bolzen als beidseitig eingespannter Träger

5-) Querkraftfläche im Bereich der Stange

6-) Momentenfläche im Bereich der Stange

[[Bild:Mbmax2.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

Gleichgroßes Biegemoment in den Bolzenquerschnitten A-B und C-D.

----

=== '''Einbaufall 3''' ===

Der Bolzen sitzt in der Stange mit einer Übermaßpassung und in der Gabel mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 3.png|right|thumb|300px]]

7-) Bolzen als mittig eingespannter Träger

8-) Querkraftfläche im bereih der Gabel

9-) Momentenfläche im Bereich der Gabel

[[Bild:Mbmax3.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

tG = Dicke des Gabelauges

Größtes Biegemoment in den Einspannquerschnitten A-B .

----

=== Festlegen der Bauteilabmessungen ===
[[Bild:Bolzen Durchmesser.png|thumb|right|400px]]

'''Bolzendurchmesser (Entwurfsberechnung)'''

[[Bild:D.png|150px]]

'''Für Augen und Naben Durchmesser:'''

'''D = (2,5…3) * d (für Stahl und GS)'''

'''D = (3…3,5) * d (für GJL und GG)'''

''d'' = Bolzendurchmesser

''KA'' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''k'' = Einspannfaktor,abhängig vom Einbaufall (siehe Bild rechts)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Fnenn = Nenn-Betriebskraft

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastung abhängig siehe Bild rechts)

''ts'' = Dicke des Stangen (Formel siehe Bild rechts)

tG = Dicke des Gabelauges (Formel siehe Bild rechts)

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.
----

=== '''Biegespannung (Vollbolzen)''' ===

[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px]]

'''σ'''b = Biegespannung

''KA'' = Anwendunsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment (Einbaufall beachten und ''M'' bmax Formel entsprechend auswählen)

''W'' = Wiederstandsmoment

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Biegespannung.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

----

=== '''Schubspannung in der Nulllinie (Vollbolzen)''' ===
[[Bild:Tazul.png|thumb|right|300px]]

'''τ'''max = Schubspannung

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''S = Querschnittsfläche des Bolzens

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Tmax.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

----

=== '''Mittlere Flähenpressung''' ===

[[Bild:Pzul.png|thumb|right|300px]]

[[Bild:Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung (Belastungsfall beachten)
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''proj = Projektionsfläche zur Berechnung der mittleren Flächenpressung

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Berechnungsaufgabe für eine Bolzenverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.1 (Seite: 293 RM)

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|300px]]

Ein Bolzengelenk soll durch eine sehr stark stoßhaft auftretende Kraft F=14,5kN schwellend belastet werden.
Für Stangen- und Gabelkopf ist der Werkstoff S275JR vorgesehen. Als Bolzen soll ein ungehärteter Zylinderstift nach '''[[DIN]]''' EN ISO 2338,Toleranzfeld h8 verwendet werden, der in der Bohrung des Stangenkopfes mit einer Spielpassung und in der Bohrung der Gabel mit einer Übermaßpassung sitzt.Im Betrieb führt der Bolzen keine Gleitbewegung in dem Stangenkopf aus.

'''Gesucht''':

a-) Die Hauptabmessungen des Gelenkes (''d'', ''ts'', tG , ''D'' und ''l'' ) sind zu ermitteln. ( ''l''= Stiftlänge) Für den Bolzen ist die
Normbezeichnung anzugeben. [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 9-3)#Bolzengelenk|(TB 9-3)]]

b-) Das Gelenk ist auf Abscheren und auf Flächenpressung in der Gabelbohrung und in der Stangenbohrung zu prüfen.

c-) Der Bolzen ist auf Biegespannung zu prüfen.

[[Media:Bolzen_Aufgabe.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Bolzengelenk|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Stiftverbindungen''' ==

=== Querstiftverbindung ===
[[Bild:Querstiftverbindungen.png|thumb|right|700px]]

'''Querstiftverbindungen, die ein Drehmoment zu übertragen haben, wie z.B. Hebelnaben, werden bei größeren Kräften auf Flächenpressung und auf Abscheren nachgeprüft.'''

'''mittlere Flächenpressung (Nabe)'''

[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]
[[Bild:Tazulässig.png|thumb|right|300px]]
[[Bild:PN(Nabe).png]]

'''maximale mittlere Flächenpressung (Welle)'''

[[Bild:Pw.png]]

'''Scherspannung im Stift'''

[[Bild:Scherspannung.png]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser
[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,2...0,3) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''D'' = 2 * ''s'' + dw

''s'' = Dicke der Nabenwand
[Erfahrungsgemäß wird für den entwurfgewählt: ''s'' = (0,25...0,5) * dw für St- und GS-Naben, ''s'' = 0,75 * dw für GJL-(GG-)Naben]

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== Steckstiftverbindungen ===
[[Bild:Steckstift-Verbindungen.png|thumb|400px|right]]

'''Bei Steckstiftverbindungen entprechend Bild wird der Stift durch das Moment ''M'' = ''F'' * ''l'' auf Biegung und durch ''F'' als Querkraft auf Scub, der jedoch vernahlässigt werden kann, sowie auf Flächenpressung beansprucht.'''

'''Biegespannung'''

[[Bild:Biegespannung Qb.png]]

'''σ'''b = Biegespannung
[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px]]
'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten), für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''d'' = Stiftdurchmesser

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

'''Maximale mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Pmax Steckstift.png]]
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''F''nenn = senkrecht zur Stiftachse wirkende Nennbiegekraft

''l'' = Hebelarm der Biegekraft

''s'' = Einstecktiefe des Stiftes

''d'' = Stiftdurchmesser

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== '''Längsstiftverbindungen''' ===
[[Bild:Längsstiftverbindung.png|thumb|right|400px]]

'''Längsstiftverbindungen, die entsprechend Bild ein Drehmoment zu übertragen haben, werden auf Flächenpressung und Abscheren des Stiftes beansprucht. Da rechnerisch die mittlere Flächenpressung doppelt so groß wie die Abscherspannung ist, kann die Scherbeanspruchung in Vollstiften vernachlässigt werden, solange 2 * '''τ'''azul > ''p''zul ist, was für alle üdlichen Werkstoffpaarungen zutrifft.'''

'''mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Mittlere Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser

[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,15...0,2) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''l'' = tragende Stiftlänge, abhängig von der Nabenbreite, üblich ''l'' = (1...1,5) * dw

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

== '''Berechnungsaufgabe für eine Stiftverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.3 (Seite: 295 RM)

[[Bild:Schalthebel.jpg|400px]]

Die Nabe eines Schalthebels aus EN-GJL-200 soll mit einer Welle aus E295 mit dw=32mm Durchmesser durch einen Kegelkerbstift nach DIN EN ISO 8744 als Querstift verbunden werden. Am Ende des Hebels mit Länge ''l''1= 80mm ist zur Befestigung der Rückstellfeder ein Passkerbstift DIN 1469-C8x25-St (Kerbstift mit Hals und gerundeter Nut am Ende) eingesetzt, so dass bei s= 12mm, die freie Stiftlänge ''l''2= 15mm beträgt. Die größte Federkraft F=400 N greift schwellend an. Stöße treten nicht auf.

'''Gesucht''':

a-) Der zum Wellendurchmesser dw passende (mittlere) Durchmesser ( d ) des Querstiftes und dessen Länge '''''l''''' sind festzulegen,

wenn der Nabendurchmesser D= 2 * dw ausgeführt wird. Die Normbezeichnung des Kegelkerbstiftes ist anzugeben.

b-) Die Querstiftverbindung ist nach Flächenpressung (Nabe, Welle) und Abscheren zu prüfen.

c-) Der Passkerbstift ist zu prüfen ( auf Biegung ), für den zunächst ein Durchmesser d1= 8mm vorgesehen wird, der ggf. zu ändern ist.

d-) Die Flächenpressung für den Passkerbstift ist zu prüfen.

[[Media:Aufgabe_Stifte.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Schalthebel|Hier geht's zur Lösung!]]

== Formelzeichen mit Einheiten ==
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Formelzeichen|Hier geht's zur Formelzeichen!]]

=='''Powerpoint'''==

[[Media:Bolzen_und_Stifte.ppt|Bolzen-,Stiftverbindungen]]

==Quellenangabe==

*Roloff/Matek: Maschinenelemente, Lehrbuch und Tabellenbuch,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 18. Aufl. 2007, ISBN 3-834-80262-X , € 36,90.

*Roloff/Matek Maschinenelemente Formelsammlung,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 8. Aufl. 2006. ISBN 3-834-80119-4, € 20,90.

*Tabellenbuch Metall, 43. Auflage. [http://www.europa-lehrmittel.de/4dcgi/page?responsePage=/html/index2.html&0.9606717324196992 Europa Verlag ], ISBN 3-8085-1673-9, € 21,50

*[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de]

== Links ==

[http://www.gremako.de Gregory & Maackens GmbH & Co. KG]

[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de] '''Hier findest du eine Vorlesung zum Thema Bolzen und Stiftverbindungen.'''

[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]

[[Kategorie:Fertigungstechnik]]

{{Sprungmarke Allgemeines}}

Bolzen- und Stiftverbindungen

2008-10-11T21:08:39Z

Bülent: /* '''Längsstiftverbindungen''' */

'''Hallo {{Currentuser}}, ich wünsche Dir viel Spaß beim Lesen dieser Seite...'''

==''' Allgemeines''' ==
<table width="100%" border="0">
<tr>
<td><div align="center"><[[Bild:Pins-1-.gif|300px]]
</div></td>
<td><div align="center">__TOC__</div></td>
</tr>
</table>
 
 

Bauteile lassen sich einfach und kostengünstig mit Bolzen, Stiften oder ähnlichen Formteilen verbinden. Diese Verbindungselemente werden sowohl für lose als auch für feste Verbindungen, für Lagerungen, für Führungen, Zentrierungen, Halterungen und zum Sichern der Bauteile gegen Überlastung (z.B. Brechbolzen und [[Bolzen- und Stiftverbindungen: Sicherheits- kupplungen#Bolzengelenk|Sicherheits- kupplungen]]
Sicherheits- kupplungen) verwendet.
Bei losen Verbindungen und auch zur Aufnahme von [http://de.wikipedia.org/wiki/Axialkraft Axialkräften] müssen die Bolzen bzw. die gelagerten oder verbundenen Teile häufig durch '''[[Sicherungselemente]]''', wie Splinte, Sicherungs -ringe oder Querstifte, gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert werden.

== '''Bolzen''' ==

Bolzen werden häufig angewendet als Gelenkverbindung. Für die Bolzendurchmesser empfehlen die '''[[Normen]]''' die [http://www.maschinenbau.tu-ilmenau.de/mb/wwwkt/imk_lehrmaterialien/home/downld_ma/passungssynthese/passungssynthese_030102/html/glossar.html Toleranzklasse] [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html h11].
Für die Bolzen wählt man meist einen härteren '''[[Werkstoff]]''' als für die Bauteile, um Fressgefahr und übermäßigen Verschleiß zu vermeiden. Normbolzen werden aus Automatenstahl hergestellt.Bolzenverbindungen mit Schwenk- bzw. langsamen Umlaufbewegungen arbeiten meist im Bereich der Festkörper-bzw. Mischreibung und sind deshalb durch Fressen bzw. übermäßigen Verschleiß (Ausschlagen) gefährdet. Betriebssichere Lösungen lassen sich durch die Wahl geeigneter Gleitpartner nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|TB 9-1]] finden.
Weiche Bolzen können mit Spannbuchsen eingebaut werden. Bei höheren Anforderungen (extreme Temperaturen, höchste Lagerbelastungen, Korrosion u.a) ermöglicht eine dünne Gleitbeschichtung aus [http://de.wikipedia.org/wiki/Festschmierstoff Festschmierstoffe] oft eine wartungsfreie Lebensdauer -schmierung. Soll eine Schmierung der Lauffläche mittels [http://de.wikipedia.org/wiki/Schmiernippel Schmiernippel] durch den Bolzen hindurch erfolgen, dann sind Schmierlöcher nach DIN 1442 vorzusehen.

[[Bild:Bolzenformen.jpg|500px]]

'''a) Bolzen ohne Kopf, b) Bolzen ohne Kopf und mit Splintlöchern, c) Bolzen mit Kopf und mit Splintloch (Form A ohne Splintloch), d) Bolzen mit Kopf und mit Gewindezapfen'''

----

=== '''Einsatz :''' ===

* Sehr einfache und kostengünstige Verbindung

* Sowohl für lose als auch feste Verbindungen

* Verdrehsicherung Nabe/Welle

* Halterung für Feder

* Lagegenaue Fixierung von Bauteilen

----

=== Anwendungsbeispiele für Bolzenverbindungen ===
<gallery>
Bild:Bolzen in Kranbau.png
Bild:Kranbau.jpg
Bild:Kranbau1.png
Bild:Maschinenteile.png
Bild:Kolbenbolzen.png
Bild:Bolzen mit Sicherung.png
Bild:Gelenkverbindung.jpg
Bild:Gelenkverbindung2.jpg
</gallery>

----

== '''Stifte''' ==
Stiftverbindungen werden hergestellt, in dem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit [http://de.wikipedia.org/wiki/Passung Übermaß] eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und kraftschlüssig. Stifte dienen zur Sicherung der Lage (Fixierung,Zentrierung) von Bauteilen ,zur scherfesten Verbindung von Maschinenteilen, zur Halterung von Federn oder "fliegenden" Lagerung von Maschinenteilen, zur Sicherung von Bolzen und Muttern und zur Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte). Bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen sind die verlangte Fixiergenauigkeit, Herstellkosten für die Aufnahmebohrung (Passarbeit), die Sitzfestigkeit, die Lösbarkeit und die verlangte [http://www.chemgapedia.de/vsengine/popup/vsc/de/glossar/s/sc/scherkraft.glos.html Scherkraft]. Stifte sollen aus einem härteren Werkstoff als die zu verbindenden Bauteile sein.

=== '''Einsatz:''' ===

* Sicherung der Lage (Fixierung, Zentrierung)

* Sicherung gegen Verdrehen - scherfeste Verbindung von Maschinenteilen

* Halterung von Federn

* „Fliegende“ Lagerungen

* Sicherung von Bolzen und Muttern

* Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte)

'''Nach der Form wird grundsätzlich unterschieden zwischen''':

* '''Kegelstift'''

* '''Zylinderstift'''

* '''Kerbstifte und Kerbnägel'''

* '''Spannstift (Spannhülsen)'''

* '''Spannbuchsen'''

'''Alle Stiftarten gibt es in verschiedenen Ausführungen.'''

{{Sprungmarke Allgemeines}}

=== Kegelstifte ===

----

Kegelstifte können die bei häufigem Ausbau auftretende Abnutzung bzw. Lochaufweitung ausgleichen und stellen deshalb immer wieder die genaue Lage der Teile zueinander her. Sie werden überwiegend als Passstifte, aber auch als Verbindungsstifte z.B. als Querstifte bei [http://www.maedler.de/de/Catalog/P/1643/1625/862.aspx Stellringen] und Wellengelenken, verwendet. Da die Aufnahmebohrung kegelig aufgerieben und der Stift eingepasst werden muss, ist ihre Anwendung kostspielig. Kegelstifte lassen sich leicht lösen, sind aber nicht rüttelfest. Kann der Kegelstift nicht herausgeschlagen werden wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Kegelstifte mit Gewindezapfen nach '''[[DIN]]''' EN 28737 bzw. mit Innengewinde '''[[DIN]]''' EN 28736 zu verwenden, die mittels einer Mutter bzw. [[Schraubenverbindungen|Schraube]] gelöst werden können.

[[Bild:Kegelstifte, ungehärtet.jpg|400px]]

'''a) für durchgehende Löcher, b) mit Gewindezapfen (für Grundlöcher), c) mit Innengewinde (für Grundlöcher)'''

=== Zylinderstifte ===

----

Zylinderstifte aus ungehärtetem Stahl und austenitischem Stahl nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 2338 werden in den [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html Toleranzklassen] m6 und h8 gefertigt. Ihre anwendung entspricht den Kegelstiften. Das erforderliche Aufreiben der Bohrung macht ihre Anwendung kostspielig. Sie sind schwerer lösbar als Kegelstifte und auch nicht rüttelfest. Zum Verbinden und Fixieren von hochbeanspruchten und gehärteten Teilen an Vorrichtungen und Werkzeugen kommen durchgehärtete (Typ A) bzw. einsatzgehärtete
(Typ B) Zylinderstifte nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8734 mit der Toleranzklasse m6 in Frage. Kann der Zylinderstift nicht herausgeschlagen werden, wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Zylinderstifte mit Innengewinde nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8733 und nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8735 ausgeführt. Durch eine leichte Abflachung oder Längsrille am Stiftmantel kann beim Eindrücken des Stiftes verdrängte Luft (Öl)
entweichen. Die Stifte können unter Zuhilfenahme von Abziehschrauben "gezogen" werden.

[[Bild:Zylinderstifte.jpg|800px]]

'''a) für durchgehende Löcher, b) bis d) mit Innengewinde und Abflachung oder Längsrille zur Druckentlastung (für Grundlöcher)
'''e) Lösen eines Stiftes mit Hilfe einer Abziehschschraube, f) Lösen eines Stiftes mit Hilfe eines von Hand geführten Schlaggewichtes'''

=== '''Kerbstifte und Kerbnägel''' ===

----

Im Gegensatz zu den glatten Kegel- und Zylinderstiften sind Kerbstifte und Kerbnägel am Umfang mit 3 Kerbwulstpaaren versehen, die beim Einschlagen in das nur mit dem [[Anschleifen von Spiralbohrern|Spiralbohrer]] hergestelte Loch elastisch in die Kerbfurchen zurückgedrängt werden.Die dadurch gegenüber der unbeschädigt bleibenden Bohrlochwandung entstehende radiale Verspannung hält den Kerbstift (Kerbnagel) rüttelfest.Er kann mehrfach wiederverwendet werden.Die Herstellung solcher Verbindungen ist aufgrund der einfachen Arbeitsweise sehr wirtschaftlich.Kerbstifte nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8739 bis 8745 werden sowohl als Befestigungs- und Sicherungsstifte an Stelle von Kegel- und Zylinderstiften sowie auch als Lager- und Gelenkbolzen vielseitig verwendet.Mit Kerbnägeln nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8746 und 8747 können gering beanspruchte Teile, wie Rohrschellen und Schilder, einfach und schnell befestigt werden.Um ein ein Fressen der Stifte zu verhindern, muss ihre [[Festigkeit]] größer als die der Bauteile sein.

[[Bild:Kerbwulst.jpg|800px]]

'''a) Kerbprinzip, b) Passkerbstift mit Halös nach DIN 1469, c) Zylinderkerbstift mit Einführ-Ende, d) Kegelkerbstift,
'''e) Passkerbstift, f) Zylinderkerbstift mit Fase, g) Steckkerbstift, h) Knebelkerbstift, i) Halbrundkerbnagel, k)''' '''Senkkerbnagel'''

=== Spannstifte (Spannhülsen) ===

----

Spannstifte werden aus gewalztem Federbandstahl gerollt. Die leichte Ausführung nach DIN EN ISO 13337 unterscheidet sich von der schweren Ausführung nach DIN EN ISO 8752 nur durch die Wanndicke (0,1 * d bzw. 0,2 * d). Die in Längsrichtung geschlitzten Hülsen haben gegenüber dem Lochdurchmesser je nach Größe ein Übermaß von 0,2 bis 0,5mm, so dass sich nach dem Eintreiben ein rüttelfester Sitz ergibt. Die Stifte lassen sich leicht austreiben und können mehrfach wieder verwendet werden. Kegelige Stiftenden erleichtern das Einführen in die Aufnahmebohrung. Spannstifte sind zur Aufnahme von Stoß- und
Schlagarbeit geeignet. Sie werden ähnlich wie Kerbstifte als Pass-, Befestigungs- und Sicherungsstifte wervendet. Als Schrauben- und Bolzenhülsen werden sie dort eingesetzt, wo Scherkräfte zu übertragen sind und die Schrauben und Bolzen entlastet und klein gehalten werden sollen. Beim Einbau der Stifte ist die Lage des Schlitzes zur Kraftrichtung zu beachten.
Für große Scherkräfte können aus zwei ineinandergeschobenen Stiften Verbundspannstifte gebildet werden. Beim Connex-Spannstift bewirken die versetzt angeordneten Zähne des Schlitzes eine zusätzliche Axialspannung. Spiral-Spannstifte und Connex-Spannstift weisen gegenüber Spannstiften mit offenem Schlitz folgende Vorteile auf:Erhöhte Sitzfestigkeit, gleichhoher Scherfestigkeit in jeder radialen Richtung. Sie sind unempfindlich gegen Stoß- und Schlagbeanspruchung und werden als Pass-, Verbindungs- und Gelenkstifte eingesetzt. Die Aufnahmebohrungen für alle Spannstifte können einfach mit Spiralbohrern hergestellt werden.

[[Bild:Spannstifte.jpg|700px]]

'''a) Spannstift, b) weiche Federung (vermeiden), c) harte Federung, d) Verbundspannstift, e) Spiral-Spannstift,
'''f) Connex-Spannstift'''

=== Spannbuchsen ===

----

Spannbuchsen werden aus vergütetem [http://www.banki.hu/~aat/oktatas/gepesz/anyagtudomany2/diagram/m_5026_56Si7.pdf Federbandstahl 55Si7] gerollt, wahlweise mit geradem, pfeilförmigem und schrägem Schlitz ausgeführt und als Einspannbuchsen für Bohrungen bzw. als Aufspannbuchsen für Zapfen verwendet.Sie können bei großen Lagerdrücken mit geringen Schwingbewegungen und bei nicht ausreichender Schmierung als Lager geeignet sein. Als leicht auswechselbare Verschleißteile erhöhen sie die Lebensdauer von Bauteilen, wie z.B. Bremsgestängen von Schienenfahrzeuge und Gelenken von Baumaschinen.Die aufnehmenden Bohrungen bzw. Zapfen werden in den Toleranzklassen H8 bzw. h8 ausgeführt.

[[Bild:Spannbuchsen.jpg|600px]]

'''a) Einspannbuchse ohne Aussenkung (Form E) und mit pfeilförmigem schlitz (Form P) für Lagerungen mit Umlaufbewegungen,
'''b)Aufpspannbuchse mit geradem Schlitz (Form G) für Lagerungen mit Schwenkbewegungen'''

=== '''Anwendungs Beispiele für Stifte''' ===

----

[[Bild:Ke2-04112005 00960657.png]]

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Wiederholungsfragen''' ==

1-) Wie lassen sich Bauteile mit Bolzen und Stiften verbinden?

2-) Warum werden Bolzen bei losen Verbindungen gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert?

3-) Aus welchen Werkstoff werden Bolzen hergestellt und warum wählt man einen härteren Werkstoff als für die Bauteile?

4-) Wie werden Stiftverbindungen hergestellt?

5-) Was ist bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen?

6-) Warum ist die Anwendung von Kegelstiften kostspielig?

7-) Wo kommen den Typ A und Typ B Zylinderstifte zum Einsatz?

8-) Was haben Kerbstifte Gegensatz zu den glatten Kegel und Zylinderstiften am Umfang?

9-) Wo werden Kerbnägel Eingesetzt?

10-) Wodurch unterscheiden sich die Leichte Ausführung und die schwere Ausführung von Spannstiften?

11-) Wo werden Spannbuchsen als leicht auswechselbare Verschleißteile eingesetzt?

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösungen#Lösungen|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Bolzenverbindungen''' ==

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|thumb|right|300px]]

'''Die Bolzenverbindungen werden in Prinzip wie im Bild dargestellt, gestaltet. Die Bolzen werden dabei auf Biegung, Schub und Flächenpressung beansprucht.'''

'''Die Fügebedingungen des Bolzens in der Gabel und in der Stange haben einen erheblichen Einfluss auf die Größe der im Bolzen auftretenden Biegemomente.'''

----

=== Einbaufälle und Biegemomente von Bolzen (Einbaufall 1) ===

'''Einbaufall 1'''

Der Bolzen sitzt in der Gabel und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 1.png|thumb|right|300px]]

1-) Bolzen als frei aufliegender Träger

2-) Querkraftfläche

3-) Momentenfläche

[[Bild:Mbmax.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

tG = Dicke des Gabelauges

----

=== '''Einbaufall 2''' ===

Der Bolzen sitzt in der Gabel mit einer Übermaßpassung und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall2.png|thumb|right|300px]]

4-) Bolzen als beidseitig eingespannter Träger

5-) Querkraftfläche im Bereich der Stange

6-) Momentenfläche im Bereich der Stange

[[Bild:Mbmax2.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

Gleichgroßes Biegemoment in den Bolzenquerschnitten A-B und C-D.

----

=== '''Einbaufall 3''' ===

Der Bolzen sitzt in der Stange mit einer Übermaßpassung und in der Gabel mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 3.png|right|thumb|300px]]

7-) Bolzen als mittig eingespannter Träger

8-) Querkraftfläche im bereih der Gabel

9-) Momentenfläche im Bereich der Gabel

[[Bild:Mbmax3.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

tG = Dicke des Gabelauges

Größtes Biegemoment in den Einspannquerschnitten A-B .

----

=== Festlegen der Bauteilabmessungen ===
[[Bild:Bolzen Durchmesser.png|thumb|right|400px]]

'''Bolzendurchmesser (Entwurfsberechnung)'''

[[Bild:D.png|150px]]

'''Für Augen und Naben Durchmesser:'''

'''D = (2,5…3) * d (für Stahl und GS)'''

'''D = (3…3,5) * d (für GJL und GG)'''

''d'' = Bolzendurchmesser

''KA'' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''k'' = Einspannfaktor,abhängig vom Einbaufall (siehe Bild rechts)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Fnenn = Nenn-Betriebskraft

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastung abhängig siehe Bild rechts)

''ts'' = Dicke des Stangen (Formel siehe Bild rechts)

tG = Dicke des Gabelauges (Formel siehe Bild rechts)

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.
----

=== '''Biegespannung (Vollbolzen)''' ===

[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px]]

'''σ'''b = Biegespannung

''KA'' = Anwendunsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment (Einbaufall beachten und ''M'' bmax Formel entsprechend auswählen)

''W'' = Wiederstandsmoment

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Biegespannung.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

----

=== '''Schubspannung in der Nulllinie (Vollbolzen)''' ===
[[Bild:Tazul.png|thumb|right|300px]]

'''τ'''max = Schubspannung

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''S = Querschnittsfläche des Bolzens

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Tmax.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

----

=== '''Mittlere Flähenpressung''' ===

[[Bild:Pzul.png|thumb|right|300px]]

[[Bild:Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung (Belastungsfall beachten)
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''proj = Projektionsfläche zur Berechnung der mittleren Flächenpressung

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Berechnungsaufgabe für eine Bolzenverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.1 (Seite: 293 RM)

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|300px]]

Ein Bolzengelenk soll durch eine sehr stark stoßhaft auftretende Kraft F=14,5kN schwellend belastet werden.
Für Stangen- und Gabelkopf ist der Werkstoff S275JR vorgesehen. Als Bolzen soll ein ungehärteter Zylinderstift nach '''[[DIN]]''' EN ISO 2338,Toleranzfeld h8 verwendet werden, der in der Bohrung des Stangenkopfes mit einer Spielpassung und in der Bohrung der Gabel mit einer Übermaßpassung sitzt.Im Betrieb führt der Bolzen keine Gleitbewegung in dem Stangenkopf aus.

'''Gesucht''':

a-) Die Hauptabmessungen des Gelenkes (''d'', ''ts'', tG , ''D'' und ''l'' ) sind zu ermitteln. ( ''l''= Stiftlänge) Für den Bolzen ist die
Normbezeichnung anzugeben. [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 9-3)#Bolzengelenk|(TB 9-3)]]

b-) Das Gelenk ist auf Abscheren und auf Flächenpressung in der Gabelbohrung und in der Stangenbohrung zu prüfen.

c-) Der Bolzen ist auf Biegespannung zu prüfen.

[[Media:Bolzen_Aufgabe.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Bolzengelenk|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Stiftverbindungen''' ==

=== Querstiftverbindung ===
[[Bild:Querstiftverbindungen.png|thumb|right|700px]]

'''Querstiftverbindungen, die ein Drehmoment zu übertragen haben, wie z.B. Hebelnaben, werden bei größeren Kräften auf Flächenpressung und auf Abscheren nachgeprüft.'''

'''mittlere Flächenpressung (Nabe)'''

[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]
[[Bild:Tazulässig.png|thumb|right|300px]]
[[Bild:PN(Nabe).png]]

'''maximale mittlere Flächenpressung (Welle)'''

[[Bild:Pw.png]]

'''Scherspannung im Stift'''

[[Bild:Scherspannung.png]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser
[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,2...0,3) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''D'' = 2 * ''s'' + dw

''s'' = Dicke der Nabenwand
[Erfahrungsgemäß wird für den entwurfgewählt: ''s'' = (0,25...0,5) * dw für St- und GS-Naben, ''s'' = 0,75 * dw für GJL-(GG-)Naben]

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== Steckstiftverbindungen ===
[[Bild:Steckstift-Verbindungen.png|thumb|400px|right]]

'''Bei Steckstiftverbindungen entprechend Bild wird der Stift durch das Moment ''M'' = ''F'' * ''l'' auf Biegung und durch ''F'' als Querkraft auf Scub, der jedoch vernahlässigt werden kann, sowie auf Flächenpressung beansprucht.'''

'''Biegespannung'''

[[Bild:Biegespannung Qb.png]]

'''σ'''b = Biegespannung
[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px]]
'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten), für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''d'' = Stiftdurchmesser

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

'''Maximale mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Pmax Steckstift.png]]
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''F''nenn = senkrecht zur Stiftachse wirkende Nennbiegekraft

''l'' = Hebelarm der Biegekraft

''s'' = Einstecktiefe des Stiftes

''d'' = Stiftdurchmesser

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== '''Längsstiftverbindungen''' ===
[[Bild:Längsstiftverbindung.png|thumb|right|400px]]

'''Längsstiftverbindungen, die entsprechend Bild ein Drehmoment zu übertragen haben, werden auf Flächenpressung und Abscheren des Stiftes beansprucht. Da rechnerisch die mittlere Flächenpressung doppelt so groß wie die Abscherspannung ist, kann die Scherbeanspruchung in Vollstiften vernachlässigt werden, solange 2 * '''τ'''azul > ''p''zul ist, was für alle üdlichen Werkstoffpaarungen zutrifft.'''

'''mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Mittlere Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser

[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,15...0,2) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''l'' = tragende Stiftlänge, abhängig von der Nabenbreite, üblich ''l'' = (1...1,5) * dw

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

== '''Berechnungsaufgabe für eine Stiftverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.3 (Seite: 295 RM)

[[Bild:Schalthebel.jpg|400px]]

Die Nabe eines Schalthebels aus EN-GJL-200 soll mit einer Welle aus E295 mit dw=32mm Durchmesser durch einen Kegelkerbstift nach DIN EN ISO 8744 als Querstift verbunden werden. Am Ende des Hebels mit Länge ''l''1= 80mm ist zur Befestigung der Rückstellfeder ein Passkerbstift DIN 1469-C8x25-St (Kerbstift mit Hals und gerundeter Nut am Ende) eingesetzt, so dass bei s= 12mm, die freie Stiftlänge ''l''2= 15mm beträgt. Die größte Federkraft F=400 N greift schwellend an. Stöße treten nicht auf.

'''Gesucht''':

a-) Der zum Wellendurchmesser dw passende (mittlere) Durchmesser ( d ) des Querstiftes und dessen Länge '''''l''''' sind festzulegen,

wenn der Nabendurchmesser D= 2 * dw ausgeführt wird. Die Normbezeichnung des Kegelkerbstiftes ist anzugeben.

b-) Die Querstiftverbindung ist nach Flächenpressung (Nabe, Welle) und Abscheren zu prüfen.

c-) Der Passkerbstift ist zu prüfen ( auf Biegung ), für den zunächst ein Durchmesser d1= 8mm vorgesehen wird, der ggf. zu ändern ist.

d-) Die Flächenpressung für den Passkerbstift ist zu prüfen.

[[Media:Aufgabe_Stifte.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Schalthebel|Hier geht's zur Lösung!]]

== Formelzeichen mit Einheiten ==
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Formelzeichen|Hier geht's zur Formelzeichen!]]

=='''Powerpoint'''==

[[Media:Bolzen_und_Stifte.ppt|Bolzen-,Stiftverbindungen]]

==Quellenangabe==

*Roloff/Matek: Maschinenelemente, Lehrbuch und Tabellenbuch,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 18. Aufl. 2007, ISBN 3-834-80262-X , € 36,90.

*Roloff/Matek Maschinenelemente Formelsammlung,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 8. Aufl. 2006. ISBN 3-834-80119-4, € 20,90.

*Tabellenbuch Metall, 43. Auflage. [http://www.europa-lehrmittel.de/4dcgi/page?responsePage=/html/index2.html&0.9606717324196992 Europa Verlag ], ISBN 3-8085-1673-9, € 21,50

*[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de]

== Links ==

[http://www.gremako.de Gregory & Maackens GmbH & Co. KG]

[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de] '''Hier findest du eine Vorlesung zum Thema Bolzen und Stiftverbindungen.'''

[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]

[[Kategorie:Fertigungstechnik]]

{{Sprungmarke Allgemeines}}

Bolzen- und Stiftverbindungen

2008-10-11T21:08:17Z

Bülent: /* Steckstiftverbindungen */

'''Hallo {{Currentuser}}, ich wünsche Dir viel Spaß beim Lesen dieser Seite...'''

==''' Allgemeines''' ==
<table width="100%" border="0">
<tr>
<td><div align="center"><[[Bild:Pins-1-.gif|300px]]
</div></td>
<td><div align="center">__TOC__</div></td>
</tr>
</table>
 
 

Bauteile lassen sich einfach und kostengünstig mit Bolzen, Stiften oder ähnlichen Formteilen verbinden. Diese Verbindungselemente werden sowohl für lose als auch für feste Verbindungen, für Lagerungen, für Führungen, Zentrierungen, Halterungen und zum Sichern der Bauteile gegen Überlastung (z.B. Brechbolzen und [[Bolzen- und Stiftverbindungen: Sicherheits- kupplungen#Bolzengelenk|Sicherheits- kupplungen]]
Sicherheits- kupplungen) verwendet.
Bei losen Verbindungen und auch zur Aufnahme von [http://de.wikipedia.org/wiki/Axialkraft Axialkräften] müssen die Bolzen bzw. die gelagerten oder verbundenen Teile häufig durch '''[[Sicherungselemente]]''', wie Splinte, Sicherungs -ringe oder Querstifte, gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert werden.

== '''Bolzen''' ==

Bolzen werden häufig angewendet als Gelenkverbindung. Für die Bolzendurchmesser empfehlen die '''[[Normen]]''' die [http://www.maschinenbau.tu-ilmenau.de/mb/wwwkt/imk_lehrmaterialien/home/downld_ma/passungssynthese/passungssynthese_030102/html/glossar.html Toleranzklasse] [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html h11].
Für die Bolzen wählt man meist einen härteren '''[[Werkstoff]]''' als für die Bauteile, um Fressgefahr und übermäßigen Verschleiß zu vermeiden. Normbolzen werden aus Automatenstahl hergestellt.Bolzenverbindungen mit Schwenk- bzw. langsamen Umlaufbewegungen arbeiten meist im Bereich der Festkörper-bzw. Mischreibung und sind deshalb durch Fressen bzw. übermäßigen Verschleiß (Ausschlagen) gefährdet. Betriebssichere Lösungen lassen sich durch die Wahl geeigneter Gleitpartner nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|TB 9-1]] finden.
Weiche Bolzen können mit Spannbuchsen eingebaut werden. Bei höheren Anforderungen (extreme Temperaturen, höchste Lagerbelastungen, Korrosion u.a) ermöglicht eine dünne Gleitbeschichtung aus [http://de.wikipedia.org/wiki/Festschmierstoff Festschmierstoffe] oft eine wartungsfreie Lebensdauer -schmierung. Soll eine Schmierung der Lauffläche mittels [http://de.wikipedia.org/wiki/Schmiernippel Schmiernippel] durch den Bolzen hindurch erfolgen, dann sind Schmierlöcher nach DIN 1442 vorzusehen.

[[Bild:Bolzenformen.jpg|500px]]

'''a) Bolzen ohne Kopf, b) Bolzen ohne Kopf und mit Splintlöchern, c) Bolzen mit Kopf und mit Splintloch (Form A ohne Splintloch), d) Bolzen mit Kopf und mit Gewindezapfen'''

----

=== '''Einsatz :''' ===

* Sehr einfache und kostengünstige Verbindung

* Sowohl für lose als auch feste Verbindungen

* Verdrehsicherung Nabe/Welle

* Halterung für Feder

* Lagegenaue Fixierung von Bauteilen

----

=== Anwendungsbeispiele für Bolzenverbindungen ===
<gallery>
Bild:Bolzen in Kranbau.png
Bild:Kranbau.jpg
Bild:Kranbau1.png
Bild:Maschinenteile.png
Bild:Kolbenbolzen.png
Bild:Bolzen mit Sicherung.png
Bild:Gelenkverbindung.jpg
Bild:Gelenkverbindung2.jpg
</gallery>

----

== '''Stifte''' ==
Stiftverbindungen werden hergestellt, in dem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit [http://de.wikipedia.org/wiki/Passung Übermaß] eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und kraftschlüssig. Stifte dienen zur Sicherung der Lage (Fixierung,Zentrierung) von Bauteilen ,zur scherfesten Verbindung von Maschinenteilen, zur Halterung von Federn oder "fliegenden" Lagerung von Maschinenteilen, zur Sicherung von Bolzen und Muttern und zur Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte). Bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen sind die verlangte Fixiergenauigkeit, Herstellkosten für die Aufnahmebohrung (Passarbeit), die Sitzfestigkeit, die Lösbarkeit und die verlangte [http://www.chemgapedia.de/vsengine/popup/vsc/de/glossar/s/sc/scherkraft.glos.html Scherkraft]. Stifte sollen aus einem härteren Werkstoff als die zu verbindenden Bauteile sein.

=== '''Einsatz:''' ===

* Sicherung der Lage (Fixierung, Zentrierung)

* Sicherung gegen Verdrehen - scherfeste Verbindung von Maschinenteilen

* Halterung von Federn

* „Fliegende“ Lagerungen

* Sicherung von Bolzen und Muttern

* Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte)

'''Nach der Form wird grundsätzlich unterschieden zwischen''':

* '''Kegelstift'''

* '''Zylinderstift'''

* '''Kerbstifte und Kerbnägel'''

* '''Spannstift (Spannhülsen)'''

* '''Spannbuchsen'''

'''Alle Stiftarten gibt es in verschiedenen Ausführungen.'''

{{Sprungmarke Allgemeines}}

=== Kegelstifte ===

----

Kegelstifte können die bei häufigem Ausbau auftretende Abnutzung bzw. Lochaufweitung ausgleichen und stellen deshalb immer wieder die genaue Lage der Teile zueinander her. Sie werden überwiegend als Passstifte, aber auch als Verbindungsstifte z.B. als Querstifte bei [http://www.maedler.de/de/Catalog/P/1643/1625/862.aspx Stellringen] und Wellengelenken, verwendet. Da die Aufnahmebohrung kegelig aufgerieben und der Stift eingepasst werden muss, ist ihre Anwendung kostspielig. Kegelstifte lassen sich leicht lösen, sind aber nicht rüttelfest. Kann der Kegelstift nicht herausgeschlagen werden wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Kegelstifte mit Gewindezapfen nach '''[[DIN]]''' EN 28737 bzw. mit Innengewinde '''[[DIN]]''' EN 28736 zu verwenden, die mittels einer Mutter bzw. [[Schraubenverbindungen|Schraube]] gelöst werden können.

[[Bild:Kegelstifte, ungehärtet.jpg|400px]]

'''a) für durchgehende Löcher, b) mit Gewindezapfen (für Grundlöcher), c) mit Innengewinde (für Grundlöcher)'''

=== Zylinderstifte ===

----

Zylinderstifte aus ungehärtetem Stahl und austenitischem Stahl nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 2338 werden in den [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html Toleranzklassen] m6 und h8 gefertigt. Ihre anwendung entspricht den Kegelstiften. Das erforderliche Aufreiben der Bohrung macht ihre Anwendung kostspielig. Sie sind schwerer lösbar als Kegelstifte und auch nicht rüttelfest. Zum Verbinden und Fixieren von hochbeanspruchten und gehärteten Teilen an Vorrichtungen und Werkzeugen kommen durchgehärtete (Typ A) bzw. einsatzgehärtete
(Typ B) Zylinderstifte nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8734 mit der Toleranzklasse m6 in Frage. Kann der Zylinderstift nicht herausgeschlagen werden, wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Zylinderstifte mit Innengewinde nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8733 und nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8735 ausgeführt. Durch eine leichte Abflachung oder Längsrille am Stiftmantel kann beim Eindrücken des Stiftes verdrängte Luft (Öl)
entweichen. Die Stifte können unter Zuhilfenahme von Abziehschrauben "gezogen" werden.

[[Bild:Zylinderstifte.jpg|800px]]

'''a) für durchgehende Löcher, b) bis d) mit Innengewinde und Abflachung oder Längsrille zur Druckentlastung (für Grundlöcher)
'''e) Lösen eines Stiftes mit Hilfe einer Abziehschschraube, f) Lösen eines Stiftes mit Hilfe eines von Hand geführten Schlaggewichtes'''

=== '''Kerbstifte und Kerbnägel''' ===

----

Im Gegensatz zu den glatten Kegel- und Zylinderstiften sind Kerbstifte und Kerbnägel am Umfang mit 3 Kerbwulstpaaren versehen, die beim Einschlagen in das nur mit dem [[Anschleifen von Spiralbohrern|Spiralbohrer]] hergestelte Loch elastisch in die Kerbfurchen zurückgedrängt werden.Die dadurch gegenüber der unbeschädigt bleibenden Bohrlochwandung entstehende radiale Verspannung hält den Kerbstift (Kerbnagel) rüttelfest.Er kann mehrfach wiederverwendet werden.Die Herstellung solcher Verbindungen ist aufgrund der einfachen Arbeitsweise sehr wirtschaftlich.Kerbstifte nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8739 bis 8745 werden sowohl als Befestigungs- und Sicherungsstifte an Stelle von Kegel- und Zylinderstiften sowie auch als Lager- und Gelenkbolzen vielseitig verwendet.Mit Kerbnägeln nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8746 und 8747 können gering beanspruchte Teile, wie Rohrschellen und Schilder, einfach und schnell befestigt werden.Um ein ein Fressen der Stifte zu verhindern, muss ihre [[Festigkeit]] größer als die der Bauteile sein.

[[Bild:Kerbwulst.jpg|800px]]

'''a) Kerbprinzip, b) Passkerbstift mit Halös nach DIN 1469, c) Zylinderkerbstift mit Einführ-Ende, d) Kegelkerbstift,
'''e) Passkerbstift, f) Zylinderkerbstift mit Fase, g) Steckkerbstift, h) Knebelkerbstift, i) Halbrundkerbnagel, k)''' '''Senkkerbnagel'''

=== Spannstifte (Spannhülsen) ===

----

Spannstifte werden aus gewalztem Federbandstahl gerollt. Die leichte Ausführung nach DIN EN ISO 13337 unterscheidet sich von der schweren Ausführung nach DIN EN ISO 8752 nur durch die Wanndicke (0,1 * d bzw. 0,2 * d). Die in Längsrichtung geschlitzten Hülsen haben gegenüber dem Lochdurchmesser je nach Größe ein Übermaß von 0,2 bis 0,5mm, so dass sich nach dem Eintreiben ein rüttelfester Sitz ergibt. Die Stifte lassen sich leicht austreiben und können mehrfach wieder verwendet werden. Kegelige Stiftenden erleichtern das Einführen in die Aufnahmebohrung. Spannstifte sind zur Aufnahme von Stoß- und
Schlagarbeit geeignet. Sie werden ähnlich wie Kerbstifte als Pass-, Befestigungs- und Sicherungsstifte wervendet. Als Schrauben- und Bolzenhülsen werden sie dort eingesetzt, wo Scherkräfte zu übertragen sind und die Schrauben und Bolzen entlastet und klein gehalten werden sollen. Beim Einbau der Stifte ist die Lage des Schlitzes zur Kraftrichtung zu beachten.
Für große Scherkräfte können aus zwei ineinandergeschobenen Stiften Verbundspannstifte gebildet werden. Beim Connex-Spannstift bewirken die versetzt angeordneten Zähne des Schlitzes eine zusätzliche Axialspannung. Spiral-Spannstifte und Connex-Spannstift weisen gegenüber Spannstiften mit offenem Schlitz folgende Vorteile auf:Erhöhte Sitzfestigkeit, gleichhoher Scherfestigkeit in jeder radialen Richtung. Sie sind unempfindlich gegen Stoß- und Schlagbeanspruchung und werden als Pass-, Verbindungs- und Gelenkstifte eingesetzt. Die Aufnahmebohrungen für alle Spannstifte können einfach mit Spiralbohrern hergestellt werden.

[[Bild:Spannstifte.jpg|700px]]

'''a) Spannstift, b) weiche Federung (vermeiden), c) harte Federung, d) Verbundspannstift, e) Spiral-Spannstift,
'''f) Connex-Spannstift'''

=== Spannbuchsen ===

----

Spannbuchsen werden aus vergütetem [http://www.banki.hu/~aat/oktatas/gepesz/anyagtudomany2/diagram/m_5026_56Si7.pdf Federbandstahl 55Si7] gerollt, wahlweise mit geradem, pfeilförmigem und schrägem Schlitz ausgeführt und als Einspannbuchsen für Bohrungen bzw. als Aufspannbuchsen für Zapfen verwendet.Sie können bei großen Lagerdrücken mit geringen Schwingbewegungen und bei nicht ausreichender Schmierung als Lager geeignet sein. Als leicht auswechselbare Verschleißteile erhöhen sie die Lebensdauer von Bauteilen, wie z.B. Bremsgestängen von Schienenfahrzeuge und Gelenken von Baumaschinen.Die aufnehmenden Bohrungen bzw. Zapfen werden in den Toleranzklassen H8 bzw. h8 ausgeführt.

[[Bild:Spannbuchsen.jpg|600px]]

'''a) Einspannbuchse ohne Aussenkung (Form E) und mit pfeilförmigem schlitz (Form P) für Lagerungen mit Umlaufbewegungen,
'''b)Aufpspannbuchse mit geradem Schlitz (Form G) für Lagerungen mit Schwenkbewegungen'''

=== '''Anwendungs Beispiele für Stifte''' ===

----

[[Bild:Ke2-04112005 00960657.png]]

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Wiederholungsfragen''' ==

1-) Wie lassen sich Bauteile mit Bolzen und Stiften verbinden?

2-) Warum werden Bolzen bei losen Verbindungen gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert?

3-) Aus welchen Werkstoff werden Bolzen hergestellt und warum wählt man einen härteren Werkstoff als für die Bauteile?

4-) Wie werden Stiftverbindungen hergestellt?

5-) Was ist bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen?

6-) Warum ist die Anwendung von Kegelstiften kostspielig?

7-) Wo kommen den Typ A und Typ B Zylinderstifte zum Einsatz?

8-) Was haben Kerbstifte Gegensatz zu den glatten Kegel und Zylinderstiften am Umfang?

9-) Wo werden Kerbnägel Eingesetzt?

10-) Wodurch unterscheiden sich die Leichte Ausführung und die schwere Ausführung von Spannstiften?

11-) Wo werden Spannbuchsen als leicht auswechselbare Verschleißteile eingesetzt?

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösungen#Lösungen|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Bolzenverbindungen''' ==

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|thumb|right|300px]]

'''Die Bolzenverbindungen werden in Prinzip wie im Bild dargestellt, gestaltet. Die Bolzen werden dabei auf Biegung, Schub und Flächenpressung beansprucht.'''

'''Die Fügebedingungen des Bolzens in der Gabel und in der Stange haben einen erheblichen Einfluss auf die Größe der im Bolzen auftretenden Biegemomente.'''

----

=== Einbaufälle und Biegemomente von Bolzen (Einbaufall 1) ===

'''Einbaufall 1'''

Der Bolzen sitzt in der Gabel und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 1.png|thumb|right|300px]]

1-) Bolzen als frei aufliegender Träger

2-) Querkraftfläche

3-) Momentenfläche

[[Bild:Mbmax.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

tG = Dicke des Gabelauges

----

=== '''Einbaufall 2''' ===

Der Bolzen sitzt in der Gabel mit einer Übermaßpassung und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall2.png|thumb|right|300px]]

4-) Bolzen als beidseitig eingespannter Träger

5-) Querkraftfläche im Bereich der Stange

6-) Momentenfläche im Bereich der Stange

[[Bild:Mbmax2.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

Gleichgroßes Biegemoment in den Bolzenquerschnitten A-B und C-D.

----

=== '''Einbaufall 3''' ===

Der Bolzen sitzt in der Stange mit einer Übermaßpassung und in der Gabel mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 3.png|right|thumb|300px]]

7-) Bolzen als mittig eingespannter Träger

8-) Querkraftfläche im bereih der Gabel

9-) Momentenfläche im Bereich der Gabel

[[Bild:Mbmax3.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

tG = Dicke des Gabelauges

Größtes Biegemoment in den Einspannquerschnitten A-B .

----

=== Festlegen der Bauteilabmessungen ===
[[Bild:Bolzen Durchmesser.png|thumb|right|400px]]

'''Bolzendurchmesser (Entwurfsberechnung)'''

[[Bild:D.png|150px]]

'''Für Augen und Naben Durchmesser:'''

'''D = (2,5…3) * d (für Stahl und GS)'''

'''D = (3…3,5) * d (für GJL und GG)'''

''d'' = Bolzendurchmesser

''KA'' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''k'' = Einspannfaktor,abhängig vom Einbaufall (siehe Bild rechts)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Fnenn = Nenn-Betriebskraft

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastung abhängig siehe Bild rechts)

''ts'' = Dicke des Stangen (Formel siehe Bild rechts)

tG = Dicke des Gabelauges (Formel siehe Bild rechts)

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.
----

=== '''Biegespannung (Vollbolzen)''' ===

[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px]]

'''σ'''b = Biegespannung

''KA'' = Anwendunsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment (Einbaufall beachten und ''M'' bmax Formel entsprechend auswählen)

''W'' = Wiederstandsmoment

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Biegespannung.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

----

=== '''Schubspannung in der Nulllinie (Vollbolzen)''' ===
[[Bild:Tazul.png|thumb|right|300px]]

'''τ'''max = Schubspannung

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''S = Querschnittsfläche des Bolzens

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Tmax.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

----

=== '''Mittlere Flähenpressung''' ===

[[Bild:Pzul.png|thumb|right|300px]]

[[Bild:Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung (Belastungsfall beachten)
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''proj = Projektionsfläche zur Berechnung der mittleren Flächenpressung

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Berechnungsaufgabe für eine Bolzenverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.1 (Seite: 293 RM)

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|300px]]

Ein Bolzengelenk soll durch eine sehr stark stoßhaft auftretende Kraft F=14,5kN schwellend belastet werden.
Für Stangen- und Gabelkopf ist der Werkstoff S275JR vorgesehen. Als Bolzen soll ein ungehärteter Zylinderstift nach '''[[DIN]]''' EN ISO 2338,Toleranzfeld h8 verwendet werden, der in der Bohrung des Stangenkopfes mit einer Spielpassung und in der Bohrung der Gabel mit einer Übermaßpassung sitzt.Im Betrieb führt der Bolzen keine Gleitbewegung in dem Stangenkopf aus.

'''Gesucht''':

a-) Die Hauptabmessungen des Gelenkes (''d'', ''ts'', tG , ''D'' und ''l'' ) sind zu ermitteln. ( ''l''= Stiftlänge) Für den Bolzen ist die
Normbezeichnung anzugeben. [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 9-3)#Bolzengelenk|(TB 9-3)]]

b-) Das Gelenk ist auf Abscheren und auf Flächenpressung in der Gabelbohrung und in der Stangenbohrung zu prüfen.

c-) Der Bolzen ist auf Biegespannung zu prüfen.

[[Media:Bolzen_Aufgabe.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Bolzengelenk|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Stiftverbindungen''' ==

=== Querstiftverbindung ===
[[Bild:Querstiftverbindungen.png|thumb|right|700px]]

'''Querstiftverbindungen, die ein Drehmoment zu übertragen haben, wie z.B. Hebelnaben, werden bei größeren Kräften auf Flächenpressung und auf Abscheren nachgeprüft.'''

'''mittlere Flächenpressung (Nabe)'''

[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]
[[Bild:Tazulässig.png|thumb|right|300px]]
[[Bild:PN(Nabe).png]]

'''maximale mittlere Flächenpressung (Welle)'''

[[Bild:Pw.png]]

'''Scherspannung im Stift'''

[[Bild:Scherspannung.png]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser
[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,2...0,3) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''D'' = 2 * ''s'' + dw

''s'' = Dicke der Nabenwand
[Erfahrungsgemäß wird für den entwurfgewählt: ''s'' = (0,25...0,5) * dw für St- und GS-Naben, ''s'' = 0,75 * dw für GJL-(GG-)Naben]

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== Steckstiftverbindungen ===
[[Bild:Steckstift-Verbindungen.png|thumb|400px|right]]

'''Bei Steckstiftverbindungen entprechend Bild wird der Stift durch das Moment ''M'' = ''F'' * ''l'' auf Biegung und durch ''F'' als Querkraft auf Scub, der jedoch vernahlässigt werden kann, sowie auf Flächenpressung beansprucht.'''

'''Biegespannung'''

[[Bild:Biegespannung Qb.png]]

'''σ'''b = Biegespannung
[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px]]
'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten), für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''d'' = Stiftdurchmesser

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

'''Maximale mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Pmax Steckstift.png]]
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''F''nenn = senkrecht zur Stiftachse wirkende Nennbiegekraft

''l'' = Hebelarm der Biegekraft

''s'' = Einstecktiefe des Stiftes

''d'' = Stiftdurchmesser

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== '''Längsstiftverbindungen''' ===
[[Bild:Längsstiftverbindung.png|thumb|right|400px]]

'''Längsstiftverbindungen, die entsprechend Bild ein Drehmoment zu übertragen haben, werden auf Flächenpressung und Abscheren des Stiftes beansprucht. Da rechnerisch die mittlere Flächenpressung doppelt so groß wie die Abscherspannung ist, kann die Scherbeanspruchung in Vollstiften vernachlässigt werden, solange 2 * '''τ'''azul > ''p''zul ist, was für alle üdlichen Werkstoffpaarungen zutrifft.'''

'''mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Mittlere Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser

[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,15...0,2) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''l'' = tragende Stiftlänge, abhängig von der Nabenbreite, üblich ''l'' = (1...1,5) * dw

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

== '''Berechnungsaufgabe für eine Stiftverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.3 (Seite: 295 RM)

[[Bild:Schalthebel.jpg|400px]]

Die Nabe eines Schalthebels aus EN-GJL-200 soll mit einer Welle aus E295 mit dw=32mm Durchmesser durch einen Kegelkerbstift nach DIN EN ISO 8744 als Querstift verbunden werden. Am Ende des Hebels mit Länge ''l''1= 80mm ist zur Befestigung der Rückstellfeder ein Passkerbstift DIN 1469-C8x25-St (Kerbstift mit Hals und gerundeter Nut am Ende) eingesetzt, so dass bei s= 12mm, die freie Stiftlänge ''l''2= 15mm beträgt. Die größte Federkraft F=400 N greift schwellend an. Stöße treten nicht auf.

'''Gesucht''':

a-) Der zum Wellendurchmesser dw passende (mittlere) Durchmesser ( d ) des Querstiftes und dessen Länge '''''l''''' sind festzulegen,

wenn der Nabendurchmesser D= 2 * dw ausgeführt wird. Die Normbezeichnung des Kegelkerbstiftes ist anzugeben.

b-) Die Querstiftverbindung ist nach Flächenpressung (Nabe, Welle) und Abscheren zu prüfen.

c-) Der Passkerbstift ist zu prüfen ( auf Biegung ), für den zunächst ein Durchmesser d1= 8mm vorgesehen wird, der ggf. zu ändern ist.

d-) Die Flächenpressung für den Passkerbstift ist zu prüfen.

[[Media:Aufgabe_Stifte.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Schalthebel|Hier geht's zur Lösung!]]

== Formelzeichen mit Einheiten ==
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Formelzeichen|Hier geht's zur Formelzeichen!]]

=='''Powerpoint'''==

[[Media:Bolzen_und_Stifte.ppt|Bolzen-,Stiftverbindungen]]

==Quellenangabe==

*Roloff/Matek: Maschinenelemente, Lehrbuch und Tabellenbuch,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 18. Aufl. 2007, ISBN 3-834-80262-X , € 36,90.

*Roloff/Matek Maschinenelemente Formelsammlung,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 8. Aufl. 2006. ISBN 3-834-80119-4, € 20,90.

*Tabellenbuch Metall, 43. Auflage. [http://www.europa-lehrmittel.de/4dcgi/page?responsePage=/html/index2.html&0.9606717324196992 Europa Verlag ], ISBN 3-8085-1673-9, € 21,50

*[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de]

== Links ==

[http://www.gremako.de Gregory & Maackens GmbH & Co. KG]

[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de] '''Hier findest du eine Vorlesung zum Thema Bolzen und Stiftverbindungen.'''

[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]

[[Kategorie:Fertigungstechnik]]

{{Sprungmarke Allgemeines}}

Bolzen- und Stiftverbindungen

2008-10-11T21:07:50Z

Bülent: /* '''Berechnungsgrundlagen für Stiftverbindungen''' */

'''Hallo {{Currentuser}}, ich wünsche Dir viel Spaß beim Lesen dieser Seite...'''

==''' Allgemeines''' ==
<table width="100%" border="0">
<tr>
<td><div align="center"><[[Bild:Pins-1-.gif|300px]]
</div></td>
<td><div align="center">__TOC__</div></td>
</tr>
</table>
 
 

Bauteile lassen sich einfach und kostengünstig mit Bolzen, Stiften oder ähnlichen Formteilen verbinden. Diese Verbindungselemente werden sowohl für lose als auch für feste Verbindungen, für Lagerungen, für Führungen, Zentrierungen, Halterungen und zum Sichern der Bauteile gegen Überlastung (z.B. Brechbolzen und [[Bolzen- und Stiftverbindungen: Sicherheits- kupplungen#Bolzengelenk|Sicherheits- kupplungen]]
Sicherheits- kupplungen) verwendet.
Bei losen Verbindungen und auch zur Aufnahme von [http://de.wikipedia.org/wiki/Axialkraft Axialkräften] müssen die Bolzen bzw. die gelagerten oder verbundenen Teile häufig durch '''[[Sicherungselemente]]''', wie Splinte, Sicherungs -ringe oder Querstifte, gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert werden.

== '''Bolzen''' ==

Bolzen werden häufig angewendet als Gelenkverbindung. Für die Bolzendurchmesser empfehlen die '''[[Normen]]''' die [http://www.maschinenbau.tu-ilmenau.de/mb/wwwkt/imk_lehrmaterialien/home/downld_ma/passungssynthese/passungssynthese_030102/html/glossar.html Toleranzklasse] [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html h11].
Für die Bolzen wählt man meist einen härteren '''[[Werkstoff]]''' als für die Bauteile, um Fressgefahr und übermäßigen Verschleiß zu vermeiden. Normbolzen werden aus Automatenstahl hergestellt.Bolzenverbindungen mit Schwenk- bzw. langsamen Umlaufbewegungen arbeiten meist im Bereich der Festkörper-bzw. Mischreibung und sind deshalb durch Fressen bzw. übermäßigen Verschleiß (Ausschlagen) gefährdet. Betriebssichere Lösungen lassen sich durch die Wahl geeigneter Gleitpartner nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|TB 9-1]] finden.
Weiche Bolzen können mit Spannbuchsen eingebaut werden. Bei höheren Anforderungen (extreme Temperaturen, höchste Lagerbelastungen, Korrosion u.a) ermöglicht eine dünne Gleitbeschichtung aus [http://de.wikipedia.org/wiki/Festschmierstoff Festschmierstoffe] oft eine wartungsfreie Lebensdauer -schmierung. Soll eine Schmierung der Lauffläche mittels [http://de.wikipedia.org/wiki/Schmiernippel Schmiernippel] durch den Bolzen hindurch erfolgen, dann sind Schmierlöcher nach DIN 1442 vorzusehen.

[[Bild:Bolzenformen.jpg|500px]]

'''a) Bolzen ohne Kopf, b) Bolzen ohne Kopf und mit Splintlöchern, c) Bolzen mit Kopf und mit Splintloch (Form A ohne Splintloch), d) Bolzen mit Kopf und mit Gewindezapfen'''

----

=== '''Einsatz :''' ===

* Sehr einfache und kostengünstige Verbindung

* Sowohl für lose als auch feste Verbindungen

* Verdrehsicherung Nabe/Welle

* Halterung für Feder

* Lagegenaue Fixierung von Bauteilen

----

=== Anwendungsbeispiele für Bolzenverbindungen ===
<gallery>
Bild:Bolzen in Kranbau.png
Bild:Kranbau.jpg
Bild:Kranbau1.png
Bild:Maschinenteile.png
Bild:Kolbenbolzen.png
Bild:Bolzen mit Sicherung.png
Bild:Gelenkverbindung.jpg
Bild:Gelenkverbindung2.jpg
</gallery>

----

== '''Stifte''' ==
Stiftverbindungen werden hergestellt, in dem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit [http://de.wikipedia.org/wiki/Passung Übermaß] eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und kraftschlüssig. Stifte dienen zur Sicherung der Lage (Fixierung,Zentrierung) von Bauteilen ,zur scherfesten Verbindung von Maschinenteilen, zur Halterung von Federn oder "fliegenden" Lagerung von Maschinenteilen, zur Sicherung von Bolzen und Muttern und zur Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte). Bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen sind die verlangte Fixiergenauigkeit, Herstellkosten für die Aufnahmebohrung (Passarbeit), die Sitzfestigkeit, die Lösbarkeit und die verlangte [http://www.chemgapedia.de/vsengine/popup/vsc/de/glossar/s/sc/scherkraft.glos.html Scherkraft]. Stifte sollen aus einem härteren Werkstoff als die zu verbindenden Bauteile sein.

=== '''Einsatz:''' ===

* Sicherung der Lage (Fixierung, Zentrierung)

* Sicherung gegen Verdrehen - scherfeste Verbindung von Maschinenteilen

* Halterung von Federn

* „Fliegende“ Lagerungen

* Sicherung von Bolzen und Muttern

* Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte)

'''Nach der Form wird grundsätzlich unterschieden zwischen''':

* '''Kegelstift'''

* '''Zylinderstift'''

* '''Kerbstifte und Kerbnägel'''

* '''Spannstift (Spannhülsen)'''

* '''Spannbuchsen'''

'''Alle Stiftarten gibt es in verschiedenen Ausführungen.'''

{{Sprungmarke Allgemeines}}

=== Kegelstifte ===

----

Kegelstifte können die bei häufigem Ausbau auftretende Abnutzung bzw. Lochaufweitung ausgleichen und stellen deshalb immer wieder die genaue Lage der Teile zueinander her. Sie werden überwiegend als Passstifte, aber auch als Verbindungsstifte z.B. als Querstifte bei [http://www.maedler.de/de/Catalog/P/1643/1625/862.aspx Stellringen] und Wellengelenken, verwendet. Da die Aufnahmebohrung kegelig aufgerieben und der Stift eingepasst werden muss, ist ihre Anwendung kostspielig. Kegelstifte lassen sich leicht lösen, sind aber nicht rüttelfest. Kann der Kegelstift nicht herausgeschlagen werden wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Kegelstifte mit Gewindezapfen nach '''[[DIN]]''' EN 28737 bzw. mit Innengewinde '''[[DIN]]''' EN 28736 zu verwenden, die mittels einer Mutter bzw. [[Schraubenverbindungen|Schraube]] gelöst werden können.

[[Bild:Kegelstifte, ungehärtet.jpg|400px]]

'''a) für durchgehende Löcher, b) mit Gewindezapfen (für Grundlöcher), c) mit Innengewinde (für Grundlöcher)'''

=== Zylinderstifte ===

----

Zylinderstifte aus ungehärtetem Stahl und austenitischem Stahl nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 2338 werden in den [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html Toleranzklassen] m6 und h8 gefertigt. Ihre anwendung entspricht den Kegelstiften. Das erforderliche Aufreiben der Bohrung macht ihre Anwendung kostspielig. Sie sind schwerer lösbar als Kegelstifte und auch nicht rüttelfest. Zum Verbinden und Fixieren von hochbeanspruchten und gehärteten Teilen an Vorrichtungen und Werkzeugen kommen durchgehärtete (Typ A) bzw. einsatzgehärtete
(Typ B) Zylinderstifte nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8734 mit der Toleranzklasse m6 in Frage. Kann der Zylinderstift nicht herausgeschlagen werden, wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Zylinderstifte mit Innengewinde nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8733 und nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8735 ausgeführt. Durch eine leichte Abflachung oder Längsrille am Stiftmantel kann beim Eindrücken des Stiftes verdrängte Luft (Öl)
entweichen. Die Stifte können unter Zuhilfenahme von Abziehschrauben "gezogen" werden.

[[Bild:Zylinderstifte.jpg|800px]]

'''a) für durchgehende Löcher, b) bis d) mit Innengewinde und Abflachung oder Längsrille zur Druckentlastung (für Grundlöcher)
'''e) Lösen eines Stiftes mit Hilfe einer Abziehschschraube, f) Lösen eines Stiftes mit Hilfe eines von Hand geführten Schlaggewichtes'''

=== '''Kerbstifte und Kerbnägel''' ===

----

Im Gegensatz zu den glatten Kegel- und Zylinderstiften sind Kerbstifte und Kerbnägel am Umfang mit 3 Kerbwulstpaaren versehen, die beim Einschlagen in das nur mit dem [[Anschleifen von Spiralbohrern|Spiralbohrer]] hergestelte Loch elastisch in die Kerbfurchen zurückgedrängt werden.Die dadurch gegenüber der unbeschädigt bleibenden Bohrlochwandung entstehende radiale Verspannung hält den Kerbstift (Kerbnagel) rüttelfest.Er kann mehrfach wiederverwendet werden.Die Herstellung solcher Verbindungen ist aufgrund der einfachen Arbeitsweise sehr wirtschaftlich.Kerbstifte nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8739 bis 8745 werden sowohl als Befestigungs- und Sicherungsstifte an Stelle von Kegel- und Zylinderstiften sowie auch als Lager- und Gelenkbolzen vielseitig verwendet.Mit Kerbnägeln nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8746 und 8747 können gering beanspruchte Teile, wie Rohrschellen und Schilder, einfach und schnell befestigt werden.Um ein ein Fressen der Stifte zu verhindern, muss ihre [[Festigkeit]] größer als die der Bauteile sein.

[[Bild:Kerbwulst.jpg|800px]]

'''a) Kerbprinzip, b) Passkerbstift mit Halös nach DIN 1469, c) Zylinderkerbstift mit Einführ-Ende, d) Kegelkerbstift,
'''e) Passkerbstift, f) Zylinderkerbstift mit Fase, g) Steckkerbstift, h) Knebelkerbstift, i) Halbrundkerbnagel, k)''' '''Senkkerbnagel'''

=== Spannstifte (Spannhülsen) ===

----

Spannstifte werden aus gewalztem Federbandstahl gerollt. Die leichte Ausführung nach DIN EN ISO 13337 unterscheidet sich von der schweren Ausführung nach DIN EN ISO 8752 nur durch die Wanndicke (0,1 * d bzw. 0,2 * d). Die in Längsrichtung geschlitzten Hülsen haben gegenüber dem Lochdurchmesser je nach Größe ein Übermaß von 0,2 bis 0,5mm, so dass sich nach dem Eintreiben ein rüttelfester Sitz ergibt. Die Stifte lassen sich leicht austreiben und können mehrfach wieder verwendet werden. Kegelige Stiftenden erleichtern das Einführen in die Aufnahmebohrung. Spannstifte sind zur Aufnahme von Stoß- und
Schlagarbeit geeignet. Sie werden ähnlich wie Kerbstifte als Pass-, Befestigungs- und Sicherungsstifte wervendet. Als Schrauben- und Bolzenhülsen werden sie dort eingesetzt, wo Scherkräfte zu übertragen sind und die Schrauben und Bolzen entlastet und klein gehalten werden sollen. Beim Einbau der Stifte ist die Lage des Schlitzes zur Kraftrichtung zu beachten.
Für große Scherkräfte können aus zwei ineinandergeschobenen Stiften Verbundspannstifte gebildet werden. Beim Connex-Spannstift bewirken die versetzt angeordneten Zähne des Schlitzes eine zusätzliche Axialspannung. Spiral-Spannstifte und Connex-Spannstift weisen gegenüber Spannstiften mit offenem Schlitz folgende Vorteile auf:Erhöhte Sitzfestigkeit, gleichhoher Scherfestigkeit in jeder radialen Richtung. Sie sind unempfindlich gegen Stoß- und Schlagbeanspruchung und werden als Pass-, Verbindungs- und Gelenkstifte eingesetzt. Die Aufnahmebohrungen für alle Spannstifte können einfach mit Spiralbohrern hergestellt werden.

[[Bild:Spannstifte.jpg|700px]]

'''a) Spannstift, b) weiche Federung (vermeiden), c) harte Federung, d) Verbundspannstift, e) Spiral-Spannstift,
'''f) Connex-Spannstift'''

=== Spannbuchsen ===

----

Spannbuchsen werden aus vergütetem [http://www.banki.hu/~aat/oktatas/gepesz/anyagtudomany2/diagram/m_5026_56Si7.pdf Federbandstahl 55Si7] gerollt, wahlweise mit geradem, pfeilförmigem und schrägem Schlitz ausgeführt und als Einspannbuchsen für Bohrungen bzw. als Aufspannbuchsen für Zapfen verwendet.Sie können bei großen Lagerdrücken mit geringen Schwingbewegungen und bei nicht ausreichender Schmierung als Lager geeignet sein. Als leicht auswechselbare Verschleißteile erhöhen sie die Lebensdauer von Bauteilen, wie z.B. Bremsgestängen von Schienenfahrzeuge und Gelenken von Baumaschinen.Die aufnehmenden Bohrungen bzw. Zapfen werden in den Toleranzklassen H8 bzw. h8 ausgeführt.

[[Bild:Spannbuchsen.jpg|600px]]

'''a) Einspannbuchse ohne Aussenkung (Form E) und mit pfeilförmigem schlitz (Form P) für Lagerungen mit Umlaufbewegungen,
'''b)Aufpspannbuchse mit geradem Schlitz (Form G) für Lagerungen mit Schwenkbewegungen'''

=== '''Anwendungs Beispiele für Stifte''' ===

----

[[Bild:Ke2-04112005 00960657.png]]

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Wiederholungsfragen''' ==

1-) Wie lassen sich Bauteile mit Bolzen und Stiften verbinden?

2-) Warum werden Bolzen bei losen Verbindungen gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert?

3-) Aus welchen Werkstoff werden Bolzen hergestellt und warum wählt man einen härteren Werkstoff als für die Bauteile?

4-) Wie werden Stiftverbindungen hergestellt?

5-) Was ist bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen?

6-) Warum ist die Anwendung von Kegelstiften kostspielig?

7-) Wo kommen den Typ A und Typ B Zylinderstifte zum Einsatz?

8-) Was haben Kerbstifte Gegensatz zu den glatten Kegel und Zylinderstiften am Umfang?

9-) Wo werden Kerbnägel Eingesetzt?

10-) Wodurch unterscheiden sich die Leichte Ausführung und die schwere Ausführung von Spannstiften?

11-) Wo werden Spannbuchsen als leicht auswechselbare Verschleißteile eingesetzt?

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösungen#Lösungen|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Bolzenverbindungen''' ==

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|thumb|right|300px]]

'''Die Bolzenverbindungen werden in Prinzip wie im Bild dargestellt, gestaltet. Die Bolzen werden dabei auf Biegung, Schub und Flächenpressung beansprucht.'''

'''Die Fügebedingungen des Bolzens in der Gabel und in der Stange haben einen erheblichen Einfluss auf die Größe der im Bolzen auftretenden Biegemomente.'''

----

=== Einbaufälle und Biegemomente von Bolzen (Einbaufall 1) ===

'''Einbaufall 1'''

Der Bolzen sitzt in der Gabel und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 1.png|thumb|right|300px]]

1-) Bolzen als frei aufliegender Träger

2-) Querkraftfläche

3-) Momentenfläche

[[Bild:Mbmax.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

tG = Dicke des Gabelauges

----

=== '''Einbaufall 2''' ===

Der Bolzen sitzt in der Gabel mit einer Übermaßpassung und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall2.png|thumb|right|300px]]

4-) Bolzen als beidseitig eingespannter Träger

5-) Querkraftfläche im Bereich der Stange

6-) Momentenfläche im Bereich der Stange

[[Bild:Mbmax2.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

Gleichgroßes Biegemoment in den Bolzenquerschnitten A-B und C-D.

----

=== '''Einbaufall 3''' ===

Der Bolzen sitzt in der Stange mit einer Übermaßpassung und in der Gabel mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 3.png|right|thumb|300px]]

7-) Bolzen als mittig eingespannter Träger

8-) Querkraftfläche im bereih der Gabel

9-) Momentenfläche im Bereich der Gabel

[[Bild:Mbmax3.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

tG = Dicke des Gabelauges

Größtes Biegemoment in den Einspannquerschnitten A-B .

----

=== Festlegen der Bauteilabmessungen ===
[[Bild:Bolzen Durchmesser.png|thumb|right|400px]]

'''Bolzendurchmesser (Entwurfsberechnung)'''

[[Bild:D.png|150px]]

'''Für Augen und Naben Durchmesser:'''

'''D = (2,5…3) * d (für Stahl und GS)'''

'''D = (3…3,5) * d (für GJL und GG)'''

''d'' = Bolzendurchmesser

''KA'' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''k'' = Einspannfaktor,abhängig vom Einbaufall (siehe Bild rechts)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Fnenn = Nenn-Betriebskraft

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastung abhängig siehe Bild rechts)

''ts'' = Dicke des Stangen (Formel siehe Bild rechts)

tG = Dicke des Gabelauges (Formel siehe Bild rechts)

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.
----

=== '''Biegespannung (Vollbolzen)''' ===

[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px]]

'''σ'''b = Biegespannung

''KA'' = Anwendunsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment (Einbaufall beachten und ''M'' bmax Formel entsprechend auswählen)

''W'' = Wiederstandsmoment

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Biegespannung.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

----

=== '''Schubspannung in der Nulllinie (Vollbolzen)''' ===
[[Bild:Tazul.png|thumb|right|300px]]

'''τ'''max = Schubspannung

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''S = Querschnittsfläche des Bolzens

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Tmax.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

----

=== '''Mittlere Flähenpressung''' ===

[[Bild:Pzul.png|thumb|right|300px]]

[[Bild:Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung (Belastungsfall beachten)
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''proj = Projektionsfläche zur Berechnung der mittleren Flächenpressung

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Berechnungsaufgabe für eine Bolzenverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.1 (Seite: 293 RM)

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|300px]]

Ein Bolzengelenk soll durch eine sehr stark stoßhaft auftretende Kraft F=14,5kN schwellend belastet werden.
Für Stangen- und Gabelkopf ist der Werkstoff S275JR vorgesehen. Als Bolzen soll ein ungehärteter Zylinderstift nach '''[[DIN]]''' EN ISO 2338,Toleranzfeld h8 verwendet werden, der in der Bohrung des Stangenkopfes mit einer Spielpassung und in der Bohrung der Gabel mit einer Übermaßpassung sitzt.Im Betrieb führt der Bolzen keine Gleitbewegung in dem Stangenkopf aus.

'''Gesucht''':

a-) Die Hauptabmessungen des Gelenkes (''d'', ''ts'', tG , ''D'' und ''l'' ) sind zu ermitteln. ( ''l''= Stiftlänge) Für den Bolzen ist die
Normbezeichnung anzugeben. [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 9-3)#Bolzengelenk|(TB 9-3)]]

b-) Das Gelenk ist auf Abscheren und auf Flächenpressung in der Gabelbohrung und in der Stangenbohrung zu prüfen.

c-) Der Bolzen ist auf Biegespannung zu prüfen.

[[Media:Bolzen_Aufgabe.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Bolzengelenk|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Stiftverbindungen''' ==

=== Querstiftverbindung ===
[[Bild:Querstiftverbindungen.png|thumb|right|700px]]

'''Querstiftverbindungen, die ein Drehmoment zu übertragen haben, wie z.B. Hebelnaben, werden bei größeren Kräften auf Flächenpressung und auf Abscheren nachgeprüft.'''

'''mittlere Flächenpressung (Nabe)'''

[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]
[[Bild:Tazulässig.png|thumb|right|300px]]
[[Bild:PN(Nabe).png]]

'''maximale mittlere Flächenpressung (Welle)'''

[[Bild:Pw.png]]

'''Scherspannung im Stift'''

[[Bild:Scherspannung.png]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser
[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,2...0,3) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''D'' = 2 * ''s'' + dw

''s'' = Dicke der Nabenwand
[Erfahrungsgemäß wird für den entwurfgewählt: ''s'' = (0,25...0,5) * dw für St- und GS-Naben, ''s'' = 0,75 * dw für GJL-(GG-)Naben]

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== Steckstiftverbindungen ===
[[Bild:Steckstift-Verbindungen.png|thumb|400px|right]]

'''Bei Steckstiftverbindungen entprechend Bild wird der Stift durch das Moment ''M'' = ''F'' * ''l'' auf Biegung und durch ''F'' als Querkraft auf Scub, der jedoch vernahlässigt werden kann, sowie auf Flächenpressung beansprucht.'''

'''Biegespannung'''

[[Bild:Biegespannung Qb.png]]

'''σ'''b = Biegespannung
[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px]]
'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten), für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''d'' = Stiftdurchmesser

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

'''Maximale mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Pmax Steckstift.png]]
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''F''nenn = senkrecht zur Stiftachse wirkende Nennbiegekraft

''l'' = Hebelarm der Biegekraft

''s'' = Einstecktiefe des Stiftes

''d'' = Stiftdurchmesser

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== '''Längsstiftverbindungen''' ===
[[Bild:Längsstiftverbindung.png|thumb|right|400px]]

'''Längsstiftverbindungen, die entsprechend Bild ein Drehmoment zu übertragen haben, werden auf Flächenpressung und Abscheren des Stiftes beansprucht. Da rechnerisch die mittlere Flächenpressung doppelt so groß wie die Abscherspannung ist, kann die Scherbeanspruchung in Vollstiften vernachlässigt werden, solange 2 * '''τ'''azul > ''p''zul ist, was für alle üdlichen Werkstoffpaarungen zutrifft.'''

'''mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Mittlere Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser

[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,15...0,2) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''l'' = tragende Stiftlänge, abhängig von der Nabenbreite, üblich ''l'' = (1...1,5) * dw

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

== '''Berechnungsaufgabe für eine Stiftverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.3 (Seite: 295 RM)

[[Bild:Schalthebel.jpg|400px]]

Die Nabe eines Schalthebels aus EN-GJL-200 soll mit einer Welle aus E295 mit dw=32mm Durchmesser durch einen Kegelkerbstift nach DIN EN ISO 8744 als Querstift verbunden werden. Am Ende des Hebels mit Länge ''l''1= 80mm ist zur Befestigung der Rückstellfeder ein Passkerbstift DIN 1469-C8x25-St (Kerbstift mit Hals und gerundeter Nut am Ende) eingesetzt, so dass bei s= 12mm, die freie Stiftlänge ''l''2= 15mm beträgt. Die größte Federkraft F=400 N greift schwellend an. Stöße treten nicht auf.

'''Gesucht''':

a-) Der zum Wellendurchmesser dw passende (mittlere) Durchmesser ( d ) des Querstiftes und dessen Länge '''''l''''' sind festzulegen,

wenn der Nabendurchmesser D= 2 * dw ausgeführt wird. Die Normbezeichnung des Kegelkerbstiftes ist anzugeben.

b-) Die Querstiftverbindung ist nach Flächenpressung (Nabe, Welle) und Abscheren zu prüfen.

c-) Der Passkerbstift ist zu prüfen ( auf Biegung ), für den zunächst ein Durchmesser d1= 8mm vorgesehen wird, der ggf. zu ändern ist.

d-) Die Flächenpressung für den Passkerbstift ist zu prüfen.

[[Media:Aufgabe_Stifte.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Schalthebel|Hier geht's zur Lösung!]]

== Formelzeichen mit Einheiten ==
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Formelzeichen|Hier geht's zur Formelzeichen!]]

=='''Powerpoint'''==

[[Media:Bolzen_und_Stifte.ppt|Bolzen-,Stiftverbindungen]]

==Quellenangabe==

*Roloff/Matek: Maschinenelemente, Lehrbuch und Tabellenbuch,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 18. Aufl. 2007, ISBN 3-834-80262-X , € 36,90.

*Roloff/Matek Maschinenelemente Formelsammlung,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 8. Aufl. 2006. ISBN 3-834-80119-4, € 20,90.

*Tabellenbuch Metall, 43. Auflage. [http://www.europa-lehrmittel.de/4dcgi/page?responsePage=/html/index2.html&0.9606717324196992 Europa Verlag ], ISBN 3-8085-1673-9, € 21,50

*[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de]

== Links ==

[http://www.gremako.de Gregory & Maackens GmbH & Co. KG]

[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de] '''Hier findest du eine Vorlesung zum Thema Bolzen und Stiftverbindungen.'''

[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]

[[Kategorie:Fertigungstechnik]]

{{Sprungmarke Allgemeines}}

Bolzen- und Stiftverbindungen

2008-10-11T21:07:24Z

Bülent: /* '''Berechnungsaufgabe für eine Bolzenverbindung''' */

'''Hallo {{Currentuser}}, ich wünsche Dir viel Spaß beim Lesen dieser Seite...'''

==''' Allgemeines''' ==
<table width="100%" border="0">
<tr>
<td><div align="center"><[[Bild:Pins-1-.gif|300px]]
</div></td>
<td><div align="center">__TOC__</div></td>
</tr>
</table>
 
 

Bauteile lassen sich einfach und kostengünstig mit Bolzen, Stiften oder ähnlichen Formteilen verbinden. Diese Verbindungselemente werden sowohl für lose als auch für feste Verbindungen, für Lagerungen, für Führungen, Zentrierungen, Halterungen und zum Sichern der Bauteile gegen Überlastung (z.B. Brechbolzen und [[Bolzen- und Stiftverbindungen: Sicherheits- kupplungen#Bolzengelenk|Sicherheits- kupplungen]]
Sicherheits- kupplungen) verwendet.
Bei losen Verbindungen und auch zur Aufnahme von [http://de.wikipedia.org/wiki/Axialkraft Axialkräften] müssen die Bolzen bzw. die gelagerten oder verbundenen Teile häufig durch '''[[Sicherungselemente]]''', wie Splinte, Sicherungs -ringe oder Querstifte, gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert werden.

== '''Bolzen''' ==

Bolzen werden häufig angewendet als Gelenkverbindung. Für die Bolzendurchmesser empfehlen die '''[[Normen]]''' die [http://www.maschinenbau.tu-ilmenau.de/mb/wwwkt/imk_lehrmaterialien/home/downld_ma/passungssynthese/passungssynthese_030102/html/glossar.html Toleranzklasse] [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html h11].
Für die Bolzen wählt man meist einen härteren '''[[Werkstoff]]''' als für die Bauteile, um Fressgefahr und übermäßigen Verschleiß zu vermeiden. Normbolzen werden aus Automatenstahl hergestellt.Bolzenverbindungen mit Schwenk- bzw. langsamen Umlaufbewegungen arbeiten meist im Bereich der Festkörper-bzw. Mischreibung und sind deshalb durch Fressen bzw. übermäßigen Verschleiß (Ausschlagen) gefährdet. Betriebssichere Lösungen lassen sich durch die Wahl geeigneter Gleitpartner nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|TB 9-1]] finden.
Weiche Bolzen können mit Spannbuchsen eingebaut werden. Bei höheren Anforderungen (extreme Temperaturen, höchste Lagerbelastungen, Korrosion u.a) ermöglicht eine dünne Gleitbeschichtung aus [http://de.wikipedia.org/wiki/Festschmierstoff Festschmierstoffe] oft eine wartungsfreie Lebensdauer -schmierung. Soll eine Schmierung der Lauffläche mittels [http://de.wikipedia.org/wiki/Schmiernippel Schmiernippel] durch den Bolzen hindurch erfolgen, dann sind Schmierlöcher nach DIN 1442 vorzusehen.

[[Bild:Bolzenformen.jpg|500px]]

'''a) Bolzen ohne Kopf, b) Bolzen ohne Kopf und mit Splintlöchern, c) Bolzen mit Kopf und mit Splintloch (Form A ohne Splintloch), d) Bolzen mit Kopf und mit Gewindezapfen'''

----

=== '''Einsatz :''' ===

* Sehr einfache und kostengünstige Verbindung

* Sowohl für lose als auch feste Verbindungen

* Verdrehsicherung Nabe/Welle

* Halterung für Feder

* Lagegenaue Fixierung von Bauteilen

----

=== Anwendungsbeispiele für Bolzenverbindungen ===
<gallery>
Bild:Bolzen in Kranbau.png
Bild:Kranbau.jpg
Bild:Kranbau1.png
Bild:Maschinenteile.png
Bild:Kolbenbolzen.png
Bild:Bolzen mit Sicherung.png
Bild:Gelenkverbindung.jpg
Bild:Gelenkverbindung2.jpg
</gallery>

----

== '''Stifte''' ==
Stiftverbindungen werden hergestellt, in dem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit [http://de.wikipedia.org/wiki/Passung Übermaß] eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und kraftschlüssig. Stifte dienen zur Sicherung der Lage (Fixierung,Zentrierung) von Bauteilen ,zur scherfesten Verbindung von Maschinenteilen, zur Halterung von Federn oder "fliegenden" Lagerung von Maschinenteilen, zur Sicherung von Bolzen und Muttern und zur Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte). Bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen sind die verlangte Fixiergenauigkeit, Herstellkosten für die Aufnahmebohrung (Passarbeit), die Sitzfestigkeit, die Lösbarkeit und die verlangte [http://www.chemgapedia.de/vsengine/popup/vsc/de/glossar/s/sc/scherkraft.glos.html Scherkraft]. Stifte sollen aus einem härteren Werkstoff als die zu verbindenden Bauteile sein.

=== '''Einsatz:''' ===

* Sicherung der Lage (Fixierung, Zentrierung)

* Sicherung gegen Verdrehen - scherfeste Verbindung von Maschinenteilen

* Halterung von Federn

* „Fliegende“ Lagerungen

* Sicherung von Bolzen und Muttern

* Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte)

'''Nach der Form wird grundsätzlich unterschieden zwischen''':

* '''Kegelstift'''

* '''Zylinderstift'''

* '''Kerbstifte und Kerbnägel'''

* '''Spannstift (Spannhülsen)'''

* '''Spannbuchsen'''

'''Alle Stiftarten gibt es in verschiedenen Ausführungen.'''

{{Sprungmarke Allgemeines}}

=== Kegelstifte ===

----

Kegelstifte können die bei häufigem Ausbau auftretende Abnutzung bzw. Lochaufweitung ausgleichen und stellen deshalb immer wieder die genaue Lage der Teile zueinander her. Sie werden überwiegend als Passstifte, aber auch als Verbindungsstifte z.B. als Querstifte bei [http://www.maedler.de/de/Catalog/P/1643/1625/862.aspx Stellringen] und Wellengelenken, verwendet. Da die Aufnahmebohrung kegelig aufgerieben und der Stift eingepasst werden muss, ist ihre Anwendung kostspielig. Kegelstifte lassen sich leicht lösen, sind aber nicht rüttelfest. Kann der Kegelstift nicht herausgeschlagen werden wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Kegelstifte mit Gewindezapfen nach '''[[DIN]]''' EN 28737 bzw. mit Innengewinde '''[[DIN]]''' EN 28736 zu verwenden, die mittels einer Mutter bzw. [[Schraubenverbindungen|Schraube]] gelöst werden können.

[[Bild:Kegelstifte, ungehärtet.jpg|400px]]

'''a) für durchgehende Löcher, b) mit Gewindezapfen (für Grundlöcher), c) mit Innengewinde (für Grundlöcher)'''

=== Zylinderstifte ===

----

Zylinderstifte aus ungehärtetem Stahl und austenitischem Stahl nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 2338 werden in den [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html Toleranzklassen] m6 und h8 gefertigt. Ihre anwendung entspricht den Kegelstiften. Das erforderliche Aufreiben der Bohrung macht ihre Anwendung kostspielig. Sie sind schwerer lösbar als Kegelstifte und auch nicht rüttelfest. Zum Verbinden und Fixieren von hochbeanspruchten und gehärteten Teilen an Vorrichtungen und Werkzeugen kommen durchgehärtete (Typ A) bzw. einsatzgehärtete
(Typ B) Zylinderstifte nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8734 mit der Toleranzklasse m6 in Frage. Kann der Zylinderstift nicht herausgeschlagen werden, wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Zylinderstifte mit Innengewinde nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8733 und nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8735 ausgeführt. Durch eine leichte Abflachung oder Längsrille am Stiftmantel kann beim Eindrücken des Stiftes verdrängte Luft (Öl)
entweichen. Die Stifte können unter Zuhilfenahme von Abziehschrauben "gezogen" werden.

[[Bild:Zylinderstifte.jpg|800px]]

'''a) für durchgehende Löcher, b) bis d) mit Innengewinde und Abflachung oder Längsrille zur Druckentlastung (für Grundlöcher)
'''e) Lösen eines Stiftes mit Hilfe einer Abziehschschraube, f) Lösen eines Stiftes mit Hilfe eines von Hand geführten Schlaggewichtes'''

=== '''Kerbstifte und Kerbnägel''' ===

----

Im Gegensatz zu den glatten Kegel- und Zylinderstiften sind Kerbstifte und Kerbnägel am Umfang mit 3 Kerbwulstpaaren versehen, die beim Einschlagen in das nur mit dem [[Anschleifen von Spiralbohrern|Spiralbohrer]] hergestelte Loch elastisch in die Kerbfurchen zurückgedrängt werden.Die dadurch gegenüber der unbeschädigt bleibenden Bohrlochwandung entstehende radiale Verspannung hält den Kerbstift (Kerbnagel) rüttelfest.Er kann mehrfach wiederverwendet werden.Die Herstellung solcher Verbindungen ist aufgrund der einfachen Arbeitsweise sehr wirtschaftlich.Kerbstifte nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8739 bis 8745 werden sowohl als Befestigungs- und Sicherungsstifte an Stelle von Kegel- und Zylinderstiften sowie auch als Lager- und Gelenkbolzen vielseitig verwendet.Mit Kerbnägeln nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8746 und 8747 können gering beanspruchte Teile, wie Rohrschellen und Schilder, einfach und schnell befestigt werden.Um ein ein Fressen der Stifte zu verhindern, muss ihre [[Festigkeit]] größer als die der Bauteile sein.

[[Bild:Kerbwulst.jpg|800px]]

'''a) Kerbprinzip, b) Passkerbstift mit Halös nach DIN 1469, c) Zylinderkerbstift mit Einführ-Ende, d) Kegelkerbstift,
'''e) Passkerbstift, f) Zylinderkerbstift mit Fase, g) Steckkerbstift, h) Knebelkerbstift, i) Halbrundkerbnagel, k)''' '''Senkkerbnagel'''

=== Spannstifte (Spannhülsen) ===

----

Spannstifte werden aus gewalztem Federbandstahl gerollt. Die leichte Ausführung nach DIN EN ISO 13337 unterscheidet sich von der schweren Ausführung nach DIN EN ISO 8752 nur durch die Wanndicke (0,1 * d bzw. 0,2 * d). Die in Längsrichtung geschlitzten Hülsen haben gegenüber dem Lochdurchmesser je nach Größe ein Übermaß von 0,2 bis 0,5mm, so dass sich nach dem Eintreiben ein rüttelfester Sitz ergibt. Die Stifte lassen sich leicht austreiben und können mehrfach wieder verwendet werden. Kegelige Stiftenden erleichtern das Einführen in die Aufnahmebohrung. Spannstifte sind zur Aufnahme von Stoß- und
Schlagarbeit geeignet. Sie werden ähnlich wie Kerbstifte als Pass-, Befestigungs- und Sicherungsstifte wervendet. Als Schrauben- und Bolzenhülsen werden sie dort eingesetzt, wo Scherkräfte zu übertragen sind und die Schrauben und Bolzen entlastet und klein gehalten werden sollen. Beim Einbau der Stifte ist die Lage des Schlitzes zur Kraftrichtung zu beachten.
Für große Scherkräfte können aus zwei ineinandergeschobenen Stiften Verbundspannstifte gebildet werden. Beim Connex-Spannstift bewirken die versetzt angeordneten Zähne des Schlitzes eine zusätzliche Axialspannung. Spiral-Spannstifte und Connex-Spannstift weisen gegenüber Spannstiften mit offenem Schlitz folgende Vorteile auf:Erhöhte Sitzfestigkeit, gleichhoher Scherfestigkeit in jeder radialen Richtung. Sie sind unempfindlich gegen Stoß- und Schlagbeanspruchung und werden als Pass-, Verbindungs- und Gelenkstifte eingesetzt. Die Aufnahmebohrungen für alle Spannstifte können einfach mit Spiralbohrern hergestellt werden.

[[Bild:Spannstifte.jpg|700px]]

'''a) Spannstift, b) weiche Federung (vermeiden), c) harte Federung, d) Verbundspannstift, e) Spiral-Spannstift,
'''f) Connex-Spannstift'''

=== Spannbuchsen ===

----

Spannbuchsen werden aus vergütetem [http://www.banki.hu/~aat/oktatas/gepesz/anyagtudomany2/diagram/m_5026_56Si7.pdf Federbandstahl 55Si7] gerollt, wahlweise mit geradem, pfeilförmigem und schrägem Schlitz ausgeführt und als Einspannbuchsen für Bohrungen bzw. als Aufspannbuchsen für Zapfen verwendet.Sie können bei großen Lagerdrücken mit geringen Schwingbewegungen und bei nicht ausreichender Schmierung als Lager geeignet sein. Als leicht auswechselbare Verschleißteile erhöhen sie die Lebensdauer von Bauteilen, wie z.B. Bremsgestängen von Schienenfahrzeuge und Gelenken von Baumaschinen.Die aufnehmenden Bohrungen bzw. Zapfen werden in den Toleranzklassen H8 bzw. h8 ausgeführt.

[[Bild:Spannbuchsen.jpg|600px]]

'''a) Einspannbuchse ohne Aussenkung (Form E) und mit pfeilförmigem schlitz (Form P) für Lagerungen mit Umlaufbewegungen,
'''b)Aufpspannbuchse mit geradem Schlitz (Form G) für Lagerungen mit Schwenkbewegungen'''

=== '''Anwendungs Beispiele für Stifte''' ===

----

[[Bild:Ke2-04112005 00960657.png]]

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Wiederholungsfragen''' ==

1-) Wie lassen sich Bauteile mit Bolzen und Stiften verbinden?

2-) Warum werden Bolzen bei losen Verbindungen gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert?

3-) Aus welchen Werkstoff werden Bolzen hergestellt und warum wählt man einen härteren Werkstoff als für die Bauteile?

4-) Wie werden Stiftverbindungen hergestellt?

5-) Was ist bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen?

6-) Warum ist die Anwendung von Kegelstiften kostspielig?

7-) Wo kommen den Typ A und Typ B Zylinderstifte zum Einsatz?

8-) Was haben Kerbstifte Gegensatz zu den glatten Kegel und Zylinderstiften am Umfang?

9-) Wo werden Kerbnägel Eingesetzt?

10-) Wodurch unterscheiden sich die Leichte Ausführung und die schwere Ausführung von Spannstiften?

11-) Wo werden Spannbuchsen als leicht auswechselbare Verschleißteile eingesetzt?

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösungen#Lösungen|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Bolzenverbindungen''' ==

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|thumb|right|300px]]

'''Die Bolzenverbindungen werden in Prinzip wie im Bild dargestellt, gestaltet. Die Bolzen werden dabei auf Biegung, Schub und Flächenpressung beansprucht.'''

'''Die Fügebedingungen des Bolzens in der Gabel und in der Stange haben einen erheblichen Einfluss auf die Größe der im Bolzen auftretenden Biegemomente.'''

----

=== Einbaufälle und Biegemomente von Bolzen (Einbaufall 1) ===

'''Einbaufall 1'''

Der Bolzen sitzt in der Gabel und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 1.png|thumb|right|300px]]

1-) Bolzen als frei aufliegender Träger

2-) Querkraftfläche

3-) Momentenfläche

[[Bild:Mbmax.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

tG = Dicke des Gabelauges

----

=== '''Einbaufall 2''' ===

Der Bolzen sitzt in der Gabel mit einer Übermaßpassung und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall2.png|thumb|right|300px]]

4-) Bolzen als beidseitig eingespannter Träger

5-) Querkraftfläche im Bereich der Stange

6-) Momentenfläche im Bereich der Stange

[[Bild:Mbmax2.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

Gleichgroßes Biegemoment in den Bolzenquerschnitten A-B und C-D.

----

=== '''Einbaufall 3''' ===

Der Bolzen sitzt in der Stange mit einer Übermaßpassung und in der Gabel mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 3.png|right|thumb|300px]]

7-) Bolzen als mittig eingespannter Träger

8-) Querkraftfläche im bereih der Gabel

9-) Momentenfläche im Bereich der Gabel

[[Bild:Mbmax3.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

tG = Dicke des Gabelauges

Größtes Biegemoment in den Einspannquerschnitten A-B .

----

=== Festlegen der Bauteilabmessungen ===
[[Bild:Bolzen Durchmesser.png|thumb|right|400px]]

'''Bolzendurchmesser (Entwurfsberechnung)'''

[[Bild:D.png|150px]]

'''Für Augen und Naben Durchmesser:'''

'''D = (2,5…3) * d (für Stahl und GS)'''

'''D = (3…3,5) * d (für GJL und GG)'''

''d'' = Bolzendurchmesser

''KA'' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''k'' = Einspannfaktor,abhängig vom Einbaufall (siehe Bild rechts)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Fnenn = Nenn-Betriebskraft

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastung abhängig siehe Bild rechts)

''ts'' = Dicke des Stangen (Formel siehe Bild rechts)

tG = Dicke des Gabelauges (Formel siehe Bild rechts)

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.
----

=== '''Biegespannung (Vollbolzen)''' ===

[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px]]

'''σ'''b = Biegespannung

''KA'' = Anwendunsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment (Einbaufall beachten und ''M'' bmax Formel entsprechend auswählen)

''W'' = Wiederstandsmoment

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Biegespannung.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

----

=== '''Schubspannung in der Nulllinie (Vollbolzen)''' ===
[[Bild:Tazul.png|thumb|right|300px]]

'''τ'''max = Schubspannung

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''S = Querschnittsfläche des Bolzens

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Tmax.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

----

=== '''Mittlere Flähenpressung''' ===

[[Bild:Pzul.png|thumb|right|300px]]

[[Bild:Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung (Belastungsfall beachten)
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''proj = Projektionsfläche zur Berechnung der mittleren Flächenpressung

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Berechnungsaufgabe für eine Bolzenverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.1 (Seite: 293 RM)

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|300px]]

Ein Bolzengelenk soll durch eine sehr stark stoßhaft auftretende Kraft F=14,5kN schwellend belastet werden.
Für Stangen- und Gabelkopf ist der Werkstoff S275JR vorgesehen. Als Bolzen soll ein ungehärteter Zylinderstift nach '''[[DIN]]''' EN ISO 2338,Toleranzfeld h8 verwendet werden, der in der Bohrung des Stangenkopfes mit einer Spielpassung und in der Bohrung der Gabel mit einer Übermaßpassung sitzt.Im Betrieb führt der Bolzen keine Gleitbewegung in dem Stangenkopf aus.

'''Gesucht''':

a-) Die Hauptabmessungen des Gelenkes (''d'', ''ts'', tG , ''D'' und ''l'' ) sind zu ermitteln. ( ''l''= Stiftlänge) Für den Bolzen ist die
Normbezeichnung anzugeben. [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 9-3)#Bolzengelenk|(TB 9-3)]]

b-) Das Gelenk ist auf Abscheren und auf Flächenpressung in der Gabelbohrung und in der Stangenbohrung zu prüfen.

c-) Der Bolzen ist auf Biegespannung zu prüfen.

[[Media:Bolzen_Aufgabe.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Bolzengelenk|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Stiftverbindungen''' ==

=== Querstiftverbindung ===
[[Bild:Querstiftverbindungen.png|thumb|right|700px]]

'''Querstiftverbindungen, die ein Drehmoment zu übertragen haben, wie z.B. Hebelnaben, werden bei größeren Kräften auf Flächenpressung und auf Abscheren nachgeprüft.'''

'''mittlere Flächenpressung (Nabe)'''

[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]
[[Bild:Tazulässig.png|thumb|right|300px]]
[[Bild:PN(Nabe).png]]

'''maximale mittlere Flächenpressung (Welle)'''

[[Bild:Pw.png]]

'''Scherspannung im Stift'''

[[Bild:Scherspannung.png]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser
[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,2...0,3) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''D'' = 2 * ''s'' + dw

''s'' = Dicke der Nabenwand
[Erfahrungsgemäß wird für den entwurfgewählt: ''s'' = (0,25...0,5) * dw für St- und GS-Naben, ''s'' = 0,75 * dw für GJL-(GG-)Naben]

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== Steckstiftverbindungen ===
[[Bild:Steckstift-Verbindungen.png|thumb|400px|right]]

'''Bei Steckstiftverbindungen entprechend Bild wird der Stift durch das Moment ''M'' = ''F'' * ''l'' auf Biegung und durch ''F'' als Querkraft auf Scub, der jedoch vernahlässigt werden kann, sowie auf Flächenpressung beansprucht.'''

'''Biegespannung'''

[[Bild:Biegespannung Qb.png]]

'''σ'''b = Biegespannung
[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px]]
'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten), für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''d'' = Stiftdurchmesser

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

'''Maximale mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Pmax Steckstift.png]]
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''F''nenn = senkrecht zur Stiftachse wirkende Nennbiegekraft

''l'' = Hebelarm der Biegekraft

''s'' = Einstecktiefe des Stiftes

''d'' = Stiftdurchmesser

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== '''Längsstiftverbindungen''' ===
[[Bild:Längsstiftverbindung.png|thumb|right|400px]]

'''Längsstiftverbindungen, die entsprechend Bild ein Drehmoment zu übertragen haben, werden auf Flächenpressung und Abscheren des Stiftes beansprucht. Da rechnerisch die mittlere Flächenpressung doppelt so groß wie die Abscherspannung ist, kann die Scherbeanspruchung in Vollstiften vernachlässigt werden, solange 2 * '''τ'''azul > ''p''zul ist, was für alle üdlichen Werkstoffpaarungen zutrifft.'''

'''mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Mittlere Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser

[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,15...0,2) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''l'' = tragende Stiftlänge, abhängig von der Nabenbreite, üblich ''l'' = (1...1,5) * dw

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

== '''Berechnungsaufgabe für eine Stiftverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.3 (Seite: 295 RM)

[[Bild:Schalthebel.jpg|400px]]

Die Nabe eines Schalthebels aus EN-GJL-200 soll mit einer Welle aus E295 mit dw=32mm Durchmesser durch einen Kegelkerbstift nach DIN EN ISO 8744 als Querstift verbunden werden. Am Ende des Hebels mit Länge ''l''1= 80mm ist zur Befestigung der Rückstellfeder ein Passkerbstift DIN 1469-C8x25-St (Kerbstift mit Hals und gerundeter Nut am Ende) eingesetzt, so dass bei s= 12mm, die freie Stiftlänge ''l''2= 15mm beträgt. Die größte Federkraft F=400 N greift schwellend an. Stöße treten nicht auf.

'''Gesucht''':

a-) Der zum Wellendurchmesser dw passende (mittlere) Durchmesser ( d ) des Querstiftes und dessen Länge '''''l''''' sind festzulegen,

wenn der Nabendurchmesser D= 2 * dw ausgeführt wird. Die Normbezeichnung des Kegelkerbstiftes ist anzugeben.

b-) Die Querstiftverbindung ist nach Flächenpressung (Nabe, Welle) und Abscheren zu prüfen.

c-) Der Passkerbstift ist zu prüfen ( auf Biegung ), für den zunächst ein Durchmesser d1= 8mm vorgesehen wird, der ggf. zu ändern ist.

d-) Die Flächenpressung für den Passkerbstift ist zu prüfen.

[[Media:Aufgabe_Stifte.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Schalthebel|Hier geht's zur Lösung!]]

== Formelzeichen mit Einheiten ==
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Formelzeichen|Hier geht's zur Formelzeichen!]]

=='''Powerpoint'''==

[[Media:Bolzen_und_Stifte.ppt|Bolzen-,Stiftverbindungen]]

==Quellenangabe==

*Roloff/Matek: Maschinenelemente, Lehrbuch und Tabellenbuch,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 18. Aufl. 2007, ISBN 3-834-80262-X , € 36,90.

*Roloff/Matek Maschinenelemente Formelsammlung,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 8. Aufl. 2006. ISBN 3-834-80119-4, € 20,90.

*Tabellenbuch Metall, 43. Auflage. [http://www.europa-lehrmittel.de/4dcgi/page?responsePage=/html/index2.html&0.9606717324196992 Europa Verlag ], ISBN 3-8085-1673-9, € 21,50

*[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de]

== Links ==

[http://www.gremako.de Gregory & Maackens GmbH & Co. KG]

[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de] '''Hier findest du eine Vorlesung zum Thema Bolzen und Stiftverbindungen.'''

[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]

[[Kategorie:Fertigungstechnik]]

{{Sprungmarke Allgemeines}}

Bolzen- und Stiftverbindungen

2008-10-11T21:06:43Z

Bülent: /* '''Berechnungsgrundlagen für Bolzenverbindungen''' */

'''Hallo {{Currentuser}}, ich wünsche Dir viel Spaß beim Lesen dieser Seite...'''

==''' Allgemeines''' ==
<table width="100%" border="0">
<tr>
<td><div align="center"><[[Bild:Pins-1-.gif|300px]]
</div></td>
<td><div align="center">__TOC__</div></td>
</tr>
</table>
 
 

Bauteile lassen sich einfach und kostengünstig mit Bolzen, Stiften oder ähnlichen Formteilen verbinden. Diese Verbindungselemente werden sowohl für lose als auch für feste Verbindungen, für Lagerungen, für Führungen, Zentrierungen, Halterungen und zum Sichern der Bauteile gegen Überlastung (z.B. Brechbolzen und [[Bolzen- und Stiftverbindungen: Sicherheits- kupplungen#Bolzengelenk|Sicherheits- kupplungen]]
Sicherheits- kupplungen) verwendet.
Bei losen Verbindungen und auch zur Aufnahme von [http://de.wikipedia.org/wiki/Axialkraft Axialkräften] müssen die Bolzen bzw. die gelagerten oder verbundenen Teile häufig durch '''[[Sicherungselemente]]''', wie Splinte, Sicherungs -ringe oder Querstifte, gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert werden.

== '''Bolzen''' ==

Bolzen werden häufig angewendet als Gelenkverbindung. Für die Bolzendurchmesser empfehlen die '''[[Normen]]''' die [http://www.maschinenbau.tu-ilmenau.de/mb/wwwkt/imk_lehrmaterialien/home/downld_ma/passungssynthese/passungssynthese_030102/html/glossar.html Toleranzklasse] [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html h11].
Für die Bolzen wählt man meist einen härteren '''[[Werkstoff]]''' als für die Bauteile, um Fressgefahr und übermäßigen Verschleiß zu vermeiden. Normbolzen werden aus Automatenstahl hergestellt.Bolzenverbindungen mit Schwenk- bzw. langsamen Umlaufbewegungen arbeiten meist im Bereich der Festkörper-bzw. Mischreibung und sind deshalb durch Fressen bzw. übermäßigen Verschleiß (Ausschlagen) gefährdet. Betriebssichere Lösungen lassen sich durch die Wahl geeigneter Gleitpartner nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|TB 9-1]] finden.
Weiche Bolzen können mit Spannbuchsen eingebaut werden. Bei höheren Anforderungen (extreme Temperaturen, höchste Lagerbelastungen, Korrosion u.a) ermöglicht eine dünne Gleitbeschichtung aus [http://de.wikipedia.org/wiki/Festschmierstoff Festschmierstoffe] oft eine wartungsfreie Lebensdauer -schmierung. Soll eine Schmierung der Lauffläche mittels [http://de.wikipedia.org/wiki/Schmiernippel Schmiernippel] durch den Bolzen hindurch erfolgen, dann sind Schmierlöcher nach DIN 1442 vorzusehen.

[[Bild:Bolzenformen.jpg|500px]]

'''a) Bolzen ohne Kopf, b) Bolzen ohne Kopf und mit Splintlöchern, c) Bolzen mit Kopf und mit Splintloch (Form A ohne Splintloch), d) Bolzen mit Kopf und mit Gewindezapfen'''

----

=== '''Einsatz :''' ===

* Sehr einfache und kostengünstige Verbindung

* Sowohl für lose als auch feste Verbindungen

* Verdrehsicherung Nabe/Welle

* Halterung für Feder

* Lagegenaue Fixierung von Bauteilen

----

=== Anwendungsbeispiele für Bolzenverbindungen ===
<gallery>
Bild:Bolzen in Kranbau.png
Bild:Kranbau.jpg
Bild:Kranbau1.png
Bild:Maschinenteile.png
Bild:Kolbenbolzen.png
Bild:Bolzen mit Sicherung.png
Bild:Gelenkverbindung.jpg
Bild:Gelenkverbindung2.jpg
</gallery>

----

== '''Stifte''' ==
Stiftverbindungen werden hergestellt, in dem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit [http://de.wikipedia.org/wiki/Passung Übermaß] eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und kraftschlüssig. Stifte dienen zur Sicherung der Lage (Fixierung,Zentrierung) von Bauteilen ,zur scherfesten Verbindung von Maschinenteilen, zur Halterung von Federn oder "fliegenden" Lagerung von Maschinenteilen, zur Sicherung von Bolzen und Muttern und zur Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte). Bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen sind die verlangte Fixiergenauigkeit, Herstellkosten für die Aufnahmebohrung (Passarbeit), die Sitzfestigkeit, die Lösbarkeit und die verlangte [http://www.chemgapedia.de/vsengine/popup/vsc/de/glossar/s/sc/scherkraft.glos.html Scherkraft]. Stifte sollen aus einem härteren Werkstoff als die zu verbindenden Bauteile sein.

=== '''Einsatz:''' ===

* Sicherung der Lage (Fixierung, Zentrierung)

* Sicherung gegen Verdrehen - scherfeste Verbindung von Maschinenteilen

* Halterung von Federn

* „Fliegende“ Lagerungen

* Sicherung von Bolzen und Muttern

* Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte)

'''Nach der Form wird grundsätzlich unterschieden zwischen''':

* '''Kegelstift'''

* '''Zylinderstift'''

* '''Kerbstifte und Kerbnägel'''

* '''Spannstift (Spannhülsen)'''

* '''Spannbuchsen'''

'''Alle Stiftarten gibt es in verschiedenen Ausführungen.'''

{{Sprungmarke Allgemeines}}

=== Kegelstifte ===

----

Kegelstifte können die bei häufigem Ausbau auftretende Abnutzung bzw. Lochaufweitung ausgleichen und stellen deshalb immer wieder die genaue Lage der Teile zueinander her. Sie werden überwiegend als Passstifte, aber auch als Verbindungsstifte z.B. als Querstifte bei [http://www.maedler.de/de/Catalog/P/1643/1625/862.aspx Stellringen] und Wellengelenken, verwendet. Da die Aufnahmebohrung kegelig aufgerieben und der Stift eingepasst werden muss, ist ihre Anwendung kostspielig. Kegelstifte lassen sich leicht lösen, sind aber nicht rüttelfest. Kann der Kegelstift nicht herausgeschlagen werden wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Kegelstifte mit Gewindezapfen nach '''[[DIN]]''' EN 28737 bzw. mit Innengewinde '''[[DIN]]''' EN 28736 zu verwenden, die mittels einer Mutter bzw. [[Schraubenverbindungen|Schraube]] gelöst werden können.

[[Bild:Kegelstifte, ungehärtet.jpg|400px]]

'''a) für durchgehende Löcher, b) mit Gewindezapfen (für Grundlöcher), c) mit Innengewinde (für Grundlöcher)'''

=== Zylinderstifte ===

----

Zylinderstifte aus ungehärtetem Stahl und austenitischem Stahl nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 2338 werden in den [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html Toleranzklassen] m6 und h8 gefertigt. Ihre anwendung entspricht den Kegelstiften. Das erforderliche Aufreiben der Bohrung macht ihre Anwendung kostspielig. Sie sind schwerer lösbar als Kegelstifte und auch nicht rüttelfest. Zum Verbinden und Fixieren von hochbeanspruchten und gehärteten Teilen an Vorrichtungen und Werkzeugen kommen durchgehärtete (Typ A) bzw. einsatzgehärtete
(Typ B) Zylinderstifte nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8734 mit der Toleranzklasse m6 in Frage. Kann der Zylinderstift nicht herausgeschlagen werden, wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Zylinderstifte mit Innengewinde nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8733 und nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8735 ausgeführt. Durch eine leichte Abflachung oder Längsrille am Stiftmantel kann beim Eindrücken des Stiftes verdrängte Luft (Öl)
entweichen. Die Stifte können unter Zuhilfenahme von Abziehschrauben "gezogen" werden.

[[Bild:Zylinderstifte.jpg|800px]]

'''a) für durchgehende Löcher, b) bis d) mit Innengewinde und Abflachung oder Längsrille zur Druckentlastung (für Grundlöcher)
'''e) Lösen eines Stiftes mit Hilfe einer Abziehschschraube, f) Lösen eines Stiftes mit Hilfe eines von Hand geführten Schlaggewichtes'''

=== '''Kerbstifte und Kerbnägel''' ===

----

Im Gegensatz zu den glatten Kegel- und Zylinderstiften sind Kerbstifte und Kerbnägel am Umfang mit 3 Kerbwulstpaaren versehen, die beim Einschlagen in das nur mit dem [[Anschleifen von Spiralbohrern|Spiralbohrer]] hergestelte Loch elastisch in die Kerbfurchen zurückgedrängt werden.Die dadurch gegenüber der unbeschädigt bleibenden Bohrlochwandung entstehende radiale Verspannung hält den Kerbstift (Kerbnagel) rüttelfest.Er kann mehrfach wiederverwendet werden.Die Herstellung solcher Verbindungen ist aufgrund der einfachen Arbeitsweise sehr wirtschaftlich.Kerbstifte nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8739 bis 8745 werden sowohl als Befestigungs- und Sicherungsstifte an Stelle von Kegel- und Zylinderstiften sowie auch als Lager- und Gelenkbolzen vielseitig verwendet.Mit Kerbnägeln nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8746 und 8747 können gering beanspruchte Teile, wie Rohrschellen und Schilder, einfach und schnell befestigt werden.Um ein ein Fressen der Stifte zu verhindern, muss ihre [[Festigkeit]] größer als die der Bauteile sein.

[[Bild:Kerbwulst.jpg|800px]]

'''a) Kerbprinzip, b) Passkerbstift mit Halös nach DIN 1469, c) Zylinderkerbstift mit Einführ-Ende, d) Kegelkerbstift,
'''e) Passkerbstift, f) Zylinderkerbstift mit Fase, g) Steckkerbstift, h) Knebelkerbstift, i) Halbrundkerbnagel, k)''' '''Senkkerbnagel'''

=== Spannstifte (Spannhülsen) ===

----

Spannstifte werden aus gewalztem Federbandstahl gerollt. Die leichte Ausführung nach DIN EN ISO 13337 unterscheidet sich von der schweren Ausführung nach DIN EN ISO 8752 nur durch die Wanndicke (0,1 * d bzw. 0,2 * d). Die in Längsrichtung geschlitzten Hülsen haben gegenüber dem Lochdurchmesser je nach Größe ein Übermaß von 0,2 bis 0,5mm, so dass sich nach dem Eintreiben ein rüttelfester Sitz ergibt. Die Stifte lassen sich leicht austreiben und können mehrfach wieder verwendet werden. Kegelige Stiftenden erleichtern das Einführen in die Aufnahmebohrung. Spannstifte sind zur Aufnahme von Stoß- und
Schlagarbeit geeignet. Sie werden ähnlich wie Kerbstifte als Pass-, Befestigungs- und Sicherungsstifte wervendet. Als Schrauben- und Bolzenhülsen werden sie dort eingesetzt, wo Scherkräfte zu übertragen sind und die Schrauben und Bolzen entlastet und klein gehalten werden sollen. Beim Einbau der Stifte ist die Lage des Schlitzes zur Kraftrichtung zu beachten.
Für große Scherkräfte können aus zwei ineinandergeschobenen Stiften Verbundspannstifte gebildet werden. Beim Connex-Spannstift bewirken die versetzt angeordneten Zähne des Schlitzes eine zusätzliche Axialspannung. Spiral-Spannstifte und Connex-Spannstift weisen gegenüber Spannstiften mit offenem Schlitz folgende Vorteile auf:Erhöhte Sitzfestigkeit, gleichhoher Scherfestigkeit in jeder radialen Richtung. Sie sind unempfindlich gegen Stoß- und Schlagbeanspruchung und werden als Pass-, Verbindungs- und Gelenkstifte eingesetzt. Die Aufnahmebohrungen für alle Spannstifte können einfach mit Spiralbohrern hergestellt werden.

[[Bild:Spannstifte.jpg|700px]]

'''a) Spannstift, b) weiche Federung (vermeiden), c) harte Federung, d) Verbundspannstift, e) Spiral-Spannstift,
'''f) Connex-Spannstift'''

=== Spannbuchsen ===

----

Spannbuchsen werden aus vergütetem [http://www.banki.hu/~aat/oktatas/gepesz/anyagtudomany2/diagram/m_5026_56Si7.pdf Federbandstahl 55Si7] gerollt, wahlweise mit geradem, pfeilförmigem und schrägem Schlitz ausgeführt und als Einspannbuchsen für Bohrungen bzw. als Aufspannbuchsen für Zapfen verwendet.Sie können bei großen Lagerdrücken mit geringen Schwingbewegungen und bei nicht ausreichender Schmierung als Lager geeignet sein. Als leicht auswechselbare Verschleißteile erhöhen sie die Lebensdauer von Bauteilen, wie z.B. Bremsgestängen von Schienenfahrzeuge und Gelenken von Baumaschinen.Die aufnehmenden Bohrungen bzw. Zapfen werden in den Toleranzklassen H8 bzw. h8 ausgeführt.

[[Bild:Spannbuchsen.jpg|600px]]

'''a) Einspannbuchse ohne Aussenkung (Form E) und mit pfeilförmigem schlitz (Form P) für Lagerungen mit Umlaufbewegungen,
'''b)Aufpspannbuchse mit geradem Schlitz (Form G) für Lagerungen mit Schwenkbewegungen'''

=== '''Anwendungs Beispiele für Stifte''' ===

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[[Bild:Ke2-04112005 00960657.png]]

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Wiederholungsfragen''' ==

1-) Wie lassen sich Bauteile mit Bolzen und Stiften verbinden?

2-) Warum werden Bolzen bei losen Verbindungen gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert?

3-) Aus welchen Werkstoff werden Bolzen hergestellt und warum wählt man einen härteren Werkstoff als für die Bauteile?

4-) Wie werden Stiftverbindungen hergestellt?

5-) Was ist bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen?

6-) Warum ist die Anwendung von Kegelstiften kostspielig?

7-) Wo kommen den Typ A und Typ B Zylinderstifte zum Einsatz?

8-) Was haben Kerbstifte Gegensatz zu den glatten Kegel und Zylinderstiften am Umfang?

9-) Wo werden Kerbnägel Eingesetzt?

10-) Wodurch unterscheiden sich die Leichte Ausführung und die schwere Ausführung von Spannstiften?

11-) Wo werden Spannbuchsen als leicht auswechselbare Verschleißteile eingesetzt?

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösungen#Lösungen|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Bolzenverbindungen''' ==

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|thumb|right|300px]]

'''Die Bolzenverbindungen werden in Prinzip wie im Bild dargestellt, gestaltet. Die Bolzen werden dabei auf Biegung, Schub und Flächenpressung beansprucht.'''

'''Die Fügebedingungen des Bolzens in der Gabel und in der Stange haben einen erheblichen Einfluss auf die Größe der im Bolzen auftretenden Biegemomente.'''

----

=== Einbaufälle und Biegemomente von Bolzen (Einbaufall 1) ===

'''Einbaufall 1'''

Der Bolzen sitzt in der Gabel und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 1.png|thumb|right|300px]]

1-) Bolzen als frei aufliegender Träger

2-) Querkraftfläche

3-) Momentenfläche

[[Bild:Mbmax.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

tG = Dicke des Gabelauges

----

=== '''Einbaufall 2''' ===

Der Bolzen sitzt in der Gabel mit einer Übermaßpassung und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall2.png|thumb|right|300px]]

4-) Bolzen als beidseitig eingespannter Träger

5-) Querkraftfläche im Bereich der Stange

6-) Momentenfläche im Bereich der Stange

[[Bild:Mbmax2.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

Gleichgroßes Biegemoment in den Bolzenquerschnitten A-B und C-D.

----

=== '''Einbaufall 3''' ===

Der Bolzen sitzt in der Stange mit einer Übermaßpassung und in der Gabel mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 3.png|right|thumb|300px]]

7-) Bolzen als mittig eingespannter Träger

8-) Querkraftfläche im bereih der Gabel

9-) Momentenfläche im Bereich der Gabel

[[Bild:Mbmax3.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

tG = Dicke des Gabelauges

Größtes Biegemoment in den Einspannquerschnitten A-B .

----

=== Festlegen der Bauteilabmessungen ===
[[Bild:Bolzen Durchmesser.png|thumb|right|400px]]

'''Bolzendurchmesser (Entwurfsberechnung)'''

[[Bild:D.png|150px]]

'''Für Augen und Naben Durchmesser:'''

'''D = (2,5…3) * d (für Stahl und GS)'''

'''D = (3…3,5) * d (für GJL und GG)'''

''d'' = Bolzendurchmesser

''KA'' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''k'' = Einspannfaktor,abhängig vom Einbaufall (siehe Bild rechts)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Fnenn = Nenn-Betriebskraft

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastung abhängig siehe Bild rechts)

''ts'' = Dicke des Stangen (Formel siehe Bild rechts)

tG = Dicke des Gabelauges (Formel siehe Bild rechts)

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.
----

=== '''Biegespannung (Vollbolzen)''' ===

[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px]]

'''σ'''b = Biegespannung

''KA'' = Anwendunsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment (Einbaufall beachten und ''M'' bmax Formel entsprechend auswählen)

''W'' = Wiederstandsmoment

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Biegespannung.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

----

=== '''Schubspannung in der Nulllinie (Vollbolzen)''' ===
[[Bild:Tazul.png|thumb|right|300px]]

'''τ'''max = Schubspannung

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''S = Querschnittsfläche des Bolzens

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Tmax.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

----

=== '''Mittlere Flähenpressung''' ===

[[Bild:Pzul.png|thumb|right|300px]]

[[Bild:Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung (Belastungsfall beachten)
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''proj = Projektionsfläche zur Berechnung der mittleren Flächenpressung

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Berechnungsaufgabe für eine Bolzenverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.1 (Seite: 293 RM)

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|300px]]

Ein Bolzengelenk soll durch eine sehr stark stoßhaft auftretende Kraft F=14,5kN schwellend belastet werden.
Für Stangen- und Gabelkopf ist der Werkstoff S275JR vorgesehen. Als Bolzen soll ein ungehärteter Zylinderstift nach '''[[DIN]]''' EN ISO 2338,Toleranzfeld h8 verwendet werden, der in der Bohrung des Stangenkopfes mit einer Spielpassung und in der Bohrung der Gabel mit einer Übermaßpassung sitzt.Im Betrieb führt der Bolzen keine Gleitbewegung in dem Stangenkopf aus.

'''Gesucht''':

a-) Die Hauptabmessungen des Gelenkes (''d'', ''ts'', tG , ''D'' und ''l'' ) sind zu ermitteln. ( ''l''= Stiftlänge) Für den Bolzen ist die
Normbezeichnung anzugeben. [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 9-3)#Bolzengelenk|(TB 9-3)]]

b-) Das Gelenk ist auf Abscheren und auf Flächenpressung in der Gabelbohrung und in der Stangenbohrung zu prüfen.

c-) Der Bolzen ist auf Biegespannung zu prüfen.

[[Media:Bolzen_Aufgabe.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Bolzengelenk|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Stiftverbindungen''' ==

=== Querstiftverbindung ===
[[Bild:Querstiftverbindungen.png|thumb|right|700px]]

'''Querstiftverbindungen, die ein Drehmoment zu übertragen haben, wie z.B. Hebelnaben, werden bei größeren Kräften auf Flächenpressung und auf Abscheren nachgeprüft.'''

'''mittlere Flächenpressung (Nabe)'''

[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]
[[Bild:Tazulässig.png|thumb|right|300px]]
[[Bild:PN(Nabe).png]]

'''maximale mittlere Flächenpressung (Welle)'''

[[Bild:Pw.png]]

'''Scherspannung im Stift'''

[[Bild:Scherspannung.png]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser
[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,2...0,3) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''D'' = 2 * ''s'' + dw

''s'' = Dicke der Nabenwand
[Erfahrungsgemäß wird für den entwurfgewählt: ''s'' = (0,25...0,5) * dw für St- und GS-Naben, ''s'' = 0,75 * dw für GJL-(GG-)Naben]

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== Steckstiftverbindungen ===
[[Bild:Steckstift-Verbindungen.png|thumb|400px|right]]

'''Bei Steckstiftverbindungen entprechend Bild wird der Stift durch das Moment ''M'' = ''F'' * ''l'' auf Biegung und durch ''F'' als Querkraft auf Scub, der jedoch vernahlässigt werden kann, sowie auf Flächenpressung beansprucht.'''

'''Biegespannung'''

[[Bild:Biegespannung Qb.png]]

'''σ'''b = Biegespannung
[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px]]
'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten), für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''d'' = Stiftdurchmesser

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

'''Maximale mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Pmax Steckstift.png]]
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''F''nenn = senkrecht zur Stiftachse wirkende Nennbiegekraft

''l'' = Hebelarm der Biegekraft

''s'' = Einstecktiefe des Stiftes

''d'' = Stiftdurchmesser

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== '''Längsstiftverbindungen''' ===
[[Bild:Längsstiftverbindung.png|thumb|right|400px]]

'''Längsstiftverbindungen, die entsprechend Bild ein Drehmoment zu übertragen haben, werden auf Flächenpressung und Abscheren des Stiftes beansprucht. Da rechnerisch die mittlere Flächenpressung doppelt so groß wie die Abscherspannung ist, kann die Scherbeanspruchung in Vollstiften vernachlässigt werden, solange 2 * '''τ'''azul > ''p''zul ist, was für alle üdlichen Werkstoffpaarungen zutrifft.'''

'''mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Mittlere Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser

[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,15...0,2) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''l'' = tragende Stiftlänge, abhängig von der Nabenbreite, üblich ''l'' = (1...1,5) * dw

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

== '''Berechnungsaufgabe für eine Stiftverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.3 (Seite: 295 RM)

[[Bild:Schalthebel.jpg|400px]]

Die Nabe eines Schalthebels aus EN-GJL-200 soll mit einer Welle aus E295 mit dw=32mm Durchmesser durch einen Kegelkerbstift nach DIN EN ISO 8744 als Querstift verbunden werden. Am Ende des Hebels mit Länge ''l''1= 80mm ist zur Befestigung der Rückstellfeder ein Passkerbstift DIN 1469-C8x25-St (Kerbstift mit Hals und gerundeter Nut am Ende) eingesetzt, so dass bei s= 12mm, die freie Stiftlänge ''l''2= 15mm beträgt. Die größte Federkraft F=400 N greift schwellend an. Stöße treten nicht auf.

'''Gesucht''':

a-) Der zum Wellendurchmesser dw passende (mittlere) Durchmesser ( d ) des Querstiftes und dessen Länge '''''l''''' sind festzulegen,

wenn der Nabendurchmesser D= 2 * dw ausgeführt wird. Die Normbezeichnung des Kegelkerbstiftes ist anzugeben.

b-) Die Querstiftverbindung ist nach Flächenpressung (Nabe, Welle) und Abscheren zu prüfen.

c-) Der Passkerbstift ist zu prüfen ( auf Biegung ), für den zunächst ein Durchmesser d1= 8mm vorgesehen wird, der ggf. zu ändern ist.

d-) Die Flächenpressung für den Passkerbstift ist zu prüfen.

[[Media:Aufgabe_Stifte.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Schalthebel|Hier geht's zur Lösung!]]

== Formelzeichen mit Einheiten ==
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Formelzeichen|Hier geht's zur Formelzeichen!]]

=='''Powerpoint'''==

[[Media:Bolzen_und_Stifte.ppt|Bolzen-,Stiftverbindungen]]

==Quellenangabe==

*Roloff/Matek: Maschinenelemente, Lehrbuch und Tabellenbuch,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 18. Aufl. 2007, ISBN 3-834-80262-X , € 36,90.

*Roloff/Matek Maschinenelemente Formelsammlung,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 8. Aufl. 2006. ISBN 3-834-80119-4, € 20,90.

*Tabellenbuch Metall, 43. Auflage. [http://www.europa-lehrmittel.de/4dcgi/page?responsePage=/html/index2.html&0.9606717324196992 Europa Verlag ], ISBN 3-8085-1673-9, € 21,50

*[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de]

== Links ==

[http://www.gremako.de Gregory & Maackens GmbH & Co. KG]

[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de] '''Hier findest du eine Vorlesung zum Thema Bolzen und Stiftverbindungen.'''

[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]

[[Kategorie:Fertigungstechnik]]

{{Sprungmarke Allgemeines}}

Bolzen- und Stiftverbindungen

2008-10-11T21:06:22Z

Bülent: /* '''Wiederholungsfragen''' */

'''Hallo {{Currentuser}}, ich wünsche Dir viel Spaß beim Lesen dieser Seite...'''

==''' Allgemeines''' ==
<table width="100%" border="0">
<tr>
<td><div align="center"><[[Bild:Pins-1-.gif|300px]]
</div></td>
<td><div align="center">__TOC__</div></td>
</tr>
</table>
 
 

Bauteile lassen sich einfach und kostengünstig mit Bolzen, Stiften oder ähnlichen Formteilen verbinden. Diese Verbindungselemente werden sowohl für lose als auch für feste Verbindungen, für Lagerungen, für Führungen, Zentrierungen, Halterungen und zum Sichern der Bauteile gegen Überlastung (z.B. Brechbolzen und [[Bolzen- und Stiftverbindungen: Sicherheits- kupplungen#Bolzengelenk|Sicherheits- kupplungen]]
Sicherheits- kupplungen) verwendet.
Bei losen Verbindungen und auch zur Aufnahme von [http://de.wikipedia.org/wiki/Axialkraft Axialkräften] müssen die Bolzen bzw. die gelagerten oder verbundenen Teile häufig durch '''[[Sicherungselemente]]''', wie Splinte, Sicherungs -ringe oder Querstifte, gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert werden.

== '''Bolzen''' ==

Bolzen werden häufig angewendet als Gelenkverbindung. Für die Bolzendurchmesser empfehlen die '''[[Normen]]''' die [http://www.maschinenbau.tu-ilmenau.de/mb/wwwkt/imk_lehrmaterialien/home/downld_ma/passungssynthese/passungssynthese_030102/html/glossar.html Toleranzklasse] [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html h11].
Für die Bolzen wählt man meist einen härteren '''[[Werkstoff]]''' als für die Bauteile, um Fressgefahr und übermäßigen Verschleiß zu vermeiden. Normbolzen werden aus Automatenstahl hergestellt.Bolzenverbindungen mit Schwenk- bzw. langsamen Umlaufbewegungen arbeiten meist im Bereich der Festkörper-bzw. Mischreibung und sind deshalb durch Fressen bzw. übermäßigen Verschleiß (Ausschlagen) gefährdet. Betriebssichere Lösungen lassen sich durch die Wahl geeigneter Gleitpartner nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|TB 9-1]] finden.
Weiche Bolzen können mit Spannbuchsen eingebaut werden. Bei höheren Anforderungen (extreme Temperaturen, höchste Lagerbelastungen, Korrosion u.a) ermöglicht eine dünne Gleitbeschichtung aus [http://de.wikipedia.org/wiki/Festschmierstoff Festschmierstoffe] oft eine wartungsfreie Lebensdauer -schmierung. Soll eine Schmierung der Lauffläche mittels [http://de.wikipedia.org/wiki/Schmiernippel Schmiernippel] durch den Bolzen hindurch erfolgen, dann sind Schmierlöcher nach DIN 1442 vorzusehen.

[[Bild:Bolzenformen.jpg|500px]]

'''a) Bolzen ohne Kopf, b) Bolzen ohne Kopf und mit Splintlöchern, c) Bolzen mit Kopf und mit Splintloch (Form A ohne Splintloch), d) Bolzen mit Kopf und mit Gewindezapfen'''

----

=== '''Einsatz :''' ===

* Sehr einfache und kostengünstige Verbindung

* Sowohl für lose als auch feste Verbindungen

* Verdrehsicherung Nabe/Welle

* Halterung für Feder

* Lagegenaue Fixierung von Bauteilen

----

=== Anwendungsbeispiele für Bolzenverbindungen ===
<gallery>
Bild:Bolzen in Kranbau.png
Bild:Kranbau.jpg
Bild:Kranbau1.png
Bild:Maschinenteile.png
Bild:Kolbenbolzen.png
Bild:Bolzen mit Sicherung.png
Bild:Gelenkverbindung.jpg
Bild:Gelenkverbindung2.jpg
</gallery>

----

== '''Stifte''' ==
Stiftverbindungen werden hergestellt, in dem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit [http://de.wikipedia.org/wiki/Passung Übermaß] eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und kraftschlüssig. Stifte dienen zur Sicherung der Lage (Fixierung,Zentrierung) von Bauteilen ,zur scherfesten Verbindung von Maschinenteilen, zur Halterung von Federn oder "fliegenden" Lagerung von Maschinenteilen, zur Sicherung von Bolzen und Muttern und zur Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte). Bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen sind die verlangte Fixiergenauigkeit, Herstellkosten für die Aufnahmebohrung (Passarbeit), die Sitzfestigkeit, die Lösbarkeit und die verlangte [http://www.chemgapedia.de/vsengine/popup/vsc/de/glossar/s/sc/scherkraft.glos.html Scherkraft]. Stifte sollen aus einem härteren Werkstoff als die zu verbindenden Bauteile sein.

=== '''Einsatz:''' ===

* Sicherung der Lage (Fixierung, Zentrierung)

* Sicherung gegen Verdrehen - scherfeste Verbindung von Maschinenteilen

* Halterung von Federn

* „Fliegende“ Lagerungen

* Sicherung von Bolzen und Muttern

* Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte)

'''Nach der Form wird grundsätzlich unterschieden zwischen''':

* '''Kegelstift'''

* '''Zylinderstift'''

* '''Kerbstifte und Kerbnägel'''

* '''Spannstift (Spannhülsen)'''

* '''Spannbuchsen'''

'''Alle Stiftarten gibt es in verschiedenen Ausführungen.'''

{{Sprungmarke Allgemeines}}

=== Kegelstifte ===

----

Kegelstifte können die bei häufigem Ausbau auftretende Abnutzung bzw. Lochaufweitung ausgleichen und stellen deshalb immer wieder die genaue Lage der Teile zueinander her. Sie werden überwiegend als Passstifte, aber auch als Verbindungsstifte z.B. als Querstifte bei [http://www.maedler.de/de/Catalog/P/1643/1625/862.aspx Stellringen] und Wellengelenken, verwendet. Da die Aufnahmebohrung kegelig aufgerieben und der Stift eingepasst werden muss, ist ihre Anwendung kostspielig. Kegelstifte lassen sich leicht lösen, sind aber nicht rüttelfest. Kann der Kegelstift nicht herausgeschlagen werden wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Kegelstifte mit Gewindezapfen nach '''[[DIN]]''' EN 28737 bzw. mit Innengewinde '''[[DIN]]''' EN 28736 zu verwenden, die mittels einer Mutter bzw. [[Schraubenverbindungen|Schraube]] gelöst werden können.

[[Bild:Kegelstifte, ungehärtet.jpg|400px]]

'''a) für durchgehende Löcher, b) mit Gewindezapfen (für Grundlöcher), c) mit Innengewinde (für Grundlöcher)'''

=== Zylinderstifte ===

----

Zylinderstifte aus ungehärtetem Stahl und austenitischem Stahl nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 2338 werden in den [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html Toleranzklassen] m6 und h8 gefertigt. Ihre anwendung entspricht den Kegelstiften. Das erforderliche Aufreiben der Bohrung macht ihre Anwendung kostspielig. Sie sind schwerer lösbar als Kegelstifte und auch nicht rüttelfest. Zum Verbinden und Fixieren von hochbeanspruchten und gehärteten Teilen an Vorrichtungen und Werkzeugen kommen durchgehärtete (Typ A) bzw. einsatzgehärtete
(Typ B) Zylinderstifte nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8734 mit der Toleranzklasse m6 in Frage. Kann der Zylinderstift nicht herausgeschlagen werden, wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Zylinderstifte mit Innengewinde nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8733 und nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8735 ausgeführt. Durch eine leichte Abflachung oder Längsrille am Stiftmantel kann beim Eindrücken des Stiftes verdrängte Luft (Öl)
entweichen. Die Stifte können unter Zuhilfenahme von Abziehschrauben "gezogen" werden.

[[Bild:Zylinderstifte.jpg|800px]]

'''a) für durchgehende Löcher, b) bis d) mit Innengewinde und Abflachung oder Längsrille zur Druckentlastung (für Grundlöcher)
'''e) Lösen eines Stiftes mit Hilfe einer Abziehschschraube, f) Lösen eines Stiftes mit Hilfe eines von Hand geführten Schlaggewichtes'''

=== '''Kerbstifte und Kerbnägel''' ===

----

Im Gegensatz zu den glatten Kegel- und Zylinderstiften sind Kerbstifte und Kerbnägel am Umfang mit 3 Kerbwulstpaaren versehen, die beim Einschlagen in das nur mit dem [[Anschleifen von Spiralbohrern|Spiralbohrer]] hergestelte Loch elastisch in die Kerbfurchen zurückgedrängt werden.Die dadurch gegenüber der unbeschädigt bleibenden Bohrlochwandung entstehende radiale Verspannung hält den Kerbstift (Kerbnagel) rüttelfest.Er kann mehrfach wiederverwendet werden.Die Herstellung solcher Verbindungen ist aufgrund der einfachen Arbeitsweise sehr wirtschaftlich.Kerbstifte nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8739 bis 8745 werden sowohl als Befestigungs- und Sicherungsstifte an Stelle von Kegel- und Zylinderstiften sowie auch als Lager- und Gelenkbolzen vielseitig verwendet.Mit Kerbnägeln nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8746 und 8747 können gering beanspruchte Teile, wie Rohrschellen und Schilder, einfach und schnell befestigt werden.Um ein ein Fressen der Stifte zu verhindern, muss ihre [[Festigkeit]] größer als die der Bauteile sein.

[[Bild:Kerbwulst.jpg|800px]]

'''a) Kerbprinzip, b) Passkerbstift mit Halös nach DIN 1469, c) Zylinderkerbstift mit Einführ-Ende, d) Kegelkerbstift,
'''e) Passkerbstift, f) Zylinderkerbstift mit Fase, g) Steckkerbstift, h) Knebelkerbstift, i) Halbrundkerbnagel, k)''' '''Senkkerbnagel'''

=== Spannstifte (Spannhülsen) ===

----

Spannstifte werden aus gewalztem Federbandstahl gerollt. Die leichte Ausführung nach DIN EN ISO 13337 unterscheidet sich von der schweren Ausführung nach DIN EN ISO 8752 nur durch die Wanndicke (0,1 * d bzw. 0,2 * d). Die in Längsrichtung geschlitzten Hülsen haben gegenüber dem Lochdurchmesser je nach Größe ein Übermaß von 0,2 bis 0,5mm, so dass sich nach dem Eintreiben ein rüttelfester Sitz ergibt. Die Stifte lassen sich leicht austreiben und können mehrfach wieder verwendet werden. Kegelige Stiftenden erleichtern das Einführen in die Aufnahmebohrung. Spannstifte sind zur Aufnahme von Stoß- und
Schlagarbeit geeignet. Sie werden ähnlich wie Kerbstifte als Pass-, Befestigungs- und Sicherungsstifte wervendet. Als Schrauben- und Bolzenhülsen werden sie dort eingesetzt, wo Scherkräfte zu übertragen sind und die Schrauben und Bolzen entlastet und klein gehalten werden sollen. Beim Einbau der Stifte ist die Lage des Schlitzes zur Kraftrichtung zu beachten.
Für große Scherkräfte können aus zwei ineinandergeschobenen Stiften Verbundspannstifte gebildet werden. Beim Connex-Spannstift bewirken die versetzt angeordneten Zähne des Schlitzes eine zusätzliche Axialspannung. Spiral-Spannstifte und Connex-Spannstift weisen gegenüber Spannstiften mit offenem Schlitz folgende Vorteile auf:Erhöhte Sitzfestigkeit, gleichhoher Scherfestigkeit in jeder radialen Richtung. Sie sind unempfindlich gegen Stoß- und Schlagbeanspruchung und werden als Pass-, Verbindungs- und Gelenkstifte eingesetzt. Die Aufnahmebohrungen für alle Spannstifte können einfach mit Spiralbohrern hergestellt werden.

[[Bild:Spannstifte.jpg|700px]]

'''a) Spannstift, b) weiche Federung (vermeiden), c) harte Federung, d) Verbundspannstift, e) Spiral-Spannstift,
'''f) Connex-Spannstift'''

=== Spannbuchsen ===

----

Spannbuchsen werden aus vergütetem [http://www.banki.hu/~aat/oktatas/gepesz/anyagtudomany2/diagram/m_5026_56Si7.pdf Federbandstahl 55Si7] gerollt, wahlweise mit geradem, pfeilförmigem und schrägem Schlitz ausgeführt und als Einspannbuchsen für Bohrungen bzw. als Aufspannbuchsen für Zapfen verwendet.Sie können bei großen Lagerdrücken mit geringen Schwingbewegungen und bei nicht ausreichender Schmierung als Lager geeignet sein. Als leicht auswechselbare Verschleißteile erhöhen sie die Lebensdauer von Bauteilen, wie z.B. Bremsgestängen von Schienenfahrzeuge und Gelenken von Baumaschinen.Die aufnehmenden Bohrungen bzw. Zapfen werden in den Toleranzklassen H8 bzw. h8 ausgeführt.

[[Bild:Spannbuchsen.jpg|600px]]

'''a) Einspannbuchse ohne Aussenkung (Form E) und mit pfeilförmigem schlitz (Form P) für Lagerungen mit Umlaufbewegungen,
'''b)Aufpspannbuchse mit geradem Schlitz (Form G) für Lagerungen mit Schwenkbewegungen'''

=== '''Anwendungs Beispiele für Stifte''' ===

----

[[Bild:Ke2-04112005 00960657.png]]

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Wiederholungsfragen''' ==

1-) Wie lassen sich Bauteile mit Bolzen und Stiften verbinden?

2-) Warum werden Bolzen bei losen Verbindungen gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert?

3-) Aus welchen Werkstoff werden Bolzen hergestellt und warum wählt man einen härteren Werkstoff als für die Bauteile?

4-) Wie werden Stiftverbindungen hergestellt?

5-) Was ist bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen?

6-) Warum ist die Anwendung von Kegelstiften kostspielig?

7-) Wo kommen den Typ A und Typ B Zylinderstifte zum Einsatz?

8-) Was haben Kerbstifte Gegensatz zu den glatten Kegel und Zylinderstiften am Umfang?

9-) Wo werden Kerbnägel Eingesetzt?

10-) Wodurch unterscheiden sich die Leichte Ausführung und die schwere Ausführung von Spannstiften?

11-) Wo werden Spannbuchsen als leicht auswechselbare Verschleißteile eingesetzt?

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösungen#Lösungen|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Bolzenverbindungen''' ==

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|thumb|right|300px]]

'''Die Bolzenverbindungen werden in Prinzip wie im Bild dargestellt, gestaltet. Die Bolzen werden dabei auf Biegung, Schub und Flächenpressung beansprucht.'''

'''Die Fügebedingungen des Bolzens in der Gabel und in der Stange haben einen erheblichen Einfluss auf die Größe der im Bolzen auftretenden Biegemomente.'''

----

=== Einbaufälle und Biegemomente von Bolzen (Einbaufall 1) ===

'''Einbaufall 1'''

Der Bolzen sitzt in der Gabel und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 1.png|thumb|right|300px]]

1-) Bolzen als frei aufliegender Träger

2-) Querkraftfläche

3-) Momentenfläche

[[Bild:Mbmax.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

tG = Dicke des Gabelauges

----

=== '''Einbaufall 2''' ===

Der Bolzen sitzt in der Gabel mit einer Übermaßpassung und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall2.png|thumb|right|300px]]

4-) Bolzen als beidseitig eingespannter Träger

5-) Querkraftfläche im Bereich der Stange

6-) Momentenfläche im Bereich der Stange

[[Bild:Mbmax2.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

Gleichgroßes Biegemoment in den Bolzenquerschnitten A-B und C-D.

----

=== '''Einbaufall 3''' ===

Der Bolzen sitzt in der Stange mit einer Übermaßpassung und in der Gabel mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 3.png|right|thumb|300px]]

7-) Bolzen als mittig eingespannter Träger

8-) Querkraftfläche im bereih der Gabel

9-) Momentenfläche im Bereich der Gabel

[[Bild:Mbmax3.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

tG = Dicke des Gabelauges

Größtes Biegemoment in den Einspannquerschnitten A-B .

----

=== Festlegen der Bauteilabmessungen ===
[[Bild:Bolzen Durchmesser.png|thumb|right|400px]]

'''Bolzendurchmesser (Entwurfsberechnung)'''

[[Bild:D.png|150px]]

'''Für Augen und Naben Durchmesser:'''

'''D = (2,5…3) * d (für Stahl und GS)'''

'''D = (3…3,5) * d (für GJL und GG)'''

''d'' = Bolzendurchmesser

''KA'' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''k'' = Einspannfaktor,abhängig vom Einbaufall (siehe Bild rechts)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Fnenn = Nenn-Betriebskraft

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastung abhängig siehe Bild rechts)

''ts'' = Dicke des Stangen (Formel siehe Bild rechts)

tG = Dicke des Gabelauges (Formel siehe Bild rechts)

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.
----

=== '''Biegespannung (Vollbolzen)''' ===

[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px]]

'''σ'''b = Biegespannung

''KA'' = Anwendunsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment (Einbaufall beachten und ''M'' bmax Formel entsprechend auswählen)

''W'' = Wiederstandsmoment

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Biegespannung.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

----

=== '''Schubspannung in der Nulllinie (Vollbolzen)''' ===
[[Bild:Tazul.png|thumb|right|300px]]

'''τ'''max = Schubspannung

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''S = Querschnittsfläche des Bolzens

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Tmax.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

----

=== '''Mittlere Flähenpressung''' ===

[[Bild:Pzul.png|thumb|right|300px]]

[[Bild:Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung (Belastungsfall beachten)
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''proj = Projektionsfläche zur Berechnung der mittleren Flächenpressung

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Berechnungsaufgabe für eine Bolzenverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.1 (Seite: 293 RM)

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|300px]]

Ein Bolzengelenk soll durch eine sehr stark stoßhaft auftretende Kraft F=14,5kN schwellend belastet werden.
Für Stangen- und Gabelkopf ist der Werkstoff S275JR vorgesehen. Als Bolzen soll ein ungehärteter Zylinderstift nach '''[[DIN]]''' EN ISO 2338,Toleranzfeld h8 verwendet werden, der in der Bohrung des Stangenkopfes mit einer Spielpassung und in der Bohrung der Gabel mit einer Übermaßpassung sitzt.Im Betrieb führt der Bolzen keine Gleitbewegung in dem Stangenkopf aus.

'''Gesucht''':

a-) Die Hauptabmessungen des Gelenkes (''d'', ''ts'', tG , ''D'' und ''l'' ) sind zu ermitteln. ( ''l''= Stiftlänge) Für den Bolzen ist die
Normbezeichnung anzugeben. [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 9-3)#Bolzengelenk|(TB 9-3)]]

b-) Das Gelenk ist auf Abscheren und auf Flächenpressung in der Gabelbohrung und in der Stangenbohrung zu prüfen.

c-) Der Bolzen ist auf Biegespannung zu prüfen.

[[Media:Bolzen_Aufgabe.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Bolzengelenk|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Stiftverbindungen''' ==

=== Querstiftverbindung ===
[[Bild:Querstiftverbindungen.png|thumb|right|700px]]

'''Querstiftverbindungen, die ein Drehmoment zu übertragen haben, wie z.B. Hebelnaben, werden bei größeren Kräften auf Flächenpressung und auf Abscheren nachgeprüft.'''

'''mittlere Flächenpressung (Nabe)'''

[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]
[[Bild:Tazulässig.png|thumb|right|300px]]
[[Bild:PN(Nabe).png]]

'''maximale mittlere Flächenpressung (Welle)'''

[[Bild:Pw.png]]

'''Scherspannung im Stift'''

[[Bild:Scherspannung.png]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser
[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,2...0,3) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''D'' = 2 * ''s'' + dw

''s'' = Dicke der Nabenwand
[Erfahrungsgemäß wird für den entwurfgewählt: ''s'' = (0,25...0,5) * dw für St- und GS-Naben, ''s'' = 0,75 * dw für GJL-(GG-)Naben]

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== Steckstiftverbindungen ===
[[Bild:Steckstift-Verbindungen.png|thumb|400px|right]]

'''Bei Steckstiftverbindungen entprechend Bild wird der Stift durch das Moment ''M'' = ''F'' * ''l'' auf Biegung und durch ''F'' als Querkraft auf Scub, der jedoch vernahlässigt werden kann, sowie auf Flächenpressung beansprucht.'''

'''Biegespannung'''

[[Bild:Biegespannung Qb.png]]

'''σ'''b = Biegespannung
[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px]]
'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten), für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''d'' = Stiftdurchmesser

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

'''Maximale mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Pmax Steckstift.png]]
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''F''nenn = senkrecht zur Stiftachse wirkende Nennbiegekraft

''l'' = Hebelarm der Biegekraft

''s'' = Einstecktiefe des Stiftes

''d'' = Stiftdurchmesser

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== '''Längsstiftverbindungen''' ===
[[Bild:Längsstiftverbindung.png|thumb|right|400px]]

'''Längsstiftverbindungen, die entsprechend Bild ein Drehmoment zu übertragen haben, werden auf Flächenpressung und Abscheren des Stiftes beansprucht. Da rechnerisch die mittlere Flächenpressung doppelt so groß wie die Abscherspannung ist, kann die Scherbeanspruchung in Vollstiften vernachlässigt werden, solange 2 * '''τ'''azul > ''p''zul ist, was für alle üdlichen Werkstoffpaarungen zutrifft.'''

'''mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Mittlere Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser

[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,15...0,2) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''l'' = tragende Stiftlänge, abhängig von der Nabenbreite, üblich ''l'' = (1...1,5) * dw

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

== '''Berechnungsaufgabe für eine Stiftverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.3 (Seite: 295 RM)

[[Bild:Schalthebel.jpg|400px]]

Die Nabe eines Schalthebels aus EN-GJL-200 soll mit einer Welle aus E295 mit dw=32mm Durchmesser durch einen Kegelkerbstift nach DIN EN ISO 8744 als Querstift verbunden werden. Am Ende des Hebels mit Länge ''l''1= 80mm ist zur Befestigung der Rückstellfeder ein Passkerbstift DIN 1469-C8x25-St (Kerbstift mit Hals und gerundeter Nut am Ende) eingesetzt, so dass bei s= 12mm, die freie Stiftlänge ''l''2= 15mm beträgt. Die größte Federkraft F=400 N greift schwellend an. Stöße treten nicht auf.

'''Gesucht''':

a-) Der zum Wellendurchmesser dw passende (mittlere) Durchmesser ( d ) des Querstiftes und dessen Länge '''''l''''' sind festzulegen,

wenn der Nabendurchmesser D= 2 * dw ausgeführt wird. Die Normbezeichnung des Kegelkerbstiftes ist anzugeben.

b-) Die Querstiftverbindung ist nach Flächenpressung (Nabe, Welle) und Abscheren zu prüfen.

c-) Der Passkerbstift ist zu prüfen ( auf Biegung ), für den zunächst ein Durchmesser d1= 8mm vorgesehen wird, der ggf. zu ändern ist.

d-) Die Flächenpressung für den Passkerbstift ist zu prüfen.

[[Media:Aufgabe_Stifte.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Schalthebel|Hier geht's zur Lösung!]]

== Formelzeichen mit Einheiten ==
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Formelzeichen|Hier geht's zur Formelzeichen!]]

=='''Powerpoint'''==

[[Media:Bolzen_und_Stifte.ppt|Bolzen-,Stiftverbindungen]]

==Quellenangabe==

*Roloff/Matek: Maschinenelemente, Lehrbuch und Tabellenbuch,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 18. Aufl. 2007, ISBN 3-834-80262-X , € 36,90.

*Roloff/Matek Maschinenelemente Formelsammlung,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 8. Aufl. 2006. ISBN 3-834-80119-4, € 20,90.

*Tabellenbuch Metall, 43. Auflage. [http://www.europa-lehrmittel.de/4dcgi/page?responsePage=/html/index2.html&0.9606717324196992 Europa Verlag ], ISBN 3-8085-1673-9, € 21,50

*[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de]

== Links ==

[http://www.gremako.de Gregory & Maackens GmbH & Co. KG]

[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de] '''Hier findest du eine Vorlesung zum Thema Bolzen und Stiftverbindungen.'''

[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]

[[Kategorie:Fertigungstechnik]]

{{Sprungmarke Allgemeines}}

Bolzen- und Stiftverbindungen

2008-10-11T21:05:59Z

Bülent: /* '''Anwendungs Beispiele für Stifte''' */

'''Hallo {{Currentuser}}, ich wünsche Dir viel Spaß beim Lesen dieser Seite...'''

==''' Allgemeines''' ==
<table width="100%" border="0">
<tr>
<td><div align="center"><[[Bild:Pins-1-.gif|300px]]
</div></td>
<td><div align="center">__TOC__</div></td>
</tr>
</table>
 
 

Bauteile lassen sich einfach und kostengünstig mit Bolzen, Stiften oder ähnlichen Formteilen verbinden. Diese Verbindungselemente werden sowohl für lose als auch für feste Verbindungen, für Lagerungen, für Führungen, Zentrierungen, Halterungen und zum Sichern der Bauteile gegen Überlastung (z.B. Brechbolzen und [[Bolzen- und Stiftverbindungen: Sicherheits- kupplungen#Bolzengelenk|Sicherheits- kupplungen]]
Sicherheits- kupplungen) verwendet.
Bei losen Verbindungen und auch zur Aufnahme von [http://de.wikipedia.org/wiki/Axialkraft Axialkräften] müssen die Bolzen bzw. die gelagerten oder verbundenen Teile häufig durch '''[[Sicherungselemente]]''', wie Splinte, Sicherungs -ringe oder Querstifte, gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert werden.

== '''Bolzen''' ==

Bolzen werden häufig angewendet als Gelenkverbindung. Für die Bolzendurchmesser empfehlen die '''[[Normen]]''' die [http://www.maschinenbau.tu-ilmenau.de/mb/wwwkt/imk_lehrmaterialien/home/downld_ma/passungssynthese/passungssynthese_030102/html/glossar.html Toleranzklasse] [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html h11].
Für die Bolzen wählt man meist einen härteren '''[[Werkstoff]]''' als für die Bauteile, um Fressgefahr und übermäßigen Verschleiß zu vermeiden. Normbolzen werden aus Automatenstahl hergestellt.Bolzenverbindungen mit Schwenk- bzw. langsamen Umlaufbewegungen arbeiten meist im Bereich der Festkörper-bzw. Mischreibung und sind deshalb durch Fressen bzw. übermäßigen Verschleiß (Ausschlagen) gefährdet. Betriebssichere Lösungen lassen sich durch die Wahl geeigneter Gleitpartner nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|TB 9-1]] finden.
Weiche Bolzen können mit Spannbuchsen eingebaut werden. Bei höheren Anforderungen (extreme Temperaturen, höchste Lagerbelastungen, Korrosion u.a) ermöglicht eine dünne Gleitbeschichtung aus [http://de.wikipedia.org/wiki/Festschmierstoff Festschmierstoffe] oft eine wartungsfreie Lebensdauer -schmierung. Soll eine Schmierung der Lauffläche mittels [http://de.wikipedia.org/wiki/Schmiernippel Schmiernippel] durch den Bolzen hindurch erfolgen, dann sind Schmierlöcher nach DIN 1442 vorzusehen.

[[Bild:Bolzenformen.jpg|500px]]

'''a) Bolzen ohne Kopf, b) Bolzen ohne Kopf und mit Splintlöchern, c) Bolzen mit Kopf und mit Splintloch (Form A ohne Splintloch), d) Bolzen mit Kopf und mit Gewindezapfen'''

----

=== '''Einsatz :''' ===

* Sehr einfache und kostengünstige Verbindung

* Sowohl für lose als auch feste Verbindungen

* Verdrehsicherung Nabe/Welle

* Halterung für Feder

* Lagegenaue Fixierung von Bauteilen

----

=== Anwendungsbeispiele für Bolzenverbindungen ===
<gallery>
Bild:Bolzen in Kranbau.png
Bild:Kranbau.jpg
Bild:Kranbau1.png
Bild:Maschinenteile.png
Bild:Kolbenbolzen.png
Bild:Bolzen mit Sicherung.png
Bild:Gelenkverbindung.jpg
Bild:Gelenkverbindung2.jpg
</gallery>

----

== '''Stifte''' ==
Stiftverbindungen werden hergestellt, in dem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit [http://de.wikipedia.org/wiki/Passung Übermaß] eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und kraftschlüssig. Stifte dienen zur Sicherung der Lage (Fixierung,Zentrierung) von Bauteilen ,zur scherfesten Verbindung von Maschinenteilen, zur Halterung von Federn oder "fliegenden" Lagerung von Maschinenteilen, zur Sicherung von Bolzen und Muttern und zur Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte). Bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen sind die verlangte Fixiergenauigkeit, Herstellkosten für die Aufnahmebohrung (Passarbeit), die Sitzfestigkeit, die Lösbarkeit und die verlangte [http://www.chemgapedia.de/vsengine/popup/vsc/de/glossar/s/sc/scherkraft.glos.html Scherkraft]. Stifte sollen aus einem härteren Werkstoff als die zu verbindenden Bauteile sein.

=== '''Einsatz:''' ===

* Sicherung der Lage (Fixierung, Zentrierung)

* Sicherung gegen Verdrehen - scherfeste Verbindung von Maschinenteilen

* Halterung von Federn

* „Fliegende“ Lagerungen

* Sicherung von Bolzen und Muttern

* Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte)

'''Nach der Form wird grundsätzlich unterschieden zwischen''':

* '''Kegelstift'''

* '''Zylinderstift'''

* '''Kerbstifte und Kerbnägel'''

* '''Spannstift (Spannhülsen)'''

* '''Spannbuchsen'''

'''Alle Stiftarten gibt es in verschiedenen Ausführungen.'''

{{Sprungmarke Allgemeines}}

=== Kegelstifte ===

----

Kegelstifte können die bei häufigem Ausbau auftretende Abnutzung bzw. Lochaufweitung ausgleichen und stellen deshalb immer wieder die genaue Lage der Teile zueinander her. Sie werden überwiegend als Passstifte, aber auch als Verbindungsstifte z.B. als Querstifte bei [http://www.maedler.de/de/Catalog/P/1643/1625/862.aspx Stellringen] und Wellengelenken, verwendet. Da die Aufnahmebohrung kegelig aufgerieben und der Stift eingepasst werden muss, ist ihre Anwendung kostspielig. Kegelstifte lassen sich leicht lösen, sind aber nicht rüttelfest. Kann der Kegelstift nicht herausgeschlagen werden wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Kegelstifte mit Gewindezapfen nach '''[[DIN]]''' EN 28737 bzw. mit Innengewinde '''[[DIN]]''' EN 28736 zu verwenden, die mittels einer Mutter bzw. [[Schraubenverbindungen|Schraube]] gelöst werden können.

[[Bild:Kegelstifte, ungehärtet.jpg|400px]]

'''a) für durchgehende Löcher, b) mit Gewindezapfen (für Grundlöcher), c) mit Innengewinde (für Grundlöcher)'''

=== Zylinderstifte ===

----

Zylinderstifte aus ungehärtetem Stahl und austenitischem Stahl nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 2338 werden in den [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html Toleranzklassen] m6 und h8 gefertigt. Ihre anwendung entspricht den Kegelstiften. Das erforderliche Aufreiben der Bohrung macht ihre Anwendung kostspielig. Sie sind schwerer lösbar als Kegelstifte und auch nicht rüttelfest. Zum Verbinden und Fixieren von hochbeanspruchten und gehärteten Teilen an Vorrichtungen und Werkzeugen kommen durchgehärtete (Typ A) bzw. einsatzgehärtete
(Typ B) Zylinderstifte nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8734 mit der Toleranzklasse m6 in Frage. Kann der Zylinderstift nicht herausgeschlagen werden, wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Zylinderstifte mit Innengewinde nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8733 und nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8735 ausgeführt. Durch eine leichte Abflachung oder Längsrille am Stiftmantel kann beim Eindrücken des Stiftes verdrängte Luft (Öl)
entweichen. Die Stifte können unter Zuhilfenahme von Abziehschrauben "gezogen" werden.

[[Bild:Zylinderstifte.jpg|800px]]

'''a) für durchgehende Löcher, b) bis d) mit Innengewinde und Abflachung oder Längsrille zur Druckentlastung (für Grundlöcher)
'''e) Lösen eines Stiftes mit Hilfe einer Abziehschschraube, f) Lösen eines Stiftes mit Hilfe eines von Hand geführten Schlaggewichtes'''

=== '''Kerbstifte und Kerbnägel''' ===

----

Im Gegensatz zu den glatten Kegel- und Zylinderstiften sind Kerbstifte und Kerbnägel am Umfang mit 3 Kerbwulstpaaren versehen, die beim Einschlagen in das nur mit dem [[Anschleifen von Spiralbohrern|Spiralbohrer]] hergestelte Loch elastisch in die Kerbfurchen zurückgedrängt werden.Die dadurch gegenüber der unbeschädigt bleibenden Bohrlochwandung entstehende radiale Verspannung hält den Kerbstift (Kerbnagel) rüttelfest.Er kann mehrfach wiederverwendet werden.Die Herstellung solcher Verbindungen ist aufgrund der einfachen Arbeitsweise sehr wirtschaftlich.Kerbstifte nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8739 bis 8745 werden sowohl als Befestigungs- und Sicherungsstifte an Stelle von Kegel- und Zylinderstiften sowie auch als Lager- und Gelenkbolzen vielseitig verwendet.Mit Kerbnägeln nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8746 und 8747 können gering beanspruchte Teile, wie Rohrschellen und Schilder, einfach und schnell befestigt werden.Um ein ein Fressen der Stifte zu verhindern, muss ihre [[Festigkeit]] größer als die der Bauteile sein.

[[Bild:Kerbwulst.jpg|800px]]

'''a) Kerbprinzip, b) Passkerbstift mit Halös nach DIN 1469, c) Zylinderkerbstift mit Einführ-Ende, d) Kegelkerbstift,
'''e) Passkerbstift, f) Zylinderkerbstift mit Fase, g) Steckkerbstift, h) Knebelkerbstift, i) Halbrundkerbnagel, k)''' '''Senkkerbnagel'''

=== Spannstifte (Spannhülsen) ===

----

Spannstifte werden aus gewalztem Federbandstahl gerollt. Die leichte Ausführung nach DIN EN ISO 13337 unterscheidet sich von der schweren Ausführung nach DIN EN ISO 8752 nur durch die Wanndicke (0,1 * d bzw. 0,2 * d). Die in Längsrichtung geschlitzten Hülsen haben gegenüber dem Lochdurchmesser je nach Größe ein Übermaß von 0,2 bis 0,5mm, so dass sich nach dem Eintreiben ein rüttelfester Sitz ergibt. Die Stifte lassen sich leicht austreiben und können mehrfach wieder verwendet werden. Kegelige Stiftenden erleichtern das Einführen in die Aufnahmebohrung. Spannstifte sind zur Aufnahme von Stoß- und
Schlagarbeit geeignet. Sie werden ähnlich wie Kerbstifte als Pass-, Befestigungs- und Sicherungsstifte wervendet. Als Schrauben- und Bolzenhülsen werden sie dort eingesetzt, wo Scherkräfte zu übertragen sind und die Schrauben und Bolzen entlastet und klein gehalten werden sollen. Beim Einbau der Stifte ist die Lage des Schlitzes zur Kraftrichtung zu beachten.
Für große Scherkräfte können aus zwei ineinandergeschobenen Stiften Verbundspannstifte gebildet werden. Beim Connex-Spannstift bewirken die versetzt angeordneten Zähne des Schlitzes eine zusätzliche Axialspannung. Spiral-Spannstifte und Connex-Spannstift weisen gegenüber Spannstiften mit offenem Schlitz folgende Vorteile auf:Erhöhte Sitzfestigkeit, gleichhoher Scherfestigkeit in jeder radialen Richtung. Sie sind unempfindlich gegen Stoß- und Schlagbeanspruchung und werden als Pass-, Verbindungs- und Gelenkstifte eingesetzt. Die Aufnahmebohrungen für alle Spannstifte können einfach mit Spiralbohrern hergestellt werden.

[[Bild:Spannstifte.jpg|700px]]

'''a) Spannstift, b) weiche Federung (vermeiden), c) harte Federung, d) Verbundspannstift, e) Spiral-Spannstift,
'''f) Connex-Spannstift'''

=== Spannbuchsen ===

----

Spannbuchsen werden aus vergütetem [http://www.banki.hu/~aat/oktatas/gepesz/anyagtudomany2/diagram/m_5026_56Si7.pdf Federbandstahl 55Si7] gerollt, wahlweise mit geradem, pfeilförmigem und schrägem Schlitz ausgeführt und als Einspannbuchsen für Bohrungen bzw. als Aufspannbuchsen für Zapfen verwendet.Sie können bei großen Lagerdrücken mit geringen Schwingbewegungen und bei nicht ausreichender Schmierung als Lager geeignet sein. Als leicht auswechselbare Verschleißteile erhöhen sie die Lebensdauer von Bauteilen, wie z.B. Bremsgestängen von Schienenfahrzeuge und Gelenken von Baumaschinen.Die aufnehmenden Bohrungen bzw. Zapfen werden in den Toleranzklassen H8 bzw. h8 ausgeführt.

[[Bild:Spannbuchsen.jpg|600px]]

'''a) Einspannbuchse ohne Aussenkung (Form E) und mit pfeilförmigem schlitz (Form P) für Lagerungen mit Umlaufbewegungen,
'''b)Aufpspannbuchse mit geradem Schlitz (Form G) für Lagerungen mit Schwenkbewegungen'''

=== '''Anwendungs Beispiele für Stifte''' ===

----

[[Bild:Ke2-04112005 00960657.png]]

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Wiederholungsfragen''' ==
1-) Wie lassen sich Bauteile mit Bolzen und Stiften verbinden?

2-) Warum werden Bolzen bei losen Verbindungen gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert?

3-) Aus welchen Werkstoff werden Bolzen hergestellt und warum wählt man einen härteren Werkstoff als für die Bauteile?

4-) Wie werden Stiftverbindungen hergestellt?

5-) Was ist bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen?

6-) Warum ist die Anwendung von Kegelstiften kostspielig?

7-) Wo kommen den Typ A und Typ B Zylinderstifte zum Einsatz?

8-) Was haben Kerbstifte Gegensatz zu den glatten Kegel und Zylinderstiften am Umfang?

9-) Wo werden Kerbnägel Eingesetzt?

10-) Wodurch unterscheiden sich die Leichte Ausführung und die schwere Ausführung von Spannstiften?

11-) Wo werden Spannbuchsen als leicht auswechselbare Verschleißteile eingesetzt?

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösungen#Lösungen|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Bolzenverbindungen''' ==

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|thumb|right|300px]]

'''Die Bolzenverbindungen werden in Prinzip wie im Bild dargestellt, gestaltet. Die Bolzen werden dabei auf Biegung, Schub und Flächenpressung beansprucht.'''

'''Die Fügebedingungen des Bolzens in der Gabel und in der Stange haben einen erheblichen Einfluss auf die Größe der im Bolzen auftretenden Biegemomente.'''

----

=== Einbaufälle und Biegemomente von Bolzen (Einbaufall 1) ===

'''Einbaufall 1'''

Der Bolzen sitzt in der Gabel und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 1.png|thumb|right|300px]]

1-) Bolzen als frei aufliegender Träger

2-) Querkraftfläche

3-) Momentenfläche

[[Bild:Mbmax.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

tG = Dicke des Gabelauges

----

=== '''Einbaufall 2''' ===

Der Bolzen sitzt in der Gabel mit einer Übermaßpassung und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall2.png|thumb|right|300px]]

4-) Bolzen als beidseitig eingespannter Träger

5-) Querkraftfläche im Bereich der Stange

6-) Momentenfläche im Bereich der Stange

[[Bild:Mbmax2.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

Gleichgroßes Biegemoment in den Bolzenquerschnitten A-B und C-D.

----

=== '''Einbaufall 3''' ===

Der Bolzen sitzt in der Stange mit einer Übermaßpassung und in der Gabel mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 3.png|right|thumb|300px]]

7-) Bolzen als mittig eingespannter Träger

8-) Querkraftfläche im bereih der Gabel

9-) Momentenfläche im Bereich der Gabel

[[Bild:Mbmax3.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

tG = Dicke des Gabelauges

Größtes Biegemoment in den Einspannquerschnitten A-B .

----

=== Festlegen der Bauteilabmessungen ===
[[Bild:Bolzen Durchmesser.png|thumb|right|400px]]

'''Bolzendurchmesser (Entwurfsberechnung)'''

[[Bild:D.png|150px]]

'''Für Augen und Naben Durchmesser:'''

'''D = (2,5…3) * d (für Stahl und GS)'''

'''D = (3…3,5) * d (für GJL und GG)'''

''d'' = Bolzendurchmesser

''KA'' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''k'' = Einspannfaktor,abhängig vom Einbaufall (siehe Bild rechts)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Fnenn = Nenn-Betriebskraft

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastung abhängig siehe Bild rechts)

''ts'' = Dicke des Stangen (Formel siehe Bild rechts)

tG = Dicke des Gabelauges (Formel siehe Bild rechts)

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.
----

=== '''Biegespannung (Vollbolzen)''' ===

[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px]]

'''σ'''b = Biegespannung

''KA'' = Anwendunsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment (Einbaufall beachten und ''M'' bmax Formel entsprechend auswählen)

''W'' = Wiederstandsmoment

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Biegespannung.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

----

=== '''Schubspannung in der Nulllinie (Vollbolzen)''' ===
[[Bild:Tazul.png|thumb|right|300px]]

'''τ'''max = Schubspannung

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''S = Querschnittsfläche des Bolzens

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Tmax.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

----

=== '''Mittlere Flähenpressung''' ===

[[Bild:Pzul.png|thumb|right|300px]]

[[Bild:Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung (Belastungsfall beachten)
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''proj = Projektionsfläche zur Berechnung der mittleren Flächenpressung

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Berechnungsaufgabe für eine Bolzenverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.1 (Seite: 293 RM)

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|300px]]

Ein Bolzengelenk soll durch eine sehr stark stoßhaft auftretende Kraft F=14,5kN schwellend belastet werden.
Für Stangen- und Gabelkopf ist der Werkstoff S275JR vorgesehen. Als Bolzen soll ein ungehärteter Zylinderstift nach '''[[DIN]]''' EN ISO 2338,Toleranzfeld h8 verwendet werden, der in der Bohrung des Stangenkopfes mit einer Spielpassung und in der Bohrung der Gabel mit einer Übermaßpassung sitzt.Im Betrieb führt der Bolzen keine Gleitbewegung in dem Stangenkopf aus.

'''Gesucht''':

a-) Die Hauptabmessungen des Gelenkes (''d'', ''ts'', tG , ''D'' und ''l'' ) sind zu ermitteln. ( ''l''= Stiftlänge) Für den Bolzen ist die
Normbezeichnung anzugeben. [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 9-3)#Bolzengelenk|(TB 9-3)]]

b-) Das Gelenk ist auf Abscheren und auf Flächenpressung in der Gabelbohrung und in der Stangenbohrung zu prüfen.

c-) Der Bolzen ist auf Biegespannung zu prüfen.

[[Media:Bolzen_Aufgabe.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Bolzengelenk|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Stiftverbindungen''' ==

=== Querstiftverbindung ===
[[Bild:Querstiftverbindungen.png|thumb|right|700px]]

'''Querstiftverbindungen, die ein Drehmoment zu übertragen haben, wie z.B. Hebelnaben, werden bei größeren Kräften auf Flächenpressung und auf Abscheren nachgeprüft.'''

'''mittlere Flächenpressung (Nabe)'''

[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]
[[Bild:Tazulässig.png|thumb|right|300px]]
[[Bild:PN(Nabe).png]]

'''maximale mittlere Flächenpressung (Welle)'''

[[Bild:Pw.png]]

'''Scherspannung im Stift'''

[[Bild:Scherspannung.png]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser
[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,2...0,3) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''D'' = 2 * ''s'' + dw

''s'' = Dicke der Nabenwand
[Erfahrungsgemäß wird für den entwurfgewählt: ''s'' = (0,25...0,5) * dw für St- und GS-Naben, ''s'' = 0,75 * dw für GJL-(GG-)Naben]

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== Steckstiftverbindungen ===
[[Bild:Steckstift-Verbindungen.png|thumb|400px|right]]

'''Bei Steckstiftverbindungen entprechend Bild wird der Stift durch das Moment ''M'' = ''F'' * ''l'' auf Biegung und durch ''F'' als Querkraft auf Scub, der jedoch vernahlässigt werden kann, sowie auf Flächenpressung beansprucht.'''

'''Biegespannung'''

[[Bild:Biegespannung Qb.png]]

'''σ'''b = Biegespannung
[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px]]
'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten), für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''d'' = Stiftdurchmesser

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

'''Maximale mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Pmax Steckstift.png]]
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''F''nenn = senkrecht zur Stiftachse wirkende Nennbiegekraft

''l'' = Hebelarm der Biegekraft

''s'' = Einstecktiefe des Stiftes

''d'' = Stiftdurchmesser

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== '''Längsstiftverbindungen''' ===
[[Bild:Längsstiftverbindung.png|thumb|right|400px]]

'''Längsstiftverbindungen, die entsprechend Bild ein Drehmoment zu übertragen haben, werden auf Flächenpressung und Abscheren des Stiftes beansprucht. Da rechnerisch die mittlere Flächenpressung doppelt so groß wie die Abscherspannung ist, kann die Scherbeanspruchung in Vollstiften vernachlässigt werden, solange 2 * '''τ'''azul > ''p''zul ist, was für alle üdlichen Werkstoffpaarungen zutrifft.'''

'''mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Mittlere Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser

[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,15...0,2) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''l'' = tragende Stiftlänge, abhängig von der Nabenbreite, üblich ''l'' = (1...1,5) * dw

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

== '''Berechnungsaufgabe für eine Stiftverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.3 (Seite: 295 RM)

[[Bild:Schalthebel.jpg|400px]]

Die Nabe eines Schalthebels aus EN-GJL-200 soll mit einer Welle aus E295 mit dw=32mm Durchmesser durch einen Kegelkerbstift nach DIN EN ISO 8744 als Querstift verbunden werden. Am Ende des Hebels mit Länge ''l''1= 80mm ist zur Befestigung der Rückstellfeder ein Passkerbstift DIN 1469-C8x25-St (Kerbstift mit Hals und gerundeter Nut am Ende) eingesetzt, so dass bei s= 12mm, die freie Stiftlänge ''l''2= 15mm beträgt. Die größte Federkraft F=400 N greift schwellend an. Stöße treten nicht auf.

'''Gesucht''':

a-) Der zum Wellendurchmesser dw passende (mittlere) Durchmesser ( d ) des Querstiftes und dessen Länge '''''l''''' sind festzulegen,

wenn der Nabendurchmesser D= 2 * dw ausgeführt wird. Die Normbezeichnung des Kegelkerbstiftes ist anzugeben.

b-) Die Querstiftverbindung ist nach Flächenpressung (Nabe, Welle) und Abscheren zu prüfen.

c-) Der Passkerbstift ist zu prüfen ( auf Biegung ), für den zunächst ein Durchmesser d1= 8mm vorgesehen wird, der ggf. zu ändern ist.

d-) Die Flächenpressung für den Passkerbstift ist zu prüfen.

[[Media:Aufgabe_Stifte.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Schalthebel|Hier geht's zur Lösung!]]

== Formelzeichen mit Einheiten ==
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Formelzeichen|Hier geht's zur Formelzeichen!]]

=='''Powerpoint'''==

[[Media:Bolzen_und_Stifte.ppt|Bolzen-,Stiftverbindungen]]

==Quellenangabe==

*Roloff/Matek: Maschinenelemente, Lehrbuch und Tabellenbuch,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 18. Aufl. 2007, ISBN 3-834-80262-X , € 36,90.

*Roloff/Matek Maschinenelemente Formelsammlung,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 8. Aufl. 2006. ISBN 3-834-80119-4, € 20,90.

*Tabellenbuch Metall, 43. Auflage. [http://www.europa-lehrmittel.de/4dcgi/page?responsePage=/html/index2.html&0.9606717324196992 Europa Verlag ], ISBN 3-8085-1673-9, € 21,50

*[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de]

== Links ==

[http://www.gremako.de Gregory & Maackens GmbH & Co. KG]

[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de] '''Hier findest du eine Vorlesung zum Thema Bolzen und Stiftverbindungen.'''

[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]

[[Kategorie:Fertigungstechnik]]

{{Sprungmarke Allgemeines}}

Bolzen- und Stiftverbindungen

2008-10-11T21:05:34Z

Bülent: /* Spannbuchsen */

'''Hallo {{Currentuser}}, ich wünsche Dir viel Spaß beim Lesen dieser Seite...'''

==''' Allgemeines''' ==
<table width="100%" border="0">
<tr>
<td><div align="center"><[[Bild:Pins-1-.gif|300px]]
</div></td>
<td><div align="center">__TOC__</div></td>
</tr>
</table>
 
 

Bauteile lassen sich einfach und kostengünstig mit Bolzen, Stiften oder ähnlichen Formteilen verbinden. Diese Verbindungselemente werden sowohl für lose als auch für feste Verbindungen, für Lagerungen, für Führungen, Zentrierungen, Halterungen und zum Sichern der Bauteile gegen Überlastung (z.B. Brechbolzen und [[Bolzen- und Stiftverbindungen: Sicherheits- kupplungen#Bolzengelenk|Sicherheits- kupplungen]]
Sicherheits- kupplungen) verwendet.
Bei losen Verbindungen und auch zur Aufnahme von [http://de.wikipedia.org/wiki/Axialkraft Axialkräften] müssen die Bolzen bzw. die gelagerten oder verbundenen Teile häufig durch '''[[Sicherungselemente]]''', wie Splinte, Sicherungs -ringe oder Querstifte, gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert werden.

== '''Bolzen''' ==

Bolzen werden häufig angewendet als Gelenkverbindung. Für die Bolzendurchmesser empfehlen die '''[[Normen]]''' die [http://www.maschinenbau.tu-ilmenau.de/mb/wwwkt/imk_lehrmaterialien/home/downld_ma/passungssynthese/passungssynthese_030102/html/glossar.html Toleranzklasse] [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html h11].
Für die Bolzen wählt man meist einen härteren '''[[Werkstoff]]''' als für die Bauteile, um Fressgefahr und übermäßigen Verschleiß zu vermeiden. Normbolzen werden aus Automatenstahl hergestellt.Bolzenverbindungen mit Schwenk- bzw. langsamen Umlaufbewegungen arbeiten meist im Bereich der Festkörper-bzw. Mischreibung und sind deshalb durch Fressen bzw. übermäßigen Verschleiß (Ausschlagen) gefährdet. Betriebssichere Lösungen lassen sich durch die Wahl geeigneter Gleitpartner nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|TB 9-1]] finden.
Weiche Bolzen können mit Spannbuchsen eingebaut werden. Bei höheren Anforderungen (extreme Temperaturen, höchste Lagerbelastungen, Korrosion u.a) ermöglicht eine dünne Gleitbeschichtung aus [http://de.wikipedia.org/wiki/Festschmierstoff Festschmierstoffe] oft eine wartungsfreie Lebensdauer -schmierung. Soll eine Schmierung der Lauffläche mittels [http://de.wikipedia.org/wiki/Schmiernippel Schmiernippel] durch den Bolzen hindurch erfolgen, dann sind Schmierlöcher nach DIN 1442 vorzusehen.

[[Bild:Bolzenformen.jpg|500px]]

'''a) Bolzen ohne Kopf, b) Bolzen ohne Kopf und mit Splintlöchern, c) Bolzen mit Kopf und mit Splintloch (Form A ohne Splintloch), d) Bolzen mit Kopf und mit Gewindezapfen'''

----

=== '''Einsatz :''' ===

* Sehr einfache und kostengünstige Verbindung

* Sowohl für lose als auch feste Verbindungen

* Verdrehsicherung Nabe/Welle

* Halterung für Feder

* Lagegenaue Fixierung von Bauteilen

----

=== Anwendungsbeispiele für Bolzenverbindungen ===
<gallery>
Bild:Bolzen in Kranbau.png
Bild:Kranbau.jpg
Bild:Kranbau1.png
Bild:Maschinenteile.png
Bild:Kolbenbolzen.png
Bild:Bolzen mit Sicherung.png
Bild:Gelenkverbindung.jpg
Bild:Gelenkverbindung2.jpg
</gallery>

----

== '''Stifte''' ==
Stiftverbindungen werden hergestellt, in dem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit [http://de.wikipedia.org/wiki/Passung Übermaß] eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und kraftschlüssig. Stifte dienen zur Sicherung der Lage (Fixierung,Zentrierung) von Bauteilen ,zur scherfesten Verbindung von Maschinenteilen, zur Halterung von Federn oder "fliegenden" Lagerung von Maschinenteilen, zur Sicherung von Bolzen und Muttern und zur Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte). Bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen sind die verlangte Fixiergenauigkeit, Herstellkosten für die Aufnahmebohrung (Passarbeit), die Sitzfestigkeit, die Lösbarkeit und die verlangte [http://www.chemgapedia.de/vsengine/popup/vsc/de/glossar/s/sc/scherkraft.glos.html Scherkraft]. Stifte sollen aus einem härteren Werkstoff als die zu verbindenden Bauteile sein.

=== '''Einsatz:''' ===

* Sicherung der Lage (Fixierung, Zentrierung)

* Sicherung gegen Verdrehen - scherfeste Verbindung von Maschinenteilen

* Halterung von Federn

* „Fliegende“ Lagerungen

* Sicherung von Bolzen und Muttern

* Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte)

'''Nach der Form wird grundsätzlich unterschieden zwischen''':

* '''Kegelstift'''

* '''Zylinderstift'''

* '''Kerbstifte und Kerbnägel'''

* '''Spannstift (Spannhülsen)'''

* '''Spannbuchsen'''

'''Alle Stiftarten gibt es in verschiedenen Ausführungen.'''

{{Sprungmarke Allgemeines}}

=== Kegelstifte ===

----

Kegelstifte können die bei häufigem Ausbau auftretende Abnutzung bzw. Lochaufweitung ausgleichen und stellen deshalb immer wieder die genaue Lage der Teile zueinander her. Sie werden überwiegend als Passstifte, aber auch als Verbindungsstifte z.B. als Querstifte bei [http://www.maedler.de/de/Catalog/P/1643/1625/862.aspx Stellringen] und Wellengelenken, verwendet. Da die Aufnahmebohrung kegelig aufgerieben und der Stift eingepasst werden muss, ist ihre Anwendung kostspielig. Kegelstifte lassen sich leicht lösen, sind aber nicht rüttelfest. Kann der Kegelstift nicht herausgeschlagen werden wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Kegelstifte mit Gewindezapfen nach '''[[DIN]]''' EN 28737 bzw. mit Innengewinde '''[[DIN]]''' EN 28736 zu verwenden, die mittels einer Mutter bzw. [[Schraubenverbindungen|Schraube]] gelöst werden können.

[[Bild:Kegelstifte, ungehärtet.jpg|400px]]

'''a) für durchgehende Löcher, b) mit Gewindezapfen (für Grundlöcher), c) mit Innengewinde (für Grundlöcher)'''

=== Zylinderstifte ===

----

Zylinderstifte aus ungehärtetem Stahl und austenitischem Stahl nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 2338 werden in den [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html Toleranzklassen] m6 und h8 gefertigt. Ihre anwendung entspricht den Kegelstiften. Das erforderliche Aufreiben der Bohrung macht ihre Anwendung kostspielig. Sie sind schwerer lösbar als Kegelstifte und auch nicht rüttelfest. Zum Verbinden und Fixieren von hochbeanspruchten und gehärteten Teilen an Vorrichtungen und Werkzeugen kommen durchgehärtete (Typ A) bzw. einsatzgehärtete
(Typ B) Zylinderstifte nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8734 mit der Toleranzklasse m6 in Frage. Kann der Zylinderstift nicht herausgeschlagen werden, wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Zylinderstifte mit Innengewinde nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8733 und nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8735 ausgeführt. Durch eine leichte Abflachung oder Längsrille am Stiftmantel kann beim Eindrücken des Stiftes verdrängte Luft (Öl)
entweichen. Die Stifte können unter Zuhilfenahme von Abziehschrauben "gezogen" werden.

[[Bild:Zylinderstifte.jpg|800px]]

'''a) für durchgehende Löcher, b) bis d) mit Innengewinde und Abflachung oder Längsrille zur Druckentlastung (für Grundlöcher)
'''e) Lösen eines Stiftes mit Hilfe einer Abziehschschraube, f) Lösen eines Stiftes mit Hilfe eines von Hand geführten Schlaggewichtes'''

=== '''Kerbstifte und Kerbnägel''' ===

----

Im Gegensatz zu den glatten Kegel- und Zylinderstiften sind Kerbstifte und Kerbnägel am Umfang mit 3 Kerbwulstpaaren versehen, die beim Einschlagen in das nur mit dem [[Anschleifen von Spiralbohrern|Spiralbohrer]] hergestelte Loch elastisch in die Kerbfurchen zurückgedrängt werden.Die dadurch gegenüber der unbeschädigt bleibenden Bohrlochwandung entstehende radiale Verspannung hält den Kerbstift (Kerbnagel) rüttelfest.Er kann mehrfach wiederverwendet werden.Die Herstellung solcher Verbindungen ist aufgrund der einfachen Arbeitsweise sehr wirtschaftlich.Kerbstifte nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8739 bis 8745 werden sowohl als Befestigungs- und Sicherungsstifte an Stelle von Kegel- und Zylinderstiften sowie auch als Lager- und Gelenkbolzen vielseitig verwendet.Mit Kerbnägeln nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8746 und 8747 können gering beanspruchte Teile, wie Rohrschellen und Schilder, einfach und schnell befestigt werden.Um ein ein Fressen der Stifte zu verhindern, muss ihre [[Festigkeit]] größer als die der Bauteile sein.

[[Bild:Kerbwulst.jpg|800px]]

'''a) Kerbprinzip, b) Passkerbstift mit Halös nach DIN 1469, c) Zylinderkerbstift mit Einführ-Ende, d) Kegelkerbstift,
'''e) Passkerbstift, f) Zylinderkerbstift mit Fase, g) Steckkerbstift, h) Knebelkerbstift, i) Halbrundkerbnagel, k)''' '''Senkkerbnagel'''

=== Spannstifte (Spannhülsen) ===

----

Spannstifte werden aus gewalztem Federbandstahl gerollt. Die leichte Ausführung nach DIN EN ISO 13337 unterscheidet sich von der schweren Ausführung nach DIN EN ISO 8752 nur durch die Wanndicke (0,1 * d bzw. 0,2 * d). Die in Längsrichtung geschlitzten Hülsen haben gegenüber dem Lochdurchmesser je nach Größe ein Übermaß von 0,2 bis 0,5mm, so dass sich nach dem Eintreiben ein rüttelfester Sitz ergibt. Die Stifte lassen sich leicht austreiben und können mehrfach wieder verwendet werden. Kegelige Stiftenden erleichtern das Einführen in die Aufnahmebohrung. Spannstifte sind zur Aufnahme von Stoß- und
Schlagarbeit geeignet. Sie werden ähnlich wie Kerbstifte als Pass-, Befestigungs- und Sicherungsstifte wervendet. Als Schrauben- und Bolzenhülsen werden sie dort eingesetzt, wo Scherkräfte zu übertragen sind und die Schrauben und Bolzen entlastet und klein gehalten werden sollen. Beim Einbau der Stifte ist die Lage des Schlitzes zur Kraftrichtung zu beachten.
Für große Scherkräfte können aus zwei ineinandergeschobenen Stiften Verbundspannstifte gebildet werden. Beim Connex-Spannstift bewirken die versetzt angeordneten Zähne des Schlitzes eine zusätzliche Axialspannung. Spiral-Spannstifte und Connex-Spannstift weisen gegenüber Spannstiften mit offenem Schlitz folgende Vorteile auf:Erhöhte Sitzfestigkeit, gleichhoher Scherfestigkeit in jeder radialen Richtung. Sie sind unempfindlich gegen Stoß- und Schlagbeanspruchung und werden als Pass-, Verbindungs- und Gelenkstifte eingesetzt. Die Aufnahmebohrungen für alle Spannstifte können einfach mit Spiralbohrern hergestellt werden.

[[Bild:Spannstifte.jpg|700px]]

'''a) Spannstift, b) weiche Federung (vermeiden), c) harte Federung, d) Verbundspannstift, e) Spiral-Spannstift,
'''f) Connex-Spannstift'''

=== Spannbuchsen ===

----

Spannbuchsen werden aus vergütetem [http://www.banki.hu/~aat/oktatas/gepesz/anyagtudomany2/diagram/m_5026_56Si7.pdf Federbandstahl 55Si7] gerollt, wahlweise mit geradem, pfeilförmigem und schrägem Schlitz ausgeführt und als Einspannbuchsen für Bohrungen bzw. als Aufspannbuchsen für Zapfen verwendet.Sie können bei großen Lagerdrücken mit geringen Schwingbewegungen und bei nicht ausreichender Schmierung als Lager geeignet sein. Als leicht auswechselbare Verschleißteile erhöhen sie die Lebensdauer von Bauteilen, wie z.B. Bremsgestängen von Schienenfahrzeuge und Gelenken von Baumaschinen.Die aufnehmenden Bohrungen bzw. Zapfen werden in den Toleranzklassen H8 bzw. h8 ausgeführt.

[[Bild:Spannbuchsen.jpg|600px]]

'''a) Einspannbuchse ohne Aussenkung (Form E) und mit pfeilförmigem schlitz (Form P) für Lagerungen mit Umlaufbewegungen,
'''b)Aufpspannbuchse mit geradem Schlitz (Form G) für Lagerungen mit Schwenkbewegungen'''

=== '''Anwendungs Beispiele für Stifte''' ===

----

[[Bild:Ke2-04112005 00960657.png]]

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Wiederholungsfragen''' ==
1-) Wie lassen sich Bauteile mit Bolzen und Stiften verbinden?

2-) Warum werden Bolzen bei losen Verbindungen gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert?

3-) Aus welchen Werkstoff werden Bolzen hergestellt und warum wählt man einen härteren Werkstoff als für die Bauteile?

4-) Wie werden Stiftverbindungen hergestellt?

5-) Was ist bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen?

6-) Warum ist die Anwendung von Kegelstiften kostspielig?

7-) Wo kommen den Typ A und Typ B Zylinderstifte zum Einsatz?

8-) Was haben Kerbstifte Gegensatz zu den glatten Kegel und Zylinderstiften am Umfang?

9-) Wo werden Kerbnägel Eingesetzt?

10-) Wodurch unterscheiden sich die Leichte Ausführung und die schwere Ausführung von Spannstiften?

11-) Wo werden Spannbuchsen als leicht auswechselbare Verschleißteile eingesetzt?

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösungen#Lösungen|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Bolzenverbindungen''' ==

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|thumb|right|300px]]

'''Die Bolzenverbindungen werden in Prinzip wie im Bild dargestellt, gestaltet. Die Bolzen werden dabei auf Biegung, Schub und Flächenpressung beansprucht.'''

'''Die Fügebedingungen des Bolzens in der Gabel und in der Stange haben einen erheblichen Einfluss auf die Größe der im Bolzen auftretenden Biegemomente.'''

----

=== Einbaufälle und Biegemomente von Bolzen (Einbaufall 1) ===

'''Einbaufall 1'''

Der Bolzen sitzt in der Gabel und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 1.png|thumb|right|300px]]

1-) Bolzen als frei aufliegender Träger

2-) Querkraftfläche

3-) Momentenfläche

[[Bild:Mbmax.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

tG = Dicke des Gabelauges

----

=== '''Einbaufall 2''' ===

Der Bolzen sitzt in der Gabel mit einer Übermaßpassung und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall2.png|thumb|right|300px]]

4-) Bolzen als beidseitig eingespannter Träger

5-) Querkraftfläche im Bereich der Stange

6-) Momentenfläche im Bereich der Stange

[[Bild:Mbmax2.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

Gleichgroßes Biegemoment in den Bolzenquerschnitten A-B und C-D.

----

=== '''Einbaufall 3''' ===

Der Bolzen sitzt in der Stange mit einer Übermaßpassung und in der Gabel mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 3.png|right|thumb|300px]]

7-) Bolzen als mittig eingespannter Träger

8-) Querkraftfläche im bereih der Gabel

9-) Momentenfläche im Bereich der Gabel

[[Bild:Mbmax3.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

tG = Dicke des Gabelauges

Größtes Biegemoment in den Einspannquerschnitten A-B .

----

=== Festlegen der Bauteilabmessungen ===
[[Bild:Bolzen Durchmesser.png|thumb|right|400px]]

'''Bolzendurchmesser (Entwurfsberechnung)'''

[[Bild:D.png|150px]]

'''Für Augen und Naben Durchmesser:'''

'''D = (2,5…3) * d (für Stahl und GS)'''

'''D = (3…3,5) * d (für GJL und GG)'''

''d'' = Bolzendurchmesser

''KA'' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''k'' = Einspannfaktor,abhängig vom Einbaufall (siehe Bild rechts)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Fnenn = Nenn-Betriebskraft

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastung abhängig siehe Bild rechts)

''ts'' = Dicke des Stangen (Formel siehe Bild rechts)

tG = Dicke des Gabelauges (Formel siehe Bild rechts)

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.
----

=== '''Biegespannung (Vollbolzen)''' ===

[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px]]

'''σ'''b = Biegespannung

''KA'' = Anwendunsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment (Einbaufall beachten und ''M'' bmax Formel entsprechend auswählen)

''W'' = Wiederstandsmoment

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Biegespannung.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

----

=== '''Schubspannung in der Nulllinie (Vollbolzen)''' ===
[[Bild:Tazul.png|thumb|right|300px]]

'''τ'''max = Schubspannung

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''S = Querschnittsfläche des Bolzens

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Tmax.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

----

=== '''Mittlere Flähenpressung''' ===

[[Bild:Pzul.png|thumb|right|300px]]

[[Bild:Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung (Belastungsfall beachten)
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''proj = Projektionsfläche zur Berechnung der mittleren Flächenpressung

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Berechnungsaufgabe für eine Bolzenverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.1 (Seite: 293 RM)

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|300px]]

Ein Bolzengelenk soll durch eine sehr stark stoßhaft auftretende Kraft F=14,5kN schwellend belastet werden.
Für Stangen- und Gabelkopf ist der Werkstoff S275JR vorgesehen. Als Bolzen soll ein ungehärteter Zylinderstift nach '''[[DIN]]''' EN ISO 2338,Toleranzfeld h8 verwendet werden, der in der Bohrung des Stangenkopfes mit einer Spielpassung und in der Bohrung der Gabel mit einer Übermaßpassung sitzt.Im Betrieb führt der Bolzen keine Gleitbewegung in dem Stangenkopf aus.

'''Gesucht''':

a-) Die Hauptabmessungen des Gelenkes (''d'', ''ts'', tG , ''D'' und ''l'' ) sind zu ermitteln. ( ''l''= Stiftlänge) Für den Bolzen ist die
Normbezeichnung anzugeben. [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 9-3)#Bolzengelenk|(TB 9-3)]]

b-) Das Gelenk ist auf Abscheren und auf Flächenpressung in der Gabelbohrung und in der Stangenbohrung zu prüfen.

c-) Der Bolzen ist auf Biegespannung zu prüfen.

[[Media:Bolzen_Aufgabe.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Bolzengelenk|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Stiftverbindungen''' ==

=== Querstiftverbindung ===
[[Bild:Querstiftverbindungen.png|thumb|right|700px]]

'''Querstiftverbindungen, die ein Drehmoment zu übertragen haben, wie z.B. Hebelnaben, werden bei größeren Kräften auf Flächenpressung und auf Abscheren nachgeprüft.'''

'''mittlere Flächenpressung (Nabe)'''

[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]
[[Bild:Tazulässig.png|thumb|right|300px]]
[[Bild:PN(Nabe).png]]

'''maximale mittlere Flächenpressung (Welle)'''

[[Bild:Pw.png]]

'''Scherspannung im Stift'''

[[Bild:Scherspannung.png]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser
[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,2...0,3) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''D'' = 2 * ''s'' + dw

''s'' = Dicke der Nabenwand
[Erfahrungsgemäß wird für den entwurfgewählt: ''s'' = (0,25...0,5) * dw für St- und GS-Naben, ''s'' = 0,75 * dw für GJL-(GG-)Naben]

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== Steckstiftverbindungen ===
[[Bild:Steckstift-Verbindungen.png|thumb|400px|right]]

'''Bei Steckstiftverbindungen entprechend Bild wird der Stift durch das Moment ''M'' = ''F'' * ''l'' auf Biegung und durch ''F'' als Querkraft auf Scub, der jedoch vernahlässigt werden kann, sowie auf Flächenpressung beansprucht.'''

'''Biegespannung'''

[[Bild:Biegespannung Qb.png]]

'''σ'''b = Biegespannung
[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px]]
'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten), für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''d'' = Stiftdurchmesser

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

'''Maximale mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Pmax Steckstift.png]]
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''F''nenn = senkrecht zur Stiftachse wirkende Nennbiegekraft

''l'' = Hebelarm der Biegekraft

''s'' = Einstecktiefe des Stiftes

''d'' = Stiftdurchmesser

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== '''Längsstiftverbindungen''' ===
[[Bild:Längsstiftverbindung.png|thumb|right|400px]]

'''Längsstiftverbindungen, die entsprechend Bild ein Drehmoment zu übertragen haben, werden auf Flächenpressung und Abscheren des Stiftes beansprucht. Da rechnerisch die mittlere Flächenpressung doppelt so groß wie die Abscherspannung ist, kann die Scherbeanspruchung in Vollstiften vernachlässigt werden, solange 2 * '''τ'''azul > ''p''zul ist, was für alle üdlichen Werkstoffpaarungen zutrifft.'''

'''mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Mittlere Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser

[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,15...0,2) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''l'' = tragende Stiftlänge, abhängig von der Nabenbreite, üblich ''l'' = (1...1,5) * dw

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

== '''Berechnungsaufgabe für eine Stiftverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.3 (Seite: 295 RM)

[[Bild:Schalthebel.jpg|400px]]

Die Nabe eines Schalthebels aus EN-GJL-200 soll mit einer Welle aus E295 mit dw=32mm Durchmesser durch einen Kegelkerbstift nach DIN EN ISO 8744 als Querstift verbunden werden. Am Ende des Hebels mit Länge ''l''1= 80mm ist zur Befestigung der Rückstellfeder ein Passkerbstift DIN 1469-C8x25-St (Kerbstift mit Hals und gerundeter Nut am Ende) eingesetzt, so dass bei s= 12mm, die freie Stiftlänge ''l''2= 15mm beträgt. Die größte Federkraft F=400 N greift schwellend an. Stöße treten nicht auf.

'''Gesucht''':

a-) Der zum Wellendurchmesser dw passende (mittlere) Durchmesser ( d ) des Querstiftes und dessen Länge '''''l''''' sind festzulegen,

wenn der Nabendurchmesser D= 2 * dw ausgeführt wird. Die Normbezeichnung des Kegelkerbstiftes ist anzugeben.

b-) Die Querstiftverbindung ist nach Flächenpressung (Nabe, Welle) und Abscheren zu prüfen.

c-) Der Passkerbstift ist zu prüfen ( auf Biegung ), für den zunächst ein Durchmesser d1= 8mm vorgesehen wird, der ggf. zu ändern ist.

d-) Die Flächenpressung für den Passkerbstift ist zu prüfen.

[[Media:Aufgabe_Stifte.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Schalthebel|Hier geht's zur Lösung!]]

== Formelzeichen mit Einheiten ==
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Formelzeichen|Hier geht's zur Formelzeichen!]]

=='''Powerpoint'''==

[[Media:Bolzen_und_Stifte.ppt|Bolzen-,Stiftverbindungen]]

==Quellenangabe==

*Roloff/Matek: Maschinenelemente, Lehrbuch und Tabellenbuch,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 18. Aufl. 2007, ISBN 3-834-80262-X , € 36,90.

*Roloff/Matek Maschinenelemente Formelsammlung,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 8. Aufl. 2006. ISBN 3-834-80119-4, € 20,90.

*Tabellenbuch Metall, 43. Auflage. [http://www.europa-lehrmittel.de/4dcgi/page?responsePage=/html/index2.html&0.9606717324196992 Europa Verlag ], ISBN 3-8085-1673-9, € 21,50

*[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de]

== Links ==

[http://www.gremako.de Gregory & Maackens GmbH & Co. KG]

[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de] '''Hier findest du eine Vorlesung zum Thema Bolzen und Stiftverbindungen.'''

[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]

[[Kategorie:Fertigungstechnik]]

{{Sprungmarke Allgemeines}}

Bolzen- und Stiftverbindungen

2008-10-11T21:05:10Z

Bülent: /* Spannstifte (Spannhülsen) */

'''Hallo {{Currentuser}}, ich wünsche Dir viel Spaß beim Lesen dieser Seite...'''

==''' Allgemeines''' ==
<table width="100%" border="0">
<tr>
<td><div align="center"><[[Bild:Pins-1-.gif|300px]]
</div></td>
<td><div align="center">__TOC__</div></td>
</tr>
</table>
 
 

Bauteile lassen sich einfach und kostengünstig mit Bolzen, Stiften oder ähnlichen Formteilen verbinden. Diese Verbindungselemente werden sowohl für lose als auch für feste Verbindungen, für Lagerungen, für Führungen, Zentrierungen, Halterungen und zum Sichern der Bauteile gegen Überlastung (z.B. Brechbolzen und [[Bolzen- und Stiftverbindungen: Sicherheits- kupplungen#Bolzengelenk|Sicherheits- kupplungen]]
Sicherheits- kupplungen) verwendet.
Bei losen Verbindungen und auch zur Aufnahme von [http://de.wikipedia.org/wiki/Axialkraft Axialkräften] müssen die Bolzen bzw. die gelagerten oder verbundenen Teile häufig durch '''[[Sicherungselemente]]''', wie Splinte, Sicherungs -ringe oder Querstifte, gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert werden.

== '''Bolzen''' ==

Bolzen werden häufig angewendet als Gelenkverbindung. Für die Bolzendurchmesser empfehlen die '''[[Normen]]''' die [http://www.maschinenbau.tu-ilmenau.de/mb/wwwkt/imk_lehrmaterialien/home/downld_ma/passungssynthese/passungssynthese_030102/html/glossar.html Toleranzklasse] [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html h11].
Für die Bolzen wählt man meist einen härteren '''[[Werkstoff]]''' als für die Bauteile, um Fressgefahr und übermäßigen Verschleiß zu vermeiden. Normbolzen werden aus Automatenstahl hergestellt.Bolzenverbindungen mit Schwenk- bzw. langsamen Umlaufbewegungen arbeiten meist im Bereich der Festkörper-bzw. Mischreibung und sind deshalb durch Fressen bzw. übermäßigen Verschleiß (Ausschlagen) gefährdet. Betriebssichere Lösungen lassen sich durch die Wahl geeigneter Gleitpartner nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|TB 9-1]] finden.
Weiche Bolzen können mit Spannbuchsen eingebaut werden. Bei höheren Anforderungen (extreme Temperaturen, höchste Lagerbelastungen, Korrosion u.a) ermöglicht eine dünne Gleitbeschichtung aus [http://de.wikipedia.org/wiki/Festschmierstoff Festschmierstoffe] oft eine wartungsfreie Lebensdauer -schmierung. Soll eine Schmierung der Lauffläche mittels [http://de.wikipedia.org/wiki/Schmiernippel Schmiernippel] durch den Bolzen hindurch erfolgen, dann sind Schmierlöcher nach DIN 1442 vorzusehen.

[[Bild:Bolzenformen.jpg|500px]]

'''a) Bolzen ohne Kopf, b) Bolzen ohne Kopf und mit Splintlöchern, c) Bolzen mit Kopf und mit Splintloch (Form A ohne Splintloch), d) Bolzen mit Kopf und mit Gewindezapfen'''

----

=== '''Einsatz :''' ===

* Sehr einfache und kostengünstige Verbindung

* Sowohl für lose als auch feste Verbindungen

* Verdrehsicherung Nabe/Welle

* Halterung für Feder

* Lagegenaue Fixierung von Bauteilen

----

=== Anwendungsbeispiele für Bolzenverbindungen ===
<gallery>
Bild:Bolzen in Kranbau.png
Bild:Kranbau.jpg
Bild:Kranbau1.png
Bild:Maschinenteile.png
Bild:Kolbenbolzen.png
Bild:Bolzen mit Sicherung.png
Bild:Gelenkverbindung.jpg
Bild:Gelenkverbindung2.jpg
</gallery>

----

== '''Stifte''' ==
Stiftverbindungen werden hergestellt, in dem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit [http://de.wikipedia.org/wiki/Passung Übermaß] eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und kraftschlüssig. Stifte dienen zur Sicherung der Lage (Fixierung,Zentrierung) von Bauteilen ,zur scherfesten Verbindung von Maschinenteilen, zur Halterung von Federn oder "fliegenden" Lagerung von Maschinenteilen, zur Sicherung von Bolzen und Muttern und zur Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte). Bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen sind die verlangte Fixiergenauigkeit, Herstellkosten für die Aufnahmebohrung (Passarbeit), die Sitzfestigkeit, die Lösbarkeit und die verlangte [http://www.chemgapedia.de/vsengine/popup/vsc/de/glossar/s/sc/scherkraft.glos.html Scherkraft]. Stifte sollen aus einem härteren Werkstoff als die zu verbindenden Bauteile sein.

=== '''Einsatz:''' ===

* Sicherung der Lage (Fixierung, Zentrierung)

* Sicherung gegen Verdrehen - scherfeste Verbindung von Maschinenteilen

* Halterung von Federn

* „Fliegende“ Lagerungen

* Sicherung von Bolzen und Muttern

* Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte)

'''Nach der Form wird grundsätzlich unterschieden zwischen''':

* '''Kegelstift'''

* '''Zylinderstift'''

* '''Kerbstifte und Kerbnägel'''

* '''Spannstift (Spannhülsen)'''

* '''Spannbuchsen'''

'''Alle Stiftarten gibt es in verschiedenen Ausführungen.'''

{{Sprungmarke Allgemeines}}

=== Kegelstifte ===

----

Kegelstifte können die bei häufigem Ausbau auftretende Abnutzung bzw. Lochaufweitung ausgleichen und stellen deshalb immer wieder die genaue Lage der Teile zueinander her. Sie werden überwiegend als Passstifte, aber auch als Verbindungsstifte z.B. als Querstifte bei [http://www.maedler.de/de/Catalog/P/1643/1625/862.aspx Stellringen] und Wellengelenken, verwendet. Da die Aufnahmebohrung kegelig aufgerieben und der Stift eingepasst werden muss, ist ihre Anwendung kostspielig. Kegelstifte lassen sich leicht lösen, sind aber nicht rüttelfest. Kann der Kegelstift nicht herausgeschlagen werden wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Kegelstifte mit Gewindezapfen nach '''[[DIN]]''' EN 28737 bzw. mit Innengewinde '''[[DIN]]''' EN 28736 zu verwenden, die mittels einer Mutter bzw. [[Schraubenverbindungen|Schraube]] gelöst werden können.

[[Bild:Kegelstifte, ungehärtet.jpg|400px]]

'''a) für durchgehende Löcher, b) mit Gewindezapfen (für Grundlöcher), c) mit Innengewinde (für Grundlöcher)'''

=== Zylinderstifte ===

----

Zylinderstifte aus ungehärtetem Stahl und austenitischem Stahl nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 2338 werden in den [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html Toleranzklassen] m6 und h8 gefertigt. Ihre anwendung entspricht den Kegelstiften. Das erforderliche Aufreiben der Bohrung macht ihre Anwendung kostspielig. Sie sind schwerer lösbar als Kegelstifte und auch nicht rüttelfest. Zum Verbinden und Fixieren von hochbeanspruchten und gehärteten Teilen an Vorrichtungen und Werkzeugen kommen durchgehärtete (Typ A) bzw. einsatzgehärtete
(Typ B) Zylinderstifte nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8734 mit der Toleranzklasse m6 in Frage. Kann der Zylinderstift nicht herausgeschlagen werden, wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Zylinderstifte mit Innengewinde nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8733 und nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8735 ausgeführt. Durch eine leichte Abflachung oder Längsrille am Stiftmantel kann beim Eindrücken des Stiftes verdrängte Luft (Öl)
entweichen. Die Stifte können unter Zuhilfenahme von Abziehschrauben "gezogen" werden.

[[Bild:Zylinderstifte.jpg|800px]]

'''a) für durchgehende Löcher, b) bis d) mit Innengewinde und Abflachung oder Längsrille zur Druckentlastung (für Grundlöcher)
'''e) Lösen eines Stiftes mit Hilfe einer Abziehschschraube, f) Lösen eines Stiftes mit Hilfe eines von Hand geführten Schlaggewichtes'''

=== '''Kerbstifte und Kerbnägel''' ===

----

Im Gegensatz zu den glatten Kegel- und Zylinderstiften sind Kerbstifte und Kerbnägel am Umfang mit 3 Kerbwulstpaaren versehen, die beim Einschlagen in das nur mit dem [[Anschleifen von Spiralbohrern|Spiralbohrer]] hergestelte Loch elastisch in die Kerbfurchen zurückgedrängt werden.Die dadurch gegenüber der unbeschädigt bleibenden Bohrlochwandung entstehende radiale Verspannung hält den Kerbstift (Kerbnagel) rüttelfest.Er kann mehrfach wiederverwendet werden.Die Herstellung solcher Verbindungen ist aufgrund der einfachen Arbeitsweise sehr wirtschaftlich.Kerbstifte nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8739 bis 8745 werden sowohl als Befestigungs- und Sicherungsstifte an Stelle von Kegel- und Zylinderstiften sowie auch als Lager- und Gelenkbolzen vielseitig verwendet.Mit Kerbnägeln nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8746 und 8747 können gering beanspruchte Teile, wie Rohrschellen und Schilder, einfach und schnell befestigt werden.Um ein ein Fressen der Stifte zu verhindern, muss ihre [[Festigkeit]] größer als die der Bauteile sein.

[[Bild:Kerbwulst.jpg|800px]]

'''a) Kerbprinzip, b) Passkerbstift mit Halös nach DIN 1469, c) Zylinderkerbstift mit Einführ-Ende, d) Kegelkerbstift,
'''e) Passkerbstift, f) Zylinderkerbstift mit Fase, g) Steckkerbstift, h) Knebelkerbstift, i) Halbrundkerbnagel, k)''' '''Senkkerbnagel'''

=== Spannstifte (Spannhülsen) ===

----

Spannstifte werden aus gewalztem Federbandstahl gerollt. Die leichte Ausführung nach DIN EN ISO 13337 unterscheidet sich von der schweren Ausführung nach DIN EN ISO 8752 nur durch die Wanndicke (0,1 * d bzw. 0,2 * d). Die in Längsrichtung geschlitzten Hülsen haben gegenüber dem Lochdurchmesser je nach Größe ein Übermaß von 0,2 bis 0,5mm, so dass sich nach dem Eintreiben ein rüttelfester Sitz ergibt. Die Stifte lassen sich leicht austreiben und können mehrfach wieder verwendet werden. Kegelige Stiftenden erleichtern das Einführen in die Aufnahmebohrung. Spannstifte sind zur Aufnahme von Stoß- und
Schlagarbeit geeignet. Sie werden ähnlich wie Kerbstifte als Pass-, Befestigungs- und Sicherungsstifte wervendet. Als Schrauben- und Bolzenhülsen werden sie dort eingesetzt, wo Scherkräfte zu übertragen sind und die Schrauben und Bolzen entlastet und klein gehalten werden sollen. Beim Einbau der Stifte ist die Lage des Schlitzes zur Kraftrichtung zu beachten.
Für große Scherkräfte können aus zwei ineinandergeschobenen Stiften Verbundspannstifte gebildet werden. Beim Connex-Spannstift bewirken die versetzt angeordneten Zähne des Schlitzes eine zusätzliche Axialspannung. Spiral-Spannstifte und Connex-Spannstift weisen gegenüber Spannstiften mit offenem Schlitz folgende Vorteile auf:Erhöhte Sitzfestigkeit, gleichhoher Scherfestigkeit in jeder radialen Richtung. Sie sind unempfindlich gegen Stoß- und Schlagbeanspruchung und werden als Pass-, Verbindungs- und Gelenkstifte eingesetzt. Die Aufnahmebohrungen für alle Spannstifte können einfach mit Spiralbohrern hergestellt werden.

[[Bild:Spannstifte.jpg|700px]]

'''a) Spannstift, b) weiche Federung (vermeiden), c) harte Federung, d) Verbundspannstift, e) Spiral-Spannstift,
'''f) Connex-Spannstift'''

=== Spannbuchsen ===

----

Spannbuchsen werden aus vergütetem [http://www.banki.hu/~aat/oktatas/gepesz/anyagtudomany2/diagram/m_5026_56Si7.pdf Federbandstahl 55Si7] gerollt, wahlweise mit geradem, pfeilförmigem und schrägem Schlitz ausgeführt und als Einspannbuchsen für Bohrungen bzw. als Aufspannbuchsen für Zapfen verwendet.Sie können bei großen Lagerdrücken mit geringen Schwingbewegungen und bei nicht ausreichender Schmierung als Lager geeignet sein. Als leicht auswechselbare Verschleißteile erhöhen sie die Lebensdauer von Bauteilen, wie z.B. Bremsgestängen von Schienenfahrzeuge und Gelenken von Baumaschinen.Die aufnehmenden Bohrungen bzw. Zapfen werden in den Toleranzklassen H8 bzw. h8 ausgeführt.

[[Bild:Spannbuchsen.jpg|600px]]

'''a) Einspannbuchse ohne Aussenkung (Form E) und mit pfeilförmigem schlitz (Form P) für Lagerungen mit Umlaufbewegungen,
'''b)Aufpspannbuchse mit geradem Schlitz (Form G) für Lagerungen mit Schwenkbewegungen'''

=== '''Anwendungs Beispiele für Stifte''' ===

----

[[Bild:Ke2-04112005 00960657.png]]

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Wiederholungsfragen''' ==
1-) Wie lassen sich Bauteile mit Bolzen und Stiften verbinden?

2-) Warum werden Bolzen bei losen Verbindungen gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert?

3-) Aus welchen Werkstoff werden Bolzen hergestellt und warum wählt man einen härteren Werkstoff als für die Bauteile?

4-) Wie werden Stiftverbindungen hergestellt?

5-) Was ist bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen?

6-) Warum ist die Anwendung von Kegelstiften kostspielig?

7-) Wo kommen den Typ A und Typ B Zylinderstifte zum Einsatz?

8-) Was haben Kerbstifte Gegensatz zu den glatten Kegel und Zylinderstiften am Umfang?

9-) Wo werden Kerbnägel Eingesetzt?

10-) Wodurch unterscheiden sich die Leichte Ausführung und die schwere Ausführung von Spannstiften?

11-) Wo werden Spannbuchsen als leicht auswechselbare Verschleißteile eingesetzt?

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösungen#Lösungen|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Bolzenverbindungen''' ==

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|thumb|right|300px]]

'''Die Bolzenverbindungen werden in Prinzip wie im Bild dargestellt, gestaltet. Die Bolzen werden dabei auf Biegung, Schub und Flächenpressung beansprucht.'''

'''Die Fügebedingungen des Bolzens in der Gabel und in der Stange haben einen erheblichen Einfluss auf die Größe der im Bolzen auftretenden Biegemomente.'''

----

=== Einbaufälle und Biegemomente von Bolzen (Einbaufall 1) ===

'''Einbaufall 1'''

Der Bolzen sitzt in der Gabel und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 1.png|thumb|right|300px]]

1-) Bolzen als frei aufliegender Träger

2-) Querkraftfläche

3-) Momentenfläche

[[Bild:Mbmax.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

tG = Dicke des Gabelauges

----

=== '''Einbaufall 2''' ===

Der Bolzen sitzt in der Gabel mit einer Übermaßpassung und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall2.png|thumb|right|300px]]

4-) Bolzen als beidseitig eingespannter Träger

5-) Querkraftfläche im Bereich der Stange

6-) Momentenfläche im Bereich der Stange

[[Bild:Mbmax2.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

Gleichgroßes Biegemoment in den Bolzenquerschnitten A-B und C-D.

----

=== '''Einbaufall 3''' ===

Der Bolzen sitzt in der Stange mit einer Übermaßpassung und in der Gabel mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 3.png|right|thumb|300px]]

7-) Bolzen als mittig eingespannter Träger

8-) Querkraftfläche im bereih der Gabel

9-) Momentenfläche im Bereich der Gabel

[[Bild:Mbmax3.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

tG = Dicke des Gabelauges

Größtes Biegemoment in den Einspannquerschnitten A-B .

----

=== Festlegen der Bauteilabmessungen ===
[[Bild:Bolzen Durchmesser.png|thumb|right|400px]]

'''Bolzendurchmesser (Entwurfsberechnung)'''

[[Bild:D.png|150px]]

'''Für Augen und Naben Durchmesser:'''

'''D = (2,5…3) * d (für Stahl und GS)'''

'''D = (3…3,5) * d (für GJL und GG)'''

''d'' = Bolzendurchmesser

''KA'' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''k'' = Einspannfaktor,abhängig vom Einbaufall (siehe Bild rechts)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Fnenn = Nenn-Betriebskraft

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastung abhängig siehe Bild rechts)

''ts'' = Dicke des Stangen (Formel siehe Bild rechts)

tG = Dicke des Gabelauges (Formel siehe Bild rechts)

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.
----

=== '''Biegespannung (Vollbolzen)''' ===

[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px]]

'''σ'''b = Biegespannung

''KA'' = Anwendunsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment (Einbaufall beachten und ''M'' bmax Formel entsprechend auswählen)

''W'' = Wiederstandsmoment

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Biegespannung.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

----

=== '''Schubspannung in der Nulllinie (Vollbolzen)''' ===
[[Bild:Tazul.png|thumb|right|300px]]

'''τ'''max = Schubspannung

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''S = Querschnittsfläche des Bolzens

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Tmax.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

----

=== '''Mittlere Flähenpressung''' ===

[[Bild:Pzul.png|thumb|right|300px]]

[[Bild:Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung (Belastungsfall beachten)
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''proj = Projektionsfläche zur Berechnung der mittleren Flächenpressung

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Berechnungsaufgabe für eine Bolzenverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.1 (Seite: 293 RM)

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|300px]]

Ein Bolzengelenk soll durch eine sehr stark stoßhaft auftretende Kraft F=14,5kN schwellend belastet werden.
Für Stangen- und Gabelkopf ist der Werkstoff S275JR vorgesehen. Als Bolzen soll ein ungehärteter Zylinderstift nach '''[[DIN]]''' EN ISO 2338,Toleranzfeld h8 verwendet werden, der in der Bohrung des Stangenkopfes mit einer Spielpassung und in der Bohrung der Gabel mit einer Übermaßpassung sitzt.Im Betrieb führt der Bolzen keine Gleitbewegung in dem Stangenkopf aus.

'''Gesucht''':

a-) Die Hauptabmessungen des Gelenkes (''d'', ''ts'', tG , ''D'' und ''l'' ) sind zu ermitteln. ( ''l''= Stiftlänge) Für den Bolzen ist die
Normbezeichnung anzugeben. [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 9-3)#Bolzengelenk|(TB 9-3)]]

b-) Das Gelenk ist auf Abscheren und auf Flächenpressung in der Gabelbohrung und in der Stangenbohrung zu prüfen.

c-) Der Bolzen ist auf Biegespannung zu prüfen.

[[Media:Bolzen_Aufgabe.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Bolzengelenk|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Stiftverbindungen''' ==

=== Querstiftverbindung ===
[[Bild:Querstiftverbindungen.png|thumb|right|700px]]

'''Querstiftverbindungen, die ein Drehmoment zu übertragen haben, wie z.B. Hebelnaben, werden bei größeren Kräften auf Flächenpressung und auf Abscheren nachgeprüft.'''

'''mittlere Flächenpressung (Nabe)'''

[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]
[[Bild:Tazulässig.png|thumb|right|300px]]
[[Bild:PN(Nabe).png]]

'''maximale mittlere Flächenpressung (Welle)'''

[[Bild:Pw.png]]

'''Scherspannung im Stift'''

[[Bild:Scherspannung.png]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser
[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,2...0,3) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''D'' = 2 * ''s'' + dw

''s'' = Dicke der Nabenwand
[Erfahrungsgemäß wird für den entwurfgewählt: ''s'' = (0,25...0,5) * dw für St- und GS-Naben, ''s'' = 0,75 * dw für GJL-(GG-)Naben]

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== Steckstiftverbindungen ===
[[Bild:Steckstift-Verbindungen.png|thumb|400px|right]]

'''Bei Steckstiftverbindungen entprechend Bild wird der Stift durch das Moment ''M'' = ''F'' * ''l'' auf Biegung und durch ''F'' als Querkraft auf Scub, der jedoch vernahlässigt werden kann, sowie auf Flächenpressung beansprucht.'''

'''Biegespannung'''

[[Bild:Biegespannung Qb.png]]

'''σ'''b = Biegespannung
[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px]]
'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten), für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''d'' = Stiftdurchmesser

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

'''Maximale mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Pmax Steckstift.png]]
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''F''nenn = senkrecht zur Stiftachse wirkende Nennbiegekraft

''l'' = Hebelarm der Biegekraft

''s'' = Einstecktiefe des Stiftes

''d'' = Stiftdurchmesser

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== '''Längsstiftverbindungen''' ===
[[Bild:Längsstiftverbindung.png|thumb|right|400px]]

'''Längsstiftverbindungen, die entsprechend Bild ein Drehmoment zu übertragen haben, werden auf Flächenpressung und Abscheren des Stiftes beansprucht. Da rechnerisch die mittlere Flächenpressung doppelt so groß wie die Abscherspannung ist, kann die Scherbeanspruchung in Vollstiften vernachlässigt werden, solange 2 * '''τ'''azul > ''p''zul ist, was für alle üdlichen Werkstoffpaarungen zutrifft.'''

'''mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Mittlere Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser

[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,15...0,2) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''l'' = tragende Stiftlänge, abhängig von der Nabenbreite, üblich ''l'' = (1...1,5) * dw

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

== '''Berechnungsaufgabe für eine Stiftverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.3 (Seite: 295 RM)

[[Bild:Schalthebel.jpg|400px]]

Die Nabe eines Schalthebels aus EN-GJL-200 soll mit einer Welle aus E295 mit dw=32mm Durchmesser durch einen Kegelkerbstift nach DIN EN ISO 8744 als Querstift verbunden werden. Am Ende des Hebels mit Länge ''l''1= 80mm ist zur Befestigung der Rückstellfeder ein Passkerbstift DIN 1469-C8x25-St (Kerbstift mit Hals und gerundeter Nut am Ende) eingesetzt, so dass bei s= 12mm, die freie Stiftlänge ''l''2= 15mm beträgt. Die größte Federkraft F=400 N greift schwellend an. Stöße treten nicht auf.

'''Gesucht''':

a-) Der zum Wellendurchmesser dw passende (mittlere) Durchmesser ( d ) des Querstiftes und dessen Länge '''''l''''' sind festzulegen,

wenn der Nabendurchmesser D= 2 * dw ausgeführt wird. Die Normbezeichnung des Kegelkerbstiftes ist anzugeben.

b-) Die Querstiftverbindung ist nach Flächenpressung (Nabe, Welle) und Abscheren zu prüfen.

c-) Der Passkerbstift ist zu prüfen ( auf Biegung ), für den zunächst ein Durchmesser d1= 8mm vorgesehen wird, der ggf. zu ändern ist.

d-) Die Flächenpressung für den Passkerbstift ist zu prüfen.

[[Media:Aufgabe_Stifte.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Schalthebel|Hier geht's zur Lösung!]]

== Formelzeichen mit Einheiten ==
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Formelzeichen|Hier geht's zur Formelzeichen!]]

=='''Powerpoint'''==

[[Media:Bolzen_und_Stifte.ppt|Bolzen-,Stiftverbindungen]]

==Quellenangabe==

*Roloff/Matek: Maschinenelemente, Lehrbuch und Tabellenbuch,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 18. Aufl. 2007, ISBN 3-834-80262-X , € 36,90.

*Roloff/Matek Maschinenelemente Formelsammlung,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 8. Aufl. 2006. ISBN 3-834-80119-4, € 20,90.

*Tabellenbuch Metall, 43. Auflage. [http://www.europa-lehrmittel.de/4dcgi/page?responsePage=/html/index2.html&0.9606717324196992 Europa Verlag ], ISBN 3-8085-1673-9, € 21,50

*[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de]

== Links ==

[http://www.gremako.de Gregory & Maackens GmbH & Co. KG]

[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de] '''Hier findest du eine Vorlesung zum Thema Bolzen und Stiftverbindungen.'''

[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]

[[Kategorie:Fertigungstechnik]]

{{Sprungmarke Allgemeines}}

Bolzen- und Stiftverbindungen

2008-10-11T21:04:49Z

Bülent: /* '''Kerbstifte und Kerbnägel''' */

'''Hallo {{Currentuser}}, ich wünsche Dir viel Spaß beim Lesen dieser Seite...'''

==''' Allgemeines''' ==
<table width="100%" border="0">
<tr>
<td><div align="center"><[[Bild:Pins-1-.gif|300px]]
</div></td>
<td><div align="center">__TOC__</div></td>
</tr>
</table>
 
 

Bauteile lassen sich einfach und kostengünstig mit Bolzen, Stiften oder ähnlichen Formteilen verbinden. Diese Verbindungselemente werden sowohl für lose als auch für feste Verbindungen, für Lagerungen, für Führungen, Zentrierungen, Halterungen und zum Sichern der Bauteile gegen Überlastung (z.B. Brechbolzen und [[Bolzen- und Stiftverbindungen: Sicherheits- kupplungen#Bolzengelenk|Sicherheits- kupplungen]]
Sicherheits- kupplungen) verwendet.
Bei losen Verbindungen und auch zur Aufnahme von [http://de.wikipedia.org/wiki/Axialkraft Axialkräften] müssen die Bolzen bzw. die gelagerten oder verbundenen Teile häufig durch '''[[Sicherungselemente]]''', wie Splinte, Sicherungs -ringe oder Querstifte, gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert werden.

== '''Bolzen''' ==

Bolzen werden häufig angewendet als Gelenkverbindung. Für die Bolzendurchmesser empfehlen die '''[[Normen]]''' die [http://www.maschinenbau.tu-ilmenau.de/mb/wwwkt/imk_lehrmaterialien/home/downld_ma/passungssynthese/passungssynthese_030102/html/glossar.html Toleranzklasse] [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html h11].
Für die Bolzen wählt man meist einen härteren '''[[Werkstoff]]''' als für die Bauteile, um Fressgefahr und übermäßigen Verschleiß zu vermeiden. Normbolzen werden aus Automatenstahl hergestellt.Bolzenverbindungen mit Schwenk- bzw. langsamen Umlaufbewegungen arbeiten meist im Bereich der Festkörper-bzw. Mischreibung und sind deshalb durch Fressen bzw. übermäßigen Verschleiß (Ausschlagen) gefährdet. Betriebssichere Lösungen lassen sich durch die Wahl geeigneter Gleitpartner nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|TB 9-1]] finden.
Weiche Bolzen können mit Spannbuchsen eingebaut werden. Bei höheren Anforderungen (extreme Temperaturen, höchste Lagerbelastungen, Korrosion u.a) ermöglicht eine dünne Gleitbeschichtung aus [http://de.wikipedia.org/wiki/Festschmierstoff Festschmierstoffe] oft eine wartungsfreie Lebensdauer -schmierung. Soll eine Schmierung der Lauffläche mittels [http://de.wikipedia.org/wiki/Schmiernippel Schmiernippel] durch den Bolzen hindurch erfolgen, dann sind Schmierlöcher nach DIN 1442 vorzusehen.

[[Bild:Bolzenformen.jpg|500px]]

'''a) Bolzen ohne Kopf, b) Bolzen ohne Kopf und mit Splintlöchern, c) Bolzen mit Kopf und mit Splintloch (Form A ohne Splintloch), d) Bolzen mit Kopf und mit Gewindezapfen'''

----

=== '''Einsatz :''' ===

* Sehr einfache und kostengünstige Verbindung

* Sowohl für lose als auch feste Verbindungen

* Verdrehsicherung Nabe/Welle

* Halterung für Feder

* Lagegenaue Fixierung von Bauteilen

----

=== Anwendungsbeispiele für Bolzenverbindungen ===
<gallery>
Bild:Bolzen in Kranbau.png
Bild:Kranbau.jpg
Bild:Kranbau1.png
Bild:Maschinenteile.png
Bild:Kolbenbolzen.png
Bild:Bolzen mit Sicherung.png
Bild:Gelenkverbindung.jpg
Bild:Gelenkverbindung2.jpg
</gallery>

----

== '''Stifte''' ==
Stiftverbindungen werden hergestellt, in dem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit [http://de.wikipedia.org/wiki/Passung Übermaß] eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und kraftschlüssig. Stifte dienen zur Sicherung der Lage (Fixierung,Zentrierung) von Bauteilen ,zur scherfesten Verbindung von Maschinenteilen, zur Halterung von Federn oder "fliegenden" Lagerung von Maschinenteilen, zur Sicherung von Bolzen und Muttern und zur Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte). Bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen sind die verlangte Fixiergenauigkeit, Herstellkosten für die Aufnahmebohrung (Passarbeit), die Sitzfestigkeit, die Lösbarkeit und die verlangte [http://www.chemgapedia.de/vsengine/popup/vsc/de/glossar/s/sc/scherkraft.glos.html Scherkraft]. Stifte sollen aus einem härteren Werkstoff als die zu verbindenden Bauteile sein.

=== '''Einsatz:''' ===

* Sicherung der Lage (Fixierung, Zentrierung)

* Sicherung gegen Verdrehen - scherfeste Verbindung von Maschinenteilen

* Halterung von Federn

* „Fliegende“ Lagerungen

* Sicherung von Bolzen und Muttern

* Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte)

'''Nach der Form wird grundsätzlich unterschieden zwischen''':

* '''Kegelstift'''

* '''Zylinderstift'''

* '''Kerbstifte und Kerbnägel'''

* '''Spannstift (Spannhülsen)'''

* '''Spannbuchsen'''

'''Alle Stiftarten gibt es in verschiedenen Ausführungen.'''

{{Sprungmarke Allgemeines}}

=== Kegelstifte ===

----

Kegelstifte können die bei häufigem Ausbau auftretende Abnutzung bzw. Lochaufweitung ausgleichen und stellen deshalb immer wieder die genaue Lage der Teile zueinander her. Sie werden überwiegend als Passstifte, aber auch als Verbindungsstifte z.B. als Querstifte bei [http://www.maedler.de/de/Catalog/P/1643/1625/862.aspx Stellringen] und Wellengelenken, verwendet. Da die Aufnahmebohrung kegelig aufgerieben und der Stift eingepasst werden muss, ist ihre Anwendung kostspielig. Kegelstifte lassen sich leicht lösen, sind aber nicht rüttelfest. Kann der Kegelstift nicht herausgeschlagen werden wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Kegelstifte mit Gewindezapfen nach '''[[DIN]]''' EN 28737 bzw. mit Innengewinde '''[[DIN]]''' EN 28736 zu verwenden, die mittels einer Mutter bzw. [[Schraubenverbindungen|Schraube]] gelöst werden können.

[[Bild:Kegelstifte, ungehärtet.jpg|400px]]

'''a) für durchgehende Löcher, b) mit Gewindezapfen (für Grundlöcher), c) mit Innengewinde (für Grundlöcher)'''

=== Zylinderstifte ===

----

Zylinderstifte aus ungehärtetem Stahl und austenitischem Stahl nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 2338 werden in den [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html Toleranzklassen] m6 und h8 gefertigt. Ihre anwendung entspricht den Kegelstiften. Das erforderliche Aufreiben der Bohrung macht ihre Anwendung kostspielig. Sie sind schwerer lösbar als Kegelstifte und auch nicht rüttelfest. Zum Verbinden und Fixieren von hochbeanspruchten und gehärteten Teilen an Vorrichtungen und Werkzeugen kommen durchgehärtete (Typ A) bzw. einsatzgehärtete
(Typ B) Zylinderstifte nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8734 mit der Toleranzklasse m6 in Frage. Kann der Zylinderstift nicht herausgeschlagen werden, wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Zylinderstifte mit Innengewinde nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8733 und nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8735 ausgeführt. Durch eine leichte Abflachung oder Längsrille am Stiftmantel kann beim Eindrücken des Stiftes verdrängte Luft (Öl)
entweichen. Die Stifte können unter Zuhilfenahme von Abziehschrauben "gezogen" werden.

[[Bild:Zylinderstifte.jpg|800px]]

'''a) für durchgehende Löcher, b) bis d) mit Innengewinde und Abflachung oder Längsrille zur Druckentlastung (für Grundlöcher)
'''e) Lösen eines Stiftes mit Hilfe einer Abziehschschraube, f) Lösen eines Stiftes mit Hilfe eines von Hand geführten Schlaggewichtes'''

=== '''Kerbstifte und Kerbnägel''' ===

----

Im Gegensatz zu den glatten Kegel- und Zylinderstiften sind Kerbstifte und Kerbnägel am Umfang mit 3 Kerbwulstpaaren versehen, die beim Einschlagen in das nur mit dem [[Anschleifen von Spiralbohrern|Spiralbohrer]] hergestelte Loch elastisch in die Kerbfurchen zurückgedrängt werden.Die dadurch gegenüber der unbeschädigt bleibenden Bohrlochwandung entstehende radiale Verspannung hält den Kerbstift (Kerbnagel) rüttelfest.Er kann mehrfach wiederverwendet werden.Die Herstellung solcher Verbindungen ist aufgrund der einfachen Arbeitsweise sehr wirtschaftlich.Kerbstifte nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8739 bis 8745 werden sowohl als Befestigungs- und Sicherungsstifte an Stelle von Kegel- und Zylinderstiften sowie auch als Lager- und Gelenkbolzen vielseitig verwendet.Mit Kerbnägeln nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8746 und 8747 können gering beanspruchte Teile, wie Rohrschellen und Schilder, einfach und schnell befestigt werden.Um ein ein Fressen der Stifte zu verhindern, muss ihre [[Festigkeit]] größer als die der Bauteile sein.

[[Bild:Kerbwulst.jpg|800px]]

'''a) Kerbprinzip, b) Passkerbstift mit Halös nach DIN 1469, c) Zylinderkerbstift mit Einführ-Ende, d) Kegelkerbstift,
'''e) Passkerbstift, f) Zylinderkerbstift mit Fase, g) Steckkerbstift, h) Knebelkerbstift, i) Halbrundkerbnagel, k)''' '''Senkkerbnagel'''

=== Spannstifte (Spannhülsen) ===

----

Spannstifte werden aus gewalztem Federbandstahl gerollt. Die leichte Ausführung nach DIN EN ISO 13337 unterscheidet sich von der schweren Ausführung nach DIN EN ISO 8752 nur durch die Wanndicke (0,1 * d bzw. 0,2 * d). Die in Längsrichtung geschlitzten Hülsen haben gegenüber dem Lochdurchmesser je nach Größe ein Übermaß von 0,2 bis 0,5mm, so dass sich nach dem Eintreiben ein rüttelfester Sitz ergibt. Die Stifte lassen sich leicht austreiben und können mehrfach wieder verwendet werden. Kegelige Stiftenden erleichtern das Einführen in die Aufnahmebohrung. Spannstifte sind zur Aufnahme von Stoß- und
Schlagarbeit geeignet. Sie werden ähnlich wie Kerbstifte als Pass-, Befestigungs- und Sicherungsstifte wervendet. Als Schrauben- und Bolzenhülsen werden sie dort eingesetzt, wo Scherkräfte zu übertragen sind und die Schrauben und Bolzen entlastet und klein gehalten werden sollen. Beim Einbau der Stifte ist die Lage des Schlitzes zur Kraftrichtung zu beachten.
Für große Scherkräfte können aus zwei ineinandergeschobenen Stiften Verbundspannstifte gebildet werden. Beim Connex-Spannstift bewirken die versetzt angeordneten Zähne des Schlitzes eine zusätzliche Axialspannung. Spiral-Spannstifte und Connex-Spannstift weisen gegenüber Spannstiften mit offenem Schlitz folgende Vorteile auf:Erhöhte Sitzfestigkeit, gleichhoher Scherfestigkeit in jeder radialen Richtung. Sie sind unempfindlich gegen Stoß- und Schlagbeanspruchung und werden als Pass-, Verbindungs- und Gelenkstifte eingesetzt. Die Aufnahmebohrungen für alle Spannstifte können einfach mit Spiralbohrern hergestellt werden.

[[Bild:Spannstifte.jpg|700px]]

'''a) Spannstift, b) weiche Federung (vermeiden), c) harte Federung, d) Verbundspannstift, e) Spiral-Spannstift,
'''f) Connex-Spannstift'''

=== Spannbuchsen ===

----

Spannbuchsen werden aus vergütetem [http://www.banki.hu/~aat/oktatas/gepesz/anyagtudomany2/diagram/m_5026_56Si7.pdf Federbandstahl 55Si7] gerollt, wahlweise mit geradem, pfeilförmigem und schrägem Schlitz ausgeführt und als Einspannbuchsen für Bohrungen bzw. als Aufspannbuchsen für Zapfen verwendet.Sie können bei großen Lagerdrücken mit geringen Schwingbewegungen und bei nicht ausreichender Schmierung als Lager geeignet sein. Als leicht auswechselbare Verschleißteile erhöhen sie die Lebensdauer von Bauteilen, wie z.B. Bremsgestängen von Schienenfahrzeuge und Gelenken von Baumaschinen.Die aufnehmenden Bohrungen bzw. Zapfen werden in den Toleranzklassen H8 bzw. h8 ausgeführt.

[[Bild:Spannbuchsen.jpg|600px]]

'''a) Einspannbuchse ohne Aussenkung (Form E) und mit pfeilförmigem schlitz (Form P) für Lagerungen mit Umlaufbewegungen,
'''b)Aufpspannbuchse mit geradem Schlitz (Form G) für Lagerungen mit Schwenkbewegungen'''

=== '''Anwendungs Beispiele für Stifte''' ===

----

[[Bild:Ke2-04112005 00960657.png]]

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Wiederholungsfragen''' ==
1-) Wie lassen sich Bauteile mit Bolzen und Stiften verbinden?

2-) Warum werden Bolzen bei losen Verbindungen gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert?

3-) Aus welchen Werkstoff werden Bolzen hergestellt und warum wählt man einen härteren Werkstoff als für die Bauteile?

4-) Wie werden Stiftverbindungen hergestellt?

5-) Was ist bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen?

6-) Warum ist die Anwendung von Kegelstiften kostspielig?

7-) Wo kommen den Typ A und Typ B Zylinderstifte zum Einsatz?

8-) Was haben Kerbstifte Gegensatz zu den glatten Kegel und Zylinderstiften am Umfang?

9-) Wo werden Kerbnägel Eingesetzt?

10-) Wodurch unterscheiden sich die Leichte Ausführung und die schwere Ausführung von Spannstiften?

11-) Wo werden Spannbuchsen als leicht auswechselbare Verschleißteile eingesetzt?

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösungen#Lösungen|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Bolzenverbindungen''' ==

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|thumb|right|300px]]

'''Die Bolzenverbindungen werden in Prinzip wie im Bild dargestellt, gestaltet. Die Bolzen werden dabei auf Biegung, Schub und Flächenpressung beansprucht.'''

'''Die Fügebedingungen des Bolzens in der Gabel und in der Stange haben einen erheblichen Einfluss auf die Größe der im Bolzen auftretenden Biegemomente.'''

----

=== Einbaufälle und Biegemomente von Bolzen (Einbaufall 1) ===

'''Einbaufall 1'''

Der Bolzen sitzt in der Gabel und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 1.png|thumb|right|300px]]

1-) Bolzen als frei aufliegender Träger

2-) Querkraftfläche

3-) Momentenfläche

[[Bild:Mbmax.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

tG = Dicke des Gabelauges

----

=== '''Einbaufall 2''' ===

Der Bolzen sitzt in der Gabel mit einer Übermaßpassung und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall2.png|thumb|right|300px]]

4-) Bolzen als beidseitig eingespannter Träger

5-) Querkraftfläche im Bereich der Stange

6-) Momentenfläche im Bereich der Stange

[[Bild:Mbmax2.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

Gleichgroßes Biegemoment in den Bolzenquerschnitten A-B und C-D.

----

=== '''Einbaufall 3''' ===

Der Bolzen sitzt in der Stange mit einer Übermaßpassung und in der Gabel mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 3.png|right|thumb|300px]]

7-) Bolzen als mittig eingespannter Träger

8-) Querkraftfläche im bereih der Gabel

9-) Momentenfläche im Bereich der Gabel

[[Bild:Mbmax3.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

tG = Dicke des Gabelauges

Größtes Biegemoment in den Einspannquerschnitten A-B .

----

=== Festlegen der Bauteilabmessungen ===
[[Bild:Bolzen Durchmesser.png|thumb|right|400px]]

'''Bolzendurchmesser (Entwurfsberechnung)'''

[[Bild:D.png|150px]]

'''Für Augen und Naben Durchmesser:'''

'''D = (2,5…3) * d (für Stahl und GS)'''

'''D = (3…3,5) * d (für GJL und GG)'''

''d'' = Bolzendurchmesser

''KA'' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''k'' = Einspannfaktor,abhängig vom Einbaufall (siehe Bild rechts)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Fnenn = Nenn-Betriebskraft

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastung abhängig siehe Bild rechts)

''ts'' = Dicke des Stangen (Formel siehe Bild rechts)

tG = Dicke des Gabelauges (Formel siehe Bild rechts)

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.
----

=== '''Biegespannung (Vollbolzen)''' ===

[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px]]

'''σ'''b = Biegespannung

''KA'' = Anwendunsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment (Einbaufall beachten und ''M'' bmax Formel entsprechend auswählen)

''W'' = Wiederstandsmoment

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Biegespannung.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

----

=== '''Schubspannung in der Nulllinie (Vollbolzen)''' ===
[[Bild:Tazul.png|thumb|right|300px]]

'''τ'''max = Schubspannung

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''S = Querschnittsfläche des Bolzens

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Tmax.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

----

=== '''Mittlere Flähenpressung''' ===

[[Bild:Pzul.png|thumb|right|300px]]

[[Bild:Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung (Belastungsfall beachten)
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''proj = Projektionsfläche zur Berechnung der mittleren Flächenpressung

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Berechnungsaufgabe für eine Bolzenverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.1 (Seite: 293 RM)

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|300px]]

Ein Bolzengelenk soll durch eine sehr stark stoßhaft auftretende Kraft F=14,5kN schwellend belastet werden.
Für Stangen- und Gabelkopf ist der Werkstoff S275JR vorgesehen. Als Bolzen soll ein ungehärteter Zylinderstift nach '''[[DIN]]''' EN ISO 2338,Toleranzfeld h8 verwendet werden, der in der Bohrung des Stangenkopfes mit einer Spielpassung und in der Bohrung der Gabel mit einer Übermaßpassung sitzt.Im Betrieb führt der Bolzen keine Gleitbewegung in dem Stangenkopf aus.

'''Gesucht''':

a-) Die Hauptabmessungen des Gelenkes (''d'', ''ts'', tG , ''D'' und ''l'' ) sind zu ermitteln. ( ''l''= Stiftlänge) Für den Bolzen ist die
Normbezeichnung anzugeben. [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 9-3)#Bolzengelenk|(TB 9-3)]]

b-) Das Gelenk ist auf Abscheren und auf Flächenpressung in der Gabelbohrung und in der Stangenbohrung zu prüfen.

c-) Der Bolzen ist auf Biegespannung zu prüfen.

[[Media:Bolzen_Aufgabe.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Bolzengelenk|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Stiftverbindungen''' ==

=== Querstiftverbindung ===
[[Bild:Querstiftverbindungen.png|thumb|right|700px]]

'''Querstiftverbindungen, die ein Drehmoment zu übertragen haben, wie z.B. Hebelnaben, werden bei größeren Kräften auf Flächenpressung und auf Abscheren nachgeprüft.'''

'''mittlere Flächenpressung (Nabe)'''

[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]
[[Bild:Tazulässig.png|thumb|right|300px]]
[[Bild:PN(Nabe).png]]

'''maximale mittlere Flächenpressung (Welle)'''

[[Bild:Pw.png]]

'''Scherspannung im Stift'''

[[Bild:Scherspannung.png]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser
[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,2...0,3) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''D'' = 2 * ''s'' + dw

''s'' = Dicke der Nabenwand
[Erfahrungsgemäß wird für den entwurfgewählt: ''s'' = (0,25...0,5) * dw für St- und GS-Naben, ''s'' = 0,75 * dw für GJL-(GG-)Naben]

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== Steckstiftverbindungen ===
[[Bild:Steckstift-Verbindungen.png|thumb|400px|right]]

'''Bei Steckstiftverbindungen entprechend Bild wird der Stift durch das Moment ''M'' = ''F'' * ''l'' auf Biegung und durch ''F'' als Querkraft auf Scub, der jedoch vernahlässigt werden kann, sowie auf Flächenpressung beansprucht.'''

'''Biegespannung'''

[[Bild:Biegespannung Qb.png]]

'''σ'''b = Biegespannung
[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px]]
'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten), für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''d'' = Stiftdurchmesser

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

'''Maximale mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Pmax Steckstift.png]]
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''F''nenn = senkrecht zur Stiftachse wirkende Nennbiegekraft

''l'' = Hebelarm der Biegekraft

''s'' = Einstecktiefe des Stiftes

''d'' = Stiftdurchmesser

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== '''Längsstiftverbindungen''' ===
[[Bild:Längsstiftverbindung.png|thumb|right|400px]]

'''Längsstiftverbindungen, die entsprechend Bild ein Drehmoment zu übertragen haben, werden auf Flächenpressung und Abscheren des Stiftes beansprucht. Da rechnerisch die mittlere Flächenpressung doppelt so groß wie die Abscherspannung ist, kann die Scherbeanspruchung in Vollstiften vernachlässigt werden, solange 2 * '''τ'''azul > ''p''zul ist, was für alle üdlichen Werkstoffpaarungen zutrifft.'''

'''mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Mittlere Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser

[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,15...0,2) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''l'' = tragende Stiftlänge, abhängig von der Nabenbreite, üblich ''l'' = (1...1,5) * dw

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

== '''Berechnungsaufgabe für eine Stiftverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.3 (Seite: 295 RM)

[[Bild:Schalthebel.jpg|400px]]

Die Nabe eines Schalthebels aus EN-GJL-200 soll mit einer Welle aus E295 mit dw=32mm Durchmesser durch einen Kegelkerbstift nach DIN EN ISO 8744 als Querstift verbunden werden. Am Ende des Hebels mit Länge ''l''1= 80mm ist zur Befestigung der Rückstellfeder ein Passkerbstift DIN 1469-C8x25-St (Kerbstift mit Hals und gerundeter Nut am Ende) eingesetzt, so dass bei s= 12mm, die freie Stiftlänge ''l''2= 15mm beträgt. Die größte Federkraft F=400 N greift schwellend an. Stöße treten nicht auf.

'''Gesucht''':

a-) Der zum Wellendurchmesser dw passende (mittlere) Durchmesser ( d ) des Querstiftes und dessen Länge '''''l''''' sind festzulegen,

wenn der Nabendurchmesser D= 2 * dw ausgeführt wird. Die Normbezeichnung des Kegelkerbstiftes ist anzugeben.

b-) Die Querstiftverbindung ist nach Flächenpressung (Nabe, Welle) und Abscheren zu prüfen.

c-) Der Passkerbstift ist zu prüfen ( auf Biegung ), für den zunächst ein Durchmesser d1= 8mm vorgesehen wird, der ggf. zu ändern ist.

d-) Die Flächenpressung für den Passkerbstift ist zu prüfen.

[[Media:Aufgabe_Stifte.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Schalthebel|Hier geht's zur Lösung!]]

== Formelzeichen mit Einheiten ==
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Formelzeichen|Hier geht's zur Formelzeichen!]]

=='''Powerpoint'''==

[[Media:Bolzen_und_Stifte.ppt|Bolzen-,Stiftverbindungen]]

==Quellenangabe==

*Roloff/Matek: Maschinenelemente, Lehrbuch und Tabellenbuch,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 18. Aufl. 2007, ISBN 3-834-80262-X , € 36,90.

*Roloff/Matek Maschinenelemente Formelsammlung,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 8. Aufl. 2006. ISBN 3-834-80119-4, € 20,90.

*Tabellenbuch Metall, 43. Auflage. [http://www.europa-lehrmittel.de/4dcgi/page?responsePage=/html/index2.html&0.9606717324196992 Europa Verlag ], ISBN 3-8085-1673-9, € 21,50

*[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de]

== Links ==

[http://www.gremako.de Gregory & Maackens GmbH & Co. KG]

[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de] '''Hier findest du eine Vorlesung zum Thema Bolzen und Stiftverbindungen.'''

[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]

[[Kategorie:Fertigungstechnik]]

{{Sprungmarke Allgemeines}}

Bolzen- und Stiftverbindungen

2008-10-11T21:04:21Z

Bülent: /* '''Bolzen''' */

'''Hallo {{Currentuser}}, ich wünsche Dir viel Spaß beim Lesen dieser Seite...'''

==''' Allgemeines''' ==
<table width="100%" border="0">
<tr>
<td><div align="center"><[[Bild:Pins-1-.gif|300px]]
</div></td>
<td><div align="center">__TOC__</div></td>
</tr>
</table>
 
 

Bauteile lassen sich einfach und kostengünstig mit Bolzen, Stiften oder ähnlichen Formteilen verbinden. Diese Verbindungselemente werden sowohl für lose als auch für feste Verbindungen, für Lagerungen, für Führungen, Zentrierungen, Halterungen und zum Sichern der Bauteile gegen Überlastung (z.B. Brechbolzen und [[Bolzen- und Stiftverbindungen: Sicherheits- kupplungen#Bolzengelenk|Sicherheits- kupplungen]]
Sicherheits- kupplungen) verwendet.
Bei losen Verbindungen und auch zur Aufnahme von [http://de.wikipedia.org/wiki/Axialkraft Axialkräften] müssen die Bolzen bzw. die gelagerten oder verbundenen Teile häufig durch '''[[Sicherungselemente]]''', wie Splinte, Sicherungs -ringe oder Querstifte, gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert werden.

== '''Bolzen''' ==

Bolzen werden häufig angewendet als Gelenkverbindung. Für die Bolzendurchmesser empfehlen die '''[[Normen]]''' die [http://www.maschinenbau.tu-ilmenau.de/mb/wwwkt/imk_lehrmaterialien/home/downld_ma/passungssynthese/passungssynthese_030102/html/glossar.html Toleranzklasse] [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html h11].
Für die Bolzen wählt man meist einen härteren '''[[Werkstoff]]''' als für die Bauteile, um Fressgefahr und übermäßigen Verschleiß zu vermeiden. Normbolzen werden aus Automatenstahl hergestellt.Bolzenverbindungen mit Schwenk- bzw. langsamen Umlaufbewegungen arbeiten meist im Bereich der Festkörper-bzw. Mischreibung und sind deshalb durch Fressen bzw. übermäßigen Verschleiß (Ausschlagen) gefährdet. Betriebssichere Lösungen lassen sich durch die Wahl geeigneter Gleitpartner nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|TB 9-1]] finden.
Weiche Bolzen können mit Spannbuchsen eingebaut werden. Bei höheren Anforderungen (extreme Temperaturen, höchste Lagerbelastungen, Korrosion u.a) ermöglicht eine dünne Gleitbeschichtung aus [http://de.wikipedia.org/wiki/Festschmierstoff Festschmierstoffe] oft eine wartungsfreie Lebensdauer -schmierung. Soll eine Schmierung der Lauffläche mittels [http://de.wikipedia.org/wiki/Schmiernippel Schmiernippel] durch den Bolzen hindurch erfolgen, dann sind Schmierlöcher nach DIN 1442 vorzusehen.

[[Bild:Bolzenformen.jpg|500px]]

'''a) Bolzen ohne Kopf, b) Bolzen ohne Kopf und mit Splintlöchern, c) Bolzen mit Kopf und mit Splintloch (Form A ohne Splintloch), d) Bolzen mit Kopf und mit Gewindezapfen'''

----

=== '''Einsatz :''' ===

* Sehr einfache und kostengünstige Verbindung

* Sowohl für lose als auch feste Verbindungen

* Verdrehsicherung Nabe/Welle

* Halterung für Feder

* Lagegenaue Fixierung von Bauteilen

----

=== Anwendungsbeispiele für Bolzenverbindungen ===
<gallery>
Bild:Bolzen in Kranbau.png
Bild:Kranbau.jpg
Bild:Kranbau1.png
Bild:Maschinenteile.png
Bild:Kolbenbolzen.png
Bild:Bolzen mit Sicherung.png
Bild:Gelenkverbindung.jpg
Bild:Gelenkverbindung2.jpg
</gallery>

----

== '''Stifte''' ==
Stiftverbindungen werden hergestellt, in dem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit [http://de.wikipedia.org/wiki/Passung Übermaß] eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und kraftschlüssig. Stifte dienen zur Sicherung der Lage (Fixierung,Zentrierung) von Bauteilen ,zur scherfesten Verbindung von Maschinenteilen, zur Halterung von Federn oder "fliegenden" Lagerung von Maschinenteilen, zur Sicherung von Bolzen und Muttern und zur Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte). Bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen sind die verlangte Fixiergenauigkeit, Herstellkosten für die Aufnahmebohrung (Passarbeit), die Sitzfestigkeit, die Lösbarkeit und die verlangte [http://www.chemgapedia.de/vsengine/popup/vsc/de/glossar/s/sc/scherkraft.glos.html Scherkraft]. Stifte sollen aus einem härteren Werkstoff als die zu verbindenden Bauteile sein.

=== '''Einsatz:''' ===

* Sicherung der Lage (Fixierung, Zentrierung)

* Sicherung gegen Verdrehen - scherfeste Verbindung von Maschinenteilen

* Halterung von Federn

* „Fliegende“ Lagerungen

* Sicherung von Bolzen und Muttern

* Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte)

'''Nach der Form wird grundsätzlich unterschieden zwischen''':

* '''Kegelstift'''

* '''Zylinderstift'''

* '''Kerbstifte und Kerbnägel'''

* '''Spannstift (Spannhülsen)'''

* '''Spannbuchsen'''

'''Alle Stiftarten gibt es in verschiedenen Ausführungen.'''

{{Sprungmarke Allgemeines}}

=== Kegelstifte ===

----

Kegelstifte können die bei häufigem Ausbau auftretende Abnutzung bzw. Lochaufweitung ausgleichen und stellen deshalb immer wieder die genaue Lage der Teile zueinander her. Sie werden überwiegend als Passstifte, aber auch als Verbindungsstifte z.B. als Querstifte bei [http://www.maedler.de/de/Catalog/P/1643/1625/862.aspx Stellringen] und Wellengelenken, verwendet. Da die Aufnahmebohrung kegelig aufgerieben und der Stift eingepasst werden muss, ist ihre Anwendung kostspielig. Kegelstifte lassen sich leicht lösen, sind aber nicht rüttelfest. Kann der Kegelstift nicht herausgeschlagen werden wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Kegelstifte mit Gewindezapfen nach '''[[DIN]]''' EN 28737 bzw. mit Innengewinde '''[[DIN]]''' EN 28736 zu verwenden, die mittels einer Mutter bzw. [[Schraubenverbindungen|Schraube]] gelöst werden können.

[[Bild:Kegelstifte, ungehärtet.jpg|400px]]

'''a) für durchgehende Löcher, b) mit Gewindezapfen (für Grundlöcher), c) mit Innengewinde (für Grundlöcher)'''

=== Zylinderstifte ===

----

Zylinderstifte aus ungehärtetem Stahl und austenitischem Stahl nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 2338 werden in den [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html Toleranzklassen] m6 und h8 gefertigt. Ihre anwendung entspricht den Kegelstiften. Das erforderliche Aufreiben der Bohrung macht ihre Anwendung kostspielig. Sie sind schwerer lösbar als Kegelstifte und auch nicht rüttelfest. Zum Verbinden und Fixieren von hochbeanspruchten und gehärteten Teilen an Vorrichtungen und Werkzeugen kommen durchgehärtete (Typ A) bzw. einsatzgehärtete
(Typ B) Zylinderstifte nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8734 mit der Toleranzklasse m6 in Frage. Kann der Zylinderstift nicht herausgeschlagen werden, wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Zylinderstifte mit Innengewinde nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8733 und nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8735 ausgeführt. Durch eine leichte Abflachung oder Längsrille am Stiftmantel kann beim Eindrücken des Stiftes verdrängte Luft (Öl)
entweichen. Die Stifte können unter Zuhilfenahme von Abziehschrauben "gezogen" werden.

[[Bild:Zylinderstifte.jpg|800px]]

'''a) für durchgehende Löcher, b) bis d) mit Innengewinde und Abflachung oder Längsrille zur Druckentlastung (für Grundlöcher)
'''e) Lösen eines Stiftes mit Hilfe einer Abziehschschraube, f) Lösen eines Stiftes mit Hilfe eines von Hand geführten Schlaggewichtes'''

=== '''Kerbstifte und Kerbnägel''' ===

----

Im Gegensatz zu den glatten Kegel- und Zylinderstiften sind Kerbstifte und Kerbnägel am Umfang mit 3 Kerbwulstpaaren versehen, die beim Einschlagen in das nur mit dem [[Anschleifen von Spiralbohrern|Spiralbohrer]] hergestelte Loch elastisch in die Kerbfurchen zurückgedrängt werden.Die dadurch gegenüber der unbeschädigt bleibenden Bohrlochwandung entstehende radiale Verspannung hält den Kerbstift (Kerbnagel) rüttelfest.Er kann mehrfach wiederverwendet werden.Die Herstellung solcher Verbindungen ist aufgrund der einfachen Arbeitsweise sehr wirtschaftlich.Kerbstifte nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8739 bis 8745 werden sowohl als Befestigungs- und Sicherungsstifte an Stelle von Kegel- und Zylinderstiften sowie auch als Lager- und Gelenkbolzen vielseitig verwendet.Mit Kerbnägeln nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8746 und 8747 können gering beanspruchte Teile, wie Rohrschellen und Schilder, einfach und schnell befestigt werden.Um ein ein Fressen der Stifte zu verhindern, muss ihre [[Festigkeit]] größer als die der Bauteile sein.

[[Bild:Kerbwulst.jpg|800px]]

'''a) Kerbprinzip, b) Passkerbstift mit Halös nach DIN 1469, c) Zylinderkerbstift mit Einführ-Ende, d) Kegelkerbstift,
'''e) Passkerbstift, f) Zylinderkerbstift mit Fase, g) Steckkerbstift, h) Knebelkerbstift, i) Halbrundkerbnagel, k)''' '''Senkkerbnagel'''

=== Spannstifte (Spannhülsen) ===

----

Spannstifte werden aus gewalztem Federbandstahl gerollt. Die leichte Ausführung nach DIN EN ISO 13337 unterscheidet sich von der schweren Ausführung nach DIN EN ISO 8752 nur durch die Wanndicke (0,1 * d bzw. 0,2 * d). Die in Längsrichtung geschlitzten Hülsen haben gegenüber dem Lochdurchmesser je nach Größe ein Übermaß von 0,2 bis 0,5mm, so dass sich nach dem Eintreiben ein rüttelfester Sitz ergibt. Die Stifte lassen sich leicht austreiben und können mehrfach wieder verwendet werden. Kegelige Stiftenden erleichtern das Einführen in die Aufnahmebohrung. Spannstifte sind zur Aufnahme von Stoß- und
Schlagarbeit geeignet. Sie werden ähnlich wie Kerbstifte als Pass-, Befestigungs- und Sicherungsstifte wervendet. Als Schrauben- und Bolzenhülsen werden sie dort eingesetzt, wo Scherkräfte zu übertragen sind und die Schrauben und Bolzen entlastet und klein gehalten werden sollen. Beim Einbau der Stifte ist die Lage des Schlitzes zur Kraftrichtung zu beachten.
Für große Scherkräfte können aus zwei ineinandergeschobenen Stiften Verbundspannstifte gebildet werden. Beim Connex-Spannstift bewirken die versetzt angeordneten Zähne des Schlitzes eine zusätzliche Axialspannung. Spiral-Spannstifte und Connex-Spannstift weisen gegenüber Spannstiften mit offenem Schlitz folgende Vorteile auf:Erhöhte Sitzfestigkeit, gleichhoher Scherfestigkeit in jeder radialen Richtung. Sie sind unempfindlich gegen Stoß- und Schlagbeanspruchung und werden als Pass-, Verbindungs- und Gelenkstifte eingesetzt. Die Aufnahmebohrungen für alle Spannstifte können einfach mit Spiralbohrern hergestellt werden.

[[Bild:Spannstifte.jpg|700px]]

'''a) Spannstift, b) weiche Federung (vermeiden), c) harte Federung, d) Verbundspannstift, e) Spiral-Spannstift,
'''f) Connex-Spannstift'''

=== Spannbuchsen ===

----

Spannbuchsen werden aus vergütetem [http://www.banki.hu/~aat/oktatas/gepesz/anyagtudomany2/diagram/m_5026_56Si7.pdf Federbandstahl 55Si7] gerollt, wahlweise mit geradem, pfeilförmigem und schrägem Schlitz ausgeführt und als Einspannbuchsen für Bohrungen bzw. als Aufspannbuchsen für Zapfen verwendet.Sie können bei großen Lagerdrücken mit geringen Schwingbewegungen und bei nicht ausreichender Schmierung als Lager geeignet sein. Als leicht auswechselbare Verschleißteile erhöhen sie die Lebensdauer von Bauteilen, wie z.B. Bremsgestängen von Schienenfahrzeuge und Gelenken von Baumaschinen.Die aufnehmenden Bohrungen bzw. Zapfen werden in den Toleranzklassen H8 bzw. h8 ausgeführt.

[[Bild:Spannbuchsen.jpg|600px]]

'''a) Einspannbuchse ohne Aussenkung (Form E) und mit pfeilförmigem schlitz (Form P) für Lagerungen mit Umlaufbewegungen,
'''b)Aufpspannbuchse mit geradem Schlitz (Form G) für Lagerungen mit Schwenkbewegungen'''

=== '''Anwendungs Beispiele für Stifte''' ===

----

[[Bild:Ke2-04112005 00960657.png]]

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Wiederholungsfragen''' ==
1-) Wie lassen sich Bauteile mit Bolzen und Stiften verbinden?

2-) Warum werden Bolzen bei losen Verbindungen gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert?

3-) Aus welchen Werkstoff werden Bolzen hergestellt und warum wählt man einen härteren Werkstoff als für die Bauteile?

4-) Wie werden Stiftverbindungen hergestellt?

5-) Was ist bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen?

6-) Warum ist die Anwendung von Kegelstiften kostspielig?

7-) Wo kommen den Typ A und Typ B Zylinderstifte zum Einsatz?

8-) Was haben Kerbstifte Gegensatz zu den glatten Kegel und Zylinderstiften am Umfang?

9-) Wo werden Kerbnägel Eingesetzt?

10-) Wodurch unterscheiden sich die Leichte Ausführung und die schwere Ausführung von Spannstiften?

11-) Wo werden Spannbuchsen als leicht auswechselbare Verschleißteile eingesetzt?

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösungen#Lösungen|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Bolzenverbindungen''' ==

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|thumb|right|300px]]

'''Die Bolzenverbindungen werden in Prinzip wie im Bild dargestellt, gestaltet. Die Bolzen werden dabei auf Biegung, Schub und Flächenpressung beansprucht.'''

'''Die Fügebedingungen des Bolzens in der Gabel und in der Stange haben einen erheblichen Einfluss auf die Größe der im Bolzen auftretenden Biegemomente.'''

----

=== Einbaufälle und Biegemomente von Bolzen (Einbaufall 1) ===

'''Einbaufall 1'''

Der Bolzen sitzt in der Gabel und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 1.png|thumb|right|300px]]

1-) Bolzen als frei aufliegender Träger

2-) Querkraftfläche

3-) Momentenfläche

[[Bild:Mbmax.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

tG = Dicke des Gabelauges

----

=== '''Einbaufall 2''' ===

Der Bolzen sitzt in der Gabel mit einer Übermaßpassung und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall2.png|thumb|right|300px]]

4-) Bolzen als beidseitig eingespannter Träger

5-) Querkraftfläche im Bereich der Stange

6-) Momentenfläche im Bereich der Stange

[[Bild:Mbmax2.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

Gleichgroßes Biegemoment in den Bolzenquerschnitten A-B und C-D.

----

=== '''Einbaufall 3''' ===

Der Bolzen sitzt in der Stange mit einer Übermaßpassung und in der Gabel mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 3.png|right|thumb|300px]]

7-) Bolzen als mittig eingespannter Träger

8-) Querkraftfläche im bereih der Gabel

9-) Momentenfläche im Bereich der Gabel

[[Bild:Mbmax3.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

tG = Dicke des Gabelauges

Größtes Biegemoment in den Einspannquerschnitten A-B .

----

=== Festlegen der Bauteilabmessungen ===
[[Bild:Bolzen Durchmesser.png|thumb|right|400px]]

'''Bolzendurchmesser (Entwurfsberechnung)'''

[[Bild:D.png|150px]]

'''Für Augen und Naben Durchmesser:'''

'''D = (2,5…3) * d (für Stahl und GS)'''

'''D = (3…3,5) * d (für GJL und GG)'''

''d'' = Bolzendurchmesser

''KA'' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''k'' = Einspannfaktor,abhängig vom Einbaufall (siehe Bild rechts)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Fnenn = Nenn-Betriebskraft

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastung abhängig siehe Bild rechts)

''ts'' = Dicke des Stangen (Formel siehe Bild rechts)

tG = Dicke des Gabelauges (Formel siehe Bild rechts)

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.
----

=== '''Biegespannung (Vollbolzen)''' ===

[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px]]

'''σ'''b = Biegespannung

''KA'' = Anwendunsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment (Einbaufall beachten und ''M'' bmax Formel entsprechend auswählen)

''W'' = Wiederstandsmoment

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Biegespannung.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

----

=== '''Schubspannung in der Nulllinie (Vollbolzen)''' ===
[[Bild:Tazul.png|thumb|right|300px]]

'''τ'''max = Schubspannung

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''S = Querschnittsfläche des Bolzens

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Tmax.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

----

=== '''Mittlere Flähenpressung''' ===

[[Bild:Pzul.png|thumb|right|300px]]

[[Bild:Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung (Belastungsfall beachten)
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''proj = Projektionsfläche zur Berechnung der mittleren Flächenpressung

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Berechnungsaufgabe für eine Bolzenverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.1 (Seite: 293 RM)

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|300px]]

Ein Bolzengelenk soll durch eine sehr stark stoßhaft auftretende Kraft F=14,5kN schwellend belastet werden.
Für Stangen- und Gabelkopf ist der Werkstoff S275JR vorgesehen. Als Bolzen soll ein ungehärteter Zylinderstift nach '''[[DIN]]''' EN ISO 2338,Toleranzfeld h8 verwendet werden, der in der Bohrung des Stangenkopfes mit einer Spielpassung und in der Bohrung der Gabel mit einer Übermaßpassung sitzt.Im Betrieb führt der Bolzen keine Gleitbewegung in dem Stangenkopf aus.

'''Gesucht''':

a-) Die Hauptabmessungen des Gelenkes (''d'', ''ts'', tG , ''D'' und ''l'' ) sind zu ermitteln. ( ''l''= Stiftlänge) Für den Bolzen ist die
Normbezeichnung anzugeben. [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 9-3)#Bolzengelenk|(TB 9-3)]]

b-) Das Gelenk ist auf Abscheren und auf Flächenpressung in der Gabelbohrung und in der Stangenbohrung zu prüfen.

c-) Der Bolzen ist auf Biegespannung zu prüfen.

[[Media:Bolzen_Aufgabe.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Bolzengelenk|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Stiftverbindungen''' ==

=== Querstiftverbindung ===
[[Bild:Querstiftverbindungen.png|thumb|right|700px]]

'''Querstiftverbindungen, die ein Drehmoment zu übertragen haben, wie z.B. Hebelnaben, werden bei größeren Kräften auf Flächenpressung und auf Abscheren nachgeprüft.'''

'''mittlere Flächenpressung (Nabe)'''

[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]
[[Bild:Tazulässig.png|thumb|right|300px]]
[[Bild:PN(Nabe).png]]

'''maximale mittlere Flächenpressung (Welle)'''

[[Bild:Pw.png]]

'''Scherspannung im Stift'''

[[Bild:Scherspannung.png]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser
[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,2...0,3) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''D'' = 2 * ''s'' + dw

''s'' = Dicke der Nabenwand
[Erfahrungsgemäß wird für den entwurfgewählt: ''s'' = (0,25...0,5) * dw für St- und GS-Naben, ''s'' = 0,75 * dw für GJL-(GG-)Naben]

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== Steckstiftverbindungen ===
[[Bild:Steckstift-Verbindungen.png|thumb|400px|right]]

'''Bei Steckstiftverbindungen entprechend Bild wird der Stift durch das Moment ''M'' = ''F'' * ''l'' auf Biegung und durch ''F'' als Querkraft auf Scub, der jedoch vernahlässigt werden kann, sowie auf Flächenpressung beansprucht.'''

'''Biegespannung'''

[[Bild:Biegespannung Qb.png]]

'''σ'''b = Biegespannung
[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px]]
'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten), für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''d'' = Stiftdurchmesser

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

'''Maximale mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Pmax Steckstift.png]]
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''F''nenn = senkrecht zur Stiftachse wirkende Nennbiegekraft

''l'' = Hebelarm der Biegekraft

''s'' = Einstecktiefe des Stiftes

''d'' = Stiftdurchmesser

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== '''Längsstiftverbindungen''' ===
[[Bild:Längsstiftverbindung.png|thumb|right|400px]]

'''Längsstiftverbindungen, die entsprechend Bild ein Drehmoment zu übertragen haben, werden auf Flächenpressung und Abscheren des Stiftes beansprucht. Da rechnerisch die mittlere Flächenpressung doppelt so groß wie die Abscherspannung ist, kann die Scherbeanspruchung in Vollstiften vernachlässigt werden, solange 2 * '''τ'''azul > ''p''zul ist, was für alle üdlichen Werkstoffpaarungen zutrifft.'''

'''mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Mittlere Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser

[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,15...0,2) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''l'' = tragende Stiftlänge, abhängig von der Nabenbreite, üblich ''l'' = (1...1,5) * dw

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

== '''Berechnungsaufgabe für eine Stiftverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.3 (Seite: 295 RM)

[[Bild:Schalthebel.jpg|400px]]

Die Nabe eines Schalthebels aus EN-GJL-200 soll mit einer Welle aus E295 mit dw=32mm Durchmesser durch einen Kegelkerbstift nach DIN EN ISO 8744 als Querstift verbunden werden. Am Ende des Hebels mit Länge ''l''1= 80mm ist zur Befestigung der Rückstellfeder ein Passkerbstift DIN 1469-C8x25-St (Kerbstift mit Hals und gerundeter Nut am Ende) eingesetzt, so dass bei s= 12mm, die freie Stiftlänge ''l''2= 15mm beträgt. Die größte Federkraft F=400 N greift schwellend an. Stöße treten nicht auf.

'''Gesucht''':

a-) Der zum Wellendurchmesser dw passende (mittlere) Durchmesser ( d ) des Querstiftes und dessen Länge '''''l''''' sind festzulegen,

wenn der Nabendurchmesser D= 2 * dw ausgeführt wird. Die Normbezeichnung des Kegelkerbstiftes ist anzugeben.

b-) Die Querstiftverbindung ist nach Flächenpressung (Nabe, Welle) und Abscheren zu prüfen.

c-) Der Passkerbstift ist zu prüfen ( auf Biegung ), für den zunächst ein Durchmesser d1= 8mm vorgesehen wird, der ggf. zu ändern ist.

d-) Die Flächenpressung für den Passkerbstift ist zu prüfen.

[[Media:Aufgabe_Stifte.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Schalthebel|Hier geht's zur Lösung!]]

== Formelzeichen mit Einheiten ==
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Formelzeichen|Hier geht's zur Formelzeichen!]]

=='''Powerpoint'''==

[[Media:Bolzen_und_Stifte.ppt|Bolzen-,Stiftverbindungen]]

==Quellenangabe==

*Roloff/Matek: Maschinenelemente, Lehrbuch und Tabellenbuch,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 18. Aufl. 2007, ISBN 3-834-80262-X , € 36,90.

*Roloff/Matek Maschinenelemente Formelsammlung,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 8. Aufl. 2006. ISBN 3-834-80119-4, € 20,90.

*Tabellenbuch Metall, 43. Auflage. [http://www.europa-lehrmittel.de/4dcgi/page?responsePage=/html/index2.html&0.9606717324196992 Europa Verlag ], ISBN 3-8085-1673-9, € 21,50

*[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de]

== Links ==

[http://www.gremako.de Gregory & Maackens GmbH & Co. KG]

[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de] '''Hier findest du eine Vorlesung zum Thema Bolzen und Stiftverbindungen.'''

[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]

[[Kategorie:Fertigungstechnik]]

{{Sprungmarke Allgemeines}}

Bolzen- und Stiftverbindungen

2008-10-11T21:03:47Z

Bülent: /* Zylinderstifte */

'''Hallo {{Currentuser}}, ich wünsche Dir viel Spaß beim Lesen dieser Seite...'''

==''' Allgemeines''' ==
<table width="100%" border="0">
<tr>
<td><div align="center"><[[Bild:Pins-1-.gif|300px]]
</div></td>
<td><div align="center">__TOC__</div></td>
</tr>
</table>
 
 

Bauteile lassen sich einfach und kostengünstig mit Bolzen, Stiften oder ähnlichen Formteilen verbinden. Diese Verbindungselemente werden sowohl für lose als auch für feste Verbindungen, für Lagerungen, für Führungen, Zentrierungen, Halterungen und zum Sichern der Bauteile gegen Überlastung (z.B. Brechbolzen und [[Bolzen- und Stiftverbindungen: Sicherheits- kupplungen#Bolzengelenk|Sicherheits- kupplungen]]
Sicherheits- kupplungen) verwendet.
Bei losen Verbindungen und auch zur Aufnahme von [http://de.wikipedia.org/wiki/Axialkraft Axialkräften] müssen die Bolzen bzw. die gelagerten oder verbundenen Teile häufig durch '''[[Sicherungselemente]]''', wie Splinte, Sicherungs -ringe oder Querstifte, gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert werden.

== '''Bolzen''' ==

Bolzen werden häufig angewendet als Gelenkverbindung. Für die Bolzendurchmesser empfehlen die '''[[Normen]]''' die [http://www.maschinenbau.tu-ilmenau.de/mb/wwwkt/imk_lehrmaterialien/home/downld_ma/passungssynthese/passungssynthese_030102/html/glossar.html Toleranzklasse] [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html h11].
Für die Bolzen wählt man meist einen härteren '''[[Werkstoff]]''' als für die Bauteile, um Fressgefahr und übermäßigen Verschleiß zu vermeiden. Normbolzen werden aus Automatenstahl hergestellt.Bolzenverbindungen mit Schwenk- bzw. langsamen Umlaufbewegungen arbeiten meist im Bereich der Festkörper-bzw. Mischreibung und sind deshalb durch Fressen bzw. übermäßigen Verschleiß (Ausschlagen) gefährdet. Betriebssichere Lösungen lassen sich durch die Wahl geeigneter Gleitpartner nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|TB 9-1]] finden.
Weiche Bolzen können mit Spannbuchsen eingebaut werden. Bei höheren Anforderungen (extreme Temperaturen, höchste Lagerbelastungen, Korrosion u.a) ermöglicht eine dünne Gleitbeschichtung aus [http://de.wikipedia.org/wiki/Festschmierstoff Festschmierstoffe] oft eine wartungsfreie Lebensdauer -schmierung. Soll eine Schmierung der Lauffläche mittels [http://de.wikipedia.org/wiki/Schmiernippel Schmiernippel] durch den Bolzen hindurch erfolgen, dann sind Schmierlöcher nach DIN 1442 vorzusehen.

[[Bild:Bolzenformen.jpg|500px]]

'''a) Bolzen ohne Kopf, b) Bolzen ohne Kopf und mit Splintlöchern, c) Bolzen mit Kopf und mit Splintloch (Form A ohne Splintloch), d) Bolzen mit Kopf und mit Gewindezapfen'''

----

=== '''Einsatz :''' ===

* Sehr einfache und kostengünstige Verbindung

* Sowohl für lose als auch feste Verbindungen

* Verdrehsicherung Nabe/Welle

* Halterung für Feder

* Lagegenaue Fixierung von Bauteilen

----

=== Anwendungsbeispiele für Bolzenverbindungen ===
<gallery>
Bild:Bolzen in Kranbau.png
Bild:Kranbau.jpg
Bild:Kranbau1.png
Bild:Maschinenteile.png
Bild:Kolbenbolzen.png
Bild:Bolzen mit Sicherung.png
Bild:Gelenkverbindung.jpg
Bild:Gelenkverbindung2.jpg
</gallery>

----

== '''Stifte''' ==
Stiftverbindungen werden hergestellt, in dem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit [http://de.wikipedia.org/wiki/Passung Übermaß] eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und kraftschlüssig. Stifte dienen zur Sicherung der Lage (Fixierung,Zentrierung) von Bauteilen ,zur scherfesten Verbindung von Maschinenteilen, zur Halterung von Federn oder "fliegenden" Lagerung von Maschinenteilen, zur Sicherung von Bolzen und Muttern und zur Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte). Bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen sind die verlangte Fixiergenauigkeit, Herstellkosten für die Aufnahmebohrung (Passarbeit), die Sitzfestigkeit, die Lösbarkeit und die verlangte [http://www.chemgapedia.de/vsengine/popup/vsc/de/glossar/s/sc/scherkraft.glos.html Scherkraft]. Stifte sollen aus einem härteren Werkstoff als die zu verbindenden Bauteile sein.

=== '''Einsatz:''' ===

* Sicherung der Lage (Fixierung, Zentrierung)

* Sicherung gegen Verdrehen - scherfeste Verbindung von Maschinenteilen

* Halterung von Federn

* „Fliegende“ Lagerungen

* Sicherung von Bolzen und Muttern

* Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte)

'''Nach der Form wird grundsätzlich unterschieden zwischen''':

* '''Kegelstift'''

* '''Zylinderstift'''

* '''Kerbstifte und Kerbnägel'''

* '''Spannstift (Spannhülsen)'''

* '''Spannbuchsen'''

'''Alle Stiftarten gibt es in verschiedenen Ausführungen.'''

{{Sprungmarke Allgemeines}}

=== Kegelstifte ===

----

Kegelstifte können die bei häufigem Ausbau auftretende Abnutzung bzw. Lochaufweitung ausgleichen und stellen deshalb immer wieder die genaue Lage der Teile zueinander her. Sie werden überwiegend als Passstifte, aber auch als Verbindungsstifte z.B. als Querstifte bei [http://www.maedler.de/de/Catalog/P/1643/1625/862.aspx Stellringen] und Wellengelenken, verwendet. Da die Aufnahmebohrung kegelig aufgerieben und der Stift eingepasst werden muss, ist ihre Anwendung kostspielig. Kegelstifte lassen sich leicht lösen, sind aber nicht rüttelfest. Kann der Kegelstift nicht herausgeschlagen werden wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Kegelstifte mit Gewindezapfen nach '''[[DIN]]''' EN 28737 bzw. mit Innengewinde '''[[DIN]]''' EN 28736 zu verwenden, die mittels einer Mutter bzw. [[Schraubenverbindungen|Schraube]] gelöst werden können.

[[Bild:Kegelstifte, ungehärtet.jpg|400px]]

'''a) für durchgehende Löcher, b) mit Gewindezapfen (für Grundlöcher), c) mit Innengewinde (für Grundlöcher)'''

=== Zylinderstifte ===

----

Zylinderstifte aus ungehärtetem Stahl und austenitischem Stahl nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 2338 werden in den [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html Toleranzklassen] m6 und h8 gefertigt. Ihre anwendung entspricht den Kegelstiften. Das erforderliche Aufreiben der Bohrung macht ihre Anwendung kostspielig. Sie sind schwerer lösbar als Kegelstifte und auch nicht rüttelfest. Zum Verbinden und Fixieren von hochbeanspruchten und gehärteten Teilen an Vorrichtungen und Werkzeugen kommen durchgehärtete (Typ A) bzw. einsatzgehärtete
(Typ B) Zylinderstifte nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8734 mit der Toleranzklasse m6 in Frage. Kann der Zylinderstift nicht herausgeschlagen werden, wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Zylinderstifte mit Innengewinde nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8733 und nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8735 ausgeführt. Durch eine leichte Abflachung oder Längsrille am Stiftmantel kann beim Eindrücken des Stiftes verdrängte Luft (Öl)
entweichen. Die Stifte können unter Zuhilfenahme von Abziehschrauben "gezogen" werden.

[[Bild:Zylinderstifte.jpg|800px]]

'''a) für durchgehende Löcher, b) bis d) mit Innengewinde und Abflachung oder Längsrille zur Druckentlastung (für Grundlöcher)
'''e) Lösen eines Stiftes mit Hilfe einer Abziehschschraube, f) Lösen eines Stiftes mit Hilfe eines von Hand geführten Schlaggewichtes'''

=== '''Kerbstifte und Kerbnägel''' ===

----

Im Gegensatz zu den glatten Kegel- und Zylinderstiften sind Kerbstifte und Kerbnägel am Umfang mit 3 Kerbwulstpaaren versehen, die beim Einschlagen in das nur mit dem [[Anschleifen von Spiralbohrern|Spiralbohrer]] hergestelte Loch elastisch in die Kerbfurchen zurückgedrängt werden.Die dadurch gegenüber der unbeschädigt bleibenden Bohrlochwandung entstehende radiale Verspannung hält den Kerbstift (Kerbnagel) rüttelfest.Er kann mehrfach wiederverwendet werden.Die Herstellung solcher Verbindungen ist aufgrund der einfachen Arbeitsweise sehr wirtschaftlich.Kerbstifte nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8739 bis 8745 werden sowohl als Befestigungs- und Sicherungsstifte an Stelle von Kegel- und Zylinderstiften sowie auch als Lager- und Gelenkbolzen vielseitig verwendet.Mit Kerbnägeln nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8746 und 8747 können gering beanspruchte Teile, wie Rohrschellen und Schilder, einfach und schnell befestigt werden.Um ein ein Fressen der Stifte zu verhindern, muss ihre [[Festigkeit]] größer als die der Bauteile sein.

[[Bild:Kerbwulst.jpg|800px]]

'''a) Kerbprinzip, b) Passkerbstift mit Halös nach DIN 1469, c) Zylinderkerbstift mit Einführ-Ende, d) Kegelkerbstift,
'''e) Passkerbstift, f) Zylinderkerbstift mit Fase, g) Steckkerbstift, h) Knebelkerbstift, i) Halbrundkerbnagel, k)''' '''Senkkerbnagel'''

=== Spannstifte (Spannhülsen) ===

----

Spannstifte werden aus gewalztem Federbandstahl gerollt. Die leichte Ausführung nach DIN EN ISO 13337 unterscheidet sich von der schweren Ausführung nach DIN EN ISO 8752 nur durch die Wanndicke (0,1 * d bzw. 0,2 * d). Die in Längsrichtung geschlitzten Hülsen haben gegenüber dem Lochdurchmesser je nach Größe ein Übermaß von 0,2 bis 0,5mm, so dass sich nach dem Eintreiben ein rüttelfester Sitz ergibt. Die Stifte lassen sich leicht austreiben und können mehrfach wieder verwendet werden. Kegelige Stiftenden erleichtern das Einführen in die Aufnahmebohrung. Spannstifte sind zur Aufnahme von Stoß- und
Schlagarbeit geeignet. Sie werden ähnlich wie Kerbstifte als Pass-, Befestigungs- und Sicherungsstifte wervendet. Als Schrauben- und Bolzenhülsen werden sie dort eingesetzt, wo Scherkräfte zu übertragen sind und die Schrauben und Bolzen entlastet und klein gehalten werden sollen. Beim Einbau der Stifte ist die Lage des Schlitzes zur Kraftrichtung zu beachten.
Für große Scherkräfte können aus zwei ineinandergeschobenen Stiften Verbundspannstifte gebildet werden. Beim Connex-Spannstift bewirken die versetzt angeordneten Zähne des Schlitzes eine zusätzliche Axialspannung. Spiral-Spannstifte und Connex-Spannstift weisen gegenüber Spannstiften mit offenem Schlitz folgende Vorteile auf:Erhöhte Sitzfestigkeit, gleichhoher Scherfestigkeit in jeder radialen Richtung. Sie sind unempfindlich gegen Stoß- und Schlagbeanspruchung und werden als Pass-, Verbindungs- und Gelenkstifte eingesetzt. Die Aufnahmebohrungen für alle Spannstifte können einfach mit Spiralbohrern hergestellt werden.

[[Bild:Spannstifte.jpg|700px]]

'''a) Spannstift, b) weiche Federung (vermeiden), c) harte Federung, d) Verbundspannstift, e) Spiral-Spannstift,
'''f) Connex-Spannstift'''

=== Spannbuchsen ===

----

Spannbuchsen werden aus vergütetem [http://www.banki.hu/~aat/oktatas/gepesz/anyagtudomany2/diagram/m_5026_56Si7.pdf Federbandstahl 55Si7] gerollt, wahlweise mit geradem, pfeilförmigem und schrägem Schlitz ausgeführt und als Einspannbuchsen für Bohrungen bzw. als Aufspannbuchsen für Zapfen verwendet.Sie können bei großen Lagerdrücken mit geringen Schwingbewegungen und bei nicht ausreichender Schmierung als Lager geeignet sein. Als leicht auswechselbare Verschleißteile erhöhen sie die Lebensdauer von Bauteilen, wie z.B. Bremsgestängen von Schienenfahrzeuge und Gelenken von Baumaschinen.Die aufnehmenden Bohrungen bzw. Zapfen werden in den Toleranzklassen H8 bzw. h8 ausgeführt.

[[Bild:Spannbuchsen.jpg|600px]]

'''a) Einspannbuchse ohne Aussenkung (Form E) und mit pfeilförmigem schlitz (Form P) für Lagerungen mit Umlaufbewegungen,
'''b)Aufpspannbuchse mit geradem Schlitz (Form G) für Lagerungen mit Schwenkbewegungen'''

=== '''Anwendungs Beispiele für Stifte''' ===

----

[[Bild:Ke2-04112005 00960657.png]]

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Wiederholungsfragen''' ==
1-) Wie lassen sich Bauteile mit Bolzen und Stiften verbinden?

2-) Warum werden Bolzen bei losen Verbindungen gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert?

3-) Aus welchen Werkstoff werden Bolzen hergestellt und warum wählt man einen härteren Werkstoff als für die Bauteile?

4-) Wie werden Stiftverbindungen hergestellt?

5-) Was ist bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen?

6-) Warum ist die Anwendung von Kegelstiften kostspielig?

7-) Wo kommen den Typ A und Typ B Zylinderstifte zum Einsatz?

8-) Was haben Kerbstifte Gegensatz zu den glatten Kegel und Zylinderstiften am Umfang?

9-) Wo werden Kerbnägel Eingesetzt?

10-) Wodurch unterscheiden sich die Leichte Ausführung und die schwere Ausführung von Spannstiften?

11-) Wo werden Spannbuchsen als leicht auswechselbare Verschleißteile eingesetzt?

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösungen#Lösungen|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Bolzenverbindungen''' ==

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|thumb|right|300px]]

'''Die Bolzenverbindungen werden in Prinzip wie im Bild dargestellt, gestaltet. Die Bolzen werden dabei auf Biegung, Schub und Flächenpressung beansprucht.'''

'''Die Fügebedingungen des Bolzens in der Gabel und in der Stange haben einen erheblichen Einfluss auf die Größe der im Bolzen auftretenden Biegemomente.'''

----

=== Einbaufälle und Biegemomente von Bolzen (Einbaufall 1) ===

'''Einbaufall 1'''

Der Bolzen sitzt in der Gabel und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 1.png|thumb|right|300px]]

1-) Bolzen als frei aufliegender Träger

2-) Querkraftfläche

3-) Momentenfläche

[[Bild:Mbmax.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

tG = Dicke des Gabelauges

----

=== '''Einbaufall 2''' ===

Der Bolzen sitzt in der Gabel mit einer Übermaßpassung und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall2.png|thumb|right|300px]]

4-) Bolzen als beidseitig eingespannter Träger

5-) Querkraftfläche im Bereich der Stange

6-) Momentenfläche im Bereich der Stange

[[Bild:Mbmax2.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

Gleichgroßes Biegemoment in den Bolzenquerschnitten A-B und C-D.

----

=== '''Einbaufall 3''' ===

Der Bolzen sitzt in der Stange mit einer Übermaßpassung und in der Gabel mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 3.png|right|thumb|300px]]

7-) Bolzen als mittig eingespannter Träger

8-) Querkraftfläche im bereih der Gabel

9-) Momentenfläche im Bereich der Gabel

[[Bild:Mbmax3.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

tG = Dicke des Gabelauges

Größtes Biegemoment in den Einspannquerschnitten A-B .

----

=== Festlegen der Bauteilabmessungen ===
[[Bild:Bolzen Durchmesser.png|thumb|right|400px]]

'''Bolzendurchmesser (Entwurfsberechnung)'''

[[Bild:D.png|150px]]

'''Für Augen und Naben Durchmesser:'''

'''D = (2,5…3) * d (für Stahl und GS)'''

'''D = (3…3,5) * d (für GJL und GG)'''

''d'' = Bolzendurchmesser

''KA'' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''k'' = Einspannfaktor,abhängig vom Einbaufall (siehe Bild rechts)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Fnenn = Nenn-Betriebskraft

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastung abhängig siehe Bild rechts)

''ts'' = Dicke des Stangen (Formel siehe Bild rechts)

tG = Dicke des Gabelauges (Formel siehe Bild rechts)

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.
----

=== '''Biegespannung (Vollbolzen)''' ===

[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px]]

'''σ'''b = Biegespannung

''KA'' = Anwendunsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment (Einbaufall beachten und ''M'' bmax Formel entsprechend auswählen)

''W'' = Wiederstandsmoment

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Biegespannung.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

----

=== '''Schubspannung in der Nulllinie (Vollbolzen)''' ===
[[Bild:Tazul.png|thumb|right|300px]]

'''τ'''max = Schubspannung

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''S = Querschnittsfläche des Bolzens

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Tmax.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

----

=== '''Mittlere Flähenpressung''' ===

[[Bild:Pzul.png|thumb|right|300px]]

[[Bild:Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung (Belastungsfall beachten)
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''proj = Projektionsfläche zur Berechnung der mittleren Flächenpressung

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Berechnungsaufgabe für eine Bolzenverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.1 (Seite: 293 RM)

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|300px]]

Ein Bolzengelenk soll durch eine sehr stark stoßhaft auftretende Kraft F=14,5kN schwellend belastet werden.
Für Stangen- und Gabelkopf ist der Werkstoff S275JR vorgesehen. Als Bolzen soll ein ungehärteter Zylinderstift nach '''[[DIN]]''' EN ISO 2338,Toleranzfeld h8 verwendet werden, der in der Bohrung des Stangenkopfes mit einer Spielpassung und in der Bohrung der Gabel mit einer Übermaßpassung sitzt.Im Betrieb führt der Bolzen keine Gleitbewegung in dem Stangenkopf aus.

'''Gesucht''':

a-) Die Hauptabmessungen des Gelenkes (''d'', ''ts'', tG , ''D'' und ''l'' ) sind zu ermitteln. ( ''l''= Stiftlänge) Für den Bolzen ist die
Normbezeichnung anzugeben. [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 9-3)#Bolzengelenk|(TB 9-3)]]

b-) Das Gelenk ist auf Abscheren und auf Flächenpressung in der Gabelbohrung und in der Stangenbohrung zu prüfen.

c-) Der Bolzen ist auf Biegespannung zu prüfen.

[[Media:Bolzen_Aufgabe.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Bolzengelenk|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Stiftverbindungen''' ==

=== Querstiftverbindung ===
[[Bild:Querstiftverbindungen.png|thumb|right|700px]]

'''Querstiftverbindungen, die ein Drehmoment zu übertragen haben, wie z.B. Hebelnaben, werden bei größeren Kräften auf Flächenpressung und auf Abscheren nachgeprüft.'''

'''mittlere Flächenpressung (Nabe)'''

[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]
[[Bild:Tazulässig.png|thumb|right|300px]]
[[Bild:PN(Nabe).png]]

'''maximale mittlere Flächenpressung (Welle)'''

[[Bild:Pw.png]]

'''Scherspannung im Stift'''

[[Bild:Scherspannung.png]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser
[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,2...0,3) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''D'' = 2 * ''s'' + dw

''s'' = Dicke der Nabenwand
[Erfahrungsgemäß wird für den entwurfgewählt: ''s'' = (0,25...0,5) * dw für St- und GS-Naben, ''s'' = 0,75 * dw für GJL-(GG-)Naben]

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== Steckstiftverbindungen ===
[[Bild:Steckstift-Verbindungen.png|thumb|400px|right]]

'''Bei Steckstiftverbindungen entprechend Bild wird der Stift durch das Moment ''M'' = ''F'' * ''l'' auf Biegung und durch ''F'' als Querkraft auf Scub, der jedoch vernahlässigt werden kann, sowie auf Flächenpressung beansprucht.'''

'''Biegespannung'''

[[Bild:Biegespannung Qb.png]]

'''σ'''b = Biegespannung
[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px]]
'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten), für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''d'' = Stiftdurchmesser

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

'''Maximale mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Pmax Steckstift.png]]
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''F''nenn = senkrecht zur Stiftachse wirkende Nennbiegekraft

''l'' = Hebelarm der Biegekraft

''s'' = Einstecktiefe des Stiftes

''d'' = Stiftdurchmesser

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== '''Längsstiftverbindungen''' ===
[[Bild:Längsstiftverbindung.png|thumb|right|400px]]

'''Längsstiftverbindungen, die entsprechend Bild ein Drehmoment zu übertragen haben, werden auf Flächenpressung und Abscheren des Stiftes beansprucht. Da rechnerisch die mittlere Flächenpressung doppelt so groß wie die Abscherspannung ist, kann die Scherbeanspruchung in Vollstiften vernachlässigt werden, solange 2 * '''τ'''azul > ''p''zul ist, was für alle üdlichen Werkstoffpaarungen zutrifft.'''

'''mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Mittlere Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser

[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,15...0,2) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''l'' = tragende Stiftlänge, abhängig von der Nabenbreite, üblich ''l'' = (1...1,5) * dw

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

== '''Berechnungsaufgabe für eine Stiftverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.3 (Seite: 295 RM)

[[Bild:Schalthebel.jpg|400px]]

Die Nabe eines Schalthebels aus EN-GJL-200 soll mit einer Welle aus E295 mit dw=32mm Durchmesser durch einen Kegelkerbstift nach DIN EN ISO 8744 als Querstift verbunden werden. Am Ende des Hebels mit Länge ''l''1= 80mm ist zur Befestigung der Rückstellfeder ein Passkerbstift DIN 1469-C8x25-St (Kerbstift mit Hals und gerundeter Nut am Ende) eingesetzt, so dass bei s= 12mm, die freie Stiftlänge ''l''2= 15mm beträgt. Die größte Federkraft F=400 N greift schwellend an. Stöße treten nicht auf.

'''Gesucht''':

a-) Der zum Wellendurchmesser dw passende (mittlere) Durchmesser ( d ) des Querstiftes und dessen Länge '''''l''''' sind festzulegen,

wenn der Nabendurchmesser D= 2 * dw ausgeführt wird. Die Normbezeichnung des Kegelkerbstiftes ist anzugeben.

b-) Die Querstiftverbindung ist nach Flächenpressung (Nabe, Welle) und Abscheren zu prüfen.

c-) Der Passkerbstift ist zu prüfen ( auf Biegung ), für den zunächst ein Durchmesser d1= 8mm vorgesehen wird, der ggf. zu ändern ist.

d-) Die Flächenpressung für den Passkerbstift ist zu prüfen.

[[Media:Aufgabe_Stifte.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Schalthebel|Hier geht's zur Lösung!]]

== Formelzeichen mit Einheiten ==
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Formelzeichen|Hier geht's zur Formelzeichen!]]

=='''Powerpoint'''==

[[Media:Bolzen_und_Stifte.ppt|Bolzen-,Stiftverbindungen]]

==Quellenangabe==

*Roloff/Matek: Maschinenelemente, Lehrbuch und Tabellenbuch,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 18. Aufl. 2007, ISBN 3-834-80262-X , € 36,90.

*Roloff/Matek Maschinenelemente Formelsammlung,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 8. Aufl. 2006. ISBN 3-834-80119-4, € 20,90.

*Tabellenbuch Metall, 43. Auflage. [http://www.europa-lehrmittel.de/4dcgi/page?responsePage=/html/index2.html&0.9606717324196992 Europa Verlag ], ISBN 3-8085-1673-9, € 21,50

*[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de]

== Links ==

[http://www.gremako.de Gregory & Maackens GmbH & Co. KG]

[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de] '''Hier findest du eine Vorlesung zum Thema Bolzen und Stiftverbindungen.'''

[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]

[[Kategorie:Fertigungstechnik]]

{{Sprungmarke Allgemeines}}

Bolzen- und Stiftverbindungen

2008-10-11T21:03:29Z

Bülent: /* '''Berechnungsgrundlagen für Stiftverbindungen''' */

'''Hallo {{Currentuser}}, ich wünsche Dir viel Spaß beim Lesen dieser Seite...'''

==''' Allgemeines''' ==
<table width="100%" border="0">
<tr>
<td><div align="center"><[[Bild:Pins-1-.gif|300px]]
</div></td>
<td><div align="center">__TOC__</div></td>
</tr>
</table>
 
 

Bauteile lassen sich einfach und kostengünstig mit Bolzen, Stiften oder ähnlichen Formteilen verbinden. Diese Verbindungselemente werden sowohl für lose als auch für feste Verbindungen, für Lagerungen, für Führungen, Zentrierungen, Halterungen und zum Sichern der Bauteile gegen Überlastung (z.B. Brechbolzen und [[Bolzen- und Stiftverbindungen: Sicherheits- kupplungen#Bolzengelenk|Sicherheits- kupplungen]]
Sicherheits- kupplungen) verwendet.
Bei losen Verbindungen und auch zur Aufnahme von [http://de.wikipedia.org/wiki/Axialkraft Axialkräften] müssen die Bolzen bzw. die gelagerten oder verbundenen Teile häufig durch '''[[Sicherungselemente]]''', wie Splinte, Sicherungs -ringe oder Querstifte, gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert werden.

== '''Bolzen''' ==

Bolzen werden häufig angewendet als Gelenkverbindung. Für die Bolzendurchmesser empfehlen die '''[[Normen]]''' die [http://www.maschinenbau.tu-ilmenau.de/mb/wwwkt/imk_lehrmaterialien/home/downld_ma/passungssynthese/passungssynthese_030102/html/glossar.html Toleranzklasse] [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html h11].
Für die Bolzen wählt man meist einen härteren '''[[Werkstoff]]''' als für die Bauteile, um Fressgefahr und übermäßigen Verschleiß zu vermeiden. Normbolzen werden aus Automatenstahl hergestellt.Bolzenverbindungen mit Schwenk- bzw. langsamen Umlaufbewegungen arbeiten meist im Bereich der Festkörper-bzw. Mischreibung und sind deshalb durch Fressen bzw. übermäßigen Verschleiß (Ausschlagen) gefährdet. Betriebssichere Lösungen lassen sich durch die Wahl geeigneter Gleitpartner nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|TB 9-1]] finden.
Weiche Bolzen können mit Spannbuchsen eingebaut werden. Bei höheren Anforderungen (extreme Temperaturen, höchste Lagerbelastungen, Korrosion u.a) ermöglicht eine dünne Gleitbeschichtung aus [http://de.wikipedia.org/wiki/Festschmierstoff Festschmierstoffe] oft eine wartungsfreie Lebensdauer -schmierung. Soll eine Schmierung der Lauffläche mittels [http://de.wikipedia.org/wiki/Schmiernippel Schmiernippel] durch den Bolzen hindurch erfolgen, dann sind Schmierlöcher nach DIN 1442 vorzusehen.

[[Bild:Bolzenformen.jpg|500px]]

'''a) Bolzen ohne Kopf, b) Bolzen ohne Kopf und mit Splintlöchern, c) Bolzen mit Kopf und mit Splintloch (Form A ohne Splintloch), d) Bolzen mit Kopf und mit Gewindezapfen'''

----

=== '''Einsatz :''' ===

* Sehr einfache und kostengünstige Verbindung

* Sowohl für lose als auch feste Verbindungen

* Verdrehsicherung Nabe/Welle

* Halterung für Feder

* Lagegenaue Fixierung von Bauteilen

----

=== Anwendungsbeispiele für Bolzenverbindungen ===
<gallery>
Bild:Bolzen in Kranbau.png
Bild:Kranbau.jpg
Bild:Kranbau1.png
Bild:Maschinenteile.png
Bild:Kolbenbolzen.png
Bild:Bolzen mit Sicherung.png
Bild:Gelenkverbindung.jpg
Bild:Gelenkverbindung2.jpg
</gallery>

----

== '''Stifte''' ==
Stiftverbindungen werden hergestellt, in dem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit [http://de.wikipedia.org/wiki/Passung Übermaß] eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und kraftschlüssig. Stifte dienen zur Sicherung der Lage (Fixierung,Zentrierung) von Bauteilen ,zur scherfesten Verbindung von Maschinenteilen, zur Halterung von Federn oder "fliegenden" Lagerung von Maschinenteilen, zur Sicherung von Bolzen und Muttern und zur Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte). Bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen sind die verlangte Fixiergenauigkeit, Herstellkosten für die Aufnahmebohrung (Passarbeit), die Sitzfestigkeit, die Lösbarkeit und die verlangte [http://www.chemgapedia.de/vsengine/popup/vsc/de/glossar/s/sc/scherkraft.glos.html Scherkraft]. Stifte sollen aus einem härteren Werkstoff als die zu verbindenden Bauteile sein.

=== '''Einsatz:''' ===

* Sicherung der Lage (Fixierung, Zentrierung)

* Sicherung gegen Verdrehen - scherfeste Verbindung von Maschinenteilen

* Halterung von Federn

* „Fliegende“ Lagerungen

* Sicherung von Bolzen und Muttern

* Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte)

'''Nach der Form wird grundsätzlich unterschieden zwischen''':

* '''Kegelstift'''

* '''Zylinderstift'''

* '''Kerbstifte und Kerbnägel'''

* '''Spannstift (Spannhülsen)'''

* '''Spannbuchsen'''

'''Alle Stiftarten gibt es in verschiedenen Ausführungen.'''

{{Sprungmarke Allgemeines}}

=== Kegelstifte ===

----

Kegelstifte können die bei häufigem Ausbau auftretende Abnutzung bzw. Lochaufweitung ausgleichen und stellen deshalb immer wieder die genaue Lage der Teile zueinander her. Sie werden überwiegend als Passstifte, aber auch als Verbindungsstifte z.B. als Querstifte bei [http://www.maedler.de/de/Catalog/P/1643/1625/862.aspx Stellringen] und Wellengelenken, verwendet. Da die Aufnahmebohrung kegelig aufgerieben und der Stift eingepasst werden muss, ist ihre Anwendung kostspielig. Kegelstifte lassen sich leicht lösen, sind aber nicht rüttelfest. Kann der Kegelstift nicht herausgeschlagen werden wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Kegelstifte mit Gewindezapfen nach '''[[DIN]]''' EN 28737 bzw. mit Innengewinde '''[[DIN]]''' EN 28736 zu verwenden, die mittels einer Mutter bzw. [[Schraubenverbindungen|Schraube]] gelöst werden können.

[[Bild:Kegelstifte, ungehärtet.jpg|400px]]

'''a) für durchgehende Löcher, b) mit Gewindezapfen (für Grundlöcher), c) mit Innengewinde (für Grundlöcher)'''

=== Zylinderstifte ===

----

Zylinderstifte aus ungehärtetem Stahl und austenitischem Stahl nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 2338 werden in den [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html Toleranzklassen] m6 und h8 gefertigt. Ihre anwendung entspricht den Kegelstiften. Das erforderliche Aufreiben der Bohrung macht ihre Anwendung kostspielig. Sie sind schwerer lösbar als Kegelstifte und auch nicht rüttelfest. Zum Verbinden und Fixieren von hochbeanspruchten und gehärteten Teilen an Vorrichtungen und Werkzeugen kommen durchgehärtete (Typ A) bzw. einsatzgehärtete
(Typ B) Zylinderstifte nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8734 mit der Toleranzklasse m6 in Frage. Kann der Zylinderstift nicht herausgeschlagen werden, wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Zylinderstifte mit Innengewinde nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8733 und nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8735 ausgeführt. Durch eine leichte Abflachung oder Längsrille am Stiftmantel kann beim Eindrücken des Stiftes verdrängte Luft (Öl)
entweichen. Die Stifte können unter Zuhilfenahme von Abziehschrauben "gezogen" werden.

[[Bild:Zylinderstifte.jpg|800px]]

'''a) für durchgehende Löcher, b) bis d) mit Innengewinde und Abflachung oder Längsrille zur Druckentlastung (für Grundlöcher)
'''e) Lösen eines Stiftes mit Hilfe einer Abziehschschraube, f) Lösen eines Stiftes mit Hilfe eines von Hand geführten Schlaggewichtes'''

=== '''Kerbstifte und Kerbnägel''' ===

----

Im Gegensatz zu den glatten Kegel- und Zylinderstiften sind Kerbstifte und Kerbnägel am Umfang mit 3 Kerbwulstpaaren versehen, die beim Einschlagen in das nur mit dem [[Anschleifen von Spiralbohrern|Spiralbohrer]] hergestelte Loch elastisch in die Kerbfurchen zurückgedrängt werden.Die dadurch gegenüber der unbeschädigt bleibenden Bohrlochwandung entstehende radiale Verspannung hält den Kerbstift (Kerbnagel) rüttelfest.Er kann mehrfach wiederverwendet werden.Die Herstellung solcher Verbindungen ist aufgrund der einfachen Arbeitsweise sehr wirtschaftlich.Kerbstifte nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8739 bis 8745 werden sowohl als Befestigungs- und Sicherungsstifte an Stelle von Kegel- und Zylinderstiften sowie auch als Lager- und Gelenkbolzen vielseitig verwendet.Mit Kerbnägeln nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8746 und 8747 können gering beanspruchte Teile, wie Rohrschellen und Schilder, einfach und schnell befestigt werden.Um ein ein Fressen der Stifte zu verhindern, muss ihre [[Festigkeit]] größer als die der Bauteile sein.

[[Bild:Kerbwulst.jpg|800px]]

'''a) Kerbprinzip, b) Passkerbstift mit Halös nach DIN 1469, c) Zylinderkerbstift mit Einführ-Ende, d) Kegelkerbstift,
'''e) Passkerbstift, f) Zylinderkerbstift mit Fase, g) Steckkerbstift, h) Knebelkerbstift, i) Halbrundkerbnagel, k)''' '''Senkkerbnagel'''

=== Spannstifte (Spannhülsen) ===

----

Spannstifte werden aus gewalztem Federbandstahl gerollt. Die leichte Ausführung nach DIN EN ISO 13337 unterscheidet sich von der schweren Ausführung nach DIN EN ISO 8752 nur durch die Wanndicke (0,1 * d bzw. 0,2 * d). Die in Längsrichtung geschlitzten Hülsen haben gegenüber dem Lochdurchmesser je nach Größe ein Übermaß von 0,2 bis 0,5mm, so dass sich nach dem Eintreiben ein rüttelfester Sitz ergibt. Die Stifte lassen sich leicht austreiben und können mehrfach wieder verwendet werden. Kegelige Stiftenden erleichtern das Einführen in die Aufnahmebohrung. Spannstifte sind zur Aufnahme von Stoß- und
Schlagarbeit geeignet. Sie werden ähnlich wie Kerbstifte als Pass-, Befestigungs- und Sicherungsstifte wervendet. Als Schrauben- und Bolzenhülsen werden sie dort eingesetzt, wo Scherkräfte zu übertragen sind und die Schrauben und Bolzen entlastet und klein gehalten werden sollen. Beim Einbau der Stifte ist die Lage des Schlitzes zur Kraftrichtung zu beachten.
Für große Scherkräfte können aus zwei ineinandergeschobenen Stiften Verbundspannstifte gebildet werden. Beim Connex-Spannstift bewirken die versetzt angeordneten Zähne des Schlitzes eine zusätzliche Axialspannung. Spiral-Spannstifte und Connex-Spannstift weisen gegenüber Spannstiften mit offenem Schlitz folgende Vorteile auf:Erhöhte Sitzfestigkeit, gleichhoher Scherfestigkeit in jeder radialen Richtung. Sie sind unempfindlich gegen Stoß- und Schlagbeanspruchung und werden als Pass-, Verbindungs- und Gelenkstifte eingesetzt. Die Aufnahmebohrungen für alle Spannstifte können einfach mit Spiralbohrern hergestellt werden.

[[Bild:Spannstifte.jpg|700px]]

'''a) Spannstift, b) weiche Federung (vermeiden), c) harte Federung, d) Verbundspannstift, e) Spiral-Spannstift,
'''f) Connex-Spannstift'''

=== Spannbuchsen ===

----

Spannbuchsen werden aus vergütetem [http://www.banki.hu/~aat/oktatas/gepesz/anyagtudomany2/diagram/m_5026_56Si7.pdf Federbandstahl 55Si7] gerollt, wahlweise mit geradem, pfeilförmigem und schrägem Schlitz ausgeführt und als Einspannbuchsen für Bohrungen bzw. als Aufspannbuchsen für Zapfen verwendet.Sie können bei großen Lagerdrücken mit geringen Schwingbewegungen und bei nicht ausreichender Schmierung als Lager geeignet sein. Als leicht auswechselbare Verschleißteile erhöhen sie die Lebensdauer von Bauteilen, wie z.B. Bremsgestängen von Schienenfahrzeuge und Gelenken von Baumaschinen.Die aufnehmenden Bohrungen bzw. Zapfen werden in den Toleranzklassen H8 bzw. h8 ausgeführt.

[[Bild:Spannbuchsen.jpg|600px]]

'''a) Einspannbuchse ohne Aussenkung (Form E) und mit pfeilförmigem schlitz (Form P) für Lagerungen mit Umlaufbewegungen,
'''b)Aufpspannbuchse mit geradem Schlitz (Form G) für Lagerungen mit Schwenkbewegungen'''

=== '''Anwendungs Beispiele für Stifte''' ===

----

[[Bild:Ke2-04112005 00960657.png]]

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Wiederholungsfragen''' ==
1-) Wie lassen sich Bauteile mit Bolzen und Stiften verbinden?

2-) Warum werden Bolzen bei losen Verbindungen gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert?

3-) Aus welchen Werkstoff werden Bolzen hergestellt und warum wählt man einen härteren Werkstoff als für die Bauteile?

4-) Wie werden Stiftverbindungen hergestellt?

5-) Was ist bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen?

6-) Warum ist die Anwendung von Kegelstiften kostspielig?

7-) Wo kommen den Typ A und Typ B Zylinderstifte zum Einsatz?

8-) Was haben Kerbstifte Gegensatz zu den glatten Kegel und Zylinderstiften am Umfang?

9-) Wo werden Kerbnägel Eingesetzt?

10-) Wodurch unterscheiden sich die Leichte Ausführung und die schwere Ausführung von Spannstiften?

11-) Wo werden Spannbuchsen als leicht auswechselbare Verschleißteile eingesetzt?

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösungen#Lösungen|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Bolzenverbindungen''' ==

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|thumb|right|300px]]

'''Die Bolzenverbindungen werden in Prinzip wie im Bild dargestellt, gestaltet. Die Bolzen werden dabei auf Biegung, Schub und Flächenpressung beansprucht.'''

'''Die Fügebedingungen des Bolzens in der Gabel und in der Stange haben einen erheblichen Einfluss auf die Größe der im Bolzen auftretenden Biegemomente.'''

----

=== Einbaufälle und Biegemomente von Bolzen (Einbaufall 1) ===

'''Einbaufall 1'''

Der Bolzen sitzt in der Gabel und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 1.png|thumb|right|300px]]

1-) Bolzen als frei aufliegender Träger

2-) Querkraftfläche

3-) Momentenfläche

[[Bild:Mbmax.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

tG = Dicke des Gabelauges

----

=== '''Einbaufall 2''' ===

Der Bolzen sitzt in der Gabel mit einer Übermaßpassung und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall2.png|thumb|right|300px]]

4-) Bolzen als beidseitig eingespannter Träger

5-) Querkraftfläche im Bereich der Stange

6-) Momentenfläche im Bereich der Stange

[[Bild:Mbmax2.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

Gleichgroßes Biegemoment in den Bolzenquerschnitten A-B und C-D.

----

=== '''Einbaufall 3''' ===

Der Bolzen sitzt in der Stange mit einer Übermaßpassung und in der Gabel mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 3.png|right|thumb|300px]]

7-) Bolzen als mittig eingespannter Träger

8-) Querkraftfläche im bereih der Gabel

9-) Momentenfläche im Bereich der Gabel

[[Bild:Mbmax3.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

tG = Dicke des Gabelauges

Größtes Biegemoment in den Einspannquerschnitten A-B .

----

=== Festlegen der Bauteilabmessungen ===
[[Bild:Bolzen Durchmesser.png|thumb|right|400px]]

'''Bolzendurchmesser (Entwurfsberechnung)'''

[[Bild:D.png|150px]]

'''Für Augen und Naben Durchmesser:'''

'''D = (2,5…3) * d (für Stahl und GS)'''

'''D = (3…3,5) * d (für GJL und GG)'''

''d'' = Bolzendurchmesser

''KA'' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''k'' = Einspannfaktor,abhängig vom Einbaufall (siehe Bild rechts)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Fnenn = Nenn-Betriebskraft

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastung abhängig siehe Bild rechts)

''ts'' = Dicke des Stangen (Formel siehe Bild rechts)

tG = Dicke des Gabelauges (Formel siehe Bild rechts)

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.
----

=== '''Biegespannung (Vollbolzen)''' ===

[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px]]

'''σ'''b = Biegespannung

''KA'' = Anwendunsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment (Einbaufall beachten und ''M'' bmax Formel entsprechend auswählen)

''W'' = Wiederstandsmoment

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Biegespannung.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

----

=== '''Schubspannung in der Nulllinie (Vollbolzen)''' ===
[[Bild:Tazul.png|thumb|right|300px]]

'''τ'''max = Schubspannung

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''S = Querschnittsfläche des Bolzens

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Tmax.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

----

=== '''Mittlere Flähenpressung''' ===

[[Bild:Pzul.png|thumb|right|300px]]

[[Bild:Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung (Belastungsfall beachten)
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''proj = Projektionsfläche zur Berechnung der mittleren Flächenpressung

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Berechnungsaufgabe für eine Bolzenverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.1 (Seite: 293 RM)

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|300px]]

Ein Bolzengelenk soll durch eine sehr stark stoßhaft auftretende Kraft F=14,5kN schwellend belastet werden.
Für Stangen- und Gabelkopf ist der Werkstoff S275JR vorgesehen. Als Bolzen soll ein ungehärteter Zylinderstift nach '''[[DIN]]''' EN ISO 2338,Toleranzfeld h8 verwendet werden, der in der Bohrung des Stangenkopfes mit einer Spielpassung und in der Bohrung der Gabel mit einer Übermaßpassung sitzt.Im Betrieb führt der Bolzen keine Gleitbewegung in dem Stangenkopf aus.

'''Gesucht''':

a-) Die Hauptabmessungen des Gelenkes (''d'', ''ts'', tG , ''D'' und ''l'' ) sind zu ermitteln. ( ''l''= Stiftlänge) Für den Bolzen ist die
Normbezeichnung anzugeben. [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 9-3)#Bolzengelenk|(TB 9-3)]]

b-) Das Gelenk ist auf Abscheren und auf Flächenpressung in der Gabelbohrung und in der Stangenbohrung zu prüfen.

c-) Der Bolzen ist auf Biegespannung zu prüfen.

[[Media:Bolzen_Aufgabe.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Bolzengelenk|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Stiftverbindungen''' ==

=== Querstiftverbindung ===
[[Bild:Querstiftverbindungen.png|thumb|right|700px]]

'''Querstiftverbindungen, die ein Drehmoment zu übertragen haben, wie z.B. Hebelnaben, werden bei größeren Kräften auf Flächenpressung und auf Abscheren nachgeprüft.'''

'''mittlere Flächenpressung (Nabe)'''

[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]
[[Bild:Tazulässig.png|thumb|right|300px]]
[[Bild:PN(Nabe).png]]

'''maximale mittlere Flächenpressung (Welle)'''

[[Bild:Pw.png]]

'''Scherspannung im Stift'''

[[Bild:Scherspannung.png]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser
[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,2...0,3) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''D'' = 2 * ''s'' + dw

''s'' = Dicke der Nabenwand
[Erfahrungsgemäß wird für den entwurfgewählt: ''s'' = (0,25...0,5) * dw für St- und GS-Naben, ''s'' = 0,75 * dw für GJL-(GG-)Naben]

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== Steckstiftverbindungen ===
[[Bild:Steckstift-Verbindungen.png|thumb|400px|right]]

'''Bei Steckstiftverbindungen entprechend Bild wird der Stift durch das Moment ''M'' = ''F'' * ''l'' auf Biegung und durch ''F'' als Querkraft auf Scub, der jedoch vernahlässigt werden kann, sowie auf Flächenpressung beansprucht.'''

'''Biegespannung'''

[[Bild:Biegespannung Qb.png]]

'''σ'''b = Biegespannung
[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px]]
'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten), für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''d'' = Stiftdurchmesser

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

'''Maximale mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Pmax Steckstift.png]]
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''F''nenn = senkrecht zur Stiftachse wirkende Nennbiegekraft

''l'' = Hebelarm der Biegekraft

''s'' = Einstecktiefe des Stiftes

''d'' = Stiftdurchmesser

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== '''Längsstiftverbindungen''' ===
[[Bild:Längsstiftverbindung.png|thumb|right|400px]]

'''Längsstiftverbindungen, die entsprechend Bild ein Drehmoment zu übertragen haben, werden auf Flächenpressung und Abscheren des Stiftes beansprucht. Da rechnerisch die mittlere Flächenpressung doppelt so groß wie die Abscherspannung ist, kann die Scherbeanspruchung in Vollstiften vernachlässigt werden, solange 2 * '''τ'''azul > ''p''zul ist, was für alle üdlichen Werkstoffpaarungen zutrifft.'''

'''mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Mittlere Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser

[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,15...0,2) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''l'' = tragende Stiftlänge, abhängig von der Nabenbreite, üblich ''l'' = (1...1,5) * dw

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

== '''Berechnungsaufgabe für eine Stiftverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.3 (Seite: 295 RM)

[[Bild:Schalthebel.jpg|400px]]

Die Nabe eines Schalthebels aus EN-GJL-200 soll mit einer Welle aus E295 mit dw=32mm Durchmesser durch einen Kegelkerbstift nach DIN EN ISO 8744 als Querstift verbunden werden. Am Ende des Hebels mit Länge ''l''1= 80mm ist zur Befestigung der Rückstellfeder ein Passkerbstift DIN 1469-C8x25-St (Kerbstift mit Hals und gerundeter Nut am Ende) eingesetzt, so dass bei s= 12mm, die freie Stiftlänge ''l''2= 15mm beträgt. Die größte Federkraft F=400 N greift schwellend an. Stöße treten nicht auf.

'''Gesucht''':

a-) Der zum Wellendurchmesser dw passende (mittlere) Durchmesser ( d ) des Querstiftes und dessen Länge '''''l''''' sind festzulegen,

wenn der Nabendurchmesser D= 2 * dw ausgeführt wird. Die Normbezeichnung des Kegelkerbstiftes ist anzugeben.

b-) Die Querstiftverbindung ist nach Flächenpressung (Nabe, Welle) und Abscheren zu prüfen.

c-) Der Passkerbstift ist zu prüfen ( auf Biegung ), für den zunächst ein Durchmesser d1= 8mm vorgesehen wird, der ggf. zu ändern ist.

d-) Die Flächenpressung für den Passkerbstift ist zu prüfen.

[[Media:Aufgabe_Stifte.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Schalthebel|Hier geht's zur Lösung!]]

== Formelzeichen mit Einheiten ==
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Formelzeichen|Hier geht's zur Formelzeichen!]]

=='''Powerpoint'''==

[[Media:Bolzen_und_Stifte.ppt|Bolzen-,Stiftverbindungen]]

==Quellenangabe==

*Roloff/Matek: Maschinenelemente, Lehrbuch und Tabellenbuch,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 18. Aufl. 2007, ISBN 3-834-80262-X , € 36,90.

*Roloff/Matek Maschinenelemente Formelsammlung,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 8. Aufl. 2006. ISBN 3-834-80119-4, € 20,90.

*Tabellenbuch Metall, 43. Auflage. [http://www.europa-lehrmittel.de/4dcgi/page?responsePage=/html/index2.html&0.9606717324196992 Europa Verlag ], ISBN 3-8085-1673-9, € 21,50

*[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de]

== Links ==

[http://www.gremako.de Gregory & Maackens GmbH & Co. KG]

[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de] '''Hier findest du eine Vorlesung zum Thema Bolzen und Stiftverbindungen.'''

[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]

[[Kategorie:Fertigungstechnik]]

{{Sprungmarke Allgemeines}}

Bolzen- und Stiftverbindungen

2008-10-11T21:02:58Z

Bülent: /* '''Berechnungsaufgabe für eine Stiftverbindung''' */

'''Hallo {{Currentuser}}, ich wünsche Dir viel Spaß beim Lesen dieser Seite...'''

==''' Allgemeines''' ==
<table width="100%" border="0">
<tr>
<td><div align="center"><[[Bild:Pins-1-.gif|300px]]
</div></td>
<td><div align="center">__TOC__</div></td>
</tr>
</table>
 
 

Bauteile lassen sich einfach und kostengünstig mit Bolzen, Stiften oder ähnlichen Formteilen verbinden. Diese Verbindungselemente werden sowohl für lose als auch für feste Verbindungen, für Lagerungen, für Führungen, Zentrierungen, Halterungen und zum Sichern der Bauteile gegen Überlastung (z.B. Brechbolzen und [[Bolzen- und Stiftverbindungen: Sicherheits- kupplungen#Bolzengelenk|Sicherheits- kupplungen]]
Sicherheits- kupplungen) verwendet.
Bei losen Verbindungen und auch zur Aufnahme von [http://de.wikipedia.org/wiki/Axialkraft Axialkräften] müssen die Bolzen bzw. die gelagerten oder verbundenen Teile häufig durch '''[[Sicherungselemente]]''', wie Splinte, Sicherungs -ringe oder Querstifte, gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert werden.

== '''Bolzen''' ==

Bolzen werden häufig angewendet als Gelenkverbindung. Für die Bolzendurchmesser empfehlen die '''[[Normen]]''' die [http://www.maschinenbau.tu-ilmenau.de/mb/wwwkt/imk_lehrmaterialien/home/downld_ma/passungssynthese/passungssynthese_030102/html/glossar.html Toleranzklasse] [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html h11].
Für die Bolzen wählt man meist einen härteren '''[[Werkstoff]]''' als für die Bauteile, um Fressgefahr und übermäßigen Verschleiß zu vermeiden. Normbolzen werden aus Automatenstahl hergestellt.Bolzenverbindungen mit Schwenk- bzw. langsamen Umlaufbewegungen arbeiten meist im Bereich der Festkörper-bzw. Mischreibung und sind deshalb durch Fressen bzw. übermäßigen Verschleiß (Ausschlagen) gefährdet. Betriebssichere Lösungen lassen sich durch die Wahl geeigneter Gleitpartner nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|TB 9-1]] finden.
Weiche Bolzen können mit Spannbuchsen eingebaut werden. Bei höheren Anforderungen (extreme Temperaturen, höchste Lagerbelastungen, Korrosion u.a) ermöglicht eine dünne Gleitbeschichtung aus [http://de.wikipedia.org/wiki/Festschmierstoff Festschmierstoffe] oft eine wartungsfreie Lebensdauer -schmierung. Soll eine Schmierung der Lauffläche mittels [http://de.wikipedia.org/wiki/Schmiernippel Schmiernippel] durch den Bolzen hindurch erfolgen, dann sind Schmierlöcher nach DIN 1442 vorzusehen.

[[Bild:Bolzenformen.jpg|500px]]

'''a) Bolzen ohne Kopf, b) Bolzen ohne Kopf und mit Splintlöchern, c) Bolzen mit Kopf und mit Splintloch (Form A ohne Splintloch), d) Bolzen mit Kopf und mit Gewindezapfen'''

----

=== '''Einsatz :''' ===

* Sehr einfache und kostengünstige Verbindung

* Sowohl für lose als auch feste Verbindungen

* Verdrehsicherung Nabe/Welle

* Halterung für Feder

* Lagegenaue Fixierung von Bauteilen

----

=== Anwendungsbeispiele für Bolzenverbindungen ===
<gallery>
Bild:Bolzen in Kranbau.png
Bild:Kranbau.jpg
Bild:Kranbau1.png
Bild:Maschinenteile.png
Bild:Kolbenbolzen.png
Bild:Bolzen mit Sicherung.png
Bild:Gelenkverbindung.jpg
Bild:Gelenkverbindung2.jpg
</gallery>

----

== '''Stifte''' ==
Stiftverbindungen werden hergestellt, in dem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit [http://de.wikipedia.org/wiki/Passung Übermaß] eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und kraftschlüssig. Stifte dienen zur Sicherung der Lage (Fixierung,Zentrierung) von Bauteilen ,zur scherfesten Verbindung von Maschinenteilen, zur Halterung von Federn oder "fliegenden" Lagerung von Maschinenteilen, zur Sicherung von Bolzen und Muttern und zur Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte). Bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen sind die verlangte Fixiergenauigkeit, Herstellkosten für die Aufnahmebohrung (Passarbeit), die Sitzfestigkeit, die Lösbarkeit und die verlangte [http://www.chemgapedia.de/vsengine/popup/vsc/de/glossar/s/sc/scherkraft.glos.html Scherkraft]. Stifte sollen aus einem härteren Werkstoff als die zu verbindenden Bauteile sein.

=== '''Einsatz:''' ===

* Sicherung der Lage (Fixierung, Zentrierung)

* Sicherung gegen Verdrehen - scherfeste Verbindung von Maschinenteilen

* Halterung von Federn

* „Fliegende“ Lagerungen

* Sicherung von Bolzen und Muttern

* Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte)

'''Nach der Form wird grundsätzlich unterschieden zwischen''':

* '''Kegelstift'''

* '''Zylinderstift'''

* '''Kerbstifte und Kerbnägel'''

* '''Spannstift (Spannhülsen)'''

* '''Spannbuchsen'''

'''Alle Stiftarten gibt es in verschiedenen Ausführungen.'''

{{Sprungmarke Allgemeines}}

=== Kegelstifte ===

----

Kegelstifte können die bei häufigem Ausbau auftretende Abnutzung bzw. Lochaufweitung ausgleichen und stellen deshalb immer wieder die genaue Lage der Teile zueinander her. Sie werden überwiegend als Passstifte, aber auch als Verbindungsstifte z.B. als Querstifte bei [http://www.maedler.de/de/Catalog/P/1643/1625/862.aspx Stellringen] und Wellengelenken, verwendet. Da die Aufnahmebohrung kegelig aufgerieben und der Stift eingepasst werden muss, ist ihre Anwendung kostspielig. Kegelstifte lassen sich leicht lösen, sind aber nicht rüttelfest. Kann der Kegelstift nicht herausgeschlagen werden wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Kegelstifte mit Gewindezapfen nach '''[[DIN]]''' EN 28737 bzw. mit Innengewinde '''[[DIN]]''' EN 28736 zu verwenden, die mittels einer Mutter bzw. [[Schraubenverbindungen|Schraube]] gelöst werden können.

[[Bild:Kegelstifte, ungehärtet.jpg|400px]]

'''a) für durchgehende Löcher, b) mit Gewindezapfen (für Grundlöcher), c) mit Innengewinde (für Grundlöcher)'''

=== Zylinderstifte ===

----

Zylinderstifte aus ungehärtetem Stahl und austenitischem Stahl nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 2338 werden in den [http://www.nto-online.de/Neuigkeiten/body_neuigkeiten.html Toleranzklassen] m6 und h8 gefertigt. Ihre anwendung entspricht den Kegelstiften. Das erforderliche Aufreiben der Bohrung macht ihre Anwendung kostspielig. Sie sind schwerer lösbar als Kegelstifte und auch nicht rüttelfest. Zum Verbinden und Fixieren von hochbeanspruchten und gehärteten Teilen an Vorrichtungen und Werkzeugen kommen durchgehärtete (Typ A) bzw. einsatzgehärtete
(Typ B) Zylinderstifte nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8734 mit der Toleranzklasse m6 in Frage. Kann der Zylinderstift nicht herausgeschlagen werden, wie z.B. bei Grundlöchern, so sind Zylinderstifte mit Innengewinde nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8733 und nach '''[[DIN]]''' EN [[ISO]] 8735 ausgeführt. Durch eine leichte Abflachung oder Längsrille am Stiftmantel kann beim Eindrücken des Stiftes verdrängte Luft (Öl)
entweichen. Die Stifte können unter Zuhilfenahme von Abziehschrauben "gezogen" werden.

[[Bild:Zylinderstifte.jpg|800px]]

'''a) für durchgehende Löcher, b) bis d) mit Innengewinde und Abflachung oder Längsrille zur Druckentlastung (für Grundlöcher)
'''e) Lösen eines Stiftes mit Hilfe einer Abziehschschraube, f) Lösen eines Stiftes mit Hilfe eines von Hand geführten Schlaggewichtes'''

=== '''Kerbstifte und Kerbnägel''' ===

----

Im Gegensatz zu den glatten Kegel- und Zylinderstiften sind Kerbstifte und Kerbnägel am Umfang mit 3 Kerbwulstpaaren versehen, die beim Einschlagen in das nur mit dem [[Anschleifen von Spiralbohrern|Spiralbohrer]] hergestelte Loch elastisch in die Kerbfurchen zurückgedrängt werden.Die dadurch gegenüber der unbeschädigt bleibenden Bohrlochwandung entstehende radiale Verspannung hält den Kerbstift (Kerbnagel) rüttelfest.Er kann mehrfach wiederverwendet werden.Die Herstellung solcher Verbindungen ist aufgrund der einfachen Arbeitsweise sehr wirtschaftlich.Kerbstifte nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8739 bis 8745 werden sowohl als Befestigungs- und Sicherungsstifte an Stelle von Kegel- und Zylinderstiften sowie auch als Lager- und Gelenkbolzen vielseitig verwendet.Mit Kerbnägeln nach '''[[DIN]]''' EN ISO 8746 und 8747 können gering beanspruchte Teile, wie Rohrschellen und Schilder, einfach und schnell befestigt werden.Um ein ein Fressen der Stifte zu verhindern, muss ihre [[Festigkeit]] größer als die der Bauteile sein.

[[Bild:Kerbwulst.jpg|800px]]

'''a) Kerbprinzip, b) Passkerbstift mit Halös nach DIN 1469, c) Zylinderkerbstift mit Einführ-Ende, d) Kegelkerbstift,
'''e) Passkerbstift, f) Zylinderkerbstift mit Fase, g) Steckkerbstift, h) Knebelkerbstift, i) Halbrundkerbnagel, k)''' '''Senkkerbnagel'''

=== Spannstifte (Spannhülsen) ===

----

Spannstifte werden aus gewalztem Federbandstahl gerollt. Die leichte Ausführung nach DIN EN ISO 13337 unterscheidet sich von der schweren Ausführung nach DIN EN ISO 8752 nur durch die Wanndicke (0,1 * d bzw. 0,2 * d). Die in Längsrichtung geschlitzten Hülsen haben gegenüber dem Lochdurchmesser je nach Größe ein Übermaß von 0,2 bis 0,5mm, so dass sich nach dem Eintreiben ein rüttelfester Sitz ergibt. Die Stifte lassen sich leicht austreiben und können mehrfach wieder verwendet werden. Kegelige Stiftenden erleichtern das Einführen in die Aufnahmebohrung. Spannstifte sind zur Aufnahme von Stoß- und
Schlagarbeit geeignet. Sie werden ähnlich wie Kerbstifte als Pass-, Befestigungs- und Sicherungsstifte wervendet. Als Schrauben- und Bolzenhülsen werden sie dort eingesetzt, wo Scherkräfte zu übertragen sind und die Schrauben und Bolzen entlastet und klein gehalten werden sollen. Beim Einbau der Stifte ist die Lage des Schlitzes zur Kraftrichtung zu beachten.
Für große Scherkräfte können aus zwei ineinandergeschobenen Stiften Verbundspannstifte gebildet werden. Beim Connex-Spannstift bewirken die versetzt angeordneten Zähne des Schlitzes eine zusätzliche Axialspannung. Spiral-Spannstifte und Connex-Spannstift weisen gegenüber Spannstiften mit offenem Schlitz folgende Vorteile auf:Erhöhte Sitzfestigkeit, gleichhoher Scherfestigkeit in jeder radialen Richtung. Sie sind unempfindlich gegen Stoß- und Schlagbeanspruchung und werden als Pass-, Verbindungs- und Gelenkstifte eingesetzt. Die Aufnahmebohrungen für alle Spannstifte können einfach mit Spiralbohrern hergestellt werden.

[[Bild:Spannstifte.jpg|700px]]

'''a) Spannstift, b) weiche Federung (vermeiden), c) harte Federung, d) Verbundspannstift, e) Spiral-Spannstift,
'''f) Connex-Spannstift'''

=== Spannbuchsen ===

----

Spannbuchsen werden aus vergütetem [http://www.banki.hu/~aat/oktatas/gepesz/anyagtudomany2/diagram/m_5026_56Si7.pdf Federbandstahl 55Si7] gerollt, wahlweise mit geradem, pfeilförmigem und schrägem Schlitz ausgeführt und als Einspannbuchsen für Bohrungen bzw. als Aufspannbuchsen für Zapfen verwendet.Sie können bei großen Lagerdrücken mit geringen Schwingbewegungen und bei nicht ausreichender Schmierung als Lager geeignet sein. Als leicht auswechselbare Verschleißteile erhöhen sie die Lebensdauer von Bauteilen, wie z.B. Bremsgestängen von Schienenfahrzeuge und Gelenken von Baumaschinen.Die aufnehmenden Bohrungen bzw. Zapfen werden in den Toleranzklassen H8 bzw. h8 ausgeführt.

[[Bild:Spannbuchsen.jpg|600px]]

'''a) Einspannbuchse ohne Aussenkung (Form E) und mit pfeilförmigem schlitz (Form P) für Lagerungen mit Umlaufbewegungen,
'''b)Aufpspannbuchse mit geradem Schlitz (Form G) für Lagerungen mit Schwenkbewegungen'''

=== '''Anwendungs Beispiele für Stifte''' ===

----

[[Bild:Ke2-04112005 00960657.png]]

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Wiederholungsfragen''' ==
1-) Wie lassen sich Bauteile mit Bolzen und Stiften verbinden?

2-) Warum werden Bolzen bei losen Verbindungen gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert?

3-) Aus welchen Werkstoff werden Bolzen hergestellt und warum wählt man einen härteren Werkstoff als für die Bauteile?

4-) Wie werden Stiftverbindungen hergestellt?

5-) Was ist bestimmend für den Einsatz der verschiedenen Stiftformen?

6-) Warum ist die Anwendung von Kegelstiften kostspielig?

7-) Wo kommen den Typ A und Typ B Zylinderstifte zum Einsatz?

8-) Was haben Kerbstifte Gegensatz zu den glatten Kegel und Zylinderstiften am Umfang?

9-) Wo werden Kerbnägel Eingesetzt?

10-) Wodurch unterscheiden sich die Leichte Ausführung und die schwere Ausführung von Spannstiften?

11-) Wo werden Spannbuchsen als leicht auswechselbare Verschleißteile eingesetzt?

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösungen#Lösungen|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Bolzenverbindungen''' ==

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|thumb|right|300px]]

'''Die Bolzenverbindungen werden in Prinzip wie im Bild dargestellt, gestaltet. Die Bolzen werden dabei auf Biegung, Schub und Flächenpressung beansprucht.'''

'''Die Fügebedingungen des Bolzens in der Gabel und in der Stange haben einen erheblichen Einfluss auf die Größe der im Bolzen auftretenden Biegemomente.'''

----

=== Einbaufälle und Biegemomente von Bolzen (Einbaufall 1) ===

'''Einbaufall 1'''

Der Bolzen sitzt in der Gabel und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 1.png|thumb|right|300px]]

1-) Bolzen als frei aufliegender Träger

2-) Querkraftfläche

3-) Momentenfläche

[[Bild:Mbmax.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

tG = Dicke des Gabelauges

----

=== '''Einbaufall 2''' ===

Der Bolzen sitzt in der Gabel mit einer Übermaßpassung und in der Stange mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall2.png|thumb|right|300px]]

4-) Bolzen als beidseitig eingespannter Träger

5-) Querkraftfläche im Bereich der Stange

6-) Momentenfläche im Bereich der Stange

[[Bild:Mbmax2.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

''ts'' = Dicke des Stangen

Gleichgroßes Biegemoment in den Bolzenquerschnitten A-B und C-D.

----

=== '''Einbaufall 3''' ===

Der Bolzen sitzt in der Stange mit einer Übermaßpassung und in der Gabel mit einer Spielpassung.

[[Bild:Einbaufall 3.png|right|thumb|300px]]

7-) Bolzen als mittig eingespannter Träger

8-) Querkraftfläche im bereih der Gabel

9-) Momentenfläche im Bereich der Gabel

[[Bild:Mbmax3.png]]

Mbmax = maximales Biegemoment

F = Nenn-Betriebskraft

tG = Dicke des Gabelauges

Größtes Biegemoment in den Einspannquerschnitten A-B .

----

=== Festlegen der Bauteilabmessungen ===
[[Bild:Bolzen Durchmesser.png|thumb|right|400px]]

'''Bolzendurchmesser (Entwurfsberechnung)'''

[[Bild:D.png|150px]]

'''Für Augen und Naben Durchmesser:'''

'''D = (2,5…3) * d (für Stahl und GS)'''

'''D = (3…3,5) * d (für GJL und GG)'''

''d'' = Bolzendurchmesser

''KA'' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''k'' = Einspannfaktor,abhängig vom Einbaufall (siehe Bild rechts)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Fnenn = Nenn-Betriebskraft

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastung abhängig siehe Bild rechts)

''ts'' = Dicke des Stangen (Formel siehe Bild rechts)

tG = Dicke des Gabelauges (Formel siehe Bild rechts)

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.
----

=== '''Biegespannung (Vollbolzen)''' ===

[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px]]

'''σ'''b = Biegespannung

''KA'' = Anwendunsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment (Einbaufall beachten und ''M'' bmax Formel entsprechend auswählen)

''W'' = Wiederstandsmoment

'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Biegespannung.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

----

=== '''Schubspannung in der Nulllinie (Vollbolzen)''' ===
[[Bild:Tazul.png|thumb|right|300px]]

'''τ'''max = Schubspannung

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''S = Querschnittsfläche des Bolzens

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

[[Bild:Tmax.png]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

----

=== '''Mittlere Flähenpressung''' ===

[[Bild:Pzul.png|thumb|right|300px]]

[[Bild:Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung (Belastungsfall beachten)
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''F''nenn = Stangenkraft

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''A''proj = Projektionsfläche zur Berechnung der mittleren Flächenpressung

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

Für nicht gehärtete Normbolzen und Normstifte (Härte 125 bis 245 HV) kann mit dem Richtwert ''Rm'' = 400 N/mm2 gerechnet werden.

{{Sprungmarke Allgemeines}}

== '''Berechnungsaufgabe für eine Bolzenverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.1 (Seite: 293 RM)

[[Bild:Neues_Bild_(1).JPG|300px]]

Ein Bolzengelenk soll durch eine sehr stark stoßhaft auftretende Kraft F=14,5kN schwellend belastet werden.
Für Stangen- und Gabelkopf ist der Werkstoff S275JR vorgesehen. Als Bolzen soll ein ungehärteter Zylinderstift nach '''[[DIN]]''' EN ISO 2338,Toleranzfeld h8 verwendet werden, der in der Bohrung des Stangenkopfes mit einer Spielpassung und in der Bohrung der Gabel mit einer Übermaßpassung sitzt.Im Betrieb führt der Bolzen keine Gleitbewegung in dem Stangenkopf aus.

'''Gesucht''':

a-) Die Hauptabmessungen des Gelenkes (''d'', ''ts'', tG , ''D'' und ''l'' ) sind zu ermitteln. ( ''l''= Stiftlänge) Für den Bolzen ist die
Normbezeichnung anzugeben. [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 9-3)#Bolzengelenk|(TB 9-3)]]

b-) Das Gelenk ist auf Abscheren und auf Flächenpressung in der Gabelbohrung und in der Stangenbohrung zu prüfen.

c-) Der Bolzen ist auf Biegespannung zu prüfen.

[[Media:Bolzen_Aufgabe.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Bolzengelenk|Hier geht's zur Lösung!]]

== '''Berechnungsgrundlagen für Stiftverbindungen''' ==

=== Querstiftverbindung ===
[[Bild:Querstiftverbindungen.png|thumb|right|700px]]

'''Querstiftverbindungen, die ein Drehmoment zu übertragen haben, wie z.B. Hebelnaben, werden bei größeren Kräften auf Flächenpressung und auf Abscheren nachgeprüft.'''

'''mittlere Flächenpressung (Nabe)'''

[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]
[[Bild:Tazulässig.png|thumb|right|300px]]
[[Bild:PN(Nabe).png]]

'''maximale mittlere Flächenpressung (Welle)'''

[[Bild:Pw.png]]

'''Scherspannung im Stift'''

[[Bild:Scherspannung.png]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser
[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,2...0,3) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''D'' = 2 * ''s'' + dw

''s'' = Dicke der Nabenwand
[Erfahrungsgemäß wird für den entwurfgewählt: ''s'' = (0,25...0,5) * dw für St- und GS-Naben, ''s'' = 0,75 * dw für GJL-(GG-)Naben]

'''τ'''azul = zulässige Scherspannung (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== Steckstiftverbindungen ===
[[Bild:Steckstift-Verbindungen.png|thumb|400px|right]]

'''Bei Steckstiftverbindungen entprechend Bild wird der Stift durch das Moment ''M'' = ''F'' * ''l'' auf Biegung und durch ''F'' als Querkraft auf Scub, der jedoch vernahlässigt werden kann, sowie auf Flächenpressung beansprucht.'''

'''Biegespannung'''

[[Bild:Biegespannung Qb.png]]

'''σ'''b = Biegespannung
[[Bild:Belastung.png|thumb|right|400px]]
'''σ'''bzul = zulässige Biegespannung (Belastungsfall beachten), für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte

''M'' bnenn = Nenn-Biegemoment

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''d'' = Stiftdurchmesser

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

'''Maximale mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Pmax Steckstift.png]]
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''F''nenn = senkrecht zur Stiftachse wirkende Nennbiegekraft

''l'' = Hebelarm der Biegekraft

''s'' = Einstecktiefe des Stiftes

''d'' = Stiftdurchmesser

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

----

=== '''Längsstiftverbindungen''' ===
[[Bild:Längsstiftverbindung.png|thumb|right|400px]]

'''Längsstiftverbindungen, die entsprechend Bild ein Drehmoment zu übertragen haben, werden auf Flächenpressung und Abscheren des Stiftes beansprucht. Da rechnerisch die mittlere Flächenpressung doppelt so groß wie die Abscherspannung ist, kann die Scherbeanspruchung in Vollstiften vernachlässigt werden, solange 2 * '''τ'''azul > ''p''zul ist, was für alle üdlichen Werkstoffpaarungen zutrifft.'''

'''mittlere Flächenpressung'''

[[Bild:Mittlere Flächenpressung.png]]

''p'' = mittlere Flähenpressung
[[Bild:Pzulässig.png|thumb|right|300px]]

''K''A = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung nach [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 3-5c)#Bolzengelenk|(TB 3-5c)]]

''T''nenn = von der Verbindung zu übertragendes Nenndrehmoment

''d'' = Stiftdurchmesser

[Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: ''d'' = (0,15...0,2) * dw]

dw = Wellendurchmesser

''l'' = tragende Stiftlänge, abhängig von der Nabenbreite, üblich ''l'' = (1...1,5) * dw

''p''zul = zulässige mittlere Flähenpressung, (Belastungsfall beachten) für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte [[Bolzen- und Stiftverbindungen: TB 9-1|(TB 9-1]] für gleitende Belastung)

''Rm'' = Mindestzugfestigkeit des Bauteilwerkstoffes [[Bolzen- und Stiftverbindungen: (TB 1-1)#Bolzengelenk|(TB 1-1)]]

== '''Berechnungsaufgabe für eine Stiftverbindung''' ==

Nach: Rololff/Matek

Vgl.: Beispiel 9.3 (Seite: 295 RM)

[[Bild:Schalthebel.jpg|400px]]

Die Nabe eines Schalthebels aus EN-GJL-200 soll mit einer Welle aus E295 mit dw=32mm Durchmesser durch einen Kegelkerbstift nach DIN EN ISO 8744 als Querstift verbunden werden. Am Ende des Hebels mit Länge ''l''1= 80mm ist zur Befestigung der Rückstellfeder ein Passkerbstift DIN 1469-C8x25-St (Kerbstift mit Hals und gerundeter Nut am Ende) eingesetzt, so dass bei s= 12mm, die freie Stiftlänge ''l''2= 15mm beträgt. Die größte Federkraft F=400 N greift schwellend an. Stöße treten nicht auf.

'''Gesucht''':

a-) Der zum Wellendurchmesser dw passende (mittlere) Durchmesser ( d ) des Querstiftes und dessen Länge '''''l''''' sind festzulegen,

wenn der Nabendurchmesser D= 2 * dw ausgeführt wird. Die Normbezeichnung des Kegelkerbstiftes ist anzugeben.

b-) Die Querstiftverbindung ist nach Flächenpressung (Nabe, Welle) und Abscheren zu prüfen.

c-) Der Passkerbstift ist zu prüfen ( auf Biegung ), für den zunächst ein Durchmesser d1= 8mm vorgesehen wird, der ggf. zu ändern ist.

d-) Die Flächenpressung für den Passkerbstift ist zu prüfen.

[[Media:Aufgabe_Stifte.pdf‎|Aufgabe als pdf Datei]]

[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Schalthebel|Hier geht's zur Lösung!]]

== Formelzeichen mit Einheiten ==
[[Bolzen- und Stiftverbindungen: Lösung#Formelzeichen|Hier geht's zur Formelzeichen!]]

=='''Powerpoint'''==

[[Media:Bolzen_und_Stifte.ppt|Bolzen-,Stiftverbindungen]]

==Quellenangabe==

*Roloff/Matek: Maschinenelemente, Lehrbuch und Tabellenbuch,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 18. Aufl. 2007, ISBN 3-834-80262-X , € 36,90.

*Roloff/Matek Maschinenelemente Formelsammlung,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 8. Aufl. 2006. ISBN 3-834-80119-4, € 20,90.

*Tabellenbuch Metall, 43. Auflage. [http://www.europa-lehrmittel.de/4dcgi/page?responsePage=/html/index2.html&0.9606717324196992 Europa Verlag ], ISBN 3-8085-1673-9, € 21,50

*[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de]

== Links ==

[http://www.gremako.de Gregory & Maackens GmbH & Co. KG]

[http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ke2-ws0506/04112005/ke2-04112005.html video.tu-clausthal.de] '''Hier findest du eine Vorlesung zum Thema Bolzen und Stiftverbindungen.'''

[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]

[[Kategorie:Fertigungstechnik]]

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