http://bs-wiki.de/mediawiki/api.php?action=feedcontributions&feedformat=atom&user=Marco+SchalwatBS-Wiki: Wissen teilen - Benutzerbeiträge [de]2026-04-13T16:08:32ZBenutzerbeiträgeMediaWiki 1.29.0http://bs-wiki.de/mediawiki/index.php?title=Benutzer:Marco_Schalwat&diff=40605Benutzer:Marco Schalwat2008-11-10T10:41:11Z<p>Marco Schalwat: /* Member of the "Bierpokemons" */</p>
<hr />
<div>== Member of the "Bierpokemons" ==<br />
<br />
[[:Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]<br />
<br />
[[Fachschule Maschinentechnik]]<br />
<br />
[[Bolzen-, Stiftverbindungen und Sicherungselemente]]<br />
<br />
[[Bolzen-, Stiftverbindungen und Sicherungselemente: Lösungen]]<br />
<br />
Das Unternehmen für das ich tätig bin findet ihr unter:<br />
<br />
[http://desy.de DESY]</div>Marco Schalwathttp://bs-wiki.de/mediawiki/index.php?title=Benutzer:Marco_Schalwat&diff=40604Benutzer:Marco Schalwat2008-11-10T10:40:38Z<p>Marco Schalwat: /* Member of the "Bierpokemons" */</p>
<hr />
<div>== Member of the "Bierpokemons" ==<br />
<br />
[[:Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]<br />
<br />
[[Fachschule Maschinentechnik]]<br />
<br />
[[Bolzen-, Stiftverbindungen und Sicherungselemente]]<br />
<br />
[[Bolzen-, Stiftverbindungen und Sicherungselemente: Lösungen]]<br />
<br />
Das Unternehmen für das ich arbeite findet ihr unter:<br />
<br />
[http://desy.de DESY]</div>Marco Schalwathttp://bs-wiki.de/mediawiki/index.php?title=Bolzen-,_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente&diff=14769Bolzen-, Stiftverbindungen und Sicherungselemente2006-06-08T10:39:20Z<p>Marco Schalwat: /* Übungsaufgabe */</p>
<hr />
<div><br />
<br />
[[Bild:Flash-luemmel2.jpg|right|]]<br />
== Funktion ==<br />
Bauteile lassen sich einfach und günstig durch Bolzen, Stifte oder andere Formteile miteinander verbinden. Diese Verbindungselemente werden sowohl für lose als auch für [[Formschlüssige_Verbindungen|feste Verbindungen]], für Lagerungen, Führungen, Halterungen und zum Sichern von Bauteilen gegen Überlastung, z. B. als Brechbolzen in Sicherheits[[Kupplungen|kupplungen]], verwendet. Bei losen [[Formschlüssige_Verbindungen|Verbindungen]] und zur Aufnahme von axialen Kräften müssen die Bolzen bzw. die gelagerten oder verbundenen Teile häufig durch Sicherungselemente, wie Splinte, Sicherungsringe oder Querstifte, gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert werden.<br />
<br />
== Verwendung ==<br />
Unter einem '''Bolzen''' versteht man ein [[Maschinenelemente|Maschinenelement]] zur gelenkigen Verbindung von Werkstücken. In der Verbindung wird der Bolzen nicht nur auf [[Zugversuch|Zug]], sondern überwiegend auf Scherung belastet. Bolzen können verschraubt oder durch Sicherungsstifte in der Verbindung gehalten werden. Hochwertige Bolzenverbindungen mit großem Durchmesser werden über einen Achshalter gesichert, die zugehörige [[Passungen|Passung]] ist meist eine [[Passungen#Spielpassung|Spielpassung]]. Bolzenverbindungen werden nach dem Passungssystem Einheitsbohrung gefertigt.<br />
<br />
'''Stiftverbindungen''' werden hergestellt, indem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit Übermaß eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und [[kraftschlüssig]]. Stifte dienen zur Sicherung der Lage von Bauteilen. Neben der Lagesicherung von zwei Teilen, dienen Stiftverbindungen zur Kraftbegrenzung (Scherstift), zur Sicherung von Schrauben (Steckstift) oder zur gelenkigen Verbindung und Lagerung von Scheiben oder Rollen (Gelenkstift).<br />
<br />
Zu den '''Sicherungselemente'''n zählen Sicherungsringe, Splinte, Achshalter u.a. derartige Elemente. Diese dienen zur Sicherung von Maschinenteilen gegen axiales Verschieben. Sicherungsringe nach DIN 471 für Wellen und [[DIN]] 472 für Bohrungen werden in Ringnuten (übliche [[Toleranzen|Toleranz]] H13, H11) eingesetzt. Durch die besondere Form der aus Federstahl bestehenden Ringe wird erreicht, dass diese sich beim Einbau rund verformen und mit gleichmäßiger radialer Vorspannung in der Ringnut sitzen. Aufgrund der hohen Kerbwirkung der Nuten sollen Sicherungsringe möglichst nur an den Enden von Bolzen, Achsen oder Wellen angeordnet werden. Durch funktionsgerechte Verwendung der Sicherungsringe lässt sich oftmals eine konstruktive Vereinfachung erzielen und somit Kosten einsparen. Sicherungsringe werden üblicherweise nach Firmenangaben (z.B. [http://www.seeger-orbis.de/de Seeger-Orbis-GmbH]) gegen Umstülpen durch Axialkraft und Ablösen durch Fliehkraft berechnet.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="50%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
Wie werden Bolzen in der Regel beansprucht?<br />
<br />
Welche Verbindungsart entsteht bei einer Stiftverbindung?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#1._Wie_werden_Bolzen_in_der_Regel_beansprucht.3|Frage 1]]<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#2._Welche_Verbindungsart_entsteht_bei_einer_Stiftverbindung.3F|Frage 2]]<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
== Varianten ==<br />
<br />
=== Bolzen ===<br />
{| {{tabelle}}<br />
| Mit und ohne Kopf siehe [[DIN]] EN 22340 (Tab.B. S. 238) || [[Bild:Bolzen.gif|right]]<br />
|-<br />
| Mit und ohne Splintloch [[DIN]] EN 22341 <br />
Einsatzgebiet ist hier als Gelenkbolzen für z. B. Stangenverbindungen <br />
|| [[Bild:Bolzen_mit_Kopf.gif|right]]<br />
|-<br />
| Bolzen mit Kopf und Gewindezapfen [[DIN]] 1445<br />
diese werden vorwiegend als festsitzende Lager- und Achsbolzen, z. B. für Seil- und Laufrollen verwendet. <br />
|| [[Bild:Bolzen_mit_Kopf_und_Gewindezapfen.jpg|center]]<br />
|}<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
|}<br />
<br />
=== Stifte ===<br />
<br />
werden unterteilt in... <br />
* Zylinderstifte [[DIN]] EN ISO 2338 (Tab.B.S 237)[[Bild:Zylinderstift.gif]]. <br />
kommen zur Verbindung und zum Fixieren von Teilen an Vorrichtungen oder Werkzeugen in Frage. Sie haben außerdem das gleiche Einsatzgebiet wie Kegelstifte, sind allerdings schwerere lösbar als diese und sehr kostspielig.<br />
* Kegelstifte [[DIN]] EN 22339[[Bild:Kegelstift.gif]] <br />
Kegelstifte werden genutzt, um die bei häufigem Ausbau auftretenden Abnutzungen oder Lochaufweitungen auszugleichen, und somit immer wieder die genaue Lage von Bauteilen zueinander zu gewährleisten.<br />
* Kerbstifte, Spannstifte [[DIN]] EN ISO 8752 [[Bild:Kerbstift.gif]]<br />
Durch die Kerben am Umfang hält der Kerbstift in einer "glatten" Bohrung rüttelfest. Selbst bei Demontage ist es möglich, dass dieser Stift in der Bohrung weiterhin rüttelfest hält. Eine so hergestellte Verbindung ist aufgrund der einfachen Arbeitsweise sehr wirtschaftlich.<br />
<br />
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|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
<br />
Welche Vorteile bieten Kerbstifte gegenüber Kegel- oder Zylinderstiften?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#3._Welche_Vorteile_bieten_Kerbstifte_gegen.C3.BCber_Kegel-_oder_Zylinderstiften.3F|Frage 3]]<br />
<br />
|-<br />
|}</div><br />
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<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
|}<br />
<br />
=== Sicherungselemente ===<br />
<br />
'''''Sicherungsringe''' (''Halteringe ugs. [http://www.seeger-orbis.de/de/ Seegering] o.a. Sprengring) [[Bild:Sicherungsring.gif]]<br />
<br />
[[DIN]] 471 für Wellen<br />
<br />
[[DIN]] 472 für Bohrungen<br />
<br />
Sicherungsringe werden federnd in Nuten eingesetzt. Der aus der Nut ragende Sicherungsring bildet dann eine axiale belastbare Schulter und dient zum Festlegen von Bauteilen wie z.B. Wälzlagern.<br />
[[Wälzlagerungen]]<br />
<br />
<br />
'''''Splinte und Federstecker''''' [[Bild:Splint.gif]]<br />
<br />
[[DIN]] EN ISO 1234<br />
<br />
Die einfache und billige Splintsicherung wird vorwiegend bei losen, gelenkartigen Bolzenverbindungen und bei Schraubenverbindungen angewendet. Als Werkstoff für Splinte wird überwiegend weiches Material wie z.B. [[Kupfer]], [[Kupfer]]-[[Zink]]- und [[Aluminium]][[legierungen]] verwendet.<br />
<br />
Achtung: '''Splinte dürfen bei wichtigen Verbindungen nur einmal verwendet werden!'''<br />
<br />
'''''Stellringe''''' [[Bild:Stellring.gif]]<br />
<br />
[[DIN]] 705<br />
<br />
Stellringe sollen das axiale Spiel von Wellen, Achsen und Bolzen begrenzen oder lose auf diesen sitzende Teile seitlich führen. Die Stellringe werden durch Gewindestifte befestigt. Um mögliche Unfallgefahren zu vermeiden, dürfen Stellringe nicht überstehen.<br />
<br />
[http://www.habermann-schrauben.de/normteile%20edelstahl/din705.php Habermann - Schrauben]<br />
<br />
'''''Achshalter''''' [[Bild:Achshalter4.GIF]]<br />
<br />
[[DIN]] 15058<br />
<br />
Achshalter sind [[Maschinenelement]]e zur Sicherung von Bolzenverbindungen gegen unbeabsichtigtes Lösen des Bolzens. Der Achshalter besteht aus einem mit zwei Befestigungsschrauben verschraubten rechteckigen Blechstreifen, der in eine in den Bolzen eingestochene Nut eingreift. Soll der Bolzen auch gegen Verdrehen gesichert werden, so wird diese Nut gefräst. Achshalter werden eingesetzt an Bolzenverbindungen mit einem Durchmesser von mehr als 18 mm, sie sind in sechs Stufen bis zu einem Bolzendurchmesser von 250 mm genormt.<br />
<br />
<div align="center"><br />
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|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
<br />
Welche Arten von Sicherungselementen gibt es und welchem Einsatzzweck dienen sie?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#4._Welche_Arten_von_Sicherungselementen_gibt_es_und_welchem_Einsatzzweck_dienen_sie.3F|Frage 4<br />
]]<br />
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<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
<br />
|}<br />
----<br />
<br />
== [[Dimensionierung]] ==<br />
<br />
Für die Bolzen wählt man überwiegend einen härteren Werkstoff als für die übrigen Bauteile, um Fressgefahr und übermäßigen Verschleiß zu vermeiden. Normbolzen werden aus [[Automatenstahl]] ([[Härte]] 125 bis 245 HV) hergestellt. Bolzen für höherwertige Belastungen stellt man aus entsprechendem Einsatz- und Vergütungsstahl her. Hierbei empfiehlt es sich, die Oberflächen zu härten und zu schleifen.<br />
<br />
Bolzen werden in der Regel auf Biegung, Schub und Flächenpressung beansprucht. Im Normalfall sind die Biegung und die Flächenpressung für die Auslegung einer Verbindung ausschlaggebend.<br />
<br />
Hier kannst Du Dir [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Bolzen_2|Formeln zur Berechnung]] ansehen<br />
<br />
Stiftverbindungen werden hergestellt, indem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit Übermaß eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und [[kraftschlüssig]].<br />
<br />
Stifte dienen:<br />
* zur Sicherung der Lage von Bauteilen (Passstifte),<br />
* zur scherfesten Verbindung von Maschinenteilen (Verbindungsstifte),<br />
* zur Sicherung von Bolzen und Muttern (Sicherungsstifte) und<br />
* zur Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte).<br />
Wie auch bei der Herstellung von Bolzen, werden Stifte in der Regel aus ungehärtetem [[Stahl]] gefertigt. Um ein Fressen der Stifte zu verhindern, muss ihre [[Festigkeit]] größer sein, als die der übrigen Bauteile. Bei ge[[härte]]tem [[Stahl]] oder Guss ist stets ein Stiftwerkstoff mit hoher [[Festigkeit]] zu verwenden.<br />
<br />
Stiftverbindungen, die hauptsächlich zur Zentrierung und Lagesicherung von Bauteilen dienen und nur geringe Kräfte aufnehmen, werden in der Regel nicht berechnet. Der Durchmesser der Stifte wird erfahrungsgemäß in Abhängigkeit von der Größe der zu verbindenden Teile gewählt.<br />
<br />
Die [[Dimensionierung]] bzw. der Tragfähigkeitsnachweis von Stiftverbindungen erfolgt in Abhängigkeit von der dominierenden Beanspruchung durch Bewertung der:<br />
*Schubspannung im Stift (Abscheren),<br />
*Flächenpressung zwischen Stift und Bohrung (Lochleibung) und/oder <br />
*Biegespannung im Stift.<br />
Hier kannst Du Dir [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Stiftverbindungen|Formeln zur Berechnung]] ansehen<br />
<br />
Da sich das Materialgefüge von Splinten beim Sichern und Entsichern verändert, dürfen Standardsplinte nach ISO 1234 aus Sicherheitsgründen nach einer Demontage und Montage nicht wieder verwendet und müssen durch neue Teile ersetzt werden. <br />
<br />
Durchmesser von Splint und zugehöriger Bohrung ("Splintloch") müssen aufeinander abgestimmt sein. Sie bilden gemeinsam eine [[Passungen#Spielpassung|Spielpassung]]. Der Splint muss leicht durchsteckbar sein, darf aber radial und axial nur wenig Spiel haben. Die Schenkel werden nach dem Durchstecken gegeneinander aufgebogen (gespreizt). Sie dürfen durch Abschneiden gekürzt werden. Keinesfalls ist aber die Verwendung zu kurzer Splinte gestattet. Deshalb sollte die Länge ungefähr das Doppelte der Bohrungslänge betragen.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="50%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
<br />
Woraus werden Bolzen für höherwertige Belastungen hergestellt und welche Besonderheiten gibt es dabei?<br />
<br />
Welches ist die häufigste Anwendungsart von Stiften?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#Woraus_werden_Bolzen_f.C3.BCr_h.C3.B6herwertige_Belastungen_hergestellt_und_welche_Besonderheiten_gibt_es_dabei.3F|Frage 5]]<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#Welches_ist_die_h.C3.A4ufigste_Anwendungsart_von_Stiften.3F|Frage 6]]<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
|}<br />
<br />
----<br />
<br />
=== Berechnungsformeln ===<br />
<br />
==== Bolzen ====<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! Biegebeanspruchung des Bolzendurchmessers !!Festlegen der Bauteilabmessungen !!Berechnung der Biegemomente in Bolzenmitte!!<br />
|-<br />
| [[Bild:Biegebeanspruchung des Bolzendurchmessers.jpg]]|| [[Bild:Festlegen der Bauteilabmessung.jpg]]||[[Bild:Berechnung der Bolzenmitte.jpg]]<br />
|<br />
|}<br />
<br />
'''d''' = Durchmesser<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''F<sub>nenn</sub>''' = Stangenkraft<br />
<br />
'''&sigma;<sub>b zul</sub>''' = zulässige Biegespannung<br />
<br />
Abhängig von der Mindest[[zugfestigkeit]] R<sub>m</sub> = K<sub>t</sub>*R<sub>mN</sub> gilt erfahrungsgemäß: 0,3*R<sub>m</sub> bei ruhender, 0,2*R<sub>m</sub> bei schwellender und 0,15*R<sub>m</sub> bei wechselnder Belastung<br />
<br />
'''k''' = Einspannfaktor, abhängig vom Einbaufall (Klammerwerte bei Gleitverbindungen)<br />
<br />
k = 1,6 (1,9) für Einbaufall 1 (Bolzen lose in Stange und Gabel)<br />
<br />
k = 1,1 (1,4) für Einbaufall 2 (Bolzen mit [[Übermaßpassung]] in der Gabel)<br />
<br />
k = 1,1 (1,2) für Einbaufall 3 (Bolzen mit [[Übermaßpassung]] in der Stange)<br />
<br />
'''F''' = aus maßgebender Einwirkungskombination ermittelte Stabkraft<br />
<br />
'''t<sub>m</sub>''' = Dicke der Mittelachse<br />
<br />
'''t<sub>A</sub>''' = Dicke der äußeren Laschen<br />
<br />
'''s =''' Spiel zwischen Mittel- und Außenlasche<br />
<br />
'''S<sub>M</sub>''' = Teilsicherheitsbeiwert 1,1 (DIN 18800-1)<br />
<br />
'''R<sub>e</sub>''' = [[Streckgrenze]] des Bauteilwerkstoffes unter Berücksichtigung der Erzeugnisdicke <br />
<br />
'''M<sub>b max</sub>''' = Größtes Biegemoment<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
! '''''zurück zu''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Auslegung|Auslegung]]<br />
|}<br />
<br />
----<br />
<br />
==== Stiftverbindungen ====<br />
<br />
===== Querstift- Verbindungen =====<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! mittlere Flächenpressung in der Nabenbohrung!!mittlere Flächenpressung in der Wellenbohrung!!Scherspannung!!<br />
|-<br />
| [[Bild:PN Flächenpressung.jpg]]|| [[Bild:Pw Flächenpressung.jpg]]||[[Bild:Scherspannung.jpg]]<br />
|<br />
|}<br />
'''T<sub>nenn</sub>''' = von der Verbindung zu übertragendes Nenn[[drehmoment]]<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''d''' = Stiftdurchmesser; <br />
Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: d = (0,2 - 0,3) <b>·</b> d<sub>w</sub> <br />
<br />
'''s''' = Dicke der Nabenwand;<br />
Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: s= (0,25...0,5 <b>·</b> d<sub>w</sub> für [[St]]- und GS-Naben, s = 0,75 <b>·</b> d<sub>w</sub> für GG-Naben<br />
<br />
'''d<sub>w</sub>''' = Wellendurchmesser<br />
<br />
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7-fache Werte<br />
<br />
'''&tau; <sub>zul</sub>''' = zulässige Schubspannung wie zu Gl. (9.3), für Kerbstifte gelten 0,8-fache Werte<br />
<br />
===== Steckstift-Verbindungen =====<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! Vorhandene Biegespannung!!Maximale mittlere Flächenpressung!!<br />
|-<br />
| [[Bild:Vorhandene_Biegespannung.gif]]|| [[Bild:Maximale mittlere Flächenpressung.gif]]<br />
|}<br />
<br />
'''M<sub>bnenn</sub>''' = Nennbiegemoment<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''F<sub>nenn</sub>''' = senkrecht zur Stiftachse wirkende Nennbiegekraft<br />
<br />
'''l''' = Hebelarm der Biegekraft<br />
<br />
'''s''' = Einstecktiefe des Stiftes<br />
<br />
'''d''' = Stiftdurchmesser<br />
<br />
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte<br />
<br />
===== Längsstift- bzw. Rundkeilverbindungen =====<br />
'''Maßgebende mittlere Flächenpressung'''<br />
<br />
[[Bild:Ma%C3%9Fgebende_mittlere_Fl%C3%A4chenpressung.gif]]<br />
<br />
'''T<sub>nenn</sub>''' = von der Verbindung zu übertragendes Nenn[[drehmoment]]<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''d''' = Stiftdurchmesser<br />
<br />
'''d<sub>w</sub>''' = Wellendurchmesser<br />
<br />
'''l''' = tragende Stiftlänge, abhängig von der Nabenbreite, üblich l = (1 ... 1,5) <b>·</b> d<sub>w</sub><br />
<br />
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7-fache Werte<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
! '''''zurück zu''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Auslegung|Auslegung]]<br />
|}<br />
<br />
== Übungsaufgabe ==<br />
<br />
Ein Zahnkranz mit z = 52 Zähnen, [[Modul]] m = 6 mm, ist mit einem Kranlaufrad (Ø 315 mm) drehfest zu verbinden. Zahnkranzbohrung und Laufradzapfen werden mit einem Fügedurchmesser von 210 mm und der [[Passungen#Übergangspassung|Übergangspassung]] H7/m6 ausgeführt. Nach dem Aufpressen des Zahnkranzes auf das Laufrad wird die Verbindung durch zwei um 180 Grad versetzte Zylinderstifte DIN ISO 2338 – 16 m6 x 35 – St als '''Längsstifte''' gegen Verdrehen gesichert. Zahnkranz und Laufrad sind aus GS - 52.<br />
<br />
Es ist zu prüfen, ob die beiden Längsstifte ein von den Zahnkräften verursachtes, mit mittleren Stößen schwelend auftretendes [[Drehmoment ]] T = 1060 Nm übertragen können. Evtl. vorhandener Reibschluß durch die [[Passungen#Übergangspassung|Übergangspassung]] wird sicherheitshalber nicht berücksichtigt.<br />
<br />
[[Bild:Bild Übungsaufgabe.GIF]]<br />
<br />
Hier findest Du den Rechengang und die [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#.C3.9Cbungsaufgabe|Lösung]]<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
<br />
! '''''zurück zu''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Auslegung|Auslegung]]<br />
|}<br />
<br />
== Links ==<br />
=== Lieferanten ===<br />
* [http://www.alstertaler.de/ Alstertaler.de]<br />
* [http://www.seeger-orbis.de/de Seeger-Orbis-GmbH]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
[[Benutzer:Marco Schalwat|Marco Schalwat]] <br />
<br />
[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]<br />
[[Kategorie:Fertigungstechnik]]</div>Marco Schalwathttp://bs-wiki.de/mediawiki/index.php?title=Bolzen-,_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente&diff=14768Bolzen-, Stiftverbindungen und Sicherungselemente2006-06-08T10:37:40Z<p>Marco Schalwat: /* Lieferanten */</p>
<hr />
<div><br />
<br />
[[Bild:Flash-luemmel2.jpg|right|]]<br />
== Funktion ==<br />
Bauteile lassen sich einfach und günstig durch Bolzen, Stifte oder andere Formteile miteinander verbinden. Diese Verbindungselemente werden sowohl für lose als auch für [[Formschlüssige_Verbindungen|feste Verbindungen]], für Lagerungen, Führungen, Halterungen und zum Sichern von Bauteilen gegen Überlastung, z. B. als Brechbolzen in Sicherheits[[Kupplungen|kupplungen]], verwendet. Bei losen [[Formschlüssige_Verbindungen|Verbindungen]] und zur Aufnahme von axialen Kräften müssen die Bolzen bzw. die gelagerten oder verbundenen Teile häufig durch Sicherungselemente, wie Splinte, Sicherungsringe oder Querstifte, gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert werden.<br />
<br />
== Verwendung ==<br />
Unter einem '''Bolzen''' versteht man ein [[Maschinenelemente|Maschinenelement]] zur gelenkigen Verbindung von Werkstücken. In der Verbindung wird der Bolzen nicht nur auf [[Zugversuch|Zug]], sondern überwiegend auf Scherung belastet. Bolzen können verschraubt oder durch Sicherungsstifte in der Verbindung gehalten werden. Hochwertige Bolzenverbindungen mit großem Durchmesser werden über einen Achshalter gesichert, die zugehörige [[Passungen|Passung]] ist meist eine [[Passungen#Spielpassung|Spielpassung]]. Bolzenverbindungen werden nach dem Passungssystem Einheitsbohrung gefertigt.<br />
<br />
'''Stiftverbindungen''' werden hergestellt, indem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit Übermaß eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und [[kraftschlüssig]]. Stifte dienen zur Sicherung der Lage von Bauteilen. Neben der Lagesicherung von zwei Teilen, dienen Stiftverbindungen zur Kraftbegrenzung (Scherstift), zur Sicherung von Schrauben (Steckstift) oder zur gelenkigen Verbindung und Lagerung von Scheiben oder Rollen (Gelenkstift).<br />
<br />
Zu den '''Sicherungselemente'''n zählen Sicherungsringe, Splinte, Achshalter u.a. derartige Elemente. Diese dienen zur Sicherung von Maschinenteilen gegen axiales Verschieben. Sicherungsringe nach DIN 471 für Wellen und [[DIN]] 472 für Bohrungen werden in Ringnuten (übliche [[Toleranzen|Toleranz]] H13, H11) eingesetzt. Durch die besondere Form der aus Federstahl bestehenden Ringe wird erreicht, dass diese sich beim Einbau rund verformen und mit gleichmäßiger radialer Vorspannung in der Ringnut sitzen. Aufgrund der hohen Kerbwirkung der Nuten sollen Sicherungsringe möglichst nur an den Enden von Bolzen, Achsen oder Wellen angeordnet werden. Durch funktionsgerechte Verwendung der Sicherungsringe lässt sich oftmals eine konstruktive Vereinfachung erzielen und somit Kosten einsparen. Sicherungsringe werden üblicherweise nach Firmenangaben (z.B. [http://www.seeger-orbis.de/de Seeger-Orbis-GmbH]) gegen Umstülpen durch Axialkraft und Ablösen durch Fliehkraft berechnet.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="50%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
Wie werden Bolzen in der Regel beansprucht?<br />
<br />
Welche Verbindungsart entsteht bei einer Stiftverbindung?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#1._Wie_werden_Bolzen_in_der_Regel_beansprucht.3|Frage 1]]<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#2._Welche_Verbindungsart_entsteht_bei_einer_Stiftverbindung.3F|Frage 2]]<br />
|-<br />
|}</div><br />
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<br />
== Varianten ==<br />
<br />
=== Bolzen ===<br />
{| {{tabelle}}<br />
| Mit und ohne Kopf siehe [[DIN]] EN 22340 (Tab.B. S. 238) || [[Bild:Bolzen.gif|right]]<br />
|-<br />
| Mit und ohne Splintloch [[DIN]] EN 22341 <br />
Einsatzgebiet ist hier als Gelenkbolzen für z. B. Stangenverbindungen <br />
|| [[Bild:Bolzen_mit_Kopf.gif|right]]<br />
|-<br />
| Bolzen mit Kopf und Gewindezapfen [[DIN]] 1445<br />
diese werden vorwiegend als festsitzende Lager- und Achsbolzen, z. B. für Seil- und Laufrollen verwendet. <br />
|| [[Bild:Bolzen_mit_Kopf_und_Gewindezapfen.jpg|center]]<br />
|}<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
|}<br />
<br />
=== Stifte ===<br />
<br />
werden unterteilt in... <br />
* Zylinderstifte [[DIN]] EN ISO 2338 (Tab.B.S 237)[[Bild:Zylinderstift.gif]]. <br />
kommen zur Verbindung und zum Fixieren von Teilen an Vorrichtungen oder Werkzeugen in Frage. Sie haben außerdem das gleiche Einsatzgebiet wie Kegelstifte, sind allerdings schwerere lösbar als diese und sehr kostspielig.<br />
* Kegelstifte [[DIN]] EN 22339[[Bild:Kegelstift.gif]] <br />
Kegelstifte werden genutzt, um die bei häufigem Ausbau auftretenden Abnutzungen oder Lochaufweitungen auszugleichen, und somit immer wieder die genaue Lage von Bauteilen zueinander zu gewährleisten.<br />
* Kerbstifte, Spannstifte [[DIN]] EN ISO 8752 [[Bild:Kerbstift.gif]]<br />
Durch die Kerben am Umfang hält der Kerbstift in einer "glatten" Bohrung rüttelfest. Selbst bei Demontage ist es möglich, dass dieser Stift in der Bohrung weiterhin rüttelfest hält. Eine so hergestellte Verbindung ist aufgrund der einfachen Arbeitsweise sehr wirtschaftlich.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="60%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
<br />
Welche Vorteile bieten Kerbstifte gegenüber Kegel- oder Zylinderstiften?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#3._Welche_Vorteile_bieten_Kerbstifte_gegen.C3.BCber_Kegel-_oder_Zylinderstiften.3F|Frage 3]]<br />
<br />
|-<br />
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<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
|}<br />
<br />
=== Sicherungselemente ===<br />
<br />
'''''Sicherungsringe''' (''Halteringe ugs. [http://www.seeger-orbis.de/de/ Seegering] o.a. Sprengring) [[Bild:Sicherungsring.gif]]<br />
<br />
[[DIN]] 471 für Wellen<br />
<br />
[[DIN]] 472 für Bohrungen<br />
<br />
Sicherungsringe werden federnd in Nuten eingesetzt. Der aus der Nut ragende Sicherungsring bildet dann eine axiale belastbare Schulter und dient zum Festlegen von Bauteilen wie z.B. Wälzlagern.<br />
[[Wälzlagerungen]]<br />
<br />
<br />
'''''Splinte und Federstecker''''' [[Bild:Splint.gif]]<br />
<br />
[[DIN]] EN ISO 1234<br />
<br />
Die einfache und billige Splintsicherung wird vorwiegend bei losen, gelenkartigen Bolzenverbindungen und bei Schraubenverbindungen angewendet. Als Werkstoff für Splinte wird überwiegend weiches Material wie z.B. [[Kupfer]], [[Kupfer]]-[[Zink]]- und [[Aluminium]][[legierungen]] verwendet.<br />
<br />
Achtung: '''Splinte dürfen bei wichtigen Verbindungen nur einmal verwendet werden!'''<br />
<br />
'''''Stellringe''''' [[Bild:Stellring.gif]]<br />
<br />
[[DIN]] 705<br />
<br />
Stellringe sollen das axiale Spiel von Wellen, Achsen und Bolzen begrenzen oder lose auf diesen sitzende Teile seitlich führen. Die Stellringe werden durch Gewindestifte befestigt. Um mögliche Unfallgefahren zu vermeiden, dürfen Stellringe nicht überstehen.<br />
<br />
[http://www.habermann-schrauben.de/normteile%20edelstahl/din705.php Habermann - Schrauben]<br />
<br />
'''''Achshalter''''' [[Bild:Achshalter4.GIF]]<br />
<br />
[[DIN]] 15058<br />
<br />
Achshalter sind [[Maschinenelement]]e zur Sicherung von Bolzenverbindungen gegen unbeabsichtigtes Lösen des Bolzens. Der Achshalter besteht aus einem mit zwei Befestigungsschrauben verschraubten rechteckigen Blechstreifen, der in eine in den Bolzen eingestochene Nut eingreift. Soll der Bolzen auch gegen Verdrehen gesichert werden, so wird diese Nut gefräst. Achshalter werden eingesetzt an Bolzenverbindungen mit einem Durchmesser von mehr als 18 mm, sie sind in sechs Stufen bis zu einem Bolzendurchmesser von 250 mm genormt.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="60%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
<br />
Welche Arten von Sicherungselementen gibt es und welchem Einsatzzweck dienen sie?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#4._Welche_Arten_von_Sicherungselementen_gibt_es_und_welchem_Einsatzzweck_dienen_sie.3F|Frage 4<br />
]]<br />
|-<br />
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----<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
<br />
|}<br />
----<br />
<br />
== [[Dimensionierung]] ==<br />
<br />
Für die Bolzen wählt man überwiegend einen härteren Werkstoff als für die übrigen Bauteile, um Fressgefahr und übermäßigen Verschleiß zu vermeiden. Normbolzen werden aus [[Automatenstahl]] ([[Härte]] 125 bis 245 HV) hergestellt. Bolzen für höherwertige Belastungen stellt man aus entsprechendem Einsatz- und Vergütungsstahl her. Hierbei empfiehlt es sich, die Oberflächen zu härten und zu schleifen.<br />
<br />
Bolzen werden in der Regel auf Biegung, Schub und Flächenpressung beansprucht. Im Normalfall sind die Biegung und die Flächenpressung für die Auslegung einer Verbindung ausschlaggebend.<br />
<br />
Hier kannst Du Dir [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Bolzen_2|Formeln zur Berechnung]] ansehen<br />
<br />
Stiftverbindungen werden hergestellt, indem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit Übermaß eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und [[kraftschlüssig]].<br />
<br />
Stifte dienen:<br />
* zur Sicherung der Lage von Bauteilen (Passstifte),<br />
* zur scherfesten Verbindung von Maschinenteilen (Verbindungsstifte),<br />
* zur Sicherung von Bolzen und Muttern (Sicherungsstifte) und<br />
* zur Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte).<br />
Wie auch bei der Herstellung von Bolzen, werden Stifte in der Regel aus ungehärtetem [[Stahl]] gefertigt. Um ein Fressen der Stifte zu verhindern, muss ihre [[Festigkeit]] größer sein, als die der übrigen Bauteile. Bei ge[[härte]]tem [[Stahl]] oder Guss ist stets ein Stiftwerkstoff mit hoher [[Festigkeit]] zu verwenden.<br />
<br />
Stiftverbindungen, die hauptsächlich zur Zentrierung und Lagesicherung von Bauteilen dienen und nur geringe Kräfte aufnehmen, werden in der Regel nicht berechnet. Der Durchmesser der Stifte wird erfahrungsgemäß in Abhängigkeit von der Größe der zu verbindenden Teile gewählt.<br />
<br />
Die [[Dimensionierung]] bzw. der Tragfähigkeitsnachweis von Stiftverbindungen erfolgt in Abhängigkeit von der dominierenden Beanspruchung durch Bewertung der:<br />
*Schubspannung im Stift (Abscheren),<br />
*Flächenpressung zwischen Stift und Bohrung (Lochleibung) und/oder <br />
*Biegespannung im Stift.<br />
Hier kannst Du Dir [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Stiftverbindungen|Formeln zur Berechnung]] ansehen<br />
<br />
Da sich das Materialgefüge von Splinten beim Sichern und Entsichern verändert, dürfen Standardsplinte nach ISO 1234 aus Sicherheitsgründen nach einer Demontage und Montage nicht wieder verwendet und müssen durch neue Teile ersetzt werden. <br />
<br />
Durchmesser von Splint und zugehöriger Bohrung ("Splintloch") müssen aufeinander abgestimmt sein. Sie bilden gemeinsam eine [[Passungen#Spielpassung|Spielpassung]]. Der Splint muss leicht durchsteckbar sein, darf aber radial und axial nur wenig Spiel haben. Die Schenkel werden nach dem Durchstecken gegeneinander aufgebogen (gespreizt). Sie dürfen durch Abschneiden gekürzt werden. Keinesfalls ist aber die Verwendung zu kurzer Splinte gestattet. Deshalb sollte die Länge ungefähr das Doppelte der Bohrungslänge betragen.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="50%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
<br />
Woraus werden Bolzen für höherwertige Belastungen hergestellt und welche Besonderheiten gibt es dabei?<br />
<br />
Welches ist die häufigste Anwendungsart von Stiften?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#Woraus_werden_Bolzen_f.C3.BCr_h.C3.B6herwertige_Belastungen_hergestellt_und_welche_Besonderheiten_gibt_es_dabei.3F|Frage 5]]<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#Welches_ist_die_h.C3.A4ufigste_Anwendungsart_von_Stiften.3F|Frage 6]]<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
|}<br />
<br />
----<br />
<br />
=== Berechnungsformeln ===<br />
<br />
==== Bolzen ====<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! Biegebeanspruchung des Bolzendurchmessers !!Festlegen der Bauteilabmessungen !!Berechnung der Biegemomente in Bolzenmitte!!<br />
|-<br />
| [[Bild:Biegebeanspruchung des Bolzendurchmessers.jpg]]|| [[Bild:Festlegen der Bauteilabmessung.jpg]]||[[Bild:Berechnung der Bolzenmitte.jpg]]<br />
|<br />
|}<br />
<br />
'''d''' = Durchmesser<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''F<sub>nenn</sub>''' = Stangenkraft<br />
<br />
'''&sigma;<sub>b zul</sub>''' = zulässige Biegespannung<br />
<br />
Abhängig von der Mindest[[zugfestigkeit]] R<sub>m</sub> = K<sub>t</sub>*R<sub>mN</sub> gilt erfahrungsgemäß: 0,3*R<sub>m</sub> bei ruhender, 0,2*R<sub>m</sub> bei schwellender und 0,15*R<sub>m</sub> bei wechselnder Belastung<br />
<br />
'''k''' = Einspannfaktor, abhängig vom Einbaufall (Klammerwerte bei Gleitverbindungen)<br />
<br />
k = 1,6 (1,9) für Einbaufall 1 (Bolzen lose in Stange und Gabel)<br />
<br />
k = 1,1 (1,4) für Einbaufall 2 (Bolzen mit [[Übermaßpassung]] in der Gabel)<br />
<br />
k = 1,1 (1,2) für Einbaufall 3 (Bolzen mit [[Übermaßpassung]] in der Stange)<br />
<br />
'''F''' = aus maßgebender Einwirkungskombination ermittelte Stabkraft<br />
<br />
'''t<sub>m</sub>''' = Dicke der Mittelachse<br />
<br />
'''t<sub>A</sub>''' = Dicke der äußeren Laschen<br />
<br />
'''s =''' Spiel zwischen Mittel- und Außenlasche<br />
<br />
'''S<sub>M</sub>''' = Teilsicherheitsbeiwert 1,1 (DIN 18800-1)<br />
<br />
'''R<sub>e</sub>''' = [[Streckgrenze]] des Bauteilwerkstoffes unter Berücksichtigung der Erzeugnisdicke <br />
<br />
'''M<sub>b max</sub>''' = Größtes Biegemoment<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
! '''''zurück zu''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Auslegung|Auslegung]]<br />
|}<br />
<br />
----<br />
<br />
==== Stiftverbindungen ====<br />
<br />
===== Querstift- Verbindungen =====<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! mittlere Flächenpressung in der Nabenbohrung!!mittlere Flächenpressung in der Wellenbohrung!!Scherspannung!!<br />
|-<br />
| [[Bild:PN Flächenpressung.jpg]]|| [[Bild:Pw Flächenpressung.jpg]]||[[Bild:Scherspannung.jpg]]<br />
|<br />
|}<br />
'''T<sub>nenn</sub>''' = von der Verbindung zu übertragendes Nenn[[drehmoment]]<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''d''' = Stiftdurchmesser; <br />
Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: d = (0,2 - 0,3) <b>·</b> d<sub>w</sub> <br />
<br />
'''s''' = Dicke der Nabenwand;<br />
Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: s= (0,25...0,5 <b>·</b> d<sub>w</sub> für [[St]]- und GS-Naben, s = 0,75 <b>·</b> d<sub>w</sub> für GG-Naben<br />
<br />
'''d<sub>w</sub>''' = Wellendurchmesser<br />
<br />
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7-fache Werte<br />
<br />
'''&tau; <sub>zul</sub>''' = zulässige Schubspannung wie zu Gl. (9.3), für Kerbstifte gelten 0,8-fache Werte<br />
<br />
===== Steckstift-Verbindungen =====<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! Vorhandene Biegespannung!!Maximale mittlere Flächenpressung!!<br />
|-<br />
| [[Bild:Vorhandene_Biegespannung.gif]]|| [[Bild:Maximale mittlere Flächenpressung.gif]]<br />
|}<br />
<br />
'''M<sub>bnenn</sub>''' = Nennbiegemoment<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''F<sub>nenn</sub>''' = senkrecht zur Stiftachse wirkende Nennbiegekraft<br />
<br />
'''l''' = Hebelarm der Biegekraft<br />
<br />
'''s''' = Einstecktiefe des Stiftes<br />
<br />
'''d''' = Stiftdurchmesser<br />
<br />
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte<br />
<br />
===== Längsstift- bzw. Rundkeilverbindungen =====<br />
'''Maßgebende mittlere Flächenpressung'''<br />
<br />
[[Bild:Ma%C3%9Fgebende_mittlere_Fl%C3%A4chenpressung.gif]]<br />
<br />
'''T<sub>nenn</sub>''' = von der Verbindung zu übertragendes Nenn[[drehmoment]]<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''d''' = Stiftdurchmesser<br />
<br />
'''d<sub>w</sub>''' = Wellendurchmesser<br />
<br />
'''l''' = tragende Stiftlänge, abhängig von der Nabenbreite, üblich l = (1 ... 1,5) <b>·</b> d<sub>w</sub><br />
<br />
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7-fache Werte<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
! '''''zurück zu''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Auslegung|Auslegung]]<br />
|}<br />
<br />
== Übungsaufgabe ==<br />
<br />
Ein Zahnkranz mit z = 52 Zähnen, [[Modul]] m = 6 mm, ist mit einem Kranlaufrad 315 mm drehfest zu verbinden. Zahnkranzbohrung und Laufradzapfen werden mit einem Fügedurchmesser von 210 mm und der [[Passungen#Übergangspassung|Übergangspassung]] H7/m6 ausgeführt. Nach dem Aufpressen des Zahnkranzes auf das Laufrad wird die Verbindung durch zwei um 180 Grad versetzte Zylinderstifte DIN ISO 2338 – 16 m6 x 35 – St als '''Längsstifte''' gegen Verdrehen gesichert. Zahnkranz und Laufrad sind aus GS - 52.<br />
<br />
Es ist zu prüfen, ob die beiden Längsstifte ein von den Zahnkräften verursachtes, mit mittleren Stößen schwelend auftretendes [[Drehmoment ]] T = 1060 Nm übertragen können. Evtl. vorhandener Reibschluß durch die [[Passungen#Übergangspassung|Übergangspassung]] wird sicherheitshalber nicht berücksichtigt.<br />
<br />
[[Bild:Bild Übungsaufgabe.GIF]]<br />
<br />
Hier findest Du den Rechengang und die [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#.C3.9Cbungsaufgabe|Lösung]]<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
<br />
! '''''zurück zu''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Auslegung|Auslegung]]<br />
|}<br />
<br />
== Links ==<br />
=== Lieferanten ===<br />
* [http://www.alstertaler.de/ Alstertaler.de]<br />
* [http://www.seeger-orbis.de/de Seeger-Orbis-GmbH]<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
[[Benutzer:Marco Schalwat|Marco Schalwat]] <br />
<br />
[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]<br />
[[Kategorie:Fertigungstechnik]]</div>Marco Schalwathttp://bs-wiki.de/mediawiki/index.php?title=Bolzen-,_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente&diff=14766Bolzen-, Stiftverbindungen und Sicherungselemente2006-06-08T04:42:02Z<p>Marco Schalwat: </p>
<hr />
<div><br />
<br />
[[Bild:Flash-luemmel2.jpg|right|]]<br />
== Funktion ==<br />
Bauteile lassen sich einfach und günstig durch Bolzen, Stifte oder andere Formteile miteinander verbinden. Diese Verbindungselemente werden sowohl für lose als auch für [[Formschlüssige_Verbindungen|feste Verbindungen]], für Lagerungen, Führungen, Halterungen und zum Sichern von Bauteilen gegen Überlastung, z. B. als Brechbolzen in Sicherheits[[Kupplungen|kupplungen]], verwendet. Bei losen [[Formschlüssige_Verbindungen|Verbindungen]] und zur Aufnahme von axialen Kräften müssen die Bolzen bzw. die gelagerten oder verbundenen Teile häufig durch Sicherungselemente, wie Splinte, Sicherungsringe oder Querstifte, gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert werden.<br />
<br />
== Verwendung ==<br />
Unter einem '''Bolzen''' versteht man ein [[Maschinenelemente|Maschinenelement]] zur gelenkigen Verbindung von Werkstücken. In der Verbindung wird der Bolzen nicht nur auf [[Zugversuch|Zug]], sondern überwiegend auf Scherung belastet. Bolzen können verschraubt oder durch Sicherungsstifte in der Verbindung gehalten werden. Hochwertige Bolzenverbindungen mit großem Durchmesser werden über einen Achshalter gesichert, die zugehörige [[Passungen|Passung]] ist meist eine [[Passungen#Spielpassung|Spielpassung]]. Bolzenverbindungen werden nach dem Passungssystem Einheitsbohrung gefertigt.<br />
<br />
'''Stiftverbindungen''' werden hergestellt, indem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit Übermaß eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und [[kraftschlüssig]]. Stifte dienen zur Sicherung der Lage von Bauteilen. Neben der Lagesicherung von zwei Teilen, dienen Stiftverbindungen zur Kraftbegrenzung (Scherstift), zur Sicherung von Schrauben (Steckstift) oder zur gelenkigen Verbindung und Lagerung von Scheiben oder Rollen (Gelenkstift).<br />
<br />
Zu den '''Sicherungselemente'''n zählen Sicherungsringe, Splinte, Achshalter u.a. derartige Elemente. Diese dienen zur Sicherung von Maschinenteilen gegen axiales Verschieben. Sicherungsringe nach DIN 471 für Wellen und [[DIN]] 472 für Bohrungen werden in Ringnuten (übliche [[Toleranzen|Toleranz]] H13, H11) eingesetzt. Durch die besondere Form der aus Federstahl bestehenden Ringe wird erreicht, dass diese sich beim Einbau rund verformen und mit gleichmäßiger radialer Vorspannung in der Ringnut sitzen. Aufgrund der hohen Kerbwirkung der Nuten sollen Sicherungsringe möglichst nur an den Enden von Bolzen, Achsen oder Wellen angeordnet werden. Durch funktionsgerechte Verwendung der Sicherungsringe lässt sich oftmals eine konstruktive Vereinfachung erzielen und somit Kosten einsparen. Sicherungsringe werden üblicherweise nach Firmenangaben (z.B. [http://www.seeger-orbis.de/de Seeger-Orbis-GmbH]) gegen Umstülpen durch Axialkraft und Ablösen durch Fliehkraft berechnet.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="50%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
Wie werden Bolzen in der Regel beansprucht?<br />
<br />
Welche Verbindungsart entsteht bei einer Stiftverbindung?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#1._Wie_werden_Bolzen_in_der_Regel_beansprucht.3|Frage 1]]<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#2._Welche_Verbindungsart_entsteht_bei_einer_Stiftverbindung.3F|Frage 2]]<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
== Varianten ==<br />
<br />
=== Bolzen ===<br />
{| {{tabelle}}<br />
| Mit und ohne Kopf siehe [[DIN]] EN 22340 (Tab.B. S. 238) || [[Bild:Bolzen.gif|right]]<br />
|-<br />
| Mit und ohne Splintloch [[DIN]] EN 22341 <br />
Einsatzgebiet ist hier als Gelenkbolzen für z. B. Stangenverbindungen <br />
|| [[Bild:Bolzen_mit_Kopf.gif|right]]<br />
|-<br />
| Bolzen mit Kopf und Gewindezapfen [[DIN]] 1445<br />
diese werden vorwiegend als festsitzende Lager- und Achsbolzen, z. B. für Seil- und Laufrollen verwendet. <br />
|| [[Bild:Bolzen_mit_Kopf_und_Gewindezapfen.jpg|center]]<br />
|}<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
|}<br />
<br />
=== Stifte ===<br />
<br />
werden unterteilt in... <br />
* Zylinderstifte [[DIN]] EN ISO 2338 (Tab.B.S 237)[[Bild:Zylinderstift.gif]]. <br />
kommen zur Verbindung und zum Fixieren von Teilen an Vorrichtungen oder Werkzeugen in Frage. Sie haben außerdem das gleiche Einsatzgebiet wie Kegelstifte, sind allerdings schwerere lösbar als diese und sehr kostspielig.<br />
* Kegelstifte [[DIN]] EN 22339[[Bild:Kegelstift.gif]] <br />
Kegelstifte werden genutzt, um die bei häufigem Ausbau auftretenden Abnutzungen oder Lochaufweitungen auszugleichen, und somit immer wieder die genaue Lage von Bauteilen zueinander zu gewährleisten.<br />
* Kerbstifte, Spannstifte [[DIN]] EN ISO 8752 [[Bild:Kerbstift.gif]]<br />
Durch die Kerben am Umfang hält der Kerbstift in einer "glatten" Bohrung rüttelfest. Selbst bei Demontage ist es möglich, dass dieser Stift in der Bohrung weiterhin rüttelfest hält. Eine so hergestellte Verbindung ist aufgrund der einfachen Arbeitsweise sehr wirtschaftlich.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="60%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
<br />
Welche Vorteile bieten Kerbstifte gegenüber Kegel- oder Zylinderstiften?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#3._Welche_Vorteile_bieten_Kerbstifte_gegen.C3.BCber_Kegel-_oder_Zylinderstiften.3F|Frage 3]]<br />
<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
|}<br />
<br />
=== Sicherungselemente ===<br />
<br />
'''''Sicherungsringe''' (''Halteringe ugs. [http://www.seeger-orbis.de/de/ Seegering] o.a. Sprengring) [[Bild:Sicherungsring.gif]]<br />
<br />
[[DIN]] 471 für Wellen<br />
<br />
[[DIN]] 472 für Bohrungen<br />
<br />
Sicherungsringe werden federnd in Nuten eingesetzt. Der aus der Nut ragende Sicherungsring bildet dann eine axiale belastbare Schulter und dient zum Festlegen von Bauteilen wie z.B. Wälzlagern.<br />
[[Wälzlagerungen]]<br />
<br />
<br />
'''''Splinte und Federstecker''''' [[Bild:Splint.gif]]<br />
<br />
[[DIN]] EN ISO 1234<br />
<br />
Die einfache und billige Splintsicherung wird vorwiegend bei losen, gelenkartigen Bolzenverbindungen und bei Schraubenverbindungen angewendet. Als Werkstoff für Splinte wird überwiegend weiches Material wie z.B. [[Kupfer]], [[Kupfer]]-[[Zink]]- und [[Aluminium]][[legierungen]] verwendet.<br />
<br />
Achtung: '''Splinte dürfen bei wichtigen Verbindungen nur einmal verwendet werden!'''<br />
<br />
'''''Stellringe''''' [[Bild:Stellring.gif]]<br />
<br />
[[DIN]] 705<br />
<br />
Stellringe sollen das axiale Spiel von Wellen, Achsen und Bolzen begrenzen oder lose auf diesen sitzende Teile seitlich führen. Die Stellringe werden durch Gewindestifte befestigt. Um mögliche Unfallgefahren zu vermeiden, dürfen Stellringe nicht überstehen.<br />
<br />
[http://www.habermann-schrauben.de/normteile%20edelstahl/din705.php Habermann - Schrauben]<br />
<br />
'''''Achshalter''''' [[Bild:Achshalter4.GIF]]<br />
<br />
[[DIN]] 15058<br />
<br />
Achshalter sind [[Maschinenelement]]e zur Sicherung von Bolzenverbindungen gegen unbeabsichtigtes Lösen des Bolzens. Der Achshalter besteht aus einem mit zwei Befestigungsschrauben verschraubten rechteckigen Blechstreifen, der in eine in den Bolzen eingestochene Nut eingreift. Soll der Bolzen auch gegen Verdrehen gesichert werden, so wird diese Nut gefräst. Achshalter werden eingesetzt an Bolzenverbindungen mit einem Durchmesser von mehr als 18 mm, sie sind in sechs Stufen bis zu einem Bolzendurchmesser von 250 mm genormt.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="60%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
<br />
Welche Arten von Sicherungselementen gibt es und welchem Einsatzzweck dienen sie?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#4._Welche_Arten_von_Sicherungselementen_gibt_es_und_welchem_Einsatzzweck_dienen_sie.3F|Frage 4<br />
]]<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
<br />
|}<br />
----<br />
<br />
== [[Dimensionierung]] ==<br />
<br />
Für die Bolzen wählt man überwiegend einen härteren Werkstoff als für die übrigen Bauteile, um Fressgefahr und übermäßigen Verschleiß zu vermeiden. Normbolzen werden aus [[Automatenstahl]] ([[Härte]] 125 bis 245 HV) hergestellt. Bolzen für höherwertige Belastungen stellt man aus entsprechendem Einsatz- und Vergütungsstahl her. Hierbei empfiehlt es sich, die Oberflächen zu härten und zu schleifen.<br />
<br />
Bolzen werden in der Regel auf Biegung, Schub und Flächenpressung beansprucht. Im Normalfall sind die Biegung und die Flächenpressung für die Auslegung einer Verbindung ausschlaggebend.<br />
<br />
Hier kannst Du Dir [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Bolzen_2|Formeln zur Berechnung]] ansehen<br />
<br />
Stiftverbindungen werden hergestellt, indem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit Übermaß eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und [[kraftschlüssig]].<br />
<br />
Stifte dienen:<br />
* zur Sicherung der Lage von Bauteilen (Passstifte),<br />
* zur scherfesten Verbindung von Maschinenteilen (Verbindungsstifte),<br />
* zur Sicherung von Bolzen und Muttern (Sicherungsstifte) und<br />
* zur Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte).<br />
Wie auch bei der Herstellung von Bolzen, werden Stifte in der Regel aus ungehärtetem [[Stahl]] gefertigt. Um ein Fressen der Stifte zu verhindern, muss ihre [[Festigkeit]] größer sein, als die der übrigen Bauteile. Bei ge[[härte]]tem [[Stahl]] oder Guss ist stets ein Stiftwerkstoff mit hoher [[Festigkeit]] zu verwenden.<br />
<br />
Stiftverbindungen, die hauptsächlich zur Zentrierung und Lagesicherung von Bauteilen dienen und nur geringe Kräfte aufnehmen, werden in der Regel nicht berechnet. Der Durchmesser der Stifte wird erfahrungsgemäß in Abhängigkeit von der Größe der zu verbindenden Teile gewählt.<br />
<br />
Die [[Dimensionierung]] bzw. der Tragfähigkeitsnachweis von Stiftverbindungen erfolgt in Abhängigkeit von der dominierenden Beanspruchung durch Bewertung der:<br />
*Schubspannung im Stift (Abscheren),<br />
*Flächenpressung zwischen Stift und Bohrung (Lochleibung) und/oder <br />
*Biegespannung im Stift.<br />
Hier kannst Du Dir [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Stiftverbindungen|Formeln zur Berechnung]] ansehen<br />
<br />
Da sich das Materialgefüge von Splinten beim Sichern und Entsichern verändert, dürfen Standardsplinte nach ISO 1234 aus Sicherheitsgründen nach einer Demontage und Montage nicht wieder verwendet und müssen durch neue Teile ersetzt werden. <br />
<br />
Durchmesser von Splint und zugehöriger Bohrung ("Splintloch") müssen aufeinander abgestimmt sein. Sie bilden gemeinsam eine [[Passungen#Spielpassung|Spielpassung]]. Der Splint muss leicht durchsteckbar sein, darf aber radial und axial nur wenig Spiel haben. Die Schenkel werden nach dem Durchstecken gegeneinander aufgebogen (gespreizt). Sie dürfen durch Abschneiden gekürzt werden. Keinesfalls ist aber die Verwendung zu kurzer Splinte gestattet. Deshalb sollte die Länge ungefähr das Doppelte der Bohrungslänge betragen.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="50%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
<br />
Woraus werden Bolzen für höherwertige Belastungen hergestellt und welche Besonderheiten gibt es dabei?<br />
<br />
Welches ist die häufigste Anwendungsart von Stiften?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#Woraus_werden_Bolzen_f.C3.BCr_h.C3.B6herwertige_Belastungen_hergestellt_und_welche_Besonderheiten_gibt_es_dabei.3F|Frage 5]]<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#Welches_ist_die_h.C3.A4ufigste_Anwendungsart_von_Stiften.3F|Frage 6]]<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
|}<br />
<br />
----<br />
<br />
=== Berechnungsformeln ===<br />
<br />
==== Bolzen ====<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! Biegebeanspruchung des Bolzendurchmessers !!Festlegen der Bauteilabmessungen !!Berechnung der Biegemomente in Bolzenmitte!!<br />
|-<br />
| [[Bild:Biegebeanspruchung des Bolzendurchmessers.jpg]]|| [[Bild:Festlegen der Bauteilabmessung.jpg]]||[[Bild:Berechnung der Bolzenmitte.jpg]]<br />
|<br />
|}<br />
<br />
'''d''' = Durchmesser<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''F<sub>nenn</sub>''' = Stangenkraft<br />
<br />
'''&sigma;<sub>b zul</sub>''' = zulässige Biegespannung<br />
<br />
Abhängig von der Mindest[[zugfestigkeit]] R<sub>m</sub> = K<sub>t</sub>*R<sub>mN</sub> gilt erfahrungsgemäß: 0,3*R<sub>m</sub> bei ruhender, 0,2*R<sub>m</sub> bei schwellender und 0,15*R<sub>m</sub> bei wechselnder Belastung<br />
<br />
'''k''' = Einspannfaktor, abhängig vom Einbaufall (Klammerwerte bei Gleitverbindungen)<br />
<br />
k = 1,6 (1,9) für Einbaufall 1 (Bolzen lose in Stange und Gabel)<br />
<br />
k = 1,1 (1,4) für Einbaufall 2 (Bolzen mit [[Übermaßpassung]] in der Gabel)<br />
<br />
k = 1,1 (1,2) für Einbaufall 3 (Bolzen mit [[Übermaßpassung]] in der Stange)<br />
<br />
'''F''' = aus maßgebender Einwirkungskombination ermittelte Stabkraft<br />
<br />
'''t<sub>m</sub>''' = Dicke der Mittelachse<br />
<br />
'''t<sub>A</sub>''' = Dicke der äußeren Laschen<br />
<br />
'''s =''' Spiel zwischen Mittel- und Außenlasche<br />
<br />
'''S<sub>M</sub>''' = Teilsicherheitsbeiwert 1,1 (DIN 18800-1)<br />
<br />
'''R<sub>e</sub>''' = [[Streckgrenze]] des Bauteilwerkstoffes unter Berücksichtigung der Erzeugnisdicke <br />
<br />
'''M<sub>b max</sub>''' = Größtes Biegemoment<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
! '''''zurück zu''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Auslegung|Auslegung]]<br />
|}<br />
<br />
----<br />
<br />
==== Stiftverbindungen ====<br />
<br />
===== Querstift- Verbindungen =====<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! mittlere Flächenpressung in der Nabenbohrung!!mittlere Flächenpressung in der Wellenbohrung!!Scherspannung!!<br />
|-<br />
| [[Bild:PN Flächenpressung.jpg]]|| [[Bild:Pw Flächenpressung.jpg]]||[[Bild:Scherspannung.jpg]]<br />
|<br />
|}<br />
'''T<sub>nenn</sub>''' = von der Verbindung zu übertragendes Nenn[[drehmoment]]<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''d''' = Stiftdurchmesser; <br />
Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: d = (0,2 - 0,3) <b>·</b> d<sub>w</sub> <br />
<br />
'''s''' = Dicke der Nabenwand;<br />
Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: s= (0,25...0,5 <b>·</b> d<sub>w</sub> für [[St]]- und GS-Naben, s = 0,75 <b>·</b> d<sub>w</sub> für GG-Naben<br />
<br />
'''d<sub>w</sub>''' = Wellendurchmesser<br />
<br />
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7-fache Werte<br />
<br />
'''&tau; <sub>zul</sub>''' = zulässige Schubspannung wie zu Gl. (9.3), für Kerbstifte gelten 0,8-fache Werte<br />
<br />
===== Steckstift-Verbindungen =====<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! Vorhandene Biegespannung!!Maximale mittlere Flächenpressung!!<br />
|-<br />
| [[Bild:Vorhandene_Biegespannung.gif]]|| [[Bild:Maximale mittlere Flächenpressung.gif]]<br />
|}<br />
<br />
'''M<sub>bnenn</sub>''' = Nennbiegemoment<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''F<sub>nenn</sub>''' = senkrecht zur Stiftachse wirkende Nennbiegekraft<br />
<br />
'''l''' = Hebelarm der Biegekraft<br />
<br />
'''s''' = Einstecktiefe des Stiftes<br />
<br />
'''d''' = Stiftdurchmesser<br />
<br />
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte<br />
<br />
===== Längsstift- bzw. Rundkeilverbindungen =====<br />
'''Maßgebende mittlere Flächenpressung'''<br />
<br />
[[Bild:Ma%C3%9Fgebende_mittlere_Fl%C3%A4chenpressung.gif]]<br />
<br />
'''T<sub>nenn</sub>''' = von der Verbindung zu übertragendes Nenn[[drehmoment]]<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''d''' = Stiftdurchmesser<br />
<br />
'''d<sub>w</sub>''' = Wellendurchmesser<br />
<br />
'''l''' = tragende Stiftlänge, abhängig von der Nabenbreite, üblich l = (1 ... 1,5) <b>·</b> d<sub>w</sub><br />
<br />
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7-fache Werte<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
! '''''zurück zu''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Auslegung|Auslegung]]<br />
|}<br />
<br />
== Übungsaufgabe ==<br />
<br />
Ein Zahnkranz mit z = 52 Zähnen, [[Modul]] m = 6 mm, ist mit einem Kranlaufrad 315 mm drehfest zu verbinden. Zahnkranzbohrung und Laufradzapfen werden mit einem Fügedurchmesser von 210 mm und der [[Passungen#Übergangspassung|Übergangspassung]] H7/m6 ausgeführt. Nach dem Aufpressen des Zahnkranzes auf das Laufrad wird die Verbindung durch zwei um 180 Grad versetzte Zylinderstifte DIN ISO 2338 – 16 m6 x 35 – St als '''Längsstifte''' gegen Verdrehen gesichert. Zahnkranz und Laufrad sind aus GS - 52.<br />
<br />
Es ist zu prüfen, ob die beiden Längsstifte ein von den Zahnkräften verursachtes, mit mittleren Stößen schwelend auftretendes [[Drehmoment ]] T = 1060 Nm übertragen können. Evtl. vorhandener Reibschluß durch die [[Passungen#Übergangspassung|Übergangspassung]] wird sicherheitshalber nicht berücksichtigt.<br />
<br />
[[Bild:Bild Übungsaufgabe.GIF]]<br />
<br />
Hier findest Du den Rechengang und die [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#.C3.9Cbungsaufgabe|Lösung]]<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
<br />
! '''''zurück zu''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Auslegung|Auslegung]]<br />
|}<br />
<br />
== Lieferanten ==<br />
* [http://www.alstertaler.de/ Alstertaler.de]<br />
* [http://www.seeger-orbis.de/de Seeger-Orbis-GmbH]<br />
<br />
[[Benutzer:Marco Schalwat|Marco Schalwat]] <br />
<br />
[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]<br />
[[Kategorie:Fertigungstechnik]]</div>Marco Schalwathttp://bs-wiki.de/mediawiki/index.php?title=Bolzen-,_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente&diff=14765Bolzen-, Stiftverbindungen und Sicherungselemente2006-06-08T04:41:50Z<p>Marco Schalwat: </p>
<hr />
<div>----<br />
<br />
[[Bild:Flash-luemmel2.jpg|right|]]<br />
== Funktion ==<br />
Bauteile lassen sich einfach und günstig durch Bolzen, Stifte oder andere Formteile miteinander verbinden. Diese Verbindungselemente werden sowohl für lose als auch für [[Formschlüssige_Verbindungen|feste Verbindungen]], für Lagerungen, Führungen, Halterungen und zum Sichern von Bauteilen gegen Überlastung, z. B. als Brechbolzen in Sicherheits[[Kupplungen|kupplungen]], verwendet. Bei losen [[Formschlüssige_Verbindungen|Verbindungen]] und zur Aufnahme von axialen Kräften müssen die Bolzen bzw. die gelagerten oder verbundenen Teile häufig durch Sicherungselemente, wie Splinte, Sicherungsringe oder Querstifte, gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert werden.<br />
<br />
== Verwendung ==<br />
Unter einem '''Bolzen''' versteht man ein [[Maschinenelemente|Maschinenelement]] zur gelenkigen Verbindung von Werkstücken. In der Verbindung wird der Bolzen nicht nur auf [[Zugversuch|Zug]], sondern überwiegend auf Scherung belastet. Bolzen können verschraubt oder durch Sicherungsstifte in der Verbindung gehalten werden. Hochwertige Bolzenverbindungen mit großem Durchmesser werden über einen Achshalter gesichert, die zugehörige [[Passungen|Passung]] ist meist eine [[Passungen#Spielpassung|Spielpassung]]. Bolzenverbindungen werden nach dem Passungssystem Einheitsbohrung gefertigt.<br />
<br />
'''Stiftverbindungen''' werden hergestellt, indem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit Übermaß eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und [[kraftschlüssig]]. Stifte dienen zur Sicherung der Lage von Bauteilen. Neben der Lagesicherung von zwei Teilen, dienen Stiftverbindungen zur Kraftbegrenzung (Scherstift), zur Sicherung von Schrauben (Steckstift) oder zur gelenkigen Verbindung und Lagerung von Scheiben oder Rollen (Gelenkstift).<br />
<br />
Zu den '''Sicherungselemente'''n zählen Sicherungsringe, Splinte, Achshalter u.a. derartige Elemente. Diese dienen zur Sicherung von Maschinenteilen gegen axiales Verschieben. Sicherungsringe nach DIN 471 für Wellen und [[DIN]] 472 für Bohrungen werden in Ringnuten (übliche [[Toleranzen|Toleranz]] H13, H11) eingesetzt. Durch die besondere Form der aus Federstahl bestehenden Ringe wird erreicht, dass diese sich beim Einbau rund verformen und mit gleichmäßiger radialer Vorspannung in der Ringnut sitzen. Aufgrund der hohen Kerbwirkung der Nuten sollen Sicherungsringe möglichst nur an den Enden von Bolzen, Achsen oder Wellen angeordnet werden. Durch funktionsgerechte Verwendung der Sicherungsringe lässt sich oftmals eine konstruktive Vereinfachung erzielen und somit Kosten einsparen. Sicherungsringe werden üblicherweise nach Firmenangaben (z.B. [http://www.seeger-orbis.de/de Seeger-Orbis-GmbH]) gegen Umstülpen durch Axialkraft und Ablösen durch Fliehkraft berechnet.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="50%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
Wie werden Bolzen in der Regel beansprucht?<br />
<br />
Welche Verbindungsart entsteht bei einer Stiftverbindung?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#1._Wie_werden_Bolzen_in_der_Regel_beansprucht.3|Frage 1]]<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#2._Welche_Verbindungsart_entsteht_bei_einer_Stiftverbindung.3F|Frage 2]]<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
== Varianten ==<br />
<br />
=== Bolzen ===<br />
{| {{tabelle}}<br />
| Mit und ohne Kopf siehe [[DIN]] EN 22340 (Tab.B. S. 238) || [[Bild:Bolzen.gif|right]]<br />
|-<br />
| Mit und ohne Splintloch [[DIN]] EN 22341 <br />
Einsatzgebiet ist hier als Gelenkbolzen für z. B. Stangenverbindungen <br />
|| [[Bild:Bolzen_mit_Kopf.gif|right]]<br />
|-<br />
| Bolzen mit Kopf und Gewindezapfen [[DIN]] 1445<br />
diese werden vorwiegend als festsitzende Lager- und Achsbolzen, z. B. für Seil- und Laufrollen verwendet. <br />
|| [[Bild:Bolzen_mit_Kopf_und_Gewindezapfen.jpg|center]]<br />
|}<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
|}<br />
<br />
=== Stifte ===<br />
<br />
werden unterteilt in... <br />
* Zylinderstifte [[DIN]] EN ISO 2338 (Tab.B.S 237)[[Bild:Zylinderstift.gif]]. <br />
kommen zur Verbindung und zum Fixieren von Teilen an Vorrichtungen oder Werkzeugen in Frage. Sie haben außerdem das gleiche Einsatzgebiet wie Kegelstifte, sind allerdings schwerere lösbar als diese und sehr kostspielig.<br />
* Kegelstifte [[DIN]] EN 22339[[Bild:Kegelstift.gif]] <br />
Kegelstifte werden genutzt, um die bei häufigem Ausbau auftretenden Abnutzungen oder Lochaufweitungen auszugleichen, und somit immer wieder die genaue Lage von Bauteilen zueinander zu gewährleisten.<br />
* Kerbstifte, Spannstifte [[DIN]] EN ISO 8752 [[Bild:Kerbstift.gif]]<br />
Durch die Kerben am Umfang hält der Kerbstift in einer "glatten" Bohrung rüttelfest. Selbst bei Demontage ist es möglich, dass dieser Stift in der Bohrung weiterhin rüttelfest hält. Eine so hergestellte Verbindung ist aufgrund der einfachen Arbeitsweise sehr wirtschaftlich.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="60%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
<br />
Welche Vorteile bieten Kerbstifte gegenüber Kegel- oder Zylinderstiften?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#3._Welche_Vorteile_bieten_Kerbstifte_gegen.C3.BCber_Kegel-_oder_Zylinderstiften.3F|Frage 3]]<br />
<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
|}<br />
<br />
=== Sicherungselemente ===<br />
<br />
'''''Sicherungsringe''' (''Halteringe ugs. [http://www.seeger-orbis.de/de/ Seegering] o.a. Sprengring) [[Bild:Sicherungsring.gif]]<br />
<br />
[[DIN]] 471 für Wellen<br />
<br />
[[DIN]] 472 für Bohrungen<br />
<br />
Sicherungsringe werden federnd in Nuten eingesetzt. Der aus der Nut ragende Sicherungsring bildet dann eine axiale belastbare Schulter und dient zum Festlegen von Bauteilen wie z.B. Wälzlagern.<br />
[[Wälzlagerungen]]<br />
<br />
<br />
'''''Splinte und Federstecker''''' [[Bild:Splint.gif]]<br />
<br />
[[DIN]] EN ISO 1234<br />
<br />
Die einfache und billige Splintsicherung wird vorwiegend bei losen, gelenkartigen Bolzenverbindungen und bei Schraubenverbindungen angewendet. Als Werkstoff für Splinte wird überwiegend weiches Material wie z.B. [[Kupfer]], [[Kupfer]]-[[Zink]]- und [[Aluminium]][[legierungen]] verwendet.<br />
<br />
Achtung: '''Splinte dürfen bei wichtigen Verbindungen nur einmal verwendet werden!'''<br />
<br />
'''''Stellringe''''' [[Bild:Stellring.gif]]<br />
<br />
[[DIN]] 705<br />
<br />
Stellringe sollen das axiale Spiel von Wellen, Achsen und Bolzen begrenzen oder lose auf diesen sitzende Teile seitlich führen. Die Stellringe werden durch Gewindestifte befestigt. Um mögliche Unfallgefahren zu vermeiden, dürfen Stellringe nicht überstehen.<br />
<br />
[http://www.habermann-schrauben.de/normteile%20edelstahl/din705.php Habermann - Schrauben]<br />
<br />
'''''Achshalter''''' [[Bild:Achshalter4.GIF]]<br />
<br />
[[DIN]] 15058<br />
<br />
Achshalter sind [[Maschinenelement]]e zur Sicherung von Bolzenverbindungen gegen unbeabsichtigtes Lösen des Bolzens. Der Achshalter besteht aus einem mit zwei Befestigungsschrauben verschraubten rechteckigen Blechstreifen, der in eine in den Bolzen eingestochene Nut eingreift. Soll der Bolzen auch gegen Verdrehen gesichert werden, so wird diese Nut gefräst. Achshalter werden eingesetzt an Bolzenverbindungen mit einem Durchmesser von mehr als 18 mm, sie sind in sechs Stufen bis zu einem Bolzendurchmesser von 250 mm genormt.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="60%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
<br />
Welche Arten von Sicherungselementen gibt es und welchem Einsatzzweck dienen sie?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#4._Welche_Arten_von_Sicherungselementen_gibt_es_und_welchem_Einsatzzweck_dienen_sie.3F|Frage 4<br />
]]<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
<br />
|}<br />
----<br />
<br />
== [[Dimensionierung]] ==<br />
<br />
Für die Bolzen wählt man überwiegend einen härteren Werkstoff als für die übrigen Bauteile, um Fressgefahr und übermäßigen Verschleiß zu vermeiden. Normbolzen werden aus [[Automatenstahl]] ([[Härte]] 125 bis 245 HV) hergestellt. Bolzen für höherwertige Belastungen stellt man aus entsprechendem Einsatz- und Vergütungsstahl her. Hierbei empfiehlt es sich, die Oberflächen zu härten und zu schleifen.<br />
<br />
Bolzen werden in der Regel auf Biegung, Schub und Flächenpressung beansprucht. Im Normalfall sind die Biegung und die Flächenpressung für die Auslegung einer Verbindung ausschlaggebend.<br />
<br />
Hier kannst Du Dir [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Bolzen_2|Formeln zur Berechnung]] ansehen<br />
<br />
Stiftverbindungen werden hergestellt, indem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit Übermaß eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und [[kraftschlüssig]].<br />
<br />
Stifte dienen:<br />
* zur Sicherung der Lage von Bauteilen (Passstifte),<br />
* zur scherfesten Verbindung von Maschinenteilen (Verbindungsstifte),<br />
* zur Sicherung von Bolzen und Muttern (Sicherungsstifte) und<br />
* zur Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte).<br />
Wie auch bei der Herstellung von Bolzen, werden Stifte in der Regel aus ungehärtetem [[Stahl]] gefertigt. Um ein Fressen der Stifte zu verhindern, muss ihre [[Festigkeit]] größer sein, als die der übrigen Bauteile. Bei ge[[härte]]tem [[Stahl]] oder Guss ist stets ein Stiftwerkstoff mit hoher [[Festigkeit]] zu verwenden.<br />
<br />
Stiftverbindungen, die hauptsächlich zur Zentrierung und Lagesicherung von Bauteilen dienen und nur geringe Kräfte aufnehmen, werden in der Regel nicht berechnet. Der Durchmesser der Stifte wird erfahrungsgemäß in Abhängigkeit von der Größe der zu verbindenden Teile gewählt.<br />
<br />
Die [[Dimensionierung]] bzw. der Tragfähigkeitsnachweis von Stiftverbindungen erfolgt in Abhängigkeit von der dominierenden Beanspruchung durch Bewertung der:<br />
*Schubspannung im Stift (Abscheren),<br />
*Flächenpressung zwischen Stift und Bohrung (Lochleibung) und/oder <br />
*Biegespannung im Stift.<br />
Hier kannst Du Dir [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Stiftverbindungen|Formeln zur Berechnung]] ansehen<br />
<br />
Da sich das Materialgefüge von Splinten beim Sichern und Entsichern verändert, dürfen Standardsplinte nach ISO 1234 aus Sicherheitsgründen nach einer Demontage und Montage nicht wieder verwendet und müssen durch neue Teile ersetzt werden. <br />
<br />
Durchmesser von Splint und zugehöriger Bohrung ("Splintloch") müssen aufeinander abgestimmt sein. Sie bilden gemeinsam eine [[Passungen#Spielpassung|Spielpassung]]. Der Splint muss leicht durchsteckbar sein, darf aber radial und axial nur wenig Spiel haben. Die Schenkel werden nach dem Durchstecken gegeneinander aufgebogen (gespreizt). Sie dürfen durch Abschneiden gekürzt werden. Keinesfalls ist aber die Verwendung zu kurzer Splinte gestattet. Deshalb sollte die Länge ungefähr das Doppelte der Bohrungslänge betragen.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="50%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
<br />
Woraus werden Bolzen für höherwertige Belastungen hergestellt und welche Besonderheiten gibt es dabei?<br />
<br />
Welches ist die häufigste Anwendungsart von Stiften?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#Woraus_werden_Bolzen_f.C3.BCr_h.C3.B6herwertige_Belastungen_hergestellt_und_welche_Besonderheiten_gibt_es_dabei.3F|Frage 5]]<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#Welches_ist_die_h.C3.A4ufigste_Anwendungsart_von_Stiften.3F|Frage 6]]<br />
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{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
|}<br />
<br />
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<br />
=== Berechnungsformeln ===<br />
<br />
==== Bolzen ====<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! Biegebeanspruchung des Bolzendurchmessers !!Festlegen der Bauteilabmessungen !!Berechnung der Biegemomente in Bolzenmitte!!<br />
|-<br />
| [[Bild:Biegebeanspruchung des Bolzendurchmessers.jpg]]|| [[Bild:Festlegen der Bauteilabmessung.jpg]]||[[Bild:Berechnung der Bolzenmitte.jpg]]<br />
|<br />
|}<br />
<br />
'''d''' = Durchmesser<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''F<sub>nenn</sub>''' = Stangenkraft<br />
<br />
'''&sigma;<sub>b zul</sub>''' = zulässige Biegespannung<br />
<br />
Abhängig von der Mindest[[zugfestigkeit]] R<sub>m</sub> = K<sub>t</sub>*R<sub>mN</sub> gilt erfahrungsgemäß: 0,3*R<sub>m</sub> bei ruhender, 0,2*R<sub>m</sub> bei schwellender und 0,15*R<sub>m</sub> bei wechselnder Belastung<br />
<br />
'''k''' = Einspannfaktor, abhängig vom Einbaufall (Klammerwerte bei Gleitverbindungen)<br />
<br />
k = 1,6 (1,9) für Einbaufall 1 (Bolzen lose in Stange und Gabel)<br />
<br />
k = 1,1 (1,4) für Einbaufall 2 (Bolzen mit [[Übermaßpassung]] in der Gabel)<br />
<br />
k = 1,1 (1,2) für Einbaufall 3 (Bolzen mit [[Übermaßpassung]] in der Stange)<br />
<br />
'''F''' = aus maßgebender Einwirkungskombination ermittelte Stabkraft<br />
<br />
'''t<sub>m</sub>''' = Dicke der Mittelachse<br />
<br />
'''t<sub>A</sub>''' = Dicke der äußeren Laschen<br />
<br />
'''s =''' Spiel zwischen Mittel- und Außenlasche<br />
<br />
'''S<sub>M</sub>''' = Teilsicherheitsbeiwert 1,1 (DIN 18800-1)<br />
<br />
'''R<sub>e</sub>''' = [[Streckgrenze]] des Bauteilwerkstoffes unter Berücksichtigung der Erzeugnisdicke <br />
<br />
'''M<sub>b max</sub>''' = Größtes Biegemoment<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
! '''''zurück zu''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Auslegung|Auslegung]]<br />
|}<br />
<br />
----<br />
<br />
==== Stiftverbindungen ====<br />
<br />
===== Querstift- Verbindungen =====<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! mittlere Flächenpressung in der Nabenbohrung!!mittlere Flächenpressung in der Wellenbohrung!!Scherspannung!!<br />
|-<br />
| [[Bild:PN Flächenpressung.jpg]]|| [[Bild:Pw Flächenpressung.jpg]]||[[Bild:Scherspannung.jpg]]<br />
|<br />
|}<br />
'''T<sub>nenn</sub>''' = von der Verbindung zu übertragendes Nenn[[drehmoment]]<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''d''' = Stiftdurchmesser; <br />
Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: d = (0,2 - 0,3) <b>·</b> d<sub>w</sub> <br />
<br />
'''s''' = Dicke der Nabenwand;<br />
Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: s= (0,25...0,5 <b>·</b> d<sub>w</sub> für [[St]]- und GS-Naben, s = 0,75 <b>·</b> d<sub>w</sub> für GG-Naben<br />
<br />
'''d<sub>w</sub>''' = Wellendurchmesser<br />
<br />
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7-fache Werte<br />
<br />
'''&tau; <sub>zul</sub>''' = zulässige Schubspannung wie zu Gl. (9.3), für Kerbstifte gelten 0,8-fache Werte<br />
<br />
===== Steckstift-Verbindungen =====<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! Vorhandene Biegespannung!!Maximale mittlere Flächenpressung!!<br />
|-<br />
| [[Bild:Vorhandene_Biegespannung.gif]]|| [[Bild:Maximale mittlere Flächenpressung.gif]]<br />
|}<br />
<br />
'''M<sub>bnenn</sub>''' = Nennbiegemoment<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''F<sub>nenn</sub>''' = senkrecht zur Stiftachse wirkende Nennbiegekraft<br />
<br />
'''l''' = Hebelarm der Biegekraft<br />
<br />
'''s''' = Einstecktiefe des Stiftes<br />
<br />
'''d''' = Stiftdurchmesser<br />
<br />
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte<br />
<br />
===== Längsstift- bzw. Rundkeilverbindungen =====<br />
'''Maßgebende mittlere Flächenpressung'''<br />
<br />
[[Bild:Ma%C3%9Fgebende_mittlere_Fl%C3%A4chenpressung.gif]]<br />
<br />
'''T<sub>nenn</sub>''' = von der Verbindung zu übertragendes Nenn[[drehmoment]]<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''d''' = Stiftdurchmesser<br />
<br />
'''d<sub>w</sub>''' = Wellendurchmesser<br />
<br />
'''l''' = tragende Stiftlänge, abhängig von der Nabenbreite, üblich l = (1 ... 1,5) <b>·</b> d<sub>w</sub><br />
<br />
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7-fache Werte<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
! '''''zurück zu''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Auslegung|Auslegung]]<br />
|}<br />
<br />
== Übungsaufgabe ==<br />
<br />
Ein Zahnkranz mit z = 52 Zähnen, [[Modul]] m = 6 mm, ist mit einem Kranlaufrad 315 mm drehfest zu verbinden. Zahnkranzbohrung und Laufradzapfen werden mit einem Fügedurchmesser von 210 mm und der [[Passungen#Übergangspassung|Übergangspassung]] H7/m6 ausgeführt. Nach dem Aufpressen des Zahnkranzes auf das Laufrad wird die Verbindung durch zwei um 180 Grad versetzte Zylinderstifte DIN ISO 2338 – 16 m6 x 35 – St als '''Längsstifte''' gegen Verdrehen gesichert. Zahnkranz und Laufrad sind aus GS - 52.<br />
<br />
Es ist zu prüfen, ob die beiden Längsstifte ein von den Zahnkräften verursachtes, mit mittleren Stößen schwelend auftretendes [[Drehmoment ]] T = 1060 Nm übertragen können. Evtl. vorhandener Reibschluß durch die [[Passungen#Übergangspassung|Übergangspassung]] wird sicherheitshalber nicht berücksichtigt.<br />
<br />
[[Bild:Bild Übungsaufgabe.GIF]]<br />
<br />
Hier findest Du den Rechengang und die [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#.C3.9Cbungsaufgabe|Lösung]]<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
<br />
! '''''zurück zu''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Auslegung|Auslegung]]<br />
|}<br />
<br />
== Lieferanten ==<br />
* [http://www.alstertaler.de/ Alstertaler.de]<br />
* [http://www.seeger-orbis.de/de Seeger-Orbis-GmbH]<br />
<br />
[[Benutzer:Marco Schalwat|Marco Schalwat]] <br />
<br />
[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]<br />
[[Kategorie:Fertigungstechnik]]</div>Marco Schalwathttp://bs-wiki.de/mediawiki/index.php?title=Bolzen-,_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente&diff=14764Bolzen-, Stiftverbindungen und Sicherungselemente2006-06-08T04:40:42Z<p>Marco Schalwat: /* Übungsaufgabe */</p>
<hr />
<div>''Dieser Artikel wird zur Zeit bearbeitet von --[[Benutzer:Marco Schalwat|Marco Schalwat]] )<br />
<br><br />
[[Bild:Baustelle.gif]]<br />
<br />
----<br />
<br />
[[Bild:Flash-luemmel2.jpg|right|]]<br />
== Funktion ==<br />
Bauteile lassen sich einfach und günstig durch Bolzen, Stifte oder andere Formteile miteinander verbinden. Diese Verbindungselemente werden sowohl für lose als auch für [[Formschlüssige_Verbindungen|feste Verbindungen]], für Lagerungen, Führungen, Halterungen und zum Sichern von Bauteilen gegen Überlastung, z. B. als Brechbolzen in Sicherheits[[Kupplungen|kupplungen]], verwendet. Bei losen [[Formschlüssige_Verbindungen|Verbindungen]] und zur Aufnahme von axialen Kräften müssen die Bolzen bzw. die gelagerten oder verbundenen Teile häufig durch Sicherungselemente, wie Splinte, Sicherungsringe oder Querstifte, gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert werden.<br />
<br />
== Verwendung ==<br />
Unter einem '''Bolzen''' versteht man ein [[Maschinenelemente|Maschinenelement]] zur gelenkigen Verbindung von Werkstücken. In der Verbindung wird der Bolzen nicht nur auf [[Zugversuch|Zug]], sondern überwiegend auf Scherung belastet. Bolzen können verschraubt oder durch Sicherungsstifte in der Verbindung gehalten werden. Hochwertige Bolzenverbindungen mit großem Durchmesser werden über einen Achshalter gesichert, die zugehörige [[Passungen|Passung]] ist meist eine [[Passungen#Spielpassung|Spielpassung]]. Bolzenverbindungen werden nach dem Passungssystem Einheitsbohrung gefertigt.<br />
<br />
'''Stiftverbindungen''' werden hergestellt, indem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit Übermaß eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und [[kraftschlüssig]]. Stifte dienen zur Sicherung der Lage von Bauteilen. Neben der Lagesicherung von zwei Teilen, dienen Stiftverbindungen zur Kraftbegrenzung (Scherstift), zur Sicherung von Schrauben (Steckstift) oder zur gelenkigen Verbindung und Lagerung von Scheiben oder Rollen (Gelenkstift).<br />
<br />
Zu den '''Sicherungselemente'''n zählen Sicherungsringe, Splinte, Achshalter u.a. derartige Elemente. Diese dienen zur Sicherung von Maschinenteilen gegen axiales Verschieben. Sicherungsringe nach DIN 471 für Wellen und [[DIN]] 472 für Bohrungen werden in Ringnuten (übliche [[Toleranzen|Toleranz]] H13, H11) eingesetzt. Durch die besondere Form der aus Federstahl bestehenden Ringe wird erreicht, dass diese sich beim Einbau rund verformen und mit gleichmäßiger radialer Vorspannung in der Ringnut sitzen. Aufgrund der hohen Kerbwirkung der Nuten sollen Sicherungsringe möglichst nur an den Enden von Bolzen, Achsen oder Wellen angeordnet werden. Durch funktionsgerechte Verwendung der Sicherungsringe lässt sich oftmals eine konstruktive Vereinfachung erzielen und somit Kosten einsparen. Sicherungsringe werden üblicherweise nach Firmenangaben (z.B. [http://www.seeger-orbis.de/de Seeger-Orbis-GmbH]) gegen Umstülpen durch Axialkraft und Ablösen durch Fliehkraft berechnet.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="50%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
Wie werden Bolzen in der Regel beansprucht?<br />
<br />
Welche Verbindungsart entsteht bei einer Stiftverbindung?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#1._Wie_werden_Bolzen_in_der_Regel_beansprucht.3|Frage 1]]<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#2._Welche_Verbindungsart_entsteht_bei_einer_Stiftverbindung.3F|Frage 2]]<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
== Varianten ==<br />
<br />
=== Bolzen ===<br />
{| {{tabelle}}<br />
| Mit und ohne Kopf siehe [[DIN]] EN 22340 (Tab.B. S. 238) || [[Bild:Bolzen.gif|right]]<br />
|-<br />
| Mit und ohne Splintloch [[DIN]] EN 22341 <br />
Einsatzgebiet ist hier als Gelenkbolzen für z. B. Stangenverbindungen <br />
|| [[Bild:Bolzen_mit_Kopf.gif|right]]<br />
|-<br />
| Bolzen mit Kopf und Gewindezapfen [[DIN]] 1445<br />
diese werden vorwiegend als festsitzende Lager- und Achsbolzen, z. B. für Seil- und Laufrollen verwendet. <br />
|| [[Bild:Bolzen_mit_Kopf_und_Gewindezapfen.jpg|center]]<br />
|}<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
|}<br />
<br />
=== Stifte ===<br />
<br />
werden unterteilt in... <br />
* Zylinderstifte [[DIN]] EN ISO 2338 (Tab.B.S 237)[[Bild:Zylinderstift.gif]]. <br />
kommen zur Verbindung und zum Fixieren von Teilen an Vorrichtungen oder Werkzeugen in Frage. Sie haben außerdem das gleiche Einsatzgebiet wie Kegelstifte, sind allerdings schwerere lösbar als diese und sehr kostspielig.<br />
* Kegelstifte [[DIN]] EN 22339[[Bild:Kegelstift.gif]] <br />
Kegelstifte werden genutzt, um die bei häufigem Ausbau auftretenden Abnutzungen oder Lochaufweitungen auszugleichen, und somit immer wieder die genaue Lage von Bauteilen zueinander zu gewährleisten.<br />
* Kerbstifte, Spannstifte [[DIN]] EN ISO 8752 [[Bild:Kerbstift.gif]]<br />
Durch die Kerben am Umfang hält der Kerbstift in einer "glatten" Bohrung rüttelfest. Selbst bei Demontage ist es möglich, dass dieser Stift in der Bohrung weiterhin rüttelfest hält. Eine so hergestellte Verbindung ist aufgrund der einfachen Arbeitsweise sehr wirtschaftlich.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="60%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
<br />
Welche Vorteile bieten Kerbstifte gegenüber Kegel- oder Zylinderstiften?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#3._Welche_Vorteile_bieten_Kerbstifte_gegen.C3.BCber_Kegel-_oder_Zylinderstiften.3F|Frage 3]]<br />
<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
|}<br />
<br />
=== Sicherungselemente ===<br />
<br />
'''''Sicherungsringe''' (''Halteringe ugs. [http://www.seeger-orbis.de/de/ Seegering] o.a. Sprengring) [[Bild:Sicherungsring.gif]]<br />
<br />
[[DIN]] 471 für Wellen<br />
<br />
[[DIN]] 472 für Bohrungen<br />
<br />
Sicherungsringe werden federnd in Nuten eingesetzt. Der aus der Nut ragende Sicherungsring bildet dann eine axiale belastbare Schulter und dient zum Festlegen von Bauteilen wie z.B. Wälzlagern.<br />
[[Wälzlagerungen]]<br />
<br />
<br />
'''''Splinte und Federstecker''''' [[Bild:Splint.gif]]<br />
<br />
[[DIN]] EN ISO 1234<br />
<br />
Die einfache und billige Splintsicherung wird vorwiegend bei losen, gelenkartigen Bolzenverbindungen und bei Schraubenverbindungen angewendet. Als Werkstoff für Splinte wird überwiegend weiches Material wie z.B. [[Kupfer]], [[Kupfer]]-[[Zink]]- und [[Aluminium]][[legierungen]] verwendet.<br />
<br />
Achtung: '''Splinte dürfen bei wichtigen Verbindungen nur einmal verwendet werden!'''<br />
<br />
'''''Stellringe''''' [[Bild:Stellring.gif]]<br />
<br />
[[DIN]] 705<br />
<br />
Stellringe sollen das axiale Spiel von Wellen, Achsen und Bolzen begrenzen oder lose auf diesen sitzende Teile seitlich führen. Die Stellringe werden durch Gewindestifte befestigt. Um mögliche Unfallgefahren zu vermeiden, dürfen Stellringe nicht überstehen.<br />
<br />
[http://www.habermann-schrauben.de/normteile%20edelstahl/din705.php Habermann - Schrauben]<br />
<br />
'''''Achshalter''''' [[Bild:Achshalter4.GIF]]<br />
<br />
[[DIN]] 15058<br />
<br />
Achshalter sind [[Maschinenelement]]e zur Sicherung von Bolzenverbindungen gegen unbeabsichtigtes Lösen des Bolzens. Der Achshalter besteht aus einem mit zwei Befestigungsschrauben verschraubten rechteckigen Blechstreifen, der in eine in den Bolzen eingestochene Nut eingreift. Soll der Bolzen auch gegen Verdrehen gesichert werden, so wird diese Nut gefräst. Achshalter werden eingesetzt an Bolzenverbindungen mit einem Durchmesser von mehr als 18 mm, sie sind in sechs Stufen bis zu einem Bolzendurchmesser von 250 mm genormt.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="60%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
<br />
Welche Arten von Sicherungselementen gibt es und welchem Einsatzzweck dienen sie?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#4._Welche_Arten_von_Sicherungselementen_gibt_es_und_welchem_Einsatzzweck_dienen_sie.3F|Frage 4<br />
]]<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
<br />
|}<br />
----<br />
<br />
== [[Dimensionierung]] ==<br />
<br />
Für die Bolzen wählt man überwiegend einen härteren Werkstoff als für die übrigen Bauteile, um Fressgefahr und übermäßigen Verschleiß zu vermeiden. Normbolzen werden aus [[Automatenstahl]] ([[Härte]] 125 bis 245 HV) hergestellt. Bolzen für höherwertige Belastungen stellt man aus entsprechendem Einsatz- und Vergütungsstahl her. Hierbei empfiehlt es sich, die Oberflächen zu härten und zu schleifen.<br />
<br />
Bolzen werden in der Regel auf Biegung, Schub und Flächenpressung beansprucht. Im Normalfall sind die Biegung und die Flächenpressung für die Auslegung einer Verbindung ausschlaggebend.<br />
<br />
Hier kannst Du Dir [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Bolzen_2|Formeln zur Berechnung]] ansehen<br />
<br />
Stiftverbindungen werden hergestellt, indem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit Übermaß eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und [[kraftschlüssig]].<br />
<br />
Stifte dienen:<br />
* zur Sicherung der Lage von Bauteilen (Passstifte),<br />
* zur scherfesten Verbindung von Maschinenteilen (Verbindungsstifte),<br />
* zur Sicherung von Bolzen und Muttern (Sicherungsstifte) und<br />
* zur Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte).<br />
Wie auch bei der Herstellung von Bolzen, werden Stifte in der Regel aus ungehärtetem [[Stahl]] gefertigt. Um ein Fressen der Stifte zu verhindern, muss ihre [[Festigkeit]] größer sein, als die der übrigen Bauteile. Bei ge[[härte]]tem [[Stahl]] oder Guss ist stets ein Stiftwerkstoff mit hoher [[Festigkeit]] zu verwenden.<br />
<br />
Stiftverbindungen, die hauptsächlich zur Zentrierung und Lagesicherung von Bauteilen dienen und nur geringe Kräfte aufnehmen, werden in der Regel nicht berechnet. Der Durchmesser der Stifte wird erfahrungsgemäß in Abhängigkeit von der Größe der zu verbindenden Teile gewählt.<br />
<br />
Die [[Dimensionierung]] bzw. der Tragfähigkeitsnachweis von Stiftverbindungen erfolgt in Abhängigkeit von der dominierenden Beanspruchung durch Bewertung der:<br />
*Schubspannung im Stift (Abscheren),<br />
*Flächenpressung zwischen Stift und Bohrung (Lochleibung) und/oder <br />
*Biegespannung im Stift.<br />
Hier kannst Du Dir [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Stiftverbindungen|Formeln zur Berechnung]] ansehen<br />
<br />
Da sich das Materialgefüge von Splinten beim Sichern und Entsichern verändert, dürfen Standardsplinte nach ISO 1234 aus Sicherheitsgründen nach einer Demontage und Montage nicht wieder verwendet und müssen durch neue Teile ersetzt werden. <br />
<br />
Durchmesser von Splint und zugehöriger Bohrung ("Splintloch") müssen aufeinander abgestimmt sein. Sie bilden gemeinsam eine [[Passungen#Spielpassung|Spielpassung]]. Der Splint muss leicht durchsteckbar sein, darf aber radial und axial nur wenig Spiel haben. Die Schenkel werden nach dem Durchstecken gegeneinander aufgebogen (gespreizt). Sie dürfen durch Abschneiden gekürzt werden. Keinesfalls ist aber die Verwendung zu kurzer Splinte gestattet. Deshalb sollte die Länge ungefähr das Doppelte der Bohrungslänge betragen.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="50%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
<br />
Woraus werden Bolzen für höherwertige Belastungen hergestellt und welche Besonderheiten gibt es dabei?<br />
<br />
Welches ist die häufigste Anwendungsart von Stiften?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#Woraus_werden_Bolzen_f.C3.BCr_h.C3.B6herwertige_Belastungen_hergestellt_und_welche_Besonderheiten_gibt_es_dabei.3F|Frage 5]]<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#Welches_ist_die_h.C3.A4ufigste_Anwendungsart_von_Stiften.3F|Frage 6]]<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
|}<br />
<br />
----<br />
<br />
=== Berechnungsformeln ===<br />
<br />
==== Bolzen ====<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! Biegebeanspruchung des Bolzendurchmessers !!Festlegen der Bauteilabmessungen !!Berechnung der Biegemomente in Bolzenmitte!!<br />
|-<br />
| [[Bild:Biegebeanspruchung des Bolzendurchmessers.jpg]]|| [[Bild:Festlegen der Bauteilabmessung.jpg]]||[[Bild:Berechnung der Bolzenmitte.jpg]]<br />
|<br />
|}<br />
<br />
'''d''' = Durchmesser<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''F<sub>nenn</sub>''' = Stangenkraft<br />
<br />
'''&sigma;<sub>b zul</sub>''' = zulässige Biegespannung<br />
<br />
Abhängig von der Mindest[[zugfestigkeit]] R<sub>m</sub> = K<sub>t</sub>*R<sub>mN</sub> gilt erfahrungsgemäß: 0,3*R<sub>m</sub> bei ruhender, 0,2*R<sub>m</sub> bei schwellender und 0,15*R<sub>m</sub> bei wechselnder Belastung<br />
<br />
'''k''' = Einspannfaktor, abhängig vom Einbaufall (Klammerwerte bei Gleitverbindungen)<br />
<br />
k = 1,6 (1,9) für Einbaufall 1 (Bolzen lose in Stange und Gabel)<br />
<br />
k = 1,1 (1,4) für Einbaufall 2 (Bolzen mit [[Übermaßpassung]] in der Gabel)<br />
<br />
k = 1,1 (1,2) für Einbaufall 3 (Bolzen mit [[Übermaßpassung]] in der Stange)<br />
<br />
'''F''' = aus maßgebender Einwirkungskombination ermittelte Stabkraft<br />
<br />
'''t<sub>m</sub>''' = Dicke der Mittelachse<br />
<br />
'''t<sub>A</sub>''' = Dicke der äußeren Laschen<br />
<br />
'''s =''' Spiel zwischen Mittel- und Außenlasche<br />
<br />
'''S<sub>M</sub>''' = Teilsicherheitsbeiwert 1,1 (DIN 18800-1)<br />
<br />
'''R<sub>e</sub>''' = [[Streckgrenze]] des Bauteilwerkstoffes unter Berücksichtigung der Erzeugnisdicke <br />
<br />
'''M<sub>b max</sub>''' = Größtes Biegemoment<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
! '''''zurück zu''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Auslegung|Auslegung]]<br />
|}<br />
<br />
----<br />
<br />
==== Stiftverbindungen ====<br />
<br />
===== Querstift- Verbindungen =====<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! mittlere Flächenpressung in der Nabenbohrung!!mittlere Flächenpressung in der Wellenbohrung!!Scherspannung!!<br />
|-<br />
| [[Bild:PN Flächenpressung.jpg]]|| [[Bild:Pw Flächenpressung.jpg]]||[[Bild:Scherspannung.jpg]]<br />
|<br />
|}<br />
'''T<sub>nenn</sub>''' = von der Verbindung zu übertragendes Nenn[[drehmoment]]<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''d''' = Stiftdurchmesser; <br />
Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: d = (0,2 - 0,3) <b>·</b> d<sub>w</sub> <br />
<br />
'''s''' = Dicke der Nabenwand;<br />
Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: s= (0,25...0,5 <b>·</b> d<sub>w</sub> für [[St]]- und GS-Naben, s = 0,75 <b>·</b> d<sub>w</sub> für GG-Naben<br />
<br />
'''d<sub>w</sub>''' = Wellendurchmesser<br />
<br />
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7-fache Werte<br />
<br />
'''&tau; <sub>zul</sub>''' = zulässige Schubspannung wie zu Gl. (9.3), für Kerbstifte gelten 0,8-fache Werte<br />
<br />
===== Steckstift-Verbindungen =====<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! Vorhandene Biegespannung!!Maximale mittlere Flächenpressung!!<br />
|-<br />
| [[Bild:Vorhandene_Biegespannung.gif]]|| [[Bild:Maximale mittlere Flächenpressung.gif]]<br />
|}<br />
<br />
'''M<sub>bnenn</sub>''' = Nennbiegemoment<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''F<sub>nenn</sub>''' = senkrecht zur Stiftachse wirkende Nennbiegekraft<br />
<br />
'''l''' = Hebelarm der Biegekraft<br />
<br />
'''s''' = Einstecktiefe des Stiftes<br />
<br />
'''d''' = Stiftdurchmesser<br />
<br />
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte<br />
<br />
===== Längsstift- bzw. Rundkeilverbindungen =====<br />
'''Maßgebende mittlere Flächenpressung'''<br />
<br />
[[Bild:Ma%C3%9Fgebende_mittlere_Fl%C3%A4chenpressung.gif]]<br />
<br />
'''T<sub>nenn</sub>''' = von der Verbindung zu übertragendes Nenn[[drehmoment]]<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''d''' = Stiftdurchmesser<br />
<br />
'''d<sub>w</sub>''' = Wellendurchmesser<br />
<br />
'''l''' = tragende Stiftlänge, abhängig von der Nabenbreite, üblich l = (1 ... 1,5) <b>·</b> d<sub>w</sub><br />
<br />
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7-fache Werte<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
! '''''zurück zu''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Auslegung|Auslegung]]<br />
|}<br />
<br />
== Übungsaufgabe ==<br />
<br />
Ein Zahnkranz mit z = 52 Zähnen, [[Modul]] m = 6 mm, ist mit einem Kranlaufrad 315 mm drehfest zu verbinden. Zahnkranzbohrung und Laufradzapfen werden mit einem Fügedurchmesser von 210 mm und der [[Passungen#Übergangspassung|Übergangspassung]] H7/m6 ausgeführt. Nach dem Aufpressen des Zahnkranzes auf das Laufrad wird die Verbindung durch zwei um 180 Grad versetzte Zylinderstifte DIN ISO 2338 – 16 m6 x 35 – St als '''Längsstifte''' gegen Verdrehen gesichert. Zahnkranz und Laufrad sind aus GS - 52.<br />
<br />
Es ist zu prüfen, ob die beiden Längsstifte ein von den Zahnkräften verursachtes, mit mittleren Stößen schwelend auftretendes [[Drehmoment ]] T = 1060 Nm übertragen können. Evtl. vorhandener Reibschluß durch die [[Passungen#Übergangspassung|Übergangspassung]] wird sicherheitshalber nicht berücksichtigt.<br />
<br />
[[Bild:Bild Übungsaufgabe.GIF]]<br />
<br />
Hier findest Du den Rechengang und die [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#.C3.9Cbungsaufgabe|Lösung]]<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
<br />
! '''''zurück zu''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Auslegung|Auslegung]]<br />
|}<br />
<br />
== Lieferanten ==<br />
* [http://www.alstertaler.de/ Alstertaler.de]<br />
* [http://www.seeger-orbis.de/de Seeger-Orbis-GmbH]<br />
<br />
[[Benutzer:Marco Schalwat|Marco Schalwat]] <br />
<br />
[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]<br />
[[Kategorie:Fertigungstechnik]]</div>Marco Schalwathttp://bs-wiki.de/mediawiki/index.php?title=Bolzen-,_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente&diff=14763Bolzen-, Stiftverbindungen und Sicherungselemente2006-06-08T04:40:20Z<p>Marco Schalwat: /* Übungsaufgabe */</p>
<hr />
<div>''Dieser Artikel wird zur Zeit bearbeitet von --[[Benutzer:Marco Schalwat|Marco Schalwat]] )<br />
<br><br />
[[Bild:Baustelle.gif]]<br />
<br />
----<br />
<br />
[[Bild:Flash-luemmel2.jpg|right|]]<br />
== Funktion ==<br />
Bauteile lassen sich einfach und günstig durch Bolzen, Stifte oder andere Formteile miteinander verbinden. Diese Verbindungselemente werden sowohl für lose als auch für [[Formschlüssige_Verbindungen|feste Verbindungen]], für Lagerungen, Führungen, Halterungen und zum Sichern von Bauteilen gegen Überlastung, z. B. als Brechbolzen in Sicherheits[[Kupplungen|kupplungen]], verwendet. Bei losen [[Formschlüssige_Verbindungen|Verbindungen]] und zur Aufnahme von axialen Kräften müssen die Bolzen bzw. die gelagerten oder verbundenen Teile häufig durch Sicherungselemente, wie Splinte, Sicherungsringe oder Querstifte, gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert werden.<br />
<br />
== Verwendung ==<br />
Unter einem '''Bolzen''' versteht man ein [[Maschinenelemente|Maschinenelement]] zur gelenkigen Verbindung von Werkstücken. In der Verbindung wird der Bolzen nicht nur auf [[Zugversuch|Zug]], sondern überwiegend auf Scherung belastet. Bolzen können verschraubt oder durch Sicherungsstifte in der Verbindung gehalten werden. Hochwertige Bolzenverbindungen mit großem Durchmesser werden über einen Achshalter gesichert, die zugehörige [[Passungen|Passung]] ist meist eine [[Passungen#Spielpassung|Spielpassung]]. Bolzenverbindungen werden nach dem Passungssystem Einheitsbohrung gefertigt.<br />
<br />
'''Stiftverbindungen''' werden hergestellt, indem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit Übermaß eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und [[kraftschlüssig]]. Stifte dienen zur Sicherung der Lage von Bauteilen. Neben der Lagesicherung von zwei Teilen, dienen Stiftverbindungen zur Kraftbegrenzung (Scherstift), zur Sicherung von Schrauben (Steckstift) oder zur gelenkigen Verbindung und Lagerung von Scheiben oder Rollen (Gelenkstift).<br />
<br />
Zu den '''Sicherungselemente'''n zählen Sicherungsringe, Splinte, Achshalter u.a. derartige Elemente. Diese dienen zur Sicherung von Maschinenteilen gegen axiales Verschieben. Sicherungsringe nach DIN 471 für Wellen und [[DIN]] 472 für Bohrungen werden in Ringnuten (übliche [[Toleranzen|Toleranz]] H13, H11) eingesetzt. Durch die besondere Form der aus Federstahl bestehenden Ringe wird erreicht, dass diese sich beim Einbau rund verformen und mit gleichmäßiger radialer Vorspannung in der Ringnut sitzen. Aufgrund der hohen Kerbwirkung der Nuten sollen Sicherungsringe möglichst nur an den Enden von Bolzen, Achsen oder Wellen angeordnet werden. Durch funktionsgerechte Verwendung der Sicherungsringe lässt sich oftmals eine konstruktive Vereinfachung erzielen und somit Kosten einsparen. Sicherungsringe werden üblicherweise nach Firmenangaben (z.B. [http://www.seeger-orbis.de/de Seeger-Orbis-GmbH]) gegen Umstülpen durch Axialkraft und Ablösen durch Fliehkraft berechnet.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="50%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
Wie werden Bolzen in der Regel beansprucht?<br />
<br />
Welche Verbindungsart entsteht bei einer Stiftverbindung?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#1._Wie_werden_Bolzen_in_der_Regel_beansprucht.3|Frage 1]]<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#2._Welche_Verbindungsart_entsteht_bei_einer_Stiftverbindung.3F|Frage 2]]<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
== Varianten ==<br />
<br />
=== Bolzen ===<br />
{| {{tabelle}}<br />
| Mit und ohne Kopf siehe [[DIN]] EN 22340 (Tab.B. S. 238) || [[Bild:Bolzen.gif|right]]<br />
|-<br />
| Mit und ohne Splintloch [[DIN]] EN 22341 <br />
Einsatzgebiet ist hier als Gelenkbolzen für z. B. Stangenverbindungen <br />
|| [[Bild:Bolzen_mit_Kopf.gif|right]]<br />
|-<br />
| Bolzen mit Kopf und Gewindezapfen [[DIN]] 1445<br />
diese werden vorwiegend als festsitzende Lager- und Achsbolzen, z. B. für Seil- und Laufrollen verwendet. <br />
|| [[Bild:Bolzen_mit_Kopf_und_Gewindezapfen.jpg|center]]<br />
|}<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
|}<br />
<br />
=== Stifte ===<br />
<br />
werden unterteilt in... <br />
* Zylinderstifte [[DIN]] EN ISO 2338 (Tab.B.S 237)[[Bild:Zylinderstift.gif]]. <br />
kommen zur Verbindung und zum Fixieren von Teilen an Vorrichtungen oder Werkzeugen in Frage. Sie haben außerdem das gleiche Einsatzgebiet wie Kegelstifte, sind allerdings schwerere lösbar als diese und sehr kostspielig.<br />
* Kegelstifte [[DIN]] EN 22339[[Bild:Kegelstift.gif]] <br />
Kegelstifte werden genutzt, um die bei häufigem Ausbau auftretenden Abnutzungen oder Lochaufweitungen auszugleichen, und somit immer wieder die genaue Lage von Bauteilen zueinander zu gewährleisten.<br />
* Kerbstifte, Spannstifte [[DIN]] EN ISO 8752 [[Bild:Kerbstift.gif]]<br />
Durch die Kerben am Umfang hält der Kerbstift in einer "glatten" Bohrung rüttelfest. Selbst bei Demontage ist es möglich, dass dieser Stift in der Bohrung weiterhin rüttelfest hält. Eine so hergestellte Verbindung ist aufgrund der einfachen Arbeitsweise sehr wirtschaftlich.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="60%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
<br />
Welche Vorteile bieten Kerbstifte gegenüber Kegel- oder Zylinderstiften?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#3._Welche_Vorteile_bieten_Kerbstifte_gegen.C3.BCber_Kegel-_oder_Zylinderstiften.3F|Frage 3]]<br />
<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
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[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
|}<br />
<br />
=== Sicherungselemente ===<br />
<br />
'''''Sicherungsringe''' (''Halteringe ugs. [http://www.seeger-orbis.de/de/ Seegering] o.a. Sprengring) [[Bild:Sicherungsring.gif]]<br />
<br />
[[DIN]] 471 für Wellen<br />
<br />
[[DIN]] 472 für Bohrungen<br />
<br />
Sicherungsringe werden federnd in Nuten eingesetzt. Der aus der Nut ragende Sicherungsring bildet dann eine axiale belastbare Schulter und dient zum Festlegen von Bauteilen wie z.B. Wälzlagern.<br />
[[Wälzlagerungen]]<br />
<br />
<br />
'''''Splinte und Federstecker''''' [[Bild:Splint.gif]]<br />
<br />
[[DIN]] EN ISO 1234<br />
<br />
Die einfache und billige Splintsicherung wird vorwiegend bei losen, gelenkartigen Bolzenverbindungen und bei Schraubenverbindungen angewendet. Als Werkstoff für Splinte wird überwiegend weiches Material wie z.B. [[Kupfer]], [[Kupfer]]-[[Zink]]- und [[Aluminium]][[legierungen]] verwendet.<br />
<br />
Achtung: '''Splinte dürfen bei wichtigen Verbindungen nur einmal verwendet werden!'''<br />
<br />
'''''Stellringe''''' [[Bild:Stellring.gif]]<br />
<br />
[[DIN]] 705<br />
<br />
Stellringe sollen das axiale Spiel von Wellen, Achsen und Bolzen begrenzen oder lose auf diesen sitzende Teile seitlich führen. Die Stellringe werden durch Gewindestifte befestigt. Um mögliche Unfallgefahren zu vermeiden, dürfen Stellringe nicht überstehen.<br />
<br />
[http://www.habermann-schrauben.de/normteile%20edelstahl/din705.php Habermann - Schrauben]<br />
<br />
'''''Achshalter''''' [[Bild:Achshalter4.GIF]]<br />
<br />
[[DIN]] 15058<br />
<br />
Achshalter sind [[Maschinenelement]]e zur Sicherung von Bolzenverbindungen gegen unbeabsichtigtes Lösen des Bolzens. Der Achshalter besteht aus einem mit zwei Befestigungsschrauben verschraubten rechteckigen Blechstreifen, der in eine in den Bolzen eingestochene Nut eingreift. Soll der Bolzen auch gegen Verdrehen gesichert werden, so wird diese Nut gefräst. Achshalter werden eingesetzt an Bolzenverbindungen mit einem Durchmesser von mehr als 18 mm, sie sind in sechs Stufen bis zu einem Bolzendurchmesser von 250 mm genormt.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="60%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
<br />
Welche Arten von Sicherungselementen gibt es und welchem Einsatzzweck dienen sie?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#4._Welche_Arten_von_Sicherungselementen_gibt_es_und_welchem_Einsatzzweck_dienen_sie.3F|Frage 4<br />
]]<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
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[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
<br />
|}<br />
----<br />
<br />
== [[Dimensionierung]] ==<br />
<br />
Für die Bolzen wählt man überwiegend einen härteren Werkstoff als für die übrigen Bauteile, um Fressgefahr und übermäßigen Verschleiß zu vermeiden. Normbolzen werden aus [[Automatenstahl]] ([[Härte]] 125 bis 245 HV) hergestellt. Bolzen für höherwertige Belastungen stellt man aus entsprechendem Einsatz- und Vergütungsstahl her. Hierbei empfiehlt es sich, die Oberflächen zu härten und zu schleifen.<br />
<br />
Bolzen werden in der Regel auf Biegung, Schub und Flächenpressung beansprucht. Im Normalfall sind die Biegung und die Flächenpressung für die Auslegung einer Verbindung ausschlaggebend.<br />
<br />
Hier kannst Du Dir [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Bolzen_2|Formeln zur Berechnung]] ansehen<br />
<br />
Stiftverbindungen werden hergestellt, indem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit Übermaß eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und [[kraftschlüssig]].<br />
<br />
Stifte dienen:<br />
* zur Sicherung der Lage von Bauteilen (Passstifte),<br />
* zur scherfesten Verbindung von Maschinenteilen (Verbindungsstifte),<br />
* zur Sicherung von Bolzen und Muttern (Sicherungsstifte) und<br />
* zur Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte).<br />
Wie auch bei der Herstellung von Bolzen, werden Stifte in der Regel aus ungehärtetem [[Stahl]] gefertigt. Um ein Fressen der Stifte zu verhindern, muss ihre [[Festigkeit]] größer sein, als die der übrigen Bauteile. Bei ge[[härte]]tem [[Stahl]] oder Guss ist stets ein Stiftwerkstoff mit hoher [[Festigkeit]] zu verwenden.<br />
<br />
Stiftverbindungen, die hauptsächlich zur Zentrierung und Lagesicherung von Bauteilen dienen und nur geringe Kräfte aufnehmen, werden in der Regel nicht berechnet. Der Durchmesser der Stifte wird erfahrungsgemäß in Abhängigkeit von der Größe der zu verbindenden Teile gewählt.<br />
<br />
Die [[Dimensionierung]] bzw. der Tragfähigkeitsnachweis von Stiftverbindungen erfolgt in Abhängigkeit von der dominierenden Beanspruchung durch Bewertung der:<br />
*Schubspannung im Stift (Abscheren),<br />
*Flächenpressung zwischen Stift und Bohrung (Lochleibung) und/oder <br />
*Biegespannung im Stift.<br />
Hier kannst Du Dir [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Stiftverbindungen|Formeln zur Berechnung]] ansehen<br />
<br />
Da sich das Materialgefüge von Splinten beim Sichern und Entsichern verändert, dürfen Standardsplinte nach ISO 1234 aus Sicherheitsgründen nach einer Demontage und Montage nicht wieder verwendet und müssen durch neue Teile ersetzt werden. <br />
<br />
Durchmesser von Splint und zugehöriger Bohrung ("Splintloch") müssen aufeinander abgestimmt sein. Sie bilden gemeinsam eine [[Passungen#Spielpassung|Spielpassung]]. Der Splint muss leicht durchsteckbar sein, darf aber radial und axial nur wenig Spiel haben. Die Schenkel werden nach dem Durchstecken gegeneinander aufgebogen (gespreizt). Sie dürfen durch Abschneiden gekürzt werden. Keinesfalls ist aber die Verwendung zu kurzer Splinte gestattet. Deshalb sollte die Länge ungefähr das Doppelte der Bohrungslänge betragen.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="50%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
<br />
Woraus werden Bolzen für höherwertige Belastungen hergestellt und welche Besonderheiten gibt es dabei?<br />
<br />
Welches ist die häufigste Anwendungsart von Stiften?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#Woraus_werden_Bolzen_f.C3.BCr_h.C3.B6herwertige_Belastungen_hergestellt_und_welche_Besonderheiten_gibt_es_dabei.3F|Frage 5]]<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#Welches_ist_die_h.C3.A4ufigste_Anwendungsart_von_Stiften.3F|Frage 6]]<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
|}<br />
<br />
----<br />
<br />
=== Berechnungsformeln ===<br />
<br />
==== Bolzen ====<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! Biegebeanspruchung des Bolzendurchmessers !!Festlegen der Bauteilabmessungen !!Berechnung der Biegemomente in Bolzenmitte!!<br />
|-<br />
| [[Bild:Biegebeanspruchung des Bolzendurchmessers.jpg]]|| [[Bild:Festlegen der Bauteilabmessung.jpg]]||[[Bild:Berechnung der Bolzenmitte.jpg]]<br />
|<br />
|}<br />
<br />
'''d''' = Durchmesser<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''F<sub>nenn</sub>''' = Stangenkraft<br />
<br />
'''&sigma;<sub>b zul</sub>''' = zulässige Biegespannung<br />
<br />
Abhängig von der Mindest[[zugfestigkeit]] R<sub>m</sub> = K<sub>t</sub>*R<sub>mN</sub> gilt erfahrungsgemäß: 0,3*R<sub>m</sub> bei ruhender, 0,2*R<sub>m</sub> bei schwellender und 0,15*R<sub>m</sub> bei wechselnder Belastung<br />
<br />
'''k''' = Einspannfaktor, abhängig vom Einbaufall (Klammerwerte bei Gleitverbindungen)<br />
<br />
k = 1,6 (1,9) für Einbaufall 1 (Bolzen lose in Stange und Gabel)<br />
<br />
k = 1,1 (1,4) für Einbaufall 2 (Bolzen mit [[Übermaßpassung]] in der Gabel)<br />
<br />
k = 1,1 (1,2) für Einbaufall 3 (Bolzen mit [[Übermaßpassung]] in der Stange)<br />
<br />
'''F''' = aus maßgebender Einwirkungskombination ermittelte Stabkraft<br />
<br />
'''t<sub>m</sub>''' = Dicke der Mittelachse<br />
<br />
'''t<sub>A</sub>''' = Dicke der äußeren Laschen<br />
<br />
'''s =''' Spiel zwischen Mittel- und Außenlasche<br />
<br />
'''S<sub>M</sub>''' = Teilsicherheitsbeiwert 1,1 (DIN 18800-1)<br />
<br />
'''R<sub>e</sub>''' = [[Streckgrenze]] des Bauteilwerkstoffes unter Berücksichtigung der Erzeugnisdicke <br />
<br />
'''M<sub>b max</sub>''' = Größtes Biegemoment<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
! '''''zurück zu''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Auslegung|Auslegung]]<br />
|}<br />
<br />
----<br />
<br />
==== Stiftverbindungen ====<br />
<br />
===== Querstift- Verbindungen =====<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! mittlere Flächenpressung in der Nabenbohrung!!mittlere Flächenpressung in der Wellenbohrung!!Scherspannung!!<br />
|-<br />
| [[Bild:PN Flächenpressung.jpg]]|| [[Bild:Pw Flächenpressung.jpg]]||[[Bild:Scherspannung.jpg]]<br />
|<br />
|}<br />
'''T<sub>nenn</sub>''' = von der Verbindung zu übertragendes Nenn[[drehmoment]]<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''d''' = Stiftdurchmesser; <br />
Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: d = (0,2 - 0,3) <b>·</b> d<sub>w</sub> <br />
<br />
'''s''' = Dicke der Nabenwand;<br />
Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: s= (0,25...0,5 <b>·</b> d<sub>w</sub> für [[St]]- und GS-Naben, s = 0,75 <b>·</b> d<sub>w</sub> für GG-Naben<br />
<br />
'''d<sub>w</sub>''' = Wellendurchmesser<br />
<br />
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7-fache Werte<br />
<br />
'''&tau; <sub>zul</sub>''' = zulässige Schubspannung wie zu Gl. (9.3), für Kerbstifte gelten 0,8-fache Werte<br />
<br />
===== Steckstift-Verbindungen =====<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! Vorhandene Biegespannung!!Maximale mittlere Flächenpressung!!<br />
|-<br />
| [[Bild:Vorhandene_Biegespannung.gif]]|| [[Bild:Maximale mittlere Flächenpressung.gif]]<br />
|}<br />
<br />
'''M<sub>bnenn</sub>''' = Nennbiegemoment<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''F<sub>nenn</sub>''' = senkrecht zur Stiftachse wirkende Nennbiegekraft<br />
<br />
'''l''' = Hebelarm der Biegekraft<br />
<br />
'''s''' = Einstecktiefe des Stiftes<br />
<br />
'''d''' = Stiftdurchmesser<br />
<br />
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte<br />
<br />
===== Längsstift- bzw. Rundkeilverbindungen =====<br />
'''Maßgebende mittlere Flächenpressung'''<br />
<br />
[[Bild:Ma%C3%9Fgebende_mittlere_Fl%C3%A4chenpressung.gif]]<br />
<br />
'''T<sub>nenn</sub>''' = von der Verbindung zu übertragendes Nenn[[drehmoment]]<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''d''' = Stiftdurchmesser<br />
<br />
'''d<sub>w</sub>''' = Wellendurchmesser<br />
<br />
'''l''' = tragende Stiftlänge, abhängig von der Nabenbreite, üblich l = (1 ... 1,5) <b>·</b> d<sub>w</sub><br />
<br />
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7-fache Werte<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
! '''''zurück zu''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Auslegung|Auslegung]]<br />
|}<br />
<br />
== Übungsaufgabe ==<br />
<br />
Ein Zahnkranz mit z = 52 Zähnen, [[Modul]] m = 6 mm, ist mit einem Kranlaufrad 315 mm drehfest zu verbinden. Zahnkranzbohrung und Laufradzapfen werden mit einem Fügedurchmesser von 210 mm und der [[Passungen#Übergangspassung|Übergangspassung]] H7/m6 ausgeführt. Nach dem Aufpressen des Zahnkranzes auf das Laufrad wird die Verbindung durch zwei um 180 Grad versetzte Zylinderstifte DIN ISO 2338 – 16 m6 x 35 – St als '''Längsstifte''' gegen Verdrehen gesichert. Zahnkranz und Laufrad sind aus GS-52.<br />
<br />
Es ist zu prüfen, ob die beiden Längsstifte ein von den Zahnkräften verursachtes, mit mittleren Stößen schwelend auftretendes [[Drehmoment ]] T = 1060 Nm übertragen können. Evtl. vorhandener Reibschluß durch die [[Passungen#Übergangspassung|Übergangspassung]] wird sicherheitshalber nicht berücksichtigt.<br />
<br />
[[Bild:Bild Übungsaufgabe.GIF]]<br />
<br />
Hier findest Du den Rechengang und die [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#.C3.9Cbungsaufgabe|Lösung]]<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
<br />
! '''''zurück zu''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Auslegung|Auslegung]]<br />
|}<br />
<br />
== Lieferanten ==<br />
* [http://www.alstertaler.de/ Alstertaler.de]<br />
* [http://www.seeger-orbis.de/de Seeger-Orbis-GmbH]<br />
<br />
[[Benutzer:Marco Schalwat|Marco Schalwat]] <br />
<br />
[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]<br />
[[Kategorie:Fertigungstechnik]]</div>Marco Schalwathttp://bs-wiki.de/mediawiki/index.php?title=Bolzen-,_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente&diff=14762Bolzen-, Stiftverbindungen und Sicherungselemente2006-06-08T04:39:24Z<p>Marco Schalwat: /* Steckstift-Verbindungen */</p>
<hr />
<div>''Dieser Artikel wird zur Zeit bearbeitet von --[[Benutzer:Marco Schalwat|Marco Schalwat]] )<br />
<br><br />
[[Bild:Baustelle.gif]]<br />
<br />
----<br />
<br />
[[Bild:Flash-luemmel2.jpg|right|]]<br />
== Funktion ==<br />
Bauteile lassen sich einfach und günstig durch Bolzen, Stifte oder andere Formteile miteinander verbinden. Diese Verbindungselemente werden sowohl für lose als auch für [[Formschlüssige_Verbindungen|feste Verbindungen]], für Lagerungen, Führungen, Halterungen und zum Sichern von Bauteilen gegen Überlastung, z. B. als Brechbolzen in Sicherheits[[Kupplungen|kupplungen]], verwendet. Bei losen [[Formschlüssige_Verbindungen|Verbindungen]] und zur Aufnahme von axialen Kräften müssen die Bolzen bzw. die gelagerten oder verbundenen Teile häufig durch Sicherungselemente, wie Splinte, Sicherungsringe oder Querstifte, gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert werden.<br />
<br />
== Verwendung ==<br />
Unter einem '''Bolzen''' versteht man ein [[Maschinenelemente|Maschinenelement]] zur gelenkigen Verbindung von Werkstücken. In der Verbindung wird der Bolzen nicht nur auf [[Zugversuch|Zug]], sondern überwiegend auf Scherung belastet. Bolzen können verschraubt oder durch Sicherungsstifte in der Verbindung gehalten werden. Hochwertige Bolzenverbindungen mit großem Durchmesser werden über einen Achshalter gesichert, die zugehörige [[Passungen|Passung]] ist meist eine [[Passungen#Spielpassung|Spielpassung]]. Bolzenverbindungen werden nach dem Passungssystem Einheitsbohrung gefertigt.<br />
<br />
'''Stiftverbindungen''' werden hergestellt, indem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit Übermaß eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und [[kraftschlüssig]]. Stifte dienen zur Sicherung der Lage von Bauteilen. Neben der Lagesicherung von zwei Teilen, dienen Stiftverbindungen zur Kraftbegrenzung (Scherstift), zur Sicherung von Schrauben (Steckstift) oder zur gelenkigen Verbindung und Lagerung von Scheiben oder Rollen (Gelenkstift).<br />
<br />
Zu den '''Sicherungselemente'''n zählen Sicherungsringe, Splinte, Achshalter u.a. derartige Elemente. Diese dienen zur Sicherung von Maschinenteilen gegen axiales Verschieben. Sicherungsringe nach DIN 471 für Wellen und [[DIN]] 472 für Bohrungen werden in Ringnuten (übliche [[Toleranzen|Toleranz]] H13, H11) eingesetzt. Durch die besondere Form der aus Federstahl bestehenden Ringe wird erreicht, dass diese sich beim Einbau rund verformen und mit gleichmäßiger radialer Vorspannung in der Ringnut sitzen. Aufgrund der hohen Kerbwirkung der Nuten sollen Sicherungsringe möglichst nur an den Enden von Bolzen, Achsen oder Wellen angeordnet werden. Durch funktionsgerechte Verwendung der Sicherungsringe lässt sich oftmals eine konstruktive Vereinfachung erzielen und somit Kosten einsparen. Sicherungsringe werden üblicherweise nach Firmenangaben (z.B. [http://www.seeger-orbis.de/de Seeger-Orbis-GmbH]) gegen Umstülpen durch Axialkraft und Ablösen durch Fliehkraft berechnet.<br />
<br />
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|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
Wie werden Bolzen in der Regel beansprucht?<br />
<br />
Welche Verbindungsart entsteht bei einer Stiftverbindung?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#1._Wie_werden_Bolzen_in_der_Regel_beansprucht.3|Frage 1]]<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#2._Welche_Verbindungsart_entsteht_bei_einer_Stiftverbindung.3F|Frage 2]]<br />
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<br />
== Varianten ==<br />
<br />
=== Bolzen ===<br />
{| {{tabelle}}<br />
| Mit und ohne Kopf siehe [[DIN]] EN 22340 (Tab.B. S. 238) || [[Bild:Bolzen.gif|right]]<br />
|-<br />
| Mit und ohne Splintloch [[DIN]] EN 22341 <br />
Einsatzgebiet ist hier als Gelenkbolzen für z. B. Stangenverbindungen <br />
|| [[Bild:Bolzen_mit_Kopf.gif|right]]<br />
|-<br />
| Bolzen mit Kopf und Gewindezapfen [[DIN]] 1445<br />
diese werden vorwiegend als festsitzende Lager- und Achsbolzen, z. B. für Seil- und Laufrollen verwendet. <br />
|| [[Bild:Bolzen_mit_Kopf_und_Gewindezapfen.jpg|center]]<br />
|}<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
|}<br />
<br />
=== Stifte ===<br />
<br />
werden unterteilt in... <br />
* Zylinderstifte [[DIN]] EN ISO 2338 (Tab.B.S 237)[[Bild:Zylinderstift.gif]]. <br />
kommen zur Verbindung und zum Fixieren von Teilen an Vorrichtungen oder Werkzeugen in Frage. Sie haben außerdem das gleiche Einsatzgebiet wie Kegelstifte, sind allerdings schwerere lösbar als diese und sehr kostspielig.<br />
* Kegelstifte [[DIN]] EN 22339[[Bild:Kegelstift.gif]] <br />
Kegelstifte werden genutzt, um die bei häufigem Ausbau auftretenden Abnutzungen oder Lochaufweitungen auszugleichen, und somit immer wieder die genaue Lage von Bauteilen zueinander zu gewährleisten.<br />
* Kerbstifte, Spannstifte [[DIN]] EN ISO 8752 [[Bild:Kerbstift.gif]]<br />
Durch die Kerben am Umfang hält der Kerbstift in einer "glatten" Bohrung rüttelfest. Selbst bei Demontage ist es möglich, dass dieser Stift in der Bohrung weiterhin rüttelfest hält. Eine so hergestellte Verbindung ist aufgrund der einfachen Arbeitsweise sehr wirtschaftlich.<br />
<br />
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!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
<br />
Welche Vorteile bieten Kerbstifte gegenüber Kegel- oder Zylinderstiften?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#3._Welche_Vorteile_bieten_Kerbstifte_gegen.C3.BCber_Kegel-_oder_Zylinderstiften.3F|Frage 3]]<br />
<br />
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<br />
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! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
|}<br />
<br />
=== Sicherungselemente ===<br />
<br />
'''''Sicherungsringe''' (''Halteringe ugs. [http://www.seeger-orbis.de/de/ Seegering] o.a. Sprengring) [[Bild:Sicherungsring.gif]]<br />
<br />
[[DIN]] 471 für Wellen<br />
<br />
[[DIN]] 472 für Bohrungen<br />
<br />
Sicherungsringe werden federnd in Nuten eingesetzt. Der aus der Nut ragende Sicherungsring bildet dann eine axiale belastbare Schulter und dient zum Festlegen von Bauteilen wie z.B. Wälzlagern.<br />
[[Wälzlagerungen]]<br />
<br />
<br />
'''''Splinte und Federstecker''''' [[Bild:Splint.gif]]<br />
<br />
[[DIN]] EN ISO 1234<br />
<br />
Die einfache und billige Splintsicherung wird vorwiegend bei losen, gelenkartigen Bolzenverbindungen und bei Schraubenverbindungen angewendet. Als Werkstoff für Splinte wird überwiegend weiches Material wie z.B. [[Kupfer]], [[Kupfer]]-[[Zink]]- und [[Aluminium]][[legierungen]] verwendet.<br />
<br />
Achtung: '''Splinte dürfen bei wichtigen Verbindungen nur einmal verwendet werden!'''<br />
<br />
'''''Stellringe''''' [[Bild:Stellring.gif]]<br />
<br />
[[DIN]] 705<br />
<br />
Stellringe sollen das axiale Spiel von Wellen, Achsen und Bolzen begrenzen oder lose auf diesen sitzende Teile seitlich führen. Die Stellringe werden durch Gewindestifte befestigt. Um mögliche Unfallgefahren zu vermeiden, dürfen Stellringe nicht überstehen.<br />
<br />
[http://www.habermann-schrauben.de/normteile%20edelstahl/din705.php Habermann - Schrauben]<br />
<br />
'''''Achshalter''''' [[Bild:Achshalter4.GIF]]<br />
<br />
[[DIN]] 15058<br />
<br />
Achshalter sind [[Maschinenelement]]e zur Sicherung von Bolzenverbindungen gegen unbeabsichtigtes Lösen des Bolzens. Der Achshalter besteht aus einem mit zwei Befestigungsschrauben verschraubten rechteckigen Blechstreifen, der in eine in den Bolzen eingestochene Nut eingreift. Soll der Bolzen auch gegen Verdrehen gesichert werden, so wird diese Nut gefräst. Achshalter werden eingesetzt an Bolzenverbindungen mit einem Durchmesser von mehr als 18 mm, sie sind in sechs Stufen bis zu einem Bolzendurchmesser von 250 mm genormt.<br />
<br />
<div align="center"><br />
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|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
<br />
Welche Arten von Sicherungselementen gibt es und welchem Einsatzzweck dienen sie?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#4._Welche_Arten_von_Sicherungselementen_gibt_es_und_welchem_Einsatzzweck_dienen_sie.3F|Frage 4<br />
]]<br />
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<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
<br />
|}<br />
----<br />
<br />
== [[Dimensionierung]] ==<br />
<br />
Für die Bolzen wählt man überwiegend einen härteren Werkstoff als für die übrigen Bauteile, um Fressgefahr und übermäßigen Verschleiß zu vermeiden. Normbolzen werden aus [[Automatenstahl]] ([[Härte]] 125 bis 245 HV) hergestellt. Bolzen für höherwertige Belastungen stellt man aus entsprechendem Einsatz- und Vergütungsstahl her. Hierbei empfiehlt es sich, die Oberflächen zu härten und zu schleifen.<br />
<br />
Bolzen werden in der Regel auf Biegung, Schub und Flächenpressung beansprucht. Im Normalfall sind die Biegung und die Flächenpressung für die Auslegung einer Verbindung ausschlaggebend.<br />
<br />
Hier kannst Du Dir [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Bolzen_2|Formeln zur Berechnung]] ansehen<br />
<br />
Stiftverbindungen werden hergestellt, indem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit Übermaß eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und [[kraftschlüssig]].<br />
<br />
Stifte dienen:<br />
* zur Sicherung der Lage von Bauteilen (Passstifte),<br />
* zur scherfesten Verbindung von Maschinenteilen (Verbindungsstifte),<br />
* zur Sicherung von Bolzen und Muttern (Sicherungsstifte) und<br />
* zur Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte).<br />
Wie auch bei der Herstellung von Bolzen, werden Stifte in der Regel aus ungehärtetem [[Stahl]] gefertigt. Um ein Fressen der Stifte zu verhindern, muss ihre [[Festigkeit]] größer sein, als die der übrigen Bauteile. Bei ge[[härte]]tem [[Stahl]] oder Guss ist stets ein Stiftwerkstoff mit hoher [[Festigkeit]] zu verwenden.<br />
<br />
Stiftverbindungen, die hauptsächlich zur Zentrierung und Lagesicherung von Bauteilen dienen und nur geringe Kräfte aufnehmen, werden in der Regel nicht berechnet. Der Durchmesser der Stifte wird erfahrungsgemäß in Abhängigkeit von der Größe der zu verbindenden Teile gewählt.<br />
<br />
Die [[Dimensionierung]] bzw. der Tragfähigkeitsnachweis von Stiftverbindungen erfolgt in Abhängigkeit von der dominierenden Beanspruchung durch Bewertung der:<br />
*Schubspannung im Stift (Abscheren),<br />
*Flächenpressung zwischen Stift und Bohrung (Lochleibung) und/oder <br />
*Biegespannung im Stift.<br />
Hier kannst Du Dir [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Stiftverbindungen|Formeln zur Berechnung]] ansehen<br />
<br />
Da sich das Materialgefüge von Splinten beim Sichern und Entsichern verändert, dürfen Standardsplinte nach ISO 1234 aus Sicherheitsgründen nach einer Demontage und Montage nicht wieder verwendet und müssen durch neue Teile ersetzt werden. <br />
<br />
Durchmesser von Splint und zugehöriger Bohrung ("Splintloch") müssen aufeinander abgestimmt sein. Sie bilden gemeinsam eine [[Passungen#Spielpassung|Spielpassung]]. Der Splint muss leicht durchsteckbar sein, darf aber radial und axial nur wenig Spiel haben. Die Schenkel werden nach dem Durchstecken gegeneinander aufgebogen (gespreizt). Sie dürfen durch Abschneiden gekürzt werden. Keinesfalls ist aber die Verwendung zu kurzer Splinte gestattet. Deshalb sollte die Länge ungefähr das Doppelte der Bohrungslänge betragen.<br />
<br />
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|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
<br />
Woraus werden Bolzen für höherwertige Belastungen hergestellt und welche Besonderheiten gibt es dabei?<br />
<br />
Welches ist die häufigste Anwendungsart von Stiften?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#Woraus_werden_Bolzen_f.C3.BCr_h.C3.B6herwertige_Belastungen_hergestellt_und_welche_Besonderheiten_gibt_es_dabei.3F|Frage 5]]<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#Welches_ist_die_h.C3.A4ufigste_Anwendungsart_von_Stiften.3F|Frage 6]]<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
|}<br />
<br />
----<br />
<br />
=== Berechnungsformeln ===<br />
<br />
==== Bolzen ====<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! Biegebeanspruchung des Bolzendurchmessers !!Festlegen der Bauteilabmessungen !!Berechnung der Biegemomente in Bolzenmitte!!<br />
|-<br />
| [[Bild:Biegebeanspruchung des Bolzendurchmessers.jpg]]|| [[Bild:Festlegen der Bauteilabmessung.jpg]]||[[Bild:Berechnung der Bolzenmitte.jpg]]<br />
|<br />
|}<br />
<br />
'''d''' = Durchmesser<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''F<sub>nenn</sub>''' = Stangenkraft<br />
<br />
'''&sigma;<sub>b zul</sub>''' = zulässige Biegespannung<br />
<br />
Abhängig von der Mindest[[zugfestigkeit]] R<sub>m</sub> = K<sub>t</sub>*R<sub>mN</sub> gilt erfahrungsgemäß: 0,3*R<sub>m</sub> bei ruhender, 0,2*R<sub>m</sub> bei schwellender und 0,15*R<sub>m</sub> bei wechselnder Belastung<br />
<br />
'''k''' = Einspannfaktor, abhängig vom Einbaufall (Klammerwerte bei Gleitverbindungen)<br />
<br />
k = 1,6 (1,9) für Einbaufall 1 (Bolzen lose in Stange und Gabel)<br />
<br />
k = 1,1 (1,4) für Einbaufall 2 (Bolzen mit [[Übermaßpassung]] in der Gabel)<br />
<br />
k = 1,1 (1,2) für Einbaufall 3 (Bolzen mit [[Übermaßpassung]] in der Stange)<br />
<br />
'''F''' = aus maßgebender Einwirkungskombination ermittelte Stabkraft<br />
<br />
'''t<sub>m</sub>''' = Dicke der Mittelachse<br />
<br />
'''t<sub>A</sub>''' = Dicke der äußeren Laschen<br />
<br />
'''s =''' Spiel zwischen Mittel- und Außenlasche<br />
<br />
'''S<sub>M</sub>''' = Teilsicherheitsbeiwert 1,1 (DIN 18800-1)<br />
<br />
'''R<sub>e</sub>''' = [[Streckgrenze]] des Bauteilwerkstoffes unter Berücksichtigung der Erzeugnisdicke <br />
<br />
'''M<sub>b max</sub>''' = Größtes Biegemoment<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
! '''''zurück zu''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Auslegung|Auslegung]]<br />
|}<br />
<br />
----<br />
<br />
==== Stiftverbindungen ====<br />
<br />
===== Querstift- Verbindungen =====<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! mittlere Flächenpressung in der Nabenbohrung!!mittlere Flächenpressung in der Wellenbohrung!!Scherspannung!!<br />
|-<br />
| [[Bild:PN Flächenpressung.jpg]]|| [[Bild:Pw Flächenpressung.jpg]]||[[Bild:Scherspannung.jpg]]<br />
|<br />
|}<br />
'''T<sub>nenn</sub>''' = von der Verbindung zu übertragendes Nenn[[drehmoment]]<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''d''' = Stiftdurchmesser; <br />
Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: d = (0,2 - 0,3) <b>·</b> d<sub>w</sub> <br />
<br />
'''s''' = Dicke der Nabenwand;<br />
Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: s= (0,25...0,5 <b>·</b> d<sub>w</sub> für [[St]]- und GS-Naben, s = 0,75 <b>·</b> d<sub>w</sub> für GG-Naben<br />
<br />
'''d<sub>w</sub>''' = Wellendurchmesser<br />
<br />
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7-fache Werte<br />
<br />
'''&tau; <sub>zul</sub>''' = zulässige Schubspannung wie zu Gl. (9.3), für Kerbstifte gelten 0,8-fache Werte<br />
<br />
===== Steckstift-Verbindungen =====<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! Vorhandene Biegespannung!!Maximale mittlere Flächenpressung!!<br />
|-<br />
| [[Bild:Vorhandene_Biegespannung.gif]]|| [[Bild:Maximale mittlere Flächenpressung.gif]]<br />
|}<br />
<br />
'''M<sub>bnenn</sub>''' = Nennbiegemoment<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''F<sub>nenn</sub>''' = senkrecht zur Stiftachse wirkende Nennbiegekraft<br />
<br />
'''l''' = Hebelarm der Biegekraft<br />
<br />
'''s''' = Einstecktiefe des Stiftes<br />
<br />
'''d''' = Stiftdurchmesser<br />
<br />
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte<br />
<br />
===== Längsstift- bzw. Rundkeilverbindungen =====<br />
'''Maßgebende mittlere Flächenpressung'''<br />
<br />
[[Bild:Ma%C3%9Fgebende_mittlere_Fl%C3%A4chenpressung.gif]]<br />
<br />
'''T<sub>nenn</sub>''' = von der Verbindung zu übertragendes Nenn[[drehmoment]]<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''d''' = Stiftdurchmesser<br />
<br />
'''d<sub>w</sub>''' = Wellendurchmesser<br />
<br />
'''l''' = tragende Stiftlänge, abhängig von der Nabenbreite, üblich l = (1 ... 1,5) <b>·</b> d<sub>w</sub><br />
<br />
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7-fache Werte<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
! '''''zurück zu''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Auslegung|Auslegung]]<br />
|}<br />
<br />
== Übungsaufgabe ==<br />
<br />
Ein Zahnkranz mit z = 52 Zähnen, [[Modul]] m = 6 mm, ist mit einem Kranlaufrad 315 mm drehfest zu verbinden. Zahnkranzbohrung und Laufradzapfen werden mit einem Fügedurchmesser von 210 mm und der [[Passungen#Übergangspassung|Übergangspassung]] H7/m6 ausgeführt. Nach dem Aufpressen des Zahnkranzes auf das Laufrad wird die Verbindung durch zwei um 180 Grad versetzte Zylinderstifte DIN ISO 2338 – 16 m6 x 35 – St als '''Längsstifte''' gegen Verdrehen gesichert. Zahnkranz und Laufrad sind aus GS-52.<br />
<br />
Es ist zu prüfen, ob die beiden Längsstifte ein von den Zahnkräften verursachtes, mit mittleren Stößen schwelend auftretendes [[Drehmoment ]] T = 1060 Nm übertragen können. Evtl. vorhandener Reibschluß durch die [[Passungen#Übergangspassung|Übergangspassung]] wird sicherheitshalber nicht berücksichtigt.<br />
<br />
[[Bild:Bild Übungsaufgabe.GIF]]<br />
<br />
hier findest du den Rechengang und die [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#.C3.9Cbungsaufgabe|Lösung]]<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
<br />
! '''''zurück zu''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Auslegung|Auslegung]]<br />
|}<br />
<br />
== Lieferanten ==<br />
* [http://www.alstertaler.de/ Alstertaler.de]<br />
* [http://www.seeger-orbis.de/de Seeger-Orbis-GmbH]<br />
<br />
[[Benutzer:Marco Schalwat|Marco Schalwat]] <br />
<br />
[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]<br />
[[Kategorie:Fertigungstechnik]]</div>Marco Schalwathttp://bs-wiki.de/mediawiki/index.php?title=Bolzen-,_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente&diff=14761Bolzen-, Stiftverbindungen und Sicherungselemente2006-06-08T04:38:21Z<p>Marco Schalwat: /* Querstift- Verbindungen */</p>
<hr />
<div>''Dieser Artikel wird zur Zeit bearbeitet von --[[Benutzer:Marco Schalwat|Marco Schalwat]] )<br />
<br><br />
[[Bild:Baustelle.gif]]<br />
<br />
----<br />
<br />
[[Bild:Flash-luemmel2.jpg|right|]]<br />
== Funktion ==<br />
Bauteile lassen sich einfach und günstig durch Bolzen, Stifte oder andere Formteile miteinander verbinden. Diese Verbindungselemente werden sowohl für lose als auch für [[Formschlüssige_Verbindungen|feste Verbindungen]], für Lagerungen, Führungen, Halterungen und zum Sichern von Bauteilen gegen Überlastung, z. B. als Brechbolzen in Sicherheits[[Kupplungen|kupplungen]], verwendet. Bei losen [[Formschlüssige_Verbindungen|Verbindungen]] und zur Aufnahme von axialen Kräften müssen die Bolzen bzw. die gelagerten oder verbundenen Teile häufig durch Sicherungselemente, wie Splinte, Sicherungsringe oder Querstifte, gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert werden.<br />
<br />
== Verwendung ==<br />
Unter einem '''Bolzen''' versteht man ein [[Maschinenelemente|Maschinenelement]] zur gelenkigen Verbindung von Werkstücken. In der Verbindung wird der Bolzen nicht nur auf [[Zugversuch|Zug]], sondern überwiegend auf Scherung belastet. Bolzen können verschraubt oder durch Sicherungsstifte in der Verbindung gehalten werden. Hochwertige Bolzenverbindungen mit großem Durchmesser werden über einen Achshalter gesichert, die zugehörige [[Passungen|Passung]] ist meist eine [[Passungen#Spielpassung|Spielpassung]]. Bolzenverbindungen werden nach dem Passungssystem Einheitsbohrung gefertigt.<br />
<br />
'''Stiftverbindungen''' werden hergestellt, indem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit Übermaß eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und [[kraftschlüssig]]. Stifte dienen zur Sicherung der Lage von Bauteilen. Neben der Lagesicherung von zwei Teilen, dienen Stiftverbindungen zur Kraftbegrenzung (Scherstift), zur Sicherung von Schrauben (Steckstift) oder zur gelenkigen Verbindung und Lagerung von Scheiben oder Rollen (Gelenkstift).<br />
<br />
Zu den '''Sicherungselemente'''n zählen Sicherungsringe, Splinte, Achshalter u.a. derartige Elemente. Diese dienen zur Sicherung von Maschinenteilen gegen axiales Verschieben. Sicherungsringe nach DIN 471 für Wellen und [[DIN]] 472 für Bohrungen werden in Ringnuten (übliche [[Toleranzen|Toleranz]] H13, H11) eingesetzt. Durch die besondere Form der aus Federstahl bestehenden Ringe wird erreicht, dass diese sich beim Einbau rund verformen und mit gleichmäßiger radialer Vorspannung in der Ringnut sitzen. Aufgrund der hohen Kerbwirkung der Nuten sollen Sicherungsringe möglichst nur an den Enden von Bolzen, Achsen oder Wellen angeordnet werden. Durch funktionsgerechte Verwendung der Sicherungsringe lässt sich oftmals eine konstruktive Vereinfachung erzielen und somit Kosten einsparen. Sicherungsringe werden üblicherweise nach Firmenangaben (z.B. [http://www.seeger-orbis.de/de Seeger-Orbis-GmbH]) gegen Umstülpen durch Axialkraft und Ablösen durch Fliehkraft berechnet.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="50%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
Wie werden Bolzen in der Regel beansprucht?<br />
<br />
Welche Verbindungsart entsteht bei einer Stiftverbindung?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#1._Wie_werden_Bolzen_in_der_Regel_beansprucht.3|Frage 1]]<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#2._Welche_Verbindungsart_entsteht_bei_einer_Stiftverbindung.3F|Frage 2]]<br />
|-<br />
|}</div><br />
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<br />
== Varianten ==<br />
<br />
=== Bolzen ===<br />
{| {{tabelle}}<br />
| Mit und ohne Kopf siehe [[DIN]] EN 22340 (Tab.B. S. 238) || [[Bild:Bolzen.gif|right]]<br />
|-<br />
| Mit und ohne Splintloch [[DIN]] EN 22341 <br />
Einsatzgebiet ist hier als Gelenkbolzen für z. B. Stangenverbindungen <br />
|| [[Bild:Bolzen_mit_Kopf.gif|right]]<br />
|-<br />
| Bolzen mit Kopf und Gewindezapfen [[DIN]] 1445<br />
diese werden vorwiegend als festsitzende Lager- und Achsbolzen, z. B. für Seil- und Laufrollen verwendet. <br />
|| [[Bild:Bolzen_mit_Kopf_und_Gewindezapfen.jpg|center]]<br />
|}<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
|}<br />
<br />
=== Stifte ===<br />
<br />
werden unterteilt in... <br />
* Zylinderstifte [[DIN]] EN ISO 2338 (Tab.B.S 237)[[Bild:Zylinderstift.gif]]. <br />
kommen zur Verbindung und zum Fixieren von Teilen an Vorrichtungen oder Werkzeugen in Frage. Sie haben außerdem das gleiche Einsatzgebiet wie Kegelstifte, sind allerdings schwerere lösbar als diese und sehr kostspielig.<br />
* Kegelstifte [[DIN]] EN 22339[[Bild:Kegelstift.gif]] <br />
Kegelstifte werden genutzt, um die bei häufigem Ausbau auftretenden Abnutzungen oder Lochaufweitungen auszugleichen, und somit immer wieder die genaue Lage von Bauteilen zueinander zu gewährleisten.<br />
* Kerbstifte, Spannstifte [[DIN]] EN ISO 8752 [[Bild:Kerbstift.gif]]<br />
Durch die Kerben am Umfang hält der Kerbstift in einer "glatten" Bohrung rüttelfest. Selbst bei Demontage ist es möglich, dass dieser Stift in der Bohrung weiterhin rüttelfest hält. Eine so hergestellte Verbindung ist aufgrund der einfachen Arbeitsweise sehr wirtschaftlich.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="60%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
<br />
Welche Vorteile bieten Kerbstifte gegenüber Kegel- oder Zylinderstiften?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#3._Welche_Vorteile_bieten_Kerbstifte_gegen.C3.BCber_Kegel-_oder_Zylinderstiften.3F|Frage 3]]<br />
<br />
|-<br />
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{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
|}<br />
<br />
=== Sicherungselemente ===<br />
<br />
'''''Sicherungsringe''' (''Halteringe ugs. [http://www.seeger-orbis.de/de/ Seegering] o.a. Sprengring) [[Bild:Sicherungsring.gif]]<br />
<br />
[[DIN]] 471 für Wellen<br />
<br />
[[DIN]] 472 für Bohrungen<br />
<br />
Sicherungsringe werden federnd in Nuten eingesetzt. Der aus der Nut ragende Sicherungsring bildet dann eine axiale belastbare Schulter und dient zum Festlegen von Bauteilen wie z.B. Wälzlagern.<br />
[[Wälzlagerungen]]<br />
<br />
<br />
'''''Splinte und Federstecker''''' [[Bild:Splint.gif]]<br />
<br />
[[DIN]] EN ISO 1234<br />
<br />
Die einfache und billige Splintsicherung wird vorwiegend bei losen, gelenkartigen Bolzenverbindungen und bei Schraubenverbindungen angewendet. Als Werkstoff für Splinte wird überwiegend weiches Material wie z.B. [[Kupfer]], [[Kupfer]]-[[Zink]]- und [[Aluminium]][[legierungen]] verwendet.<br />
<br />
Achtung: '''Splinte dürfen bei wichtigen Verbindungen nur einmal verwendet werden!'''<br />
<br />
'''''Stellringe''''' [[Bild:Stellring.gif]]<br />
<br />
[[DIN]] 705<br />
<br />
Stellringe sollen das axiale Spiel von Wellen, Achsen und Bolzen begrenzen oder lose auf diesen sitzende Teile seitlich führen. Die Stellringe werden durch Gewindestifte befestigt. Um mögliche Unfallgefahren zu vermeiden, dürfen Stellringe nicht überstehen.<br />
<br />
[http://www.habermann-schrauben.de/normteile%20edelstahl/din705.php Habermann - Schrauben]<br />
<br />
'''''Achshalter''''' [[Bild:Achshalter4.GIF]]<br />
<br />
[[DIN]] 15058<br />
<br />
Achshalter sind [[Maschinenelement]]e zur Sicherung von Bolzenverbindungen gegen unbeabsichtigtes Lösen des Bolzens. Der Achshalter besteht aus einem mit zwei Befestigungsschrauben verschraubten rechteckigen Blechstreifen, der in eine in den Bolzen eingestochene Nut eingreift. Soll der Bolzen auch gegen Verdrehen gesichert werden, so wird diese Nut gefräst. Achshalter werden eingesetzt an Bolzenverbindungen mit einem Durchmesser von mehr als 18 mm, sie sind in sechs Stufen bis zu einem Bolzendurchmesser von 250 mm genormt.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="60%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
<br />
Welche Arten von Sicherungselementen gibt es und welchem Einsatzzweck dienen sie?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#4._Welche_Arten_von_Sicherungselementen_gibt_es_und_welchem_Einsatzzweck_dienen_sie.3F|Frage 4<br />
]]<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
<br />
|}<br />
----<br />
<br />
== [[Dimensionierung]] ==<br />
<br />
Für die Bolzen wählt man überwiegend einen härteren Werkstoff als für die übrigen Bauteile, um Fressgefahr und übermäßigen Verschleiß zu vermeiden. Normbolzen werden aus [[Automatenstahl]] ([[Härte]] 125 bis 245 HV) hergestellt. Bolzen für höherwertige Belastungen stellt man aus entsprechendem Einsatz- und Vergütungsstahl her. Hierbei empfiehlt es sich, die Oberflächen zu härten und zu schleifen.<br />
<br />
Bolzen werden in der Regel auf Biegung, Schub und Flächenpressung beansprucht. Im Normalfall sind die Biegung und die Flächenpressung für die Auslegung einer Verbindung ausschlaggebend.<br />
<br />
Hier kannst Du Dir [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Bolzen_2|Formeln zur Berechnung]] ansehen<br />
<br />
Stiftverbindungen werden hergestellt, indem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit Übermaß eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und [[kraftschlüssig]].<br />
<br />
Stifte dienen:<br />
* zur Sicherung der Lage von Bauteilen (Passstifte),<br />
* zur scherfesten Verbindung von Maschinenteilen (Verbindungsstifte),<br />
* zur Sicherung von Bolzen und Muttern (Sicherungsstifte) und<br />
* zur Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte).<br />
Wie auch bei der Herstellung von Bolzen, werden Stifte in der Regel aus ungehärtetem [[Stahl]] gefertigt. Um ein Fressen der Stifte zu verhindern, muss ihre [[Festigkeit]] größer sein, als die der übrigen Bauteile. Bei ge[[härte]]tem [[Stahl]] oder Guss ist stets ein Stiftwerkstoff mit hoher [[Festigkeit]] zu verwenden.<br />
<br />
Stiftverbindungen, die hauptsächlich zur Zentrierung und Lagesicherung von Bauteilen dienen und nur geringe Kräfte aufnehmen, werden in der Regel nicht berechnet. Der Durchmesser der Stifte wird erfahrungsgemäß in Abhängigkeit von der Größe der zu verbindenden Teile gewählt.<br />
<br />
Die [[Dimensionierung]] bzw. der Tragfähigkeitsnachweis von Stiftverbindungen erfolgt in Abhängigkeit von der dominierenden Beanspruchung durch Bewertung der:<br />
*Schubspannung im Stift (Abscheren),<br />
*Flächenpressung zwischen Stift und Bohrung (Lochleibung) und/oder <br />
*Biegespannung im Stift.<br />
Hier kannst Du Dir [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Stiftverbindungen|Formeln zur Berechnung]] ansehen<br />
<br />
Da sich das Materialgefüge von Splinten beim Sichern und Entsichern verändert, dürfen Standardsplinte nach ISO 1234 aus Sicherheitsgründen nach einer Demontage und Montage nicht wieder verwendet und müssen durch neue Teile ersetzt werden. <br />
<br />
Durchmesser von Splint und zugehöriger Bohrung ("Splintloch") müssen aufeinander abgestimmt sein. Sie bilden gemeinsam eine [[Passungen#Spielpassung|Spielpassung]]. Der Splint muss leicht durchsteckbar sein, darf aber radial und axial nur wenig Spiel haben. Die Schenkel werden nach dem Durchstecken gegeneinander aufgebogen (gespreizt). Sie dürfen durch Abschneiden gekürzt werden. Keinesfalls ist aber die Verwendung zu kurzer Splinte gestattet. Deshalb sollte die Länge ungefähr das Doppelte der Bohrungslänge betragen.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="50%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
<br />
Woraus werden Bolzen für höherwertige Belastungen hergestellt und welche Besonderheiten gibt es dabei?<br />
<br />
Welches ist die häufigste Anwendungsart von Stiften?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#Woraus_werden_Bolzen_f.C3.BCr_h.C3.B6herwertige_Belastungen_hergestellt_und_welche_Besonderheiten_gibt_es_dabei.3F|Frage 5]]<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#Welches_ist_die_h.C3.A4ufigste_Anwendungsart_von_Stiften.3F|Frage 6]]<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
|}<br />
<br />
----<br />
<br />
=== Berechnungsformeln ===<br />
<br />
==== Bolzen ====<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! Biegebeanspruchung des Bolzendurchmessers !!Festlegen der Bauteilabmessungen !!Berechnung der Biegemomente in Bolzenmitte!!<br />
|-<br />
| [[Bild:Biegebeanspruchung des Bolzendurchmessers.jpg]]|| [[Bild:Festlegen der Bauteilabmessung.jpg]]||[[Bild:Berechnung der Bolzenmitte.jpg]]<br />
|<br />
|}<br />
<br />
'''d''' = Durchmesser<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''F<sub>nenn</sub>''' = Stangenkraft<br />
<br />
'''&sigma;<sub>b zul</sub>''' = zulässige Biegespannung<br />
<br />
Abhängig von der Mindest[[zugfestigkeit]] R<sub>m</sub> = K<sub>t</sub>*R<sub>mN</sub> gilt erfahrungsgemäß: 0,3*R<sub>m</sub> bei ruhender, 0,2*R<sub>m</sub> bei schwellender und 0,15*R<sub>m</sub> bei wechselnder Belastung<br />
<br />
'''k''' = Einspannfaktor, abhängig vom Einbaufall (Klammerwerte bei Gleitverbindungen)<br />
<br />
k = 1,6 (1,9) für Einbaufall 1 (Bolzen lose in Stange und Gabel)<br />
<br />
k = 1,1 (1,4) für Einbaufall 2 (Bolzen mit [[Übermaßpassung]] in der Gabel)<br />
<br />
k = 1,1 (1,2) für Einbaufall 3 (Bolzen mit [[Übermaßpassung]] in der Stange)<br />
<br />
'''F''' = aus maßgebender Einwirkungskombination ermittelte Stabkraft<br />
<br />
'''t<sub>m</sub>''' = Dicke der Mittelachse<br />
<br />
'''t<sub>A</sub>''' = Dicke der äußeren Laschen<br />
<br />
'''s =''' Spiel zwischen Mittel- und Außenlasche<br />
<br />
'''S<sub>M</sub>''' = Teilsicherheitsbeiwert 1,1 (DIN 18800-1)<br />
<br />
'''R<sub>e</sub>''' = [[Streckgrenze]] des Bauteilwerkstoffes unter Berücksichtigung der Erzeugnisdicke <br />
<br />
'''M<sub>b max</sub>''' = Größtes Biegemoment<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
! '''''zurück zu''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Auslegung|Auslegung]]<br />
|}<br />
<br />
----<br />
<br />
==== Stiftverbindungen ====<br />
<br />
===== Querstift- Verbindungen =====<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! mittlere Flächenpressung in der Nabenbohrung!!mittlere Flächenpressung in der Wellenbohrung!!Scherspannung!!<br />
|-<br />
| [[Bild:PN Flächenpressung.jpg]]|| [[Bild:Pw Flächenpressung.jpg]]||[[Bild:Scherspannung.jpg]]<br />
|<br />
|}<br />
'''T<sub>nenn</sub>''' = von der Verbindung zu übertragendes Nenn[[drehmoment]]<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''d''' = Stiftdurchmesser; <br />
Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: d = (0,2 - 0,3) <b>·</b> d<sub>w</sub> <br />
<br />
'''s''' = Dicke der Nabenwand;<br />
Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: s= (0,25...0,5 <b>·</b> d<sub>w</sub> für [[St]]- und GS-Naben, s = 0,75 <b>·</b> d<sub>w</sub> für GG-Naben<br />
<br />
'''d<sub>w</sub>''' = Wellendurchmesser<br />
<br />
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7-fache Werte<br />
<br />
'''&tau; <sub>zul</sub>''' = zulässige Schubspannung wie zu Gl. (9.3), für Kerbstifte gelten 0,8-fache Werte<br />
<br />
===== Steckstift-Verbindungen =====<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! Vorhandene Biegespannung!!Maximale mittlere Flächenpressung!!<br />
|-<br />
| [[Bild:Vorhandene_Biegespannung.gif]]|| [[Bild:Maximale mittlere Flächenpressung.gif]]<br />
|}<br />
<br />
'''M<sub>bnenn</sub>'''= Nennbiegemoment<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''F<sub>nenn</sub>''' = senkrecht zur Stiftachse wirkende Nennbiegekraft<br />
<br />
'''l''' = Hebelarm der Biegekraft<br />
<br />
'''s''' = Einstecktiefe des Stiftes<br />
<br />
'''d''' = Stiftdurchmesser<br />
<br />
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte<br />
<br />
===== Längsstift- bzw. Rundkeilverbindungen =====<br />
'''Maßgebende mittlere Flächenpressung'''<br />
<br />
[[Bild:Ma%C3%9Fgebende_mittlere_Fl%C3%A4chenpressung.gif]]<br />
<br />
'''T<sub>nenn</sub>''' = von der Verbindung zu übertragendes Nenn[[drehmoment]]<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''d''' = Stiftdurchmesser<br />
<br />
'''d<sub>w</sub>''' = Wellendurchmesser<br />
<br />
'''l''' = tragende Stiftlänge, abhängig von der Nabenbreite, üblich l = (1 ... 1,5) <b>·</b> d<sub>w</sub><br />
<br />
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7-fache Werte<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
! '''''zurück zu''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Auslegung|Auslegung]]<br />
|}<br />
<br />
== Übungsaufgabe ==<br />
<br />
Ein Zahnkranz mit z = 52 Zähnen, [[Modul]] m = 6 mm, ist mit einem Kranlaufrad 315 mm drehfest zu verbinden. Zahnkranzbohrung und Laufradzapfen werden mit einem Fügedurchmesser von 210 mm und der [[Passungen#Übergangspassung|Übergangspassung]] H7/m6 ausgeführt. Nach dem Aufpressen des Zahnkranzes auf das Laufrad wird die Verbindung durch zwei um 180 Grad versetzte Zylinderstifte DIN ISO 2338 – 16 m6 x 35 – St als '''Längsstifte''' gegen Verdrehen gesichert. Zahnkranz und Laufrad sind aus GS-52.<br />
<br />
Es ist zu prüfen, ob die beiden Längsstifte ein von den Zahnkräften verursachtes, mit mittleren Stößen schwelend auftretendes [[Drehmoment ]] T = 1060 Nm übertragen können. Evtl. vorhandener Reibschluß durch die [[Passungen#Übergangspassung|Übergangspassung]] wird sicherheitshalber nicht berücksichtigt.<br />
<br />
[[Bild:Bild Übungsaufgabe.GIF]]<br />
<br />
hier findest du den Rechengang und die [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#.C3.9Cbungsaufgabe|Lösung]]<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
<br />
! '''''zurück zu''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Auslegung|Auslegung]]<br />
|}<br />
<br />
== Lieferanten ==<br />
* [http://www.alstertaler.de/ Alstertaler.de]<br />
* [http://www.seeger-orbis.de/de Seeger-Orbis-GmbH]<br />
<br />
[[Benutzer:Marco Schalwat|Marco Schalwat]] <br />
<br />
[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]<br />
[[Kategorie:Fertigungstechnik]]</div>Marco Schalwathttp://bs-wiki.de/mediawiki/index.php?title=Bolzen-,_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente&diff=14759Bolzen-, Stiftverbindungen und Sicherungselemente2006-06-08T04:28:12Z<p>Marco Schalwat: /* Bolzen */</p>
<hr />
<div>''Dieser Artikel wird zur Zeit bearbeitet von --[[Benutzer:Marco Schalwat|Marco Schalwat]] )<br />
<br><br />
[[Bild:Baustelle.gif]]<br />
<br />
----<br />
<br />
[[Bild:Flash-luemmel2.jpg|right|]]<br />
== Funktion ==<br />
Bauteile lassen sich einfach und günstig durch Bolzen, Stifte oder andere Formteile miteinander verbinden. Diese Verbindungselemente werden sowohl für lose als auch für [[Formschlüssige_Verbindungen|feste Verbindungen]], für Lagerungen, Führungen, Halterungen und zum Sichern von Bauteilen gegen Überlastung, z. B. als Brechbolzen in Sicherheits[[Kupplungen|kupplungen]], verwendet. Bei losen [[Formschlüssige_Verbindungen|Verbindungen]] und zur Aufnahme von axialen Kräften müssen die Bolzen bzw. die gelagerten oder verbundenen Teile häufig durch Sicherungselemente, wie Splinte, Sicherungsringe oder Querstifte, gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert werden.<br />
<br />
== Verwendung ==<br />
Unter einem '''Bolzen''' versteht man ein [[Maschinenelemente|Maschinenelement]] zur gelenkigen Verbindung von Werkstücken. In der Verbindung wird der Bolzen nicht nur auf [[Zugversuch|Zug]], sondern überwiegend auf Scherung belastet. Bolzen können verschraubt oder durch Sicherungsstifte in der Verbindung gehalten werden. Hochwertige Bolzenverbindungen mit großem Durchmesser werden über einen Achshalter gesichert, die zugehörige [[Passungen|Passung]] ist meist eine [[Passungen#Spielpassung|Spielpassung]]. Bolzenverbindungen werden nach dem Passungssystem Einheitsbohrung gefertigt.<br />
<br />
'''Stiftverbindungen''' werden hergestellt, indem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit Übermaß eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und [[kraftschlüssig]]. Stifte dienen zur Sicherung der Lage von Bauteilen. Neben der Lagesicherung von zwei Teilen, dienen Stiftverbindungen zur Kraftbegrenzung (Scherstift), zur Sicherung von Schrauben (Steckstift) oder zur gelenkigen Verbindung und Lagerung von Scheiben oder Rollen (Gelenkstift).<br />
<br />
Zu den '''Sicherungselemente'''n zählen Sicherungsringe, Splinte, Achshalter u.a. derartige Elemente. Diese dienen zur Sicherung von Maschinenteilen gegen axiales Verschieben. Sicherungsringe nach DIN 471 für Wellen und [[DIN]] 472 für Bohrungen werden in Ringnuten (übliche [[Toleranzen|Toleranz]] H13, H11) eingesetzt. Durch die besondere Form der aus Federstahl bestehenden Ringe wird erreicht, dass diese sich beim Einbau rund verformen und mit gleichmäßiger radialer Vorspannung in der Ringnut sitzen. Aufgrund der hohen Kerbwirkung der Nuten sollen Sicherungsringe möglichst nur an den Enden von Bolzen, Achsen oder Wellen angeordnet werden. Durch funktionsgerechte Verwendung der Sicherungsringe lässt sich oftmals eine konstruktive Vereinfachung erzielen und somit Kosten einsparen. Sicherungsringe werden üblicherweise nach Firmenangaben (z.B. [http://www.seeger-orbis.de/de Seeger-Orbis-GmbH]) gegen Umstülpen durch Axialkraft und Ablösen durch Fliehkraft berechnet.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="50%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
Wie werden Bolzen in der Regel beansprucht?<br />
<br />
Welche Verbindungsart entsteht bei einer Stiftverbindung?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#1._Wie_werden_Bolzen_in_der_Regel_beansprucht.3|Frage 1]]<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#2._Welche_Verbindungsart_entsteht_bei_einer_Stiftverbindung.3F|Frage 2]]<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
== Varianten ==<br />
<br />
=== Bolzen ===<br />
{| {{tabelle}}<br />
| Mit und ohne Kopf siehe [[DIN]] EN 22340 (Tab.B. S. 238) || [[Bild:Bolzen.gif|right]]<br />
|-<br />
| Mit und ohne Splintloch [[DIN]] EN 22341 <br />
Einsatzgebiet ist hier als Gelenkbolzen für z. B. Stangenverbindungen <br />
|| [[Bild:Bolzen_mit_Kopf.gif|right]]<br />
|-<br />
| Bolzen mit Kopf und Gewindezapfen [[DIN]] 1445<br />
diese werden vorwiegend als festsitzende Lager- und Achsbolzen, z. B. für Seil- und Laufrollen verwendet. <br />
|| [[Bild:Bolzen_mit_Kopf_und_Gewindezapfen.jpg|center]]<br />
|}<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
|}<br />
<br />
=== Stifte ===<br />
<br />
werden unterteilt in... <br />
* Zylinderstifte [[DIN]] EN ISO 2338 (Tab.B.S 237)[[Bild:Zylinderstift.gif]]. <br />
kommen zur Verbindung und zum Fixieren von Teilen an Vorrichtungen oder Werkzeugen in Frage. Sie haben außerdem das gleiche Einsatzgebiet wie Kegelstifte, sind allerdings schwerere lösbar als diese und sehr kostspielig.<br />
* Kegelstifte [[DIN]] EN 22339[[Bild:Kegelstift.gif]] <br />
Kegelstifte werden genutzt, um die bei häufigem Ausbau auftretenden Abnutzungen oder Lochaufweitungen auszugleichen, und somit immer wieder die genaue Lage von Bauteilen zueinander zu gewährleisten.<br />
* Kerbstifte, Spannstifte [[DIN]] EN ISO 8752 [[Bild:Kerbstift.gif]]<br />
Durch die Kerben am Umfang hält der Kerbstift in einer "glatten" Bohrung rüttelfest. Selbst bei Demontage ist es möglich, dass dieser Stift in der Bohrung weiterhin rüttelfest hält. Eine so hergestellte Verbindung ist aufgrund der einfachen Arbeitsweise sehr wirtschaftlich.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="60%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
<br />
Welche Vorteile bieten Kerbstifte gegenüber Kegel- oder Zylinderstiften?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#3._Welche_Vorteile_bieten_Kerbstifte_gegen.C3.BCber_Kegel-_oder_Zylinderstiften.3F|Frage 3]]<br />
<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
|}<br />
<br />
=== Sicherungselemente ===<br />
<br />
'''''Sicherungsringe''' (''Halteringe ugs. [http://www.seeger-orbis.de/de/ Seegering] o.a. Sprengring) [[Bild:Sicherungsring.gif]]<br />
<br />
[[DIN]] 471 für Wellen<br />
<br />
[[DIN]] 472 für Bohrungen<br />
<br />
Sicherungsringe werden federnd in Nuten eingesetzt. Der aus der Nut ragende Sicherungsring bildet dann eine axiale belastbare Schulter und dient zum Festlegen von Bauteilen wie z.B. Wälzlagern.<br />
[[Wälzlagerungen]]<br />
<br />
<br />
'''''Splinte und Federstecker''''' [[Bild:Splint.gif]]<br />
<br />
[[DIN]] EN ISO 1234<br />
<br />
Die einfache und billige Splintsicherung wird vorwiegend bei losen, gelenkartigen Bolzenverbindungen und bei Schraubenverbindungen angewendet. Als Werkstoff für Splinte wird überwiegend weiches Material wie z.B. [[Kupfer]], [[Kupfer]]-[[Zink]]- und [[Aluminium]][[legierungen]] verwendet.<br />
<br />
Achtung: '''Splinte dürfen bei wichtigen Verbindungen nur einmal verwendet werden!'''<br />
<br />
'''''Stellringe''''' [[Bild:Stellring.gif]]<br />
<br />
[[DIN]] 705<br />
<br />
Stellringe sollen das axiale Spiel von Wellen, Achsen und Bolzen begrenzen oder lose auf diesen sitzende Teile seitlich führen. Die Stellringe werden durch Gewindestifte befestigt. Um mögliche Unfallgefahren zu vermeiden, dürfen Stellringe nicht überstehen.<br />
<br />
[http://www.habermann-schrauben.de/normteile%20edelstahl/din705.php Habermann - Schrauben]<br />
<br />
'''''Achshalter''''' [[Bild:Achshalter4.GIF]]<br />
<br />
[[DIN]] 15058<br />
<br />
Achshalter sind [[Maschinenelement]]e zur Sicherung von Bolzenverbindungen gegen unbeabsichtigtes Lösen des Bolzens. Der Achshalter besteht aus einem mit zwei Befestigungsschrauben verschraubten rechteckigen Blechstreifen, der in eine in den Bolzen eingestochene Nut eingreift. Soll der Bolzen auch gegen Verdrehen gesichert werden, so wird diese Nut gefräst. Achshalter werden eingesetzt an Bolzenverbindungen mit einem Durchmesser von mehr als 18 mm, sie sind in sechs Stufen bis zu einem Bolzendurchmesser von 250 mm genormt.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="60%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
<br />
Welche Arten von Sicherungselementen gibt es und welchem Einsatzzweck dienen sie?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#4._Welche_Arten_von_Sicherungselementen_gibt_es_und_welchem_Einsatzzweck_dienen_sie.3F|Frage 4<br />
]]<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
<br />
|}<br />
----<br />
<br />
== [[Dimensionierung]] ==<br />
<br />
Für die Bolzen wählt man überwiegend einen härteren Werkstoff als für die übrigen Bauteile, um Fressgefahr und übermäßigen Verschleiß zu vermeiden. Normbolzen werden aus [[Automatenstahl]] ([[Härte]] 125 bis 245 HV) hergestellt. Bolzen für höherwertige Belastungen stellt man aus entsprechendem Einsatz- und Vergütungsstahl her. Hierbei empfiehlt es sich, die Oberflächen zu härten und zu schleifen.<br />
<br />
Bolzen werden in der Regel auf Biegung, Schub und Flächenpressung beansprucht. Im Normalfall sind die Biegung und die Flächenpressung für die Auslegung einer Verbindung ausschlaggebend.<br />
<br />
Hier kannst Du Dir [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Bolzen_2|Formeln zur Berechnung]] ansehen<br />
<br />
Stiftverbindungen werden hergestellt, indem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit Übermaß eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und [[kraftschlüssig]].<br />
<br />
Stifte dienen:<br />
* zur Sicherung der Lage von Bauteilen (Passstifte),<br />
* zur scherfesten Verbindung von Maschinenteilen (Verbindungsstifte),<br />
* zur Sicherung von Bolzen und Muttern (Sicherungsstifte) und<br />
* zur Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte).<br />
Wie auch bei der Herstellung von Bolzen, werden Stifte in der Regel aus ungehärtetem [[Stahl]] gefertigt. Um ein Fressen der Stifte zu verhindern, muss ihre [[Festigkeit]] größer sein, als die der übrigen Bauteile. Bei ge[[härte]]tem [[Stahl]] oder Guss ist stets ein Stiftwerkstoff mit hoher [[Festigkeit]] zu verwenden.<br />
<br />
Stiftverbindungen, die hauptsächlich zur Zentrierung und Lagesicherung von Bauteilen dienen und nur geringe Kräfte aufnehmen, werden in der Regel nicht berechnet. Der Durchmesser der Stifte wird erfahrungsgemäß in Abhängigkeit von der Größe der zu verbindenden Teile gewählt.<br />
<br />
Die [[Dimensionierung]] bzw. der Tragfähigkeitsnachweis von Stiftverbindungen erfolgt in Abhängigkeit von der dominierenden Beanspruchung durch Bewertung der:<br />
*Schubspannung im Stift (Abscheren),<br />
*Flächenpressung zwischen Stift und Bohrung (Lochleibung) und/oder <br />
*Biegespannung im Stift.<br />
Hier kannst Du Dir [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Stiftverbindungen|Formeln zur Berechnung]] ansehen<br />
<br />
Da sich das Materialgefüge von Splinten beim Sichern und Entsichern verändert, dürfen Standardsplinte nach ISO 1234 aus Sicherheitsgründen nach einer Demontage und Montage nicht wieder verwendet und müssen durch neue Teile ersetzt werden. <br />
<br />
Durchmesser von Splint und zugehöriger Bohrung ("Splintloch") müssen aufeinander abgestimmt sein. Sie bilden gemeinsam eine [[Passungen#Spielpassung|Spielpassung]]. Der Splint muss leicht durchsteckbar sein, darf aber radial und axial nur wenig Spiel haben. Die Schenkel werden nach dem Durchstecken gegeneinander aufgebogen (gespreizt). Sie dürfen durch Abschneiden gekürzt werden. Keinesfalls ist aber die Verwendung zu kurzer Splinte gestattet. Deshalb sollte die Länge ungefähr das Doppelte der Bohrungslänge betragen.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="50%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
<br />
Woraus werden Bolzen für höherwertige Belastungen hergestellt und welche Besonderheiten gibt es dabei?<br />
<br />
Welches ist die häufigste Anwendungsart von Stiften?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#Woraus_werden_Bolzen_f.C3.BCr_h.C3.B6herwertige_Belastungen_hergestellt_und_welche_Besonderheiten_gibt_es_dabei.3F|Frage 5]]<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#Welches_ist_die_h.C3.A4ufigste_Anwendungsart_von_Stiften.3F|Frage 6]]<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
|}<br />
<br />
----<br />
<br />
=== Berechnungsformeln ===<br />
<br />
==== Bolzen ====<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! Biegebeanspruchung des Bolzendurchmessers !!Festlegen der Bauteilabmessungen !!Berechnung der Biegemomente in Bolzenmitte!!<br />
|-<br />
| [[Bild:Biegebeanspruchung des Bolzendurchmessers.jpg]]|| [[Bild:Festlegen der Bauteilabmessung.jpg]]||[[Bild:Berechnung der Bolzenmitte.jpg]]<br />
|<br />
|}<br />
<br />
'''d''' = Durchmesser<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''F<sub>nenn</sub>''' = Stangenkraft<br />
<br />
'''&sigma;<sub>b zul</sub>''' = zulässige Biegespannung<br />
<br />
Abhängig von der Mindest[[zugfestigkeit]] R<sub>m</sub> = K<sub>t</sub>*R<sub>mN</sub> gilt erfahrungsgemäß: 0,3*R<sub>m</sub> bei ruhender, 0,2*R<sub>m</sub> bei schwellender und 0,15*R<sub>m</sub> bei wechselnder Belastung<br />
<br />
'''k''' = Einspannfaktor, abhängig vom Einbaufall (Klammerwerte bei Gleitverbindungen)<br />
<br />
k = 1,6 (1,9) für Einbaufall 1 (Bolzen lose in Stange und Gabel)<br />
<br />
k = 1,1 (1,4) für Einbaufall 2 (Bolzen mit [[Übermaßpassung]] in der Gabel)<br />
<br />
k = 1,1 (1,2) für Einbaufall 3 (Bolzen mit [[Übermaßpassung]] in der Stange)<br />
<br />
'''F''' = aus maßgebender Einwirkungskombination ermittelte Stabkraft<br />
<br />
'''t<sub>m</sub>''' = Dicke der Mittelachse<br />
<br />
'''t<sub>A</sub>''' = Dicke der äußeren Laschen<br />
<br />
'''s =''' Spiel zwischen Mittel- und Außenlasche<br />
<br />
'''S<sub>M</sub>''' = Teilsicherheitsbeiwert 1,1 (DIN 18800-1)<br />
<br />
'''R<sub>e</sub>''' = [[Streckgrenze]] des Bauteilwerkstoffes unter Berücksichtigung der Erzeugnisdicke <br />
<br />
'''M<sub>b max</sub>''' = Größtes Biegemoment<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
! '''''zurück zu''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Auslegung|Auslegung]]<br />
|}<br />
<br />
----<br />
<br />
==== Stiftverbindungen ====<br />
<br />
===== Querstift- Verbindungen =====<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! mittlere Flächenpressung in der Nabenbohrung!!mittlere Flächenpressung in der Wellenbohrung!!Scherspannung!!<br />
|-<br />
| [[Bild:PN Flächenpressung.jpg]]|| [[Bild:Pw Flächenpressung.jpg]]||[[Bild:Scherspannung.jpg]]<br />
|<br />
|}<br />
'''T<sub>nenn</sub>''' = von der Verbindung zu übertragendes Nenn[[drehmoment]]<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''d''' = Stiftdurchmesser; <br />
Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: d = (0,2-0,3) <b>·</b> d<sub>w</sub> <br />
<br />
'''s''' = Dicke der Nabenwand<br />
Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: s= (0,25...0,5 <b>·</b> d<sub>w</sub> für [[St]]- und GS-Naben, s = 0,75 <b>·</b> d<sub>w</sub> für GG-Naben<br />
<br />
'''d<sub>w</sub>''' = Wellendurchmesser<br />
<br />
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7-fache Werte<br />
<br />
'''&tau; <sub>zul</sub>''' = zulässige Schubspannung wie zu Gl. (9.3), für Kerbstifte gelten 0,8-fache Werte<br />
<br />
===== Steckstift-Verbindungen =====<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! Vorhandene Biegespannung!!Maximale mittlere Flächenpressung!!<br />
|-<br />
| [[Bild:Vorhandene_Biegespannung.gif]]|| [[Bild:Maximale mittlere Flächenpressung.gif]]<br />
|}<br />
<br />
'''M<sub>bnenn</sub>'''= Nennbiegemoment<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''F<sub>nenn</sub>''' = senkrecht zur Stiftachse wirkende Nennbiegekraft<br />
<br />
'''l''' = Hebelarm der Biegekraft<br />
<br />
'''s''' = Einstecktiefe des Stiftes<br />
<br />
'''d''' = Stiftdurchmesser<br />
<br />
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte<br />
<br />
===== Längsstift- bzw. Rundkeilverbindungen =====<br />
'''Maßgebende mittlere Flächenpressung'''<br />
<br />
[[Bild:Ma%C3%9Fgebende_mittlere_Fl%C3%A4chenpressung.gif]]<br />
<br />
'''T<sub>nenn</sub>''' = von der Verbindung zu übertragendes Nenn[[drehmoment]]<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''d''' = Stiftdurchmesser<br />
<br />
'''d<sub>w</sub>''' = Wellendurchmesser<br />
<br />
'''l''' = tragende Stiftlänge, abhängig von der Nabenbreite, üblich l = (1 ... 1,5) <b>·</b> d<sub>w</sub><br />
<br />
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7-fache Werte<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
! '''''zurück zu''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Auslegung|Auslegung]]<br />
|}<br />
<br />
== Übungsaufgabe ==<br />
<br />
Ein Zahnkranz mit z = 52 Zähnen, [[Modul]] m = 6 mm, ist mit einem Kranlaufrad 315 mm drehfest zu verbinden. Zahnkranzbohrung und Laufradzapfen werden mit einem Fügedurchmesser von 210 mm und der [[Passungen#Übergangspassung|Übergangspassung]] H7/m6 ausgeführt. Nach dem Aufpressen des Zahnkranzes auf das Laufrad wird die Verbindung durch zwei um 180 Grad versetzte Zylinderstifte DIN ISO 2338 – 16 m6 x 35 – St als '''Längsstifte''' gegen Verdrehen gesichert. Zahnkranz und Laufrad sind aus GS-52.<br />
<br />
Es ist zu prüfen, ob die beiden Längsstifte ein von den Zahnkräften verursachtes, mit mittleren Stößen schwelend auftretendes [[Drehmoment ]] T = 1060 Nm übertragen können. Evtl. vorhandener Reibschluß durch die [[Passungen#Übergangspassung|Übergangspassung]] wird sicherheitshalber nicht berücksichtigt.<br />
<br />
[[Bild:Bild Übungsaufgabe.GIF]]<br />
<br />
hier findest du den Rechengang und die [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#.C3.9Cbungsaufgabe|Lösung]]<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
<br />
! '''''zurück zu''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Auslegung|Auslegung]]<br />
|}<br />
<br />
== Lieferanten ==<br />
* [http://www.alstertaler.de/ Alstertaler.de]<br />
* [http://www.seeger-orbis.de/de Seeger-Orbis-GmbH]<br />
<br />
[[Benutzer:Marco Schalwat|Marco Schalwat]] <br />
<br />
[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]<br />
[[Kategorie:Fertigungstechnik]]</div>Marco Schalwathttp://bs-wiki.de/mediawiki/index.php?title=Bolzen-,_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente&diff=14758Bolzen-, Stiftverbindungen und Sicherungselemente2006-06-08T04:24:19Z<p>Marco Schalwat: /* Dimensionierung */</p>
<hr />
<div>''Dieser Artikel wird zur Zeit bearbeitet von --[[Benutzer:Marco Schalwat|Marco Schalwat]] )<br />
<br><br />
[[Bild:Baustelle.gif]]<br />
<br />
----<br />
<br />
[[Bild:Flash-luemmel2.jpg|right|]]<br />
== Funktion ==<br />
Bauteile lassen sich einfach und günstig durch Bolzen, Stifte oder andere Formteile miteinander verbinden. Diese Verbindungselemente werden sowohl für lose als auch für [[Formschlüssige_Verbindungen|feste Verbindungen]], für Lagerungen, Führungen, Halterungen und zum Sichern von Bauteilen gegen Überlastung, z. B. als Brechbolzen in Sicherheits[[Kupplungen|kupplungen]], verwendet. Bei losen [[Formschlüssige_Verbindungen|Verbindungen]] und zur Aufnahme von axialen Kräften müssen die Bolzen bzw. die gelagerten oder verbundenen Teile häufig durch Sicherungselemente, wie Splinte, Sicherungsringe oder Querstifte, gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert werden.<br />
<br />
== Verwendung ==<br />
Unter einem '''Bolzen''' versteht man ein [[Maschinenelemente|Maschinenelement]] zur gelenkigen Verbindung von Werkstücken. In der Verbindung wird der Bolzen nicht nur auf [[Zugversuch|Zug]], sondern überwiegend auf Scherung belastet. Bolzen können verschraubt oder durch Sicherungsstifte in der Verbindung gehalten werden. Hochwertige Bolzenverbindungen mit großem Durchmesser werden über einen Achshalter gesichert, die zugehörige [[Passungen|Passung]] ist meist eine [[Passungen#Spielpassung|Spielpassung]]. Bolzenverbindungen werden nach dem Passungssystem Einheitsbohrung gefertigt.<br />
<br />
'''Stiftverbindungen''' werden hergestellt, indem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit Übermaß eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und [[kraftschlüssig]]. Stifte dienen zur Sicherung der Lage von Bauteilen. Neben der Lagesicherung von zwei Teilen, dienen Stiftverbindungen zur Kraftbegrenzung (Scherstift), zur Sicherung von Schrauben (Steckstift) oder zur gelenkigen Verbindung und Lagerung von Scheiben oder Rollen (Gelenkstift).<br />
<br />
Zu den '''Sicherungselemente'''n zählen Sicherungsringe, Splinte, Achshalter u.a. derartige Elemente. Diese dienen zur Sicherung von Maschinenteilen gegen axiales Verschieben. Sicherungsringe nach DIN 471 für Wellen und [[DIN]] 472 für Bohrungen werden in Ringnuten (übliche [[Toleranzen|Toleranz]] H13, H11) eingesetzt. Durch die besondere Form der aus Federstahl bestehenden Ringe wird erreicht, dass diese sich beim Einbau rund verformen und mit gleichmäßiger radialer Vorspannung in der Ringnut sitzen. Aufgrund der hohen Kerbwirkung der Nuten sollen Sicherungsringe möglichst nur an den Enden von Bolzen, Achsen oder Wellen angeordnet werden. Durch funktionsgerechte Verwendung der Sicherungsringe lässt sich oftmals eine konstruktive Vereinfachung erzielen und somit Kosten einsparen. Sicherungsringe werden üblicherweise nach Firmenangaben (z.B. [http://www.seeger-orbis.de/de Seeger-Orbis-GmbH]) gegen Umstülpen durch Axialkraft und Ablösen durch Fliehkraft berechnet.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="50%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
Wie werden Bolzen in der Regel beansprucht?<br />
<br />
Welche Verbindungsart entsteht bei einer Stiftverbindung?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#1._Wie_werden_Bolzen_in_der_Regel_beansprucht.3|Frage 1]]<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#2._Welche_Verbindungsart_entsteht_bei_einer_Stiftverbindung.3F|Frage 2]]<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
== Varianten ==<br />
<br />
=== Bolzen ===<br />
{| {{tabelle}}<br />
| Mit und ohne Kopf siehe [[DIN]] EN 22340 (Tab.B. S. 238) || [[Bild:Bolzen.gif|right]]<br />
|-<br />
| Mit und ohne Splintloch [[DIN]] EN 22341 <br />
Einsatzgebiet ist hier als Gelenkbolzen für z. B. Stangenverbindungen <br />
|| [[Bild:Bolzen_mit_Kopf.gif|right]]<br />
|-<br />
| Bolzen mit Kopf und Gewindezapfen [[DIN]] 1445<br />
diese werden vorwiegend als festsitzende Lager- und Achsbolzen, z. B. für Seil- und Laufrollen verwendet. <br />
|| [[Bild:Bolzen_mit_Kopf_und_Gewindezapfen.jpg|center]]<br />
|}<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
|}<br />
<br />
=== Stifte ===<br />
<br />
werden unterteilt in... <br />
* Zylinderstifte [[DIN]] EN ISO 2338 (Tab.B.S 237)[[Bild:Zylinderstift.gif]]. <br />
kommen zur Verbindung und zum Fixieren von Teilen an Vorrichtungen oder Werkzeugen in Frage. Sie haben außerdem das gleiche Einsatzgebiet wie Kegelstifte, sind allerdings schwerere lösbar als diese und sehr kostspielig.<br />
* Kegelstifte [[DIN]] EN 22339[[Bild:Kegelstift.gif]] <br />
Kegelstifte werden genutzt, um die bei häufigem Ausbau auftretenden Abnutzungen oder Lochaufweitungen auszugleichen, und somit immer wieder die genaue Lage von Bauteilen zueinander zu gewährleisten.<br />
* Kerbstifte, Spannstifte [[DIN]] EN ISO 8752 [[Bild:Kerbstift.gif]]<br />
Durch die Kerben am Umfang hält der Kerbstift in einer "glatten" Bohrung rüttelfest. Selbst bei Demontage ist es möglich, dass dieser Stift in der Bohrung weiterhin rüttelfest hält. Eine so hergestellte Verbindung ist aufgrund der einfachen Arbeitsweise sehr wirtschaftlich.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="60%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
<br />
Welche Vorteile bieten Kerbstifte gegenüber Kegel- oder Zylinderstiften?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#3._Welche_Vorteile_bieten_Kerbstifte_gegen.C3.BCber_Kegel-_oder_Zylinderstiften.3F|Frage 3]]<br />
<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
|}<br />
<br />
=== Sicherungselemente ===<br />
<br />
'''''Sicherungsringe''' (''Halteringe ugs. [http://www.seeger-orbis.de/de/ Seegering] o.a. Sprengring) [[Bild:Sicherungsring.gif]]<br />
<br />
[[DIN]] 471 für Wellen<br />
<br />
[[DIN]] 472 für Bohrungen<br />
<br />
Sicherungsringe werden federnd in Nuten eingesetzt. Der aus der Nut ragende Sicherungsring bildet dann eine axiale belastbare Schulter und dient zum Festlegen von Bauteilen wie z.B. Wälzlagern.<br />
[[Wälzlagerungen]]<br />
<br />
<br />
'''''Splinte und Federstecker''''' [[Bild:Splint.gif]]<br />
<br />
[[DIN]] EN ISO 1234<br />
<br />
Die einfache und billige Splintsicherung wird vorwiegend bei losen, gelenkartigen Bolzenverbindungen und bei Schraubenverbindungen angewendet. Als Werkstoff für Splinte wird überwiegend weiches Material wie z.B. [[Kupfer]], [[Kupfer]]-[[Zink]]- und [[Aluminium]][[legierungen]] verwendet.<br />
<br />
Achtung: '''Splinte dürfen bei wichtigen Verbindungen nur einmal verwendet werden!'''<br />
<br />
'''''Stellringe''''' [[Bild:Stellring.gif]]<br />
<br />
[[DIN]] 705<br />
<br />
Stellringe sollen das axiale Spiel von Wellen, Achsen und Bolzen begrenzen oder lose auf diesen sitzende Teile seitlich führen. Die Stellringe werden durch Gewindestifte befestigt. Um mögliche Unfallgefahren zu vermeiden, dürfen Stellringe nicht überstehen.<br />
<br />
[http://www.habermann-schrauben.de/normteile%20edelstahl/din705.php Habermann - Schrauben]<br />
<br />
'''''Achshalter''''' [[Bild:Achshalter4.GIF]]<br />
<br />
[[DIN]] 15058<br />
<br />
Achshalter sind [[Maschinenelement]]e zur Sicherung von Bolzenverbindungen gegen unbeabsichtigtes Lösen des Bolzens. Der Achshalter besteht aus einem mit zwei Befestigungsschrauben verschraubten rechteckigen Blechstreifen, der in eine in den Bolzen eingestochene Nut eingreift. Soll der Bolzen auch gegen Verdrehen gesichert werden, so wird diese Nut gefräst. Achshalter werden eingesetzt an Bolzenverbindungen mit einem Durchmesser von mehr als 18 mm, sie sind in sechs Stufen bis zu einem Bolzendurchmesser von 250 mm genormt.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="60%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
<br />
Welche Arten von Sicherungselementen gibt es und welchem Einsatzzweck dienen sie?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#4._Welche_Arten_von_Sicherungselementen_gibt_es_und_welchem_Einsatzzweck_dienen_sie.3F|Frage 4<br />
]]<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
<br />
|}<br />
----<br />
<br />
== [[Dimensionierung]] ==<br />
<br />
Für die Bolzen wählt man überwiegend einen härteren Werkstoff als für die übrigen Bauteile, um Fressgefahr und übermäßigen Verschleiß zu vermeiden. Normbolzen werden aus [[Automatenstahl]] ([[Härte]] 125 bis 245 HV) hergestellt. Bolzen für höherwertige Belastungen stellt man aus entsprechendem Einsatz- und Vergütungsstahl her. Hierbei empfiehlt es sich, die Oberflächen zu härten und zu schleifen.<br />
<br />
Bolzen werden in der Regel auf Biegung, Schub und Flächenpressung beansprucht. Im Normalfall sind die Biegung und die Flächenpressung für die Auslegung einer Verbindung ausschlaggebend.<br />
<br />
Hier kannst Du Dir [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Bolzen_2|Formeln zur Berechnung]] ansehen<br />
<br />
Stiftverbindungen werden hergestellt, indem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit Übermaß eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und [[kraftschlüssig]].<br />
<br />
Stifte dienen:<br />
* zur Sicherung der Lage von Bauteilen (Passstifte),<br />
* zur scherfesten Verbindung von Maschinenteilen (Verbindungsstifte),<br />
* zur Sicherung von Bolzen und Muttern (Sicherungsstifte) und<br />
* zur Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte).<br />
Wie auch bei der Herstellung von Bolzen, werden Stifte in der Regel aus ungehärtetem [[Stahl]] gefertigt. Um ein Fressen der Stifte zu verhindern, muss ihre [[Festigkeit]] größer sein, als die der übrigen Bauteile. Bei ge[[härte]]tem [[Stahl]] oder Guss ist stets ein Stiftwerkstoff mit hoher [[Festigkeit]] zu verwenden.<br />
<br />
Stiftverbindungen, die hauptsächlich zur Zentrierung und Lagesicherung von Bauteilen dienen und nur geringe Kräfte aufnehmen, werden in der Regel nicht berechnet. Der Durchmesser der Stifte wird erfahrungsgemäß in Abhängigkeit von der Größe der zu verbindenden Teile gewählt.<br />
<br />
Die [[Dimensionierung]] bzw. der Tragfähigkeitsnachweis von Stiftverbindungen erfolgt in Abhängigkeit von der dominierenden Beanspruchung durch Bewertung der:<br />
*Schubspannung im Stift (Abscheren),<br />
*Flächenpressung zwischen Stift und Bohrung (Lochleibung) und/oder <br />
*Biegespannung im Stift.<br />
Hier kannst Du Dir [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Stiftverbindungen|Formeln zur Berechnung]] ansehen<br />
<br />
Da sich das Materialgefüge von Splinten beim Sichern und Entsichern verändert, dürfen Standardsplinte nach ISO 1234 aus Sicherheitsgründen nach einer Demontage und Montage nicht wieder verwendet und müssen durch neue Teile ersetzt werden. <br />
<br />
Durchmesser von Splint und zugehöriger Bohrung ("Splintloch") müssen aufeinander abgestimmt sein. Sie bilden gemeinsam eine [[Passungen#Spielpassung|Spielpassung]]. Der Splint muss leicht durchsteckbar sein, darf aber radial und axial nur wenig Spiel haben. Die Schenkel werden nach dem Durchstecken gegeneinander aufgebogen (gespreizt). Sie dürfen durch Abschneiden gekürzt werden. Keinesfalls ist aber die Verwendung zu kurzer Splinte gestattet. Deshalb sollte die Länge ungefähr das Doppelte der Bohrungslänge betragen.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="50%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
<br />
Woraus werden Bolzen für höherwertige Belastungen hergestellt und welche Besonderheiten gibt es dabei?<br />
<br />
Welches ist die häufigste Anwendungsart von Stiften?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#Woraus_werden_Bolzen_f.C3.BCr_h.C3.B6herwertige_Belastungen_hergestellt_und_welche_Besonderheiten_gibt_es_dabei.3F|Frage 5]]<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#Welches_ist_die_h.C3.A4ufigste_Anwendungsart_von_Stiften.3F|Frage 6]]<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
|}<br />
<br />
----<br />
<br />
=== Berechnungsformeln ===<br />
<br />
==== Bolzen ====<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! Biegebeanspruchung des Bolzendurchmessers !!Festlegen der Bauteilabmessungen !!Berechnung der Biegemomente in Bolzenmitte!!<br />
|-<br />
| [[Bild:Biegebeanspruchung des Bolzendurchmessers.jpg]]|| [[Bild:Festlegen der Bauteilabmessung.jpg]]||[[Bild:Berechnung der Bolzenmitte.jpg]]<br />
|<br />
|}<br />
<br />
'''d'''= Durchmesser<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>'''= Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''F<sub>nenn</sub>'''= Stangenkraft<br />
<br />
'''&sigma;<sub>b zul</sub>'''= zulässige Biegespannung<br />
<br />
Abhängig von der Mindest[[zugfestigkeit]] R<sub>m</sub> = K<sub>t</sub>*R<sub>mN</sub> gilt erfahrungsgemäß: 0,3*R<sub>m</sub> bei ruhender, 0,2*R<sub>m</sub> bei schwellender und 0,15*R<sub>m</sub> bei wechselnder Belastung<br />
<br />
'''k'''= Einspannfaktor, abhängig vom Einbaufall (Klammerwerte bei Gleitverbindungen)<br />
<br />
k = 1,6 (1,9) für Einbaufall 1 (Bolzen lose in Stange und Gabel)<br />
<br />
k = 1,1 (1,4) für Einbaufall 2 (Bolzen mit [[Übermaßpassung]] in der Gabel)<br />
<br />
k = 1,1 (1,2) für Einbaufall 3 (Bolzen mit [[Übermaßpassung]] in der Stange)<br />
<br />
'''F'''= aus maßgebender Einwirkungskombination ermittelte Stabkraft<br />
<br />
'''t<sub>m</sub>'''= Dicke der Mittelachse<br />
<br />
'''t<sub>A</sub>'''= Dicke der äußeren Laschen<br />
<br />
'''s=''' Spiel zwischen Mittel- und Außenlasche<br />
<br />
'''S<sub>M</sub>'''= Teilsicherheitsbeiwert 1,1 (DIN 18800-1)<br />
<br />
'''R<sub>e</sub>'''= [[Streckgrenze]] des Bauteilwerkstoffes unter Berücksichtigung der Erzeugnisdicke <br />
<br />
'''M<sub>b max</sub>'''= Größtes Biegemoment<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
! '''''zurück zu''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Auslegung|Auslegung]]<br />
|}<br />
<br />
----<br />
<br />
==== Stiftverbindungen ====<br />
<br />
===== Querstift- Verbindungen =====<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! mittlere Flächenpressung in der Nabenbohrung!!mittlere Flächenpressung in der Wellenbohrung!!Scherspannung!!<br />
|-<br />
| [[Bild:PN Flächenpressung.jpg]]|| [[Bild:Pw Flächenpressung.jpg]]||[[Bild:Scherspannung.jpg]]<br />
|<br />
|}<br />
'''T<sub>nenn</sub>''' = von der Verbindung zu übertragendes Nenn[[drehmoment]]<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''d''' = Stiftdurchmesser; <br />
Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: d = (0,2-0,3) <b>·</b> d<sub>w</sub> <br />
<br />
'''s''' = Dicke der Nabenwand<br />
Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: s= (0,25...0,5 <b>·</b> d<sub>w</sub> für [[St]]- und GS-Naben, s = 0,75 <b>·</b> d<sub>w</sub> für GG-Naben<br />
<br />
'''d<sub>w</sub>''' = Wellendurchmesser<br />
<br />
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7-fache Werte<br />
<br />
'''&tau; <sub>zul</sub>''' = zulässige Schubspannung wie zu Gl. (9.3), für Kerbstifte gelten 0,8-fache Werte<br />
<br />
===== Steckstift-Verbindungen =====<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! Vorhandene Biegespannung!!Maximale mittlere Flächenpressung!!<br />
|-<br />
| [[Bild:Vorhandene_Biegespannung.gif]]|| [[Bild:Maximale mittlere Flächenpressung.gif]]<br />
|}<br />
<br />
'''M<sub>bnenn</sub>'''= Nennbiegemoment<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''F<sub>nenn</sub>''' = senkrecht zur Stiftachse wirkende Nennbiegekraft<br />
<br />
'''l''' = Hebelarm der Biegekraft<br />
<br />
'''s''' = Einstecktiefe des Stiftes<br />
<br />
'''d''' = Stiftdurchmesser<br />
<br />
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte<br />
<br />
===== Längsstift- bzw. Rundkeilverbindungen =====<br />
'''Maßgebende mittlere Flächenpressung'''<br />
<br />
[[Bild:Ma%C3%9Fgebende_mittlere_Fl%C3%A4chenpressung.gif]]<br />
<br />
'''T<sub>nenn</sub>''' = von der Verbindung zu übertragendes Nenn[[drehmoment]]<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''d''' = Stiftdurchmesser<br />
<br />
'''d<sub>w</sub>''' = Wellendurchmesser<br />
<br />
'''l''' = tragende Stiftlänge, abhängig von der Nabenbreite, üblich l = (1 ... 1,5) <b>·</b> d<sub>w</sub><br />
<br />
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7-fache Werte<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
! '''''zurück zu''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Auslegung|Auslegung]]<br />
|}<br />
<br />
== Übungsaufgabe ==<br />
<br />
Ein Zahnkranz mit z = 52 Zähnen, [[Modul]] m = 6 mm, ist mit einem Kranlaufrad 315 mm drehfest zu verbinden. Zahnkranzbohrung und Laufradzapfen werden mit einem Fügedurchmesser von 210 mm und der [[Passungen#Übergangspassung|Übergangspassung]] H7/m6 ausgeführt. Nach dem Aufpressen des Zahnkranzes auf das Laufrad wird die Verbindung durch zwei um 180 Grad versetzte Zylinderstifte DIN ISO 2338 – 16 m6 x 35 – St als '''Längsstifte''' gegen Verdrehen gesichert. Zahnkranz und Laufrad sind aus GS-52.<br />
<br />
Es ist zu prüfen, ob die beiden Längsstifte ein von den Zahnkräften verursachtes, mit mittleren Stößen schwelend auftretendes [[Drehmoment ]] T = 1060 Nm übertragen können. Evtl. vorhandener Reibschluß durch die [[Passungen#Übergangspassung|Übergangspassung]] wird sicherheitshalber nicht berücksichtigt.<br />
<br />
[[Bild:Bild Übungsaufgabe.GIF]]<br />
<br />
hier findest du den Rechengang und die [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#.C3.9Cbungsaufgabe|Lösung]]<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
<br />
! '''''zurück zu''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Auslegung|Auslegung]]<br />
|}<br />
<br />
== Lieferanten ==<br />
* [http://www.alstertaler.de/ Alstertaler.de]<br />
* [http://www.seeger-orbis.de/de Seeger-Orbis-GmbH]<br />
<br />
[[Benutzer:Marco Schalwat|Marco Schalwat]] <br />
<br />
[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]<br />
[[Kategorie:Fertigungstechnik]]</div>Marco Schalwathttp://bs-wiki.de/mediawiki/index.php?title=Bolzen-,_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente&diff=14756Bolzen-, Stiftverbindungen und Sicherungselemente2006-06-08T04:02:30Z<p>Marco Schalwat: /* Sicherungselemente */</p>
<hr />
<div>''Dieser Artikel wird zur Zeit bearbeitet von --[[Benutzer:Marco Schalwat|Marco Schalwat]] )<br />
<br><br />
[[Bild:Baustelle.gif]]<br />
<br />
----<br />
<br />
[[Bild:Flash-luemmel2.jpg|right|]]<br />
== Funktion ==<br />
Bauteile lassen sich einfach und günstig durch Bolzen, Stifte oder andere Formteile miteinander verbinden. Diese Verbindungselemente werden sowohl für lose als auch für [[Formschlüssige_Verbindungen|feste Verbindungen]], für Lagerungen, Führungen, Halterungen und zum Sichern von Bauteilen gegen Überlastung, z. B. als Brechbolzen in Sicherheits[[Kupplungen|kupplungen]], verwendet. Bei losen [[Formschlüssige_Verbindungen|Verbindungen]] und zur Aufnahme von axialen Kräften müssen die Bolzen bzw. die gelagerten oder verbundenen Teile häufig durch Sicherungselemente, wie Splinte, Sicherungsringe oder Querstifte, gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert werden.<br />
<br />
== Verwendung ==<br />
Unter einem '''Bolzen''' versteht man ein [[Maschinenelemente|Maschinenelement]] zur gelenkigen Verbindung von Werkstücken. In der Verbindung wird der Bolzen nicht nur auf [[Zugversuch|Zug]], sondern überwiegend auf Scherung belastet. Bolzen können verschraubt oder durch Sicherungsstifte in der Verbindung gehalten werden. Hochwertige Bolzenverbindungen mit großem Durchmesser werden über einen Achshalter gesichert, die zugehörige [[Passungen|Passung]] ist meist eine [[Passungen#Spielpassung|Spielpassung]]. Bolzenverbindungen werden nach dem Passungssystem Einheitsbohrung gefertigt.<br />
<br />
'''Stiftverbindungen''' werden hergestellt, indem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit Übermaß eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und [[kraftschlüssig]]. Stifte dienen zur Sicherung der Lage von Bauteilen. Neben der Lagesicherung von zwei Teilen, dienen Stiftverbindungen zur Kraftbegrenzung (Scherstift), zur Sicherung von Schrauben (Steckstift) oder zur gelenkigen Verbindung und Lagerung von Scheiben oder Rollen (Gelenkstift).<br />
<br />
Zu den '''Sicherungselemente'''n zählen Sicherungsringe, Splinte, Achshalter u.a. derartige Elemente. Diese dienen zur Sicherung von Maschinenteilen gegen axiales Verschieben. Sicherungsringe nach DIN 471 für Wellen und [[DIN]] 472 für Bohrungen werden in Ringnuten (übliche [[Toleranzen|Toleranz]] H13, H11) eingesetzt. Durch die besondere Form der aus Federstahl bestehenden Ringe wird erreicht, dass diese sich beim Einbau rund verformen und mit gleichmäßiger radialer Vorspannung in der Ringnut sitzen. Aufgrund der hohen Kerbwirkung der Nuten sollen Sicherungsringe möglichst nur an den Enden von Bolzen, Achsen oder Wellen angeordnet werden. Durch funktionsgerechte Verwendung der Sicherungsringe lässt sich oftmals eine konstruktive Vereinfachung erzielen und somit Kosten einsparen. Sicherungsringe werden üblicherweise nach Firmenangaben (z.B. [http://www.seeger-orbis.de/de Seeger-Orbis-GmbH]) gegen Umstülpen durch Axialkraft und Ablösen durch Fliehkraft berechnet.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="50%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
Wie werden Bolzen in der Regel beansprucht?<br />
<br />
Welche Verbindungsart entsteht bei einer Stiftverbindung?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#1._Wie_werden_Bolzen_in_der_Regel_beansprucht.3|Frage 1]]<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#2._Welche_Verbindungsart_entsteht_bei_einer_Stiftverbindung.3F|Frage 2]]<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
== Varianten ==<br />
<br />
=== Bolzen ===<br />
{| {{tabelle}}<br />
| Mit und ohne Kopf siehe [[DIN]] EN 22340 (Tab.B. S. 238) || [[Bild:Bolzen.gif|right]]<br />
|-<br />
| Mit und ohne Splintloch [[DIN]] EN 22341 <br />
Einsatzgebiet ist hier als Gelenkbolzen für z. B. Stangenverbindungen <br />
|| [[Bild:Bolzen_mit_Kopf.gif|right]]<br />
|-<br />
| Bolzen mit Kopf und Gewindezapfen [[DIN]] 1445<br />
diese werden vorwiegend als festsitzende Lager- und Achsbolzen, z. B. für Seil- und Laufrollen verwendet. <br />
|| [[Bild:Bolzen_mit_Kopf_und_Gewindezapfen.jpg|center]]<br />
|}<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
|}<br />
<br />
=== Stifte ===<br />
<br />
werden unterteilt in... <br />
* Zylinderstifte [[DIN]] EN ISO 2338 (Tab.B.S 237)[[Bild:Zylinderstift.gif]]. <br />
kommen zur Verbindung und zum Fixieren von Teilen an Vorrichtungen oder Werkzeugen in Frage. Sie haben außerdem das gleiche Einsatzgebiet wie Kegelstifte, sind allerdings schwerere lösbar als diese und sehr kostspielig.<br />
* Kegelstifte [[DIN]] EN 22339[[Bild:Kegelstift.gif]] <br />
Kegelstifte werden genutzt, um die bei häufigem Ausbau auftretenden Abnutzungen oder Lochaufweitungen auszugleichen, und somit immer wieder die genaue Lage von Bauteilen zueinander zu gewährleisten.<br />
* Kerbstifte, Spannstifte [[DIN]] EN ISO 8752 [[Bild:Kerbstift.gif]]<br />
Durch die Kerben am Umfang hält der Kerbstift in einer "glatten" Bohrung rüttelfest. Selbst bei Demontage ist es möglich, dass dieser Stift in der Bohrung weiterhin rüttelfest hält. Eine so hergestellte Verbindung ist aufgrund der einfachen Arbeitsweise sehr wirtschaftlich.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="60%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
<br />
Welche Vorteile bieten Kerbstifte gegenüber Kegel- oder Zylinderstiften?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#3._Welche_Vorteile_bieten_Kerbstifte_gegen.C3.BCber_Kegel-_oder_Zylinderstiften.3F|Frage 3]]<br />
<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
|}<br />
<br />
=== Sicherungselemente ===<br />
<br />
'''''Sicherungsringe''' (''Halteringe ugs. [http://www.seeger-orbis.de/de/ Seegering] o.a. Sprengring) [[Bild:Sicherungsring.gif]]<br />
<br />
[[DIN]] 471 für Wellen<br />
<br />
[[DIN]] 472 für Bohrungen<br />
<br />
Sicherungsringe werden federnd in Nuten eingesetzt. Der aus der Nut ragende Sicherungsring bildet dann eine axiale belastbare Schulter und dient zum Festlegen von Bauteilen wie z.B. Wälzlagern.<br />
[[Wälzlagerungen]]<br />
<br />
<br />
'''''Splinte und Federstecker''''' [[Bild:Splint.gif]]<br />
<br />
[[DIN]] EN ISO 1234<br />
<br />
Die einfache und billige Splintsicherung wird vorwiegend bei losen, gelenkartigen Bolzenverbindungen und bei Schraubenverbindungen angewendet. Als Werkstoff für Splinte wird überwiegend weiches Material wie z.B. [[Kupfer]], [[Kupfer]]-[[Zink]]- und [[Aluminium]][[legierungen]] verwendet.<br />
<br />
Achtung: '''Splinte dürfen bei wichtigen Verbindungen nur einmal verwendet werden!'''<br />
<br />
'''''Stellringe''''' [[Bild:Stellring.gif]]<br />
<br />
[[DIN]] 705<br />
<br />
Stellringe sollen das axiale Spiel von Wellen, Achsen und Bolzen begrenzen oder lose auf diesen sitzende Teile seitlich führen. Die Stellringe werden durch Gewindestifte befestigt. Um mögliche Unfallgefahren zu vermeiden, dürfen Stellringe nicht überstehen.<br />
<br />
[http://www.habermann-schrauben.de/normteile%20edelstahl/din705.php Habermann - Schrauben]<br />
<br />
'''''Achshalter''''' [[Bild:Achshalter4.GIF]]<br />
<br />
[[DIN]] 15058<br />
<br />
Achshalter sind [[Maschinenelement]]e zur Sicherung von Bolzenverbindungen gegen unbeabsichtigtes Lösen des Bolzens. Der Achshalter besteht aus einem mit zwei Befestigungsschrauben verschraubten rechteckigen Blechstreifen, der in eine in den Bolzen eingestochene Nut eingreift. Soll der Bolzen auch gegen Verdrehen gesichert werden, so wird diese Nut gefräst. Achshalter werden eingesetzt an Bolzenverbindungen mit einem Durchmesser von mehr als 18 mm, sie sind in sechs Stufen bis zu einem Bolzendurchmesser von 250 mm genormt.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="60%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
<br />
Welche Arten von Sicherungselementen gibt es und welchem Einsatzzweck dienen sie?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#4._Welche_Arten_von_Sicherungselementen_gibt_es_und_welchem_Einsatzzweck_dienen_sie.3F|Frage 4<br />
]]<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
<br />
|}<br />
----<br />
<br />
== [[Dimensionierung]] ==<br />
<br />
Für die Bolzen wählt man überwiegend einen härteren Werkstoff als für die übrigen Bauteile, um Fressgefahr und übermäßigen Verschleiß zu vermeiden. Normbolzen werden aus [[Automatenstahl]] ([[Härte]] 125 bis 245 HV) hergestellt. Bolzen für höherwertige Belastungen stellt man aus entsprechendem Einsatz- und Vergütungsstahl her. Hierbei empfiehlt es sich, die Oberflächen, zu härten und zu schleifen.<br />
<br />
Bolzen werden in der Regel auf Biegung, Schub und Flächenpressung beansprucht. Im Normalfall sind die Biegung und die Flächenpressung für die Auslegung einer Verbindung ausschlaggebend.<br />
<br />
hier kannst du dir Formeln zur [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Bolzen_2|Berechnung]] ansehen<br />
<br />
Stiftverbindungen werden hergestellt, indem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit Übermaß eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und [[kraftschlüssig]].<br />
<br />
Stifte dienen:<br />
* zur Sicherung der Lage von Bauteilen (Passstifte),<br />
* zur scherfesten Verbindung von Maschinenteilen (Verbindungsstifte),<br />
* zur Sicherung von Bolzen und Muttern (Sicherungsstifte) und<br />
* zur Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte).<br />
Wie auch bei der Herstellung von Bolzen, werden Stifte in der Regel aus ungehärtetem [[Stahl]] gefertigt. Um ein Fressen der Stifte zu verhindern, muss ihre [[Festigkeit]] größer sein, als die der übrigen Bauteile. Bei ge[[härte]]tem [[Stahl]] oder Guss ist stets ein Stiftwerkstoff mit hoher [[Festigkeit]] zu verwenden.<br />
<br />
Stiftverbindungen, die hauptsächlich zur Zentrierung und Lagesicherung von Bauteilen dienen und nur geringe Kräfte aufnehmen, werden in der Regel nicht berechnet. Der Durchmesser der Stifte wird erfahrungsgemäß in Abhängigkeit von der Größe der zu verbindenden Teile gewählt.<br />
<br />
Die [[Dimensionierung]] bzw. der Tragfähigkeitsnachweis von Stiftverbindungen erfolgt in Abhängigkeit von der dominierenden Beanspruchung durch Bewertung der:<br />
*Schubspannung im Stift (Abscheren),<br />
*Flächenpressung zwischen Stift und Bohrung (Lochleibung) und/oder <br />
*Biegespannung im Stift.<br />
hier kannst du dir Formeln zur [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Stiftverbindungen|Berechnung]] ansehen<br />
<br />
Da sich das Materialgefüge von Splinten beim Sichern und Entsichern verändert, dürfen Standardsplinte nach ISO 1234 aus Sicherheitsgründen nach einer Demontage und Montage nicht wieder verwendet und müssen durch neue Teile ersetzt werden. <br />
<br />
Durchmesser von Splint und zugehöriger Bohrung ("Splintloch") müssen aufeinander abgestimmt sein. Sie bilden gemeinsam eine [[Passungen#Spielpassung|Spielpassung]]. Der Splint muss leicht durchsteckbar sein, darf aber radial und axial nur wenig Spiel haben. Die Schenkel werden nach dem Durchstecken gegeneinander aufgebogen (gespreizt). Sie dürfen durch Abschneiden gekürzt werden. Keinesfalls ist aber die Verwendung zu kurzer Splinte gestattet. Deshalb sollte die Länge ungefähr das Doppelte der Bohrungslänge betragen.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="50%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
<br />
Woraus werden Bolzen für höherwertige Belastungen hergestellt und welche Besonderheiten gibt es dabei?<br />
<br />
Welches ist die häufigste Anwendungsart von Stiften?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#Woraus_werden_Bolzen_f.C3.BCr_h.C3.B6herwertige_Belastungen_hergestellt_und_welche_Besonderheiten_gibt_es_dabei.3F|Frage 5]]<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#Welches_ist_die_h.C3.A4ufigste_Anwendungsart_von_Stiften.3F|Frage 6]]<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
|}<br />
<br />
----<br />
<br />
=== Berechnungsformeln ===<br />
<br />
==== Bolzen ====<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! Biegebeanspruchung des Bolzendurchmessers !!Festlegen der Bauteilabmessungen !!Berechnung der Biegemomente in Bolzenmitte!!<br />
|-<br />
| [[Bild:Biegebeanspruchung des Bolzendurchmessers.jpg]]|| [[Bild:Festlegen der Bauteilabmessung.jpg]]||[[Bild:Berechnung der Bolzenmitte.jpg]]<br />
|<br />
|}<br />
<br />
'''d'''= Durchmesser<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>'''= Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''F<sub>nenn</sub>'''= Stangenkraft<br />
<br />
'''&sigma;<sub>b zul</sub>'''= zulässige Biegespannung<br />
<br />
Abhängig von der Mindest[[zugfestigkeit]] R<sub>m</sub> = K<sub>t</sub>*R<sub>mN</sub> gilt erfahrungsgemäß: 0,3*R<sub>m</sub> bei ruhender, 0,2*R<sub>m</sub> bei schwellender und 0,15*R<sub>m</sub> bei wechselnder Belastung<br />
<br />
'''k'''= Einspannfaktor, abhängig vom Einbaufall (Klammerwerte bei Gleitverbindungen)<br />
<br />
k = 1,6 (1,9) für Einbaufall 1 (Bolzen lose in Stange und Gabel)<br />
<br />
k = 1,1 (1,4) für Einbaufall 2 (Bolzen mit [[Übermaßpassung]] in der Gabel)<br />
<br />
k = 1,1 (1,2) für Einbaufall 3 (Bolzen mit [[Übermaßpassung]] in der Stange)<br />
<br />
'''F'''= aus maßgebender Einwirkungskombination ermittelte Stabkraft<br />
<br />
'''t<sub>m</sub>'''= Dicke der Mittelachse<br />
<br />
'''t<sub>A</sub>'''= Dicke der äußeren Laschen<br />
<br />
'''s=''' Spiel zwischen Mittel- und Außenlasche<br />
<br />
'''S<sub>M</sub>'''= Teilsicherheitsbeiwert 1,1 (DIN 18800-1)<br />
<br />
'''R<sub>e</sub>'''= [[Streckgrenze]] des Bauteilwerkstoffes unter Berücksichtigung der Erzeugnisdicke <br />
<br />
'''M<sub>b max</sub>'''= Größtes Biegemoment<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
! '''''zurück zu''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Auslegung|Auslegung]]<br />
|}<br />
<br />
----<br />
<br />
==== Stiftverbindungen ====<br />
<br />
===== Querstift- Verbindungen =====<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! mittlere Flächenpressung in der Nabenbohrung!!mittlere Flächenpressung in der Wellenbohrung!!Scherspannung!!<br />
|-<br />
| [[Bild:PN Flächenpressung.jpg]]|| [[Bild:Pw Flächenpressung.jpg]]||[[Bild:Scherspannung.jpg]]<br />
|<br />
|}<br />
'''T<sub>nenn</sub>''' = von der Verbindung zu übertragendes Nenn[[drehmoment]]<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''d''' = Stiftdurchmesser; <br />
Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: d = (0,2-0,3) <b>·</b> d<sub>w</sub> <br />
<br />
'''s''' = Dicke der Nabenwand<br />
Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: s= (0,25...0,5 <b>·</b> d<sub>w</sub> für [[St]]- und GS-Naben, s = 0,75 <b>·</b> d<sub>w</sub> für GG-Naben<br />
<br />
'''d<sub>w</sub>''' = Wellendurchmesser<br />
<br />
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7-fache Werte<br />
<br />
'''&tau; <sub>zul</sub>''' = zulässige Schubspannung wie zu Gl. (9.3), für Kerbstifte gelten 0,8-fache Werte<br />
<br />
===== Steckstift-Verbindungen =====<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! Vorhandene Biegespannung!!Maximale mittlere Flächenpressung!!<br />
|-<br />
| [[Bild:Vorhandene_Biegespannung.gif]]|| [[Bild:Maximale mittlere Flächenpressung.gif]]<br />
|}<br />
<br />
'''M<sub>bnenn</sub>'''= Nennbiegemoment<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''F<sub>nenn</sub>''' = senkrecht zur Stiftachse wirkende Nennbiegekraft<br />
<br />
'''l''' = Hebelarm der Biegekraft<br />
<br />
'''s''' = Einstecktiefe des Stiftes<br />
<br />
'''d''' = Stiftdurchmesser<br />
<br />
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte<br />
<br />
===== Längsstift- bzw. Rundkeilverbindungen =====<br />
'''Maßgebende mittlere Flächenpressung'''<br />
<br />
[[Bild:Ma%C3%9Fgebende_mittlere_Fl%C3%A4chenpressung.gif]]<br />
<br />
'''T<sub>nenn</sub>''' = von der Verbindung zu übertragendes Nenn[[drehmoment]]<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''d''' = Stiftdurchmesser<br />
<br />
'''d<sub>w</sub>''' = Wellendurchmesser<br />
<br />
'''l''' = tragende Stiftlänge, abhängig von der Nabenbreite, üblich l = (1 ... 1,5) <b>·</b> d<sub>w</sub><br />
<br />
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7-fache Werte<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
! '''''zurück zu''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Auslegung|Auslegung]]<br />
|}<br />
<br />
== Übungsaufgabe ==<br />
<br />
Ein Zahnkranz mit z = 52 Zähnen, [[Modul]] m = 6 mm, ist mit einem Kranlaufrad 315 mm drehfest zu verbinden. Zahnkranzbohrung und Laufradzapfen werden mit einem Fügedurchmesser von 210 mm und der [[Passungen#Übergangspassung|Übergangspassung]] H7/m6 ausgeführt. Nach dem Aufpressen des Zahnkranzes auf das Laufrad wird die Verbindung durch zwei um 180 Grad versetzte Zylinderstifte DIN ISO 2338 – 16 m6 x 35 – St als '''Längsstifte''' gegen Verdrehen gesichert. Zahnkranz und Laufrad sind aus GS-52.<br />
<br />
Es ist zu prüfen, ob die beiden Längsstifte ein von den Zahnkräften verursachtes, mit mittleren Stößen schwelend auftretendes [[Drehmoment ]] T = 1060 Nm übertragen können. Evtl. vorhandener Reibschluß durch die [[Passungen#Übergangspassung|Übergangspassung]] wird sicherheitshalber nicht berücksichtigt.<br />
<br />
[[Bild:Bild Übungsaufgabe.GIF]]<br />
<br />
hier findest du den Rechengang und die [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#.C3.9Cbungsaufgabe|Lösung]]<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
<br />
! '''''zurück zu''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Auslegung|Auslegung]]<br />
|}<br />
<br />
== Lieferanten ==<br />
* [http://www.alstertaler.de/ Alstertaler.de]<br />
* [http://www.seeger-orbis.de/de Seeger-Orbis-GmbH]<br />
<br />
[[Benutzer:Marco Schalwat|Marco Schalwat]] <br />
<br />
[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]<br />
[[Kategorie:Fertigungstechnik]]</div>Marco Schalwathttp://bs-wiki.de/mediawiki/index.php?title=Bolzen-,_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente&diff=14755Bolzen-, Stiftverbindungen und Sicherungselemente2006-06-08T04:01:49Z<p>Marco Schalwat: /* Sicherungselemente */</p>
<hr />
<div>''Dieser Artikel wird zur Zeit bearbeitet von --[[Benutzer:Marco Schalwat|Marco Schalwat]] )<br />
<br><br />
[[Bild:Baustelle.gif]]<br />
<br />
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<br />
[[Bild:Flash-luemmel2.jpg|right|]]<br />
== Funktion ==<br />
Bauteile lassen sich einfach und günstig durch Bolzen, Stifte oder andere Formteile miteinander verbinden. Diese Verbindungselemente werden sowohl für lose als auch für [[Formschlüssige_Verbindungen|feste Verbindungen]], für Lagerungen, Führungen, Halterungen und zum Sichern von Bauteilen gegen Überlastung, z. B. als Brechbolzen in Sicherheits[[Kupplungen|kupplungen]], verwendet. Bei losen [[Formschlüssige_Verbindungen|Verbindungen]] und zur Aufnahme von axialen Kräften müssen die Bolzen bzw. die gelagerten oder verbundenen Teile häufig durch Sicherungselemente, wie Splinte, Sicherungsringe oder Querstifte, gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert werden.<br />
<br />
== Verwendung ==<br />
Unter einem '''Bolzen''' versteht man ein [[Maschinenelemente|Maschinenelement]] zur gelenkigen Verbindung von Werkstücken. In der Verbindung wird der Bolzen nicht nur auf [[Zugversuch|Zug]], sondern überwiegend auf Scherung belastet. Bolzen können verschraubt oder durch Sicherungsstifte in der Verbindung gehalten werden. Hochwertige Bolzenverbindungen mit großem Durchmesser werden über einen Achshalter gesichert, die zugehörige [[Passungen|Passung]] ist meist eine [[Passungen#Spielpassung|Spielpassung]]. Bolzenverbindungen werden nach dem Passungssystem Einheitsbohrung gefertigt.<br />
<br />
'''Stiftverbindungen''' werden hergestellt, indem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit Übermaß eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und [[kraftschlüssig]]. Stifte dienen zur Sicherung der Lage von Bauteilen. Neben der Lagesicherung von zwei Teilen, dienen Stiftverbindungen zur Kraftbegrenzung (Scherstift), zur Sicherung von Schrauben (Steckstift) oder zur gelenkigen Verbindung und Lagerung von Scheiben oder Rollen (Gelenkstift).<br />
<br />
Zu den '''Sicherungselemente'''n zählen Sicherungsringe, Splinte, Achshalter u.a. derartige Elemente. Diese dienen zur Sicherung von Maschinenteilen gegen axiales Verschieben. Sicherungsringe nach DIN 471 für Wellen und [[DIN]] 472 für Bohrungen werden in Ringnuten (übliche [[Toleranzen|Toleranz]] H13, H11) eingesetzt. Durch die besondere Form der aus Federstahl bestehenden Ringe wird erreicht, dass diese sich beim Einbau rund verformen und mit gleichmäßiger radialer Vorspannung in der Ringnut sitzen. Aufgrund der hohen Kerbwirkung der Nuten sollen Sicherungsringe möglichst nur an den Enden von Bolzen, Achsen oder Wellen angeordnet werden. Durch funktionsgerechte Verwendung der Sicherungsringe lässt sich oftmals eine konstruktive Vereinfachung erzielen und somit Kosten einsparen. Sicherungsringe werden üblicherweise nach Firmenangaben (z.B. [http://www.seeger-orbis.de/de Seeger-Orbis-GmbH]) gegen Umstülpen durch Axialkraft und Ablösen durch Fliehkraft berechnet.<br />
<br />
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|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
Wie werden Bolzen in der Regel beansprucht?<br />
<br />
Welche Verbindungsart entsteht bei einer Stiftverbindung?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#1._Wie_werden_Bolzen_in_der_Regel_beansprucht.3|Frage 1]]<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#2._Welche_Verbindungsart_entsteht_bei_einer_Stiftverbindung.3F|Frage 2]]<br />
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<br />
== Varianten ==<br />
<br />
=== Bolzen ===<br />
{| {{tabelle}}<br />
| Mit und ohne Kopf siehe [[DIN]] EN 22340 (Tab.B. S. 238) || [[Bild:Bolzen.gif|right]]<br />
|-<br />
| Mit und ohne Splintloch [[DIN]] EN 22341 <br />
Einsatzgebiet ist hier als Gelenkbolzen für z. B. Stangenverbindungen <br />
|| [[Bild:Bolzen_mit_Kopf.gif|right]]<br />
|-<br />
| Bolzen mit Kopf und Gewindezapfen [[DIN]] 1445<br />
diese werden vorwiegend als festsitzende Lager- und Achsbolzen, z. B. für Seil- und Laufrollen verwendet. <br />
|| [[Bild:Bolzen_mit_Kopf_und_Gewindezapfen.jpg|center]]<br />
|}<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
|}<br />
<br />
=== Stifte ===<br />
<br />
werden unterteilt in... <br />
* Zylinderstifte [[DIN]] EN ISO 2338 (Tab.B.S 237)[[Bild:Zylinderstift.gif]]. <br />
kommen zur Verbindung und zum Fixieren von Teilen an Vorrichtungen oder Werkzeugen in Frage. Sie haben außerdem das gleiche Einsatzgebiet wie Kegelstifte, sind allerdings schwerere lösbar als diese und sehr kostspielig.<br />
* Kegelstifte [[DIN]] EN 22339[[Bild:Kegelstift.gif]] <br />
Kegelstifte werden genutzt, um die bei häufigem Ausbau auftretenden Abnutzungen oder Lochaufweitungen auszugleichen, und somit immer wieder die genaue Lage von Bauteilen zueinander zu gewährleisten.<br />
* Kerbstifte, Spannstifte [[DIN]] EN ISO 8752 [[Bild:Kerbstift.gif]]<br />
Durch die Kerben am Umfang hält der Kerbstift in einer "glatten" Bohrung rüttelfest. Selbst bei Demontage ist es möglich, dass dieser Stift in der Bohrung weiterhin rüttelfest hält. Eine so hergestellte Verbindung ist aufgrund der einfachen Arbeitsweise sehr wirtschaftlich.<br />
<br />
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<br />
Welche Vorteile bieten Kerbstifte gegenüber Kegel- oder Zylinderstiften?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#3._Welche_Vorteile_bieten_Kerbstifte_gegen.C3.BCber_Kegel-_oder_Zylinderstiften.3F|Frage 3]]<br />
<br />
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<br />
{| {{Tabelle}}<br />
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[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
|}<br />
<br />
=== Sicherungselemente ===<br />
<br />
'''''Sicherungsringe''' (''Halteringe ugs. [http://www.seeger-orbis.de/de/ Seegering] o.a. Sprengring) [[Bild:Sicherungsring.gif]]<br />
<br />
[[DIN]] 471 für Wellen<br />
<br />
[[DIN]] 472 für Bohrungen<br />
<br />
Sicherungsringe werden federnd in Nuten eingesetzt. Der aus der Nut ragende Sicherungsring bildet dann eine axiale belastbare Schulter und dient zum Festlegen von Bauteilen wie z.B. Wälzlagern.<br />
[[Wälzlagerungen]]<br />
<br />
<br />
'''''Splinte und Federstecker''''' [[Bild:Splint.gif]]<br />
<br />
[[DIN]] EN ISO 1234<br />
<br />
Die einfache und billige Splintsicherung wird vorwiegend bei losen, gelenkartigen Bolzenverbindungen und bei Schraubenverbindungen angewendet. Als Werkstoff für Splinte wird überwiegend weiches Material wie z.B. [[Kupfer]], [[Kupfer]]-[[Zink]]- und [[Aluminium]][[legierungen]] verwendet.<br />
<br />
Achtung: '''Splinte dürfen bei wichtigen Verbindungen nur einmal verwendet werden!'''<br />
<br />
'''''Stellringe''''' [[Bild:Stellring.gif]]<br />
<br />
[[DIN]] 705<br />
<br />
Stellringe sollen das axiale Spiel von Wellen, Achsen und Bolzen begrenzen oder lose auf diesen sitzende Teile seitlich führen. Die Stellringe werden durch Gewindestifte befestigt. Um mögliche Unfallgefahren zu vermeiden dürfen Stellringe nicht überstehen.<br />
<br />
[http://www.habermann-schrauben.de/normteile%20edelstahl/din705.php Habermann - Schrauben]<br />
<br />
'''''Achshalter''''' [[Bild:Achshalter4.GIF]]<br />
<br />
[[DIN]] 15058<br />
<br />
Achshalter sind [[Maschinenelement]]e zur Sicherung von Bolzenverbindungen gegen unbeabsichtigtes Lösen des Bolzens. Der Achshalter besteht aus einem mit zwei Befestigungsschrauben verschraubten rechteckigen Blechstreifen, der in eine in den Bolzen eingestochene Nut eingreift. Soll der Bolzen auch gegen Verdrehen gesichert werden, so wird diese Nut gefräst. Achshalter werden eingesetzt an Bolzenverbindungen mit einem Durchmesser von mehr als 18 mm, sie sind in sechs Stufen bis zu einem Bolzendurchmesser von 250 mm genormt.<br />
<br />
<div align="center"><br />
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|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
<br />
Welche Arten von Sicherungselementen gibt es und welchem Einsatzzweck dienen sie?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#4._Welche_Arten_von_Sicherungselementen_gibt_es_und_welchem_Einsatzzweck_dienen_sie.3F|Frage 4<br />
]]<br />
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<br />
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! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
<br />
|}<br />
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<br />
== [[Dimensionierung]] ==<br />
<br />
Für die Bolzen wählt man überwiegend einen härteren Werkstoff als für die übrigen Bauteile, um Fressgefahr und übermäßigen Verschleiß zu vermeiden. Normbolzen werden aus [[Automatenstahl]] ([[Härte]] 125 bis 245 HV) hergestellt. Bolzen für höherwertige Belastungen stellt man aus entsprechendem Einsatz- und Vergütungsstahl her. Hierbei empfiehlt es sich, die Oberflächen, zu härten und zu schleifen.<br />
<br />
Bolzen werden in der Regel auf Biegung, Schub und Flächenpressung beansprucht. Im Normalfall sind die Biegung und die Flächenpressung für die Auslegung einer Verbindung ausschlaggebend.<br />
<br />
hier kannst du dir Formeln zur [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Bolzen_2|Berechnung]] ansehen<br />
<br />
Stiftverbindungen werden hergestellt, indem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit Übermaß eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und [[kraftschlüssig]].<br />
<br />
Stifte dienen:<br />
* zur Sicherung der Lage von Bauteilen (Passstifte),<br />
* zur scherfesten Verbindung von Maschinenteilen (Verbindungsstifte),<br />
* zur Sicherung von Bolzen und Muttern (Sicherungsstifte) und<br />
* zur Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte).<br />
Wie auch bei der Herstellung von Bolzen, werden Stifte in der Regel aus ungehärtetem [[Stahl]] gefertigt. Um ein Fressen der Stifte zu verhindern, muss ihre [[Festigkeit]] größer sein, als die der übrigen Bauteile. Bei ge[[härte]]tem [[Stahl]] oder Guss ist stets ein Stiftwerkstoff mit hoher [[Festigkeit]] zu verwenden.<br />
<br />
Stiftverbindungen, die hauptsächlich zur Zentrierung und Lagesicherung von Bauteilen dienen und nur geringe Kräfte aufnehmen, werden in der Regel nicht berechnet. Der Durchmesser der Stifte wird erfahrungsgemäß in Abhängigkeit von der Größe der zu verbindenden Teile gewählt.<br />
<br />
Die [[Dimensionierung]] bzw. der Tragfähigkeitsnachweis von Stiftverbindungen erfolgt in Abhängigkeit von der dominierenden Beanspruchung durch Bewertung der:<br />
*Schubspannung im Stift (Abscheren),<br />
*Flächenpressung zwischen Stift und Bohrung (Lochleibung) und/oder <br />
*Biegespannung im Stift.<br />
hier kannst du dir Formeln zur [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Stiftverbindungen|Berechnung]] ansehen<br />
<br />
Da sich das Materialgefüge von Splinten beim Sichern und Entsichern verändert, dürfen Standardsplinte nach ISO 1234 aus Sicherheitsgründen nach einer Demontage und Montage nicht wieder verwendet und müssen durch neue Teile ersetzt werden. <br />
<br />
Durchmesser von Splint und zugehöriger Bohrung ("Splintloch") müssen aufeinander abgestimmt sein. Sie bilden gemeinsam eine [[Passungen#Spielpassung|Spielpassung]]. Der Splint muss leicht durchsteckbar sein, darf aber radial und axial nur wenig Spiel haben. Die Schenkel werden nach dem Durchstecken gegeneinander aufgebogen (gespreizt). Sie dürfen durch Abschneiden gekürzt werden. Keinesfalls ist aber die Verwendung zu kurzer Splinte gestattet. Deshalb sollte die Länge ungefähr das Doppelte der Bohrungslänge betragen.<br />
<br />
<div align="center"><br />
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|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
<br />
Woraus werden Bolzen für höherwertige Belastungen hergestellt und welche Besonderheiten gibt es dabei?<br />
<br />
Welches ist die häufigste Anwendungsart von Stiften?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#Woraus_werden_Bolzen_f.C3.BCr_h.C3.B6herwertige_Belastungen_hergestellt_und_welche_Besonderheiten_gibt_es_dabei.3F|Frage 5]]<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#Welches_ist_die_h.C3.A4ufigste_Anwendungsart_von_Stiften.3F|Frage 6]]<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
|}<br />
<br />
----<br />
<br />
=== Berechnungsformeln ===<br />
<br />
==== Bolzen ====<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! Biegebeanspruchung des Bolzendurchmessers !!Festlegen der Bauteilabmessungen !!Berechnung der Biegemomente in Bolzenmitte!!<br />
|-<br />
| [[Bild:Biegebeanspruchung des Bolzendurchmessers.jpg]]|| [[Bild:Festlegen der Bauteilabmessung.jpg]]||[[Bild:Berechnung der Bolzenmitte.jpg]]<br />
|<br />
|}<br />
<br />
'''d'''= Durchmesser<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>'''= Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''F<sub>nenn</sub>'''= Stangenkraft<br />
<br />
'''&sigma;<sub>b zul</sub>'''= zulässige Biegespannung<br />
<br />
Abhängig von der Mindest[[zugfestigkeit]] R<sub>m</sub> = K<sub>t</sub>*R<sub>mN</sub> gilt erfahrungsgemäß: 0,3*R<sub>m</sub> bei ruhender, 0,2*R<sub>m</sub> bei schwellender und 0,15*R<sub>m</sub> bei wechselnder Belastung<br />
<br />
'''k'''= Einspannfaktor, abhängig vom Einbaufall (Klammerwerte bei Gleitverbindungen)<br />
<br />
k = 1,6 (1,9) für Einbaufall 1 (Bolzen lose in Stange und Gabel)<br />
<br />
k = 1,1 (1,4) für Einbaufall 2 (Bolzen mit [[Übermaßpassung]] in der Gabel)<br />
<br />
k = 1,1 (1,2) für Einbaufall 3 (Bolzen mit [[Übermaßpassung]] in der Stange)<br />
<br />
'''F'''= aus maßgebender Einwirkungskombination ermittelte Stabkraft<br />
<br />
'''t<sub>m</sub>'''= Dicke der Mittelachse<br />
<br />
'''t<sub>A</sub>'''= Dicke der äußeren Laschen<br />
<br />
'''s=''' Spiel zwischen Mittel- und Außenlasche<br />
<br />
'''S<sub>M</sub>'''= Teilsicherheitsbeiwert 1,1 (DIN 18800-1)<br />
<br />
'''R<sub>e</sub>'''= [[Streckgrenze]] des Bauteilwerkstoffes unter Berücksichtigung der Erzeugnisdicke <br />
<br />
'''M<sub>b max</sub>'''= Größtes Biegemoment<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
! '''''zurück zu''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Auslegung|Auslegung]]<br />
|}<br />
<br />
----<br />
<br />
==== Stiftverbindungen ====<br />
<br />
===== Querstift- Verbindungen =====<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! mittlere Flächenpressung in der Nabenbohrung!!mittlere Flächenpressung in der Wellenbohrung!!Scherspannung!!<br />
|-<br />
| [[Bild:PN Flächenpressung.jpg]]|| [[Bild:Pw Flächenpressung.jpg]]||[[Bild:Scherspannung.jpg]]<br />
|<br />
|}<br />
'''T<sub>nenn</sub>''' = von der Verbindung zu übertragendes Nenn[[drehmoment]]<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''d''' = Stiftdurchmesser; <br />
Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: d = (0,2-0,3) <b>·</b> d<sub>w</sub> <br />
<br />
'''s''' = Dicke der Nabenwand<br />
Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: s= (0,25...0,5 <b>·</b> d<sub>w</sub> für [[St]]- und GS-Naben, s = 0,75 <b>·</b> d<sub>w</sub> für GG-Naben<br />
<br />
'''d<sub>w</sub>''' = Wellendurchmesser<br />
<br />
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7-fache Werte<br />
<br />
'''&tau; <sub>zul</sub>''' = zulässige Schubspannung wie zu Gl. (9.3), für Kerbstifte gelten 0,8-fache Werte<br />
<br />
===== Steckstift-Verbindungen =====<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! Vorhandene Biegespannung!!Maximale mittlere Flächenpressung!!<br />
|-<br />
| [[Bild:Vorhandene_Biegespannung.gif]]|| [[Bild:Maximale mittlere Flächenpressung.gif]]<br />
|}<br />
<br />
'''M<sub>bnenn</sub>'''= Nennbiegemoment<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''F<sub>nenn</sub>''' = senkrecht zur Stiftachse wirkende Nennbiegekraft<br />
<br />
'''l''' = Hebelarm der Biegekraft<br />
<br />
'''s''' = Einstecktiefe des Stiftes<br />
<br />
'''d''' = Stiftdurchmesser<br />
<br />
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte<br />
<br />
===== Längsstift- bzw. Rundkeilverbindungen =====<br />
'''Maßgebende mittlere Flächenpressung'''<br />
<br />
[[Bild:Ma%C3%9Fgebende_mittlere_Fl%C3%A4chenpressung.gif]]<br />
<br />
'''T<sub>nenn</sub>''' = von der Verbindung zu übertragendes Nenn[[drehmoment]]<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''d''' = Stiftdurchmesser<br />
<br />
'''d<sub>w</sub>''' = Wellendurchmesser<br />
<br />
'''l''' = tragende Stiftlänge, abhängig von der Nabenbreite, üblich l = (1 ... 1,5) <b>·</b> d<sub>w</sub><br />
<br />
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7-fache Werte<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
! '''''zurück zu''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Auslegung|Auslegung]]<br />
|}<br />
<br />
== Übungsaufgabe ==<br />
<br />
Ein Zahnkranz mit z = 52 Zähnen, [[Modul]] m = 6 mm, ist mit einem Kranlaufrad 315 mm drehfest zu verbinden. Zahnkranzbohrung und Laufradzapfen werden mit einem Fügedurchmesser von 210 mm und der [[Passungen#Übergangspassung|Übergangspassung]] H7/m6 ausgeführt. Nach dem Aufpressen des Zahnkranzes auf das Laufrad wird die Verbindung durch zwei um 180 Grad versetzte Zylinderstifte DIN ISO 2338 – 16 m6 x 35 – St als '''Längsstifte''' gegen Verdrehen gesichert. Zahnkranz und Laufrad sind aus GS-52.<br />
<br />
Es ist zu prüfen, ob die beiden Längsstifte ein von den Zahnkräften verursachtes, mit mittleren Stößen schwelend auftretendes [[Drehmoment ]] T = 1060 Nm übertragen können. Evtl. vorhandener Reibschluß durch die [[Passungen#Übergangspassung|Übergangspassung]] wird sicherheitshalber nicht berücksichtigt.<br />
<br />
[[Bild:Bild Übungsaufgabe.GIF]]<br />
<br />
hier findest du den Rechengang und die [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#.C3.9Cbungsaufgabe|Lösung]]<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
<br />
! '''''zurück zu''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Auslegung|Auslegung]]<br />
|}<br />
<br />
== Lieferanten ==<br />
* [http://www.alstertaler.de/ Alstertaler.de]<br />
* [http://www.seeger-orbis.de/de Seeger-Orbis-GmbH]<br />
<br />
[[Benutzer:Marco Schalwat|Marco Schalwat]] <br />
<br />
[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]<br />
[[Kategorie:Fertigungstechnik]]</div>Marco Schalwathttp://bs-wiki.de/mediawiki/index.php?title=Bolzen-,_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente&diff=14754Bolzen-, Stiftverbindungen und Sicherungselemente2006-06-08T03:59:54Z<p>Marco Schalwat: /* Stifte */</p>
<hr />
<div>''Dieser Artikel wird zur Zeit bearbeitet von --[[Benutzer:Marco Schalwat|Marco Schalwat]] )<br />
<br><br />
[[Bild:Baustelle.gif]]<br />
<br />
----<br />
<br />
[[Bild:Flash-luemmel2.jpg|right|]]<br />
== Funktion ==<br />
Bauteile lassen sich einfach und günstig durch Bolzen, Stifte oder andere Formteile miteinander verbinden. Diese Verbindungselemente werden sowohl für lose als auch für [[Formschlüssige_Verbindungen|feste Verbindungen]], für Lagerungen, Führungen, Halterungen und zum Sichern von Bauteilen gegen Überlastung, z. B. als Brechbolzen in Sicherheits[[Kupplungen|kupplungen]], verwendet. Bei losen [[Formschlüssige_Verbindungen|Verbindungen]] und zur Aufnahme von axialen Kräften müssen die Bolzen bzw. die gelagerten oder verbundenen Teile häufig durch Sicherungselemente, wie Splinte, Sicherungsringe oder Querstifte, gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert werden.<br />
<br />
== Verwendung ==<br />
Unter einem '''Bolzen''' versteht man ein [[Maschinenelemente|Maschinenelement]] zur gelenkigen Verbindung von Werkstücken. In der Verbindung wird der Bolzen nicht nur auf [[Zugversuch|Zug]], sondern überwiegend auf Scherung belastet. Bolzen können verschraubt oder durch Sicherungsstifte in der Verbindung gehalten werden. Hochwertige Bolzenverbindungen mit großem Durchmesser werden über einen Achshalter gesichert, die zugehörige [[Passungen|Passung]] ist meist eine [[Passungen#Spielpassung|Spielpassung]]. Bolzenverbindungen werden nach dem Passungssystem Einheitsbohrung gefertigt.<br />
<br />
'''Stiftverbindungen''' werden hergestellt, indem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit Übermaß eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und [[kraftschlüssig]]. Stifte dienen zur Sicherung der Lage von Bauteilen. Neben der Lagesicherung von zwei Teilen, dienen Stiftverbindungen zur Kraftbegrenzung (Scherstift), zur Sicherung von Schrauben (Steckstift) oder zur gelenkigen Verbindung und Lagerung von Scheiben oder Rollen (Gelenkstift).<br />
<br />
Zu den '''Sicherungselemente'''n zählen Sicherungsringe, Splinte, Achshalter u.a. derartige Elemente. Diese dienen zur Sicherung von Maschinenteilen gegen axiales Verschieben. Sicherungsringe nach DIN 471 für Wellen und [[DIN]] 472 für Bohrungen werden in Ringnuten (übliche [[Toleranzen|Toleranz]] H13, H11) eingesetzt. Durch die besondere Form der aus Federstahl bestehenden Ringe wird erreicht, dass diese sich beim Einbau rund verformen und mit gleichmäßiger radialer Vorspannung in der Ringnut sitzen. Aufgrund der hohen Kerbwirkung der Nuten sollen Sicherungsringe möglichst nur an den Enden von Bolzen, Achsen oder Wellen angeordnet werden. Durch funktionsgerechte Verwendung der Sicherungsringe lässt sich oftmals eine konstruktive Vereinfachung erzielen und somit Kosten einsparen. Sicherungsringe werden üblicherweise nach Firmenangaben (z.B. [http://www.seeger-orbis.de/de Seeger-Orbis-GmbH]) gegen Umstülpen durch Axialkraft und Ablösen durch Fliehkraft berechnet.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="50%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
Wie werden Bolzen in der Regel beansprucht?<br />
<br />
Welche Verbindungsart entsteht bei einer Stiftverbindung?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#1._Wie_werden_Bolzen_in_der_Regel_beansprucht.3|Frage 1]]<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#2._Welche_Verbindungsart_entsteht_bei_einer_Stiftverbindung.3F|Frage 2]]<br />
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|}</div><br />
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== Varianten ==<br />
<br />
=== Bolzen ===<br />
{| {{tabelle}}<br />
| Mit und ohne Kopf siehe [[DIN]] EN 22340 (Tab.B. S. 238) || [[Bild:Bolzen.gif|right]]<br />
|-<br />
| Mit und ohne Splintloch [[DIN]] EN 22341 <br />
Einsatzgebiet ist hier als Gelenkbolzen für z. B. Stangenverbindungen <br />
|| [[Bild:Bolzen_mit_Kopf.gif|right]]<br />
|-<br />
| Bolzen mit Kopf und Gewindezapfen [[DIN]] 1445<br />
diese werden vorwiegend als festsitzende Lager- und Achsbolzen, z. B. für Seil- und Laufrollen verwendet. <br />
|| [[Bild:Bolzen_mit_Kopf_und_Gewindezapfen.jpg|center]]<br />
|}<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
|}<br />
<br />
=== Stifte ===<br />
<br />
werden unterteilt in... <br />
* Zylinderstifte [[DIN]] EN ISO 2338 (Tab.B.S 237)[[Bild:Zylinderstift.gif]]. <br />
kommen zur Verbindung und zum Fixieren von Teilen an Vorrichtungen oder Werkzeugen in Frage. Sie haben außerdem das gleiche Einsatzgebiet wie Kegelstifte, sind allerdings schwerere lösbar als diese und sehr kostspielig.<br />
* Kegelstifte [[DIN]] EN 22339[[Bild:Kegelstift.gif]] <br />
Kegelstifte werden genutzt, um die bei häufigem Ausbau auftretenden Abnutzungen oder Lochaufweitungen auszugleichen, und somit immer wieder die genaue Lage von Bauteilen zueinander zu gewährleisten.<br />
* Kerbstifte, Spannstifte [[DIN]] EN ISO 8752 [[Bild:Kerbstift.gif]]<br />
Durch die Kerben am Umfang hält der Kerbstift in einer "glatten" Bohrung rüttelfest. Selbst bei Demontage ist es möglich, dass dieser Stift in der Bohrung weiterhin rüttelfest hält. Eine so hergestellte Verbindung ist aufgrund der einfachen Arbeitsweise sehr wirtschaftlich.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="60%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
<br />
Welche Vorteile bieten Kerbstifte gegenüber Kegel- oder Zylinderstiften?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#3._Welche_Vorteile_bieten_Kerbstifte_gegen.C3.BCber_Kegel-_oder_Zylinderstiften.3F|Frage 3]]<br />
<br />
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<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
|}<br />
<br />
=== Sicherungselemente ===<br />
<br />
'''''Sicherungsringe''' (''Halteringe ugs. [http://www.seeger-orbis.de/de/ Seegering] o.a. Sprengring) [[Bild:Sicherungsring.gif]]<br />
<br />
[[DIN]] 471 für Wellen<br />
<br />
[[DIN]] 472 für Bohrungen<br />
<br />
Sicherungsringe werden federnd in Nuten eingesetzt. Der aus der Nut ragende Sicherungsring bildet dann eine axiale belastbare Schulter und dient zum Festlegen von Bauteilen wie z.B. Wälzlagern.<br />
[[Wälzlagerungen]]<br />
<br />
<br />
'''''Splinte und Federstecker''''' [[Bild:Splint.gif]]<br />
<br />
[[DIN]] EN ISO 1234<br />
<br />
Die einfache und billige Splintsicherung wird vorwiegend bei losen, gelenkartigen Bolzenverbindungen und bei Schraubenverbindungen angewendet. Als Werkstoff für Splinte wird überwiegend weiches Material wie z.B. [[Kupfer]], [[Kupfer]]-[[Zink]]- und [[Aluminium]][[legierungen]] verwendet.<br />
<br />
Achtung: '''Splinte dürfen bei wichtigen Verbindungen nur einmal verwendet werden!'''<br />
<br />
'''''Stellringe''''' [[Bild:Stellring.gif]]<br />
<br />
[[DIN]] 705<br />
<br />
Stellringe sollen das axiale Spiel von Wellen, Achsen und Bolzen begrenzen oder lose auf diesen sitzende Teile seitlich führen. Die Stellringe werden durch Gewindestifte befestigt. Um mögliche Unfallgefahren zu vermeiden dürfen Stellringe nicht überstehen.<br />
<br />
[http://www.habermann-schrauben.de/normteile%20edelstahl/din705.php Habermann - Schrauben]<br />
<br />
'''''Achshalter''''' [[Bild:Achshalter4.GIF]]<br />
<br />
[[DIN]] 15058<br />
<br />
Achshalter sind Maschinenelemente zur Sicherung von Bolzenverbindungen gegen unbeabsichtigtes Lösen des Bolzens. Der Achshalter besteht aus einem mit zwei Befestigungsschrauben verschraubten rechteckigen Blechstreifen, der in eine in den Bolzen eingestochene Nut eingreift. Soll der Bolzen auch gegen Verdrehen gesichert werden, so wird diese Nut gefräst. Achshalter werden eingesetzt an Bolzenverbindungen mit einem Durchmesser von mehr als 18 mm, sie sind in sechs Stufen bis zu einem Bolzendurchmesser von 250 mm genormt.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="60%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
<br />
Welche Arten von Sicherungselementen gibt es und welchem Einsatzzweck dienen sie?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#4._Welche_Arten_von_Sicherungselementen_gibt_es_und_welchem_Einsatzzweck_dienen_sie.3F|Frage 4<br />
]]<br />
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<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
<br />
|}<br />
----<br />
<br />
== [[Dimensionierung]] ==<br />
<br />
Für die Bolzen wählt man überwiegend einen härteren Werkstoff als für die übrigen Bauteile, um Fressgefahr und übermäßigen Verschleiß zu vermeiden. Normbolzen werden aus [[Automatenstahl]] ([[Härte]] 125 bis 245 HV) hergestellt. Bolzen für höherwertige Belastungen stellt man aus entsprechendem Einsatz- und Vergütungsstahl her. Hierbei empfiehlt es sich, die Oberflächen, zu härten und zu schleifen.<br />
<br />
Bolzen werden in der Regel auf Biegung, Schub und Flächenpressung beansprucht. Im Normalfall sind die Biegung und die Flächenpressung für die Auslegung einer Verbindung ausschlaggebend.<br />
<br />
hier kannst du dir Formeln zur [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Bolzen_2|Berechnung]] ansehen<br />
<br />
Stiftverbindungen werden hergestellt, indem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit Übermaß eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und [[kraftschlüssig]].<br />
<br />
Stifte dienen:<br />
* zur Sicherung der Lage von Bauteilen (Passstifte),<br />
* zur scherfesten Verbindung von Maschinenteilen (Verbindungsstifte),<br />
* zur Sicherung von Bolzen und Muttern (Sicherungsstifte) und<br />
* zur Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte).<br />
Wie auch bei der Herstellung von Bolzen, werden Stifte in der Regel aus ungehärtetem [[Stahl]] gefertigt. Um ein Fressen der Stifte zu verhindern, muss ihre [[Festigkeit]] größer sein, als die der übrigen Bauteile. Bei ge[[härte]]tem [[Stahl]] oder Guss ist stets ein Stiftwerkstoff mit hoher [[Festigkeit]] zu verwenden.<br />
<br />
Stiftverbindungen, die hauptsächlich zur Zentrierung und Lagesicherung von Bauteilen dienen und nur geringe Kräfte aufnehmen, werden in der Regel nicht berechnet. Der Durchmesser der Stifte wird erfahrungsgemäß in Abhängigkeit von der Größe der zu verbindenden Teile gewählt.<br />
<br />
Die [[Dimensionierung]] bzw. der Tragfähigkeitsnachweis von Stiftverbindungen erfolgt in Abhängigkeit von der dominierenden Beanspruchung durch Bewertung der:<br />
*Schubspannung im Stift (Abscheren),<br />
*Flächenpressung zwischen Stift und Bohrung (Lochleibung) und/oder <br />
*Biegespannung im Stift.<br />
hier kannst du dir Formeln zur [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Stiftverbindungen|Berechnung]] ansehen<br />
<br />
Da sich das Materialgefüge von Splinten beim Sichern und Entsichern verändert, dürfen Standardsplinte nach ISO 1234 aus Sicherheitsgründen nach einer Demontage und Montage nicht wieder verwendet und müssen durch neue Teile ersetzt werden. <br />
<br />
Durchmesser von Splint und zugehöriger Bohrung ("Splintloch") müssen aufeinander abgestimmt sein. Sie bilden gemeinsam eine [[Passungen#Spielpassung|Spielpassung]]. Der Splint muss leicht durchsteckbar sein, darf aber radial und axial nur wenig Spiel haben. Die Schenkel werden nach dem Durchstecken gegeneinander aufgebogen (gespreizt). Sie dürfen durch Abschneiden gekürzt werden. Keinesfalls ist aber die Verwendung zu kurzer Splinte gestattet. Deshalb sollte die Länge ungefähr das Doppelte der Bohrungslänge betragen.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="50%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
<br />
Woraus werden Bolzen für höherwertige Belastungen hergestellt und welche Besonderheiten gibt es dabei?<br />
<br />
Welches ist die häufigste Anwendungsart von Stiften?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#Woraus_werden_Bolzen_f.C3.BCr_h.C3.B6herwertige_Belastungen_hergestellt_und_welche_Besonderheiten_gibt_es_dabei.3F|Frage 5]]<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#Welches_ist_die_h.C3.A4ufigste_Anwendungsart_von_Stiften.3F|Frage 6]]<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
|}<br />
<br />
----<br />
<br />
=== Berechnungsformeln ===<br />
<br />
==== Bolzen ====<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! Biegebeanspruchung des Bolzendurchmessers !!Festlegen der Bauteilabmessungen !!Berechnung der Biegemomente in Bolzenmitte!!<br />
|-<br />
| [[Bild:Biegebeanspruchung des Bolzendurchmessers.jpg]]|| [[Bild:Festlegen der Bauteilabmessung.jpg]]||[[Bild:Berechnung der Bolzenmitte.jpg]]<br />
|<br />
|}<br />
<br />
'''d'''= Durchmesser<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>'''= Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''F<sub>nenn</sub>'''= Stangenkraft<br />
<br />
'''&sigma;<sub>b zul</sub>'''= zulässige Biegespannung<br />
<br />
Abhängig von der Mindest[[zugfestigkeit]] R<sub>m</sub> = K<sub>t</sub>*R<sub>mN</sub> gilt erfahrungsgemäß: 0,3*R<sub>m</sub> bei ruhender, 0,2*R<sub>m</sub> bei schwellender und 0,15*R<sub>m</sub> bei wechselnder Belastung<br />
<br />
'''k'''= Einspannfaktor, abhängig vom Einbaufall (Klammerwerte bei Gleitverbindungen)<br />
<br />
k = 1,6 (1,9) für Einbaufall 1 (Bolzen lose in Stange und Gabel)<br />
<br />
k = 1,1 (1,4) für Einbaufall 2 (Bolzen mit [[Übermaßpassung]] in der Gabel)<br />
<br />
k = 1,1 (1,2) für Einbaufall 3 (Bolzen mit [[Übermaßpassung]] in der Stange)<br />
<br />
'''F'''= aus maßgebender Einwirkungskombination ermittelte Stabkraft<br />
<br />
'''t<sub>m</sub>'''= Dicke der Mittelachse<br />
<br />
'''t<sub>A</sub>'''= Dicke der äußeren Laschen<br />
<br />
'''s=''' Spiel zwischen Mittel- und Außenlasche<br />
<br />
'''S<sub>M</sub>'''= Teilsicherheitsbeiwert 1,1 (DIN 18800-1)<br />
<br />
'''R<sub>e</sub>'''= [[Streckgrenze]] des Bauteilwerkstoffes unter Berücksichtigung der Erzeugnisdicke <br />
<br />
'''M<sub>b max</sub>'''= Größtes Biegemoment<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
! '''''zurück zu''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Auslegung|Auslegung]]<br />
|}<br />
<br />
----<br />
<br />
==== Stiftverbindungen ====<br />
<br />
===== Querstift- Verbindungen =====<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! mittlere Flächenpressung in der Nabenbohrung!!mittlere Flächenpressung in der Wellenbohrung!!Scherspannung!!<br />
|-<br />
| [[Bild:PN Flächenpressung.jpg]]|| [[Bild:Pw Flächenpressung.jpg]]||[[Bild:Scherspannung.jpg]]<br />
|<br />
|}<br />
'''T<sub>nenn</sub>''' = von der Verbindung zu übertragendes Nenn[[drehmoment]]<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''d''' = Stiftdurchmesser; <br />
Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: d = (0,2-0,3) <b>·</b> d<sub>w</sub> <br />
<br />
'''s''' = Dicke der Nabenwand<br />
Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: s= (0,25...0,5 <b>·</b> d<sub>w</sub> für [[St]]- und GS-Naben, s = 0,75 <b>·</b> d<sub>w</sub> für GG-Naben<br />
<br />
'''d<sub>w</sub>''' = Wellendurchmesser<br />
<br />
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7-fache Werte<br />
<br />
'''&tau; <sub>zul</sub>''' = zulässige Schubspannung wie zu Gl. (9.3), für Kerbstifte gelten 0,8-fache Werte<br />
<br />
===== Steckstift-Verbindungen =====<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! Vorhandene Biegespannung!!Maximale mittlere Flächenpressung!!<br />
|-<br />
| [[Bild:Vorhandene_Biegespannung.gif]]|| [[Bild:Maximale mittlere Flächenpressung.gif]]<br />
|}<br />
<br />
'''M<sub>bnenn</sub>'''= Nennbiegemoment<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''F<sub>nenn</sub>''' = senkrecht zur Stiftachse wirkende Nennbiegekraft<br />
<br />
'''l''' = Hebelarm der Biegekraft<br />
<br />
'''s''' = Einstecktiefe des Stiftes<br />
<br />
'''d''' = Stiftdurchmesser<br />
<br />
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte<br />
<br />
===== Längsstift- bzw. Rundkeilverbindungen =====<br />
'''Maßgebende mittlere Flächenpressung'''<br />
<br />
[[Bild:Ma%C3%9Fgebende_mittlere_Fl%C3%A4chenpressung.gif]]<br />
<br />
'''T<sub>nenn</sub>''' = von der Verbindung zu übertragendes Nenn[[drehmoment]]<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''d''' = Stiftdurchmesser<br />
<br />
'''d<sub>w</sub>''' = Wellendurchmesser<br />
<br />
'''l''' = tragende Stiftlänge, abhängig von der Nabenbreite, üblich l = (1 ... 1,5) <b>·</b> d<sub>w</sub><br />
<br />
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7-fache Werte<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
! '''''zurück zu''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Auslegung|Auslegung]]<br />
|}<br />
<br />
== Übungsaufgabe ==<br />
<br />
Ein Zahnkranz mit z = 52 Zähnen, [[Modul]] m = 6 mm, ist mit einem Kranlaufrad 315 mm drehfest zu verbinden. Zahnkranzbohrung und Laufradzapfen werden mit einem Fügedurchmesser von 210 mm und der [[Passungen#Übergangspassung|Übergangspassung]] H7/m6 ausgeführt. Nach dem Aufpressen des Zahnkranzes auf das Laufrad wird die Verbindung durch zwei um 180 Grad versetzte Zylinderstifte DIN ISO 2338 – 16 m6 x 35 – St als '''Längsstifte''' gegen Verdrehen gesichert. Zahnkranz und Laufrad sind aus GS-52.<br />
<br />
Es ist zu prüfen, ob die beiden Längsstifte ein von den Zahnkräften verursachtes, mit mittleren Stößen schwelend auftretendes [[Drehmoment ]] T = 1060 Nm übertragen können. Evtl. vorhandener Reibschluß durch die [[Passungen#Übergangspassung|Übergangspassung]] wird sicherheitshalber nicht berücksichtigt.<br />
<br />
[[Bild:Bild Übungsaufgabe.GIF]]<br />
<br />
hier findest du den Rechengang und die [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#.C3.9Cbungsaufgabe|Lösung]]<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
<br />
! '''''zurück zu''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Auslegung|Auslegung]]<br />
|}<br />
<br />
== Lieferanten ==<br />
* [http://www.alstertaler.de/ Alstertaler.de]<br />
* [http://www.seeger-orbis.de/de Seeger-Orbis-GmbH]<br />
<br />
[[Benutzer:Marco Schalwat|Marco Schalwat]] <br />
<br />
[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]<br />
[[Kategorie:Fertigungstechnik]]</div>Marco Schalwathttp://bs-wiki.de/mediawiki/index.php?title=Bolzen-,_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente&diff=14753Bolzen-, Stiftverbindungen und Sicherungselemente2006-06-08T03:59:19Z<p>Marco Schalwat: /* Bolzen */</p>
<hr />
<div>''Dieser Artikel wird zur Zeit bearbeitet von --[[Benutzer:Marco Schalwat|Marco Schalwat]] )<br />
<br><br />
[[Bild:Baustelle.gif]]<br />
<br />
----<br />
<br />
[[Bild:Flash-luemmel2.jpg|right|]]<br />
== Funktion ==<br />
Bauteile lassen sich einfach und günstig durch Bolzen, Stifte oder andere Formteile miteinander verbinden. Diese Verbindungselemente werden sowohl für lose als auch für [[Formschlüssige_Verbindungen|feste Verbindungen]], für Lagerungen, Führungen, Halterungen und zum Sichern von Bauteilen gegen Überlastung, z. B. als Brechbolzen in Sicherheits[[Kupplungen|kupplungen]], verwendet. Bei losen [[Formschlüssige_Verbindungen|Verbindungen]] und zur Aufnahme von axialen Kräften müssen die Bolzen bzw. die gelagerten oder verbundenen Teile häufig durch Sicherungselemente, wie Splinte, Sicherungsringe oder Querstifte, gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert werden.<br />
<br />
== Verwendung ==<br />
Unter einem '''Bolzen''' versteht man ein [[Maschinenelemente|Maschinenelement]] zur gelenkigen Verbindung von Werkstücken. In der Verbindung wird der Bolzen nicht nur auf [[Zugversuch|Zug]], sondern überwiegend auf Scherung belastet. Bolzen können verschraubt oder durch Sicherungsstifte in der Verbindung gehalten werden. Hochwertige Bolzenverbindungen mit großem Durchmesser werden über einen Achshalter gesichert, die zugehörige [[Passungen|Passung]] ist meist eine [[Passungen#Spielpassung|Spielpassung]]. Bolzenverbindungen werden nach dem Passungssystem Einheitsbohrung gefertigt.<br />
<br />
'''Stiftverbindungen''' werden hergestellt, indem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit Übermaß eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und [[kraftschlüssig]]. Stifte dienen zur Sicherung der Lage von Bauteilen. Neben der Lagesicherung von zwei Teilen, dienen Stiftverbindungen zur Kraftbegrenzung (Scherstift), zur Sicherung von Schrauben (Steckstift) oder zur gelenkigen Verbindung und Lagerung von Scheiben oder Rollen (Gelenkstift).<br />
<br />
Zu den '''Sicherungselemente'''n zählen Sicherungsringe, Splinte, Achshalter u.a. derartige Elemente. Diese dienen zur Sicherung von Maschinenteilen gegen axiales Verschieben. Sicherungsringe nach DIN 471 für Wellen und [[DIN]] 472 für Bohrungen werden in Ringnuten (übliche [[Toleranzen|Toleranz]] H13, H11) eingesetzt. Durch die besondere Form der aus Federstahl bestehenden Ringe wird erreicht, dass diese sich beim Einbau rund verformen und mit gleichmäßiger radialer Vorspannung in der Ringnut sitzen. Aufgrund der hohen Kerbwirkung der Nuten sollen Sicherungsringe möglichst nur an den Enden von Bolzen, Achsen oder Wellen angeordnet werden. Durch funktionsgerechte Verwendung der Sicherungsringe lässt sich oftmals eine konstruktive Vereinfachung erzielen und somit Kosten einsparen. Sicherungsringe werden üblicherweise nach Firmenangaben (z.B. [http://www.seeger-orbis.de/de Seeger-Orbis-GmbH]) gegen Umstülpen durch Axialkraft und Ablösen durch Fliehkraft berechnet.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="50%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
Wie werden Bolzen in der Regel beansprucht?<br />
<br />
Welche Verbindungsart entsteht bei einer Stiftverbindung?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#1._Wie_werden_Bolzen_in_der_Regel_beansprucht.3|Frage 1]]<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#2._Welche_Verbindungsart_entsteht_bei_einer_Stiftverbindung.3F|Frage 2]]<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
== Varianten ==<br />
<br />
=== Bolzen ===<br />
{| {{tabelle}}<br />
| Mit und ohne Kopf siehe [[DIN]] EN 22340 (Tab.B. S. 238) || [[Bild:Bolzen.gif|right]]<br />
|-<br />
| Mit und ohne Splintloch [[DIN]] EN 22341 <br />
Einsatzgebiet ist hier als Gelenkbolzen für z. B. Stangenverbindungen <br />
|| [[Bild:Bolzen_mit_Kopf.gif|right]]<br />
|-<br />
| Bolzen mit Kopf und Gewindezapfen [[DIN]] 1445<br />
diese werden vorwiegend als festsitzende Lager- und Achsbolzen, z. B. für Seil- und Laufrollen verwendet. <br />
|| [[Bild:Bolzen_mit_Kopf_und_Gewindezapfen.jpg|center]]<br />
|}<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
|}<br />
<br />
=== Stifte ===<br />
<br />
werden unterteilt in... <br />
* Zylinderstifte [[DIN]] EN ISO 2338 (Tab.B.S237)[[Bild:Zylinderstift.gif]]. <br />
kommen zur Verbindung und zum Fixieren von Teilen an Vorrichtungen oder Werkzeugen in Frage. Sie haben außerdem das gleiche Einsatzgebiet wie Kegelstifte, sind allerdings schwerere lösbar als diese und sehr kostspielig.<br />
* Kegelstifte [[DIN]] EN 22339[[Bild:Kegelstift.gif]] <br />
Kegelstifte werden genutzt, um die bei häufigem Ausbau auftretenden Abnutzungen oder Lochaufweitungen auszugleichen, und somit immer wieder die genaue Lage von Bauteilen zueinander zu gewährleisten.<br />
* Kerbstifte, Spannstifte [[DIN]] EN ISO 8752 [[Bild:Kerbstift.gif]]<br />
Durch die Kerben am Umfang hält der Kerbstift in einer "glatten" Bohrung rüttelfest. Selbst bei Demontage ist es möglich, dass dieser Stift in der Bohrung weiterhin rüttelfest hält. Eine so hergestellte Verbindung ist aufgrund der einfachen Arbeitsweise sehr wirtschaftlich.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="60%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
<br />
Welche Vorteile bieten Kerbstifte gegenüber Kegel- oder Zylinderstiften?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#3._Welche_Vorteile_bieten_Kerbstifte_gegen.C3.BCber_Kegel-_oder_Zylinderstiften.3F|Frage 3]]<br />
<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
|}<br />
<br />
=== Sicherungselemente ===<br />
<br />
'''''Sicherungsringe''' (''Halteringe ugs. [http://www.seeger-orbis.de/de/ Seegering] o.a. Sprengring) [[Bild:Sicherungsring.gif]]<br />
<br />
[[DIN]] 471 für Wellen<br />
<br />
[[DIN]] 472 für Bohrungen<br />
<br />
Sicherungsringe werden federnd in Nuten eingesetzt. Der aus der Nut ragende Sicherungsring bildet dann eine axiale belastbare Schulter und dient zum Festlegen von Bauteilen wie z.B. Wälzlagern.<br />
[[Wälzlagerungen]]<br />
<br />
<br />
'''''Splinte und Federstecker''''' [[Bild:Splint.gif]]<br />
<br />
[[DIN]] EN ISO 1234<br />
<br />
Die einfache und billige Splintsicherung wird vorwiegend bei losen, gelenkartigen Bolzenverbindungen und bei Schraubenverbindungen angewendet. Als Werkstoff für Splinte wird überwiegend weiches Material wie z.B. [[Kupfer]], [[Kupfer]]-[[Zink]]- und [[Aluminium]][[legierungen]] verwendet.<br />
<br />
Achtung: '''Splinte dürfen bei wichtigen Verbindungen nur einmal verwendet werden!'''<br />
<br />
'''''Stellringe''''' [[Bild:Stellring.gif]]<br />
<br />
[[DIN]] 705<br />
<br />
Stellringe sollen das axiale Spiel von Wellen, Achsen und Bolzen begrenzen oder lose auf diesen sitzende Teile seitlich führen. Die Stellringe werden durch Gewindestifte befestigt. Um mögliche Unfallgefahren zu vermeiden dürfen Stellringe nicht überstehen.<br />
<br />
[http://www.habermann-schrauben.de/normteile%20edelstahl/din705.php Habermann - Schrauben]<br />
<br />
'''''Achshalter''''' [[Bild:Achshalter4.GIF]]<br />
<br />
[[DIN]] 15058<br />
<br />
Achshalter sind Maschinenelemente zur Sicherung von Bolzenverbindungen gegen unbeabsichtigtes Lösen des Bolzens. Der Achshalter besteht aus einem mit zwei Befestigungsschrauben verschraubten rechteckigen Blechstreifen, der in eine in den Bolzen eingestochene Nut eingreift. Soll der Bolzen auch gegen Verdrehen gesichert werden, so wird diese Nut gefräst. Achshalter werden eingesetzt an Bolzenverbindungen mit einem Durchmesser von mehr als 18 mm, sie sind in sechs Stufen bis zu einem Bolzendurchmesser von 250 mm genormt.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="60%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
<br />
Welche Arten von Sicherungselementen gibt es und welchem Einsatzzweck dienen sie?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#4._Welche_Arten_von_Sicherungselementen_gibt_es_und_welchem_Einsatzzweck_dienen_sie.3F|Frage 4<br />
]]<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
<br />
|}<br />
----<br />
<br />
== [[Dimensionierung]] ==<br />
<br />
Für die Bolzen wählt man überwiegend einen härteren Werkstoff als für die übrigen Bauteile, um Fressgefahr und übermäßigen Verschleiß zu vermeiden. Normbolzen werden aus [[Automatenstahl]] ([[Härte]] 125 bis 245 HV) hergestellt. Bolzen für höherwertige Belastungen stellt man aus entsprechendem Einsatz- und Vergütungsstahl her. Hierbei empfiehlt es sich, die Oberflächen, zu härten und zu schleifen.<br />
<br />
Bolzen werden in der Regel auf Biegung, Schub und Flächenpressung beansprucht. Im Normalfall sind die Biegung und die Flächenpressung für die Auslegung einer Verbindung ausschlaggebend.<br />
<br />
hier kannst du dir Formeln zur [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Bolzen_2|Berechnung]] ansehen<br />
<br />
Stiftverbindungen werden hergestellt, indem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit Übermaß eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und [[kraftschlüssig]].<br />
<br />
Stifte dienen:<br />
* zur Sicherung der Lage von Bauteilen (Passstifte),<br />
* zur scherfesten Verbindung von Maschinenteilen (Verbindungsstifte),<br />
* zur Sicherung von Bolzen und Muttern (Sicherungsstifte) und<br />
* zur Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte).<br />
Wie auch bei der Herstellung von Bolzen, werden Stifte in der Regel aus ungehärtetem [[Stahl]] gefertigt. Um ein Fressen der Stifte zu verhindern, muss ihre [[Festigkeit]] größer sein, als die der übrigen Bauteile. Bei ge[[härte]]tem [[Stahl]] oder Guss ist stets ein Stiftwerkstoff mit hoher [[Festigkeit]] zu verwenden.<br />
<br />
Stiftverbindungen, die hauptsächlich zur Zentrierung und Lagesicherung von Bauteilen dienen und nur geringe Kräfte aufnehmen, werden in der Regel nicht berechnet. Der Durchmesser der Stifte wird erfahrungsgemäß in Abhängigkeit von der Größe der zu verbindenden Teile gewählt.<br />
<br />
Die [[Dimensionierung]] bzw. der Tragfähigkeitsnachweis von Stiftverbindungen erfolgt in Abhängigkeit von der dominierenden Beanspruchung durch Bewertung der:<br />
*Schubspannung im Stift (Abscheren),<br />
*Flächenpressung zwischen Stift und Bohrung (Lochleibung) und/oder <br />
*Biegespannung im Stift.<br />
hier kannst du dir Formeln zur [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Stiftverbindungen|Berechnung]] ansehen<br />
<br />
Da sich das Materialgefüge von Splinten beim Sichern und Entsichern verändert, dürfen Standardsplinte nach ISO 1234 aus Sicherheitsgründen nach einer Demontage und Montage nicht wieder verwendet und müssen durch neue Teile ersetzt werden. <br />
<br />
Durchmesser von Splint und zugehöriger Bohrung ("Splintloch") müssen aufeinander abgestimmt sein. Sie bilden gemeinsam eine [[Passungen#Spielpassung|Spielpassung]]. Der Splint muss leicht durchsteckbar sein, darf aber radial und axial nur wenig Spiel haben. Die Schenkel werden nach dem Durchstecken gegeneinander aufgebogen (gespreizt). Sie dürfen durch Abschneiden gekürzt werden. Keinesfalls ist aber die Verwendung zu kurzer Splinte gestattet. Deshalb sollte die Länge ungefähr das Doppelte der Bohrungslänge betragen.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="50%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
<br />
Woraus werden Bolzen für höherwertige Belastungen hergestellt und welche Besonderheiten gibt es dabei?<br />
<br />
Welches ist die häufigste Anwendungsart von Stiften?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#Woraus_werden_Bolzen_f.C3.BCr_h.C3.B6herwertige_Belastungen_hergestellt_und_welche_Besonderheiten_gibt_es_dabei.3F|Frage 5]]<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#Welches_ist_die_h.C3.A4ufigste_Anwendungsart_von_Stiften.3F|Frage 6]]<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
|}<br />
<br />
----<br />
<br />
=== Berechnungsformeln ===<br />
<br />
==== Bolzen ====<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! Biegebeanspruchung des Bolzendurchmessers !!Festlegen der Bauteilabmessungen !!Berechnung der Biegemomente in Bolzenmitte!!<br />
|-<br />
| [[Bild:Biegebeanspruchung des Bolzendurchmessers.jpg]]|| [[Bild:Festlegen der Bauteilabmessung.jpg]]||[[Bild:Berechnung der Bolzenmitte.jpg]]<br />
|<br />
|}<br />
<br />
'''d'''= Durchmesser<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>'''= Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''F<sub>nenn</sub>'''= Stangenkraft<br />
<br />
'''&sigma;<sub>b zul</sub>'''= zulässige Biegespannung<br />
<br />
Abhängig von der Mindest[[zugfestigkeit]] R<sub>m</sub> = K<sub>t</sub>*R<sub>mN</sub> gilt erfahrungsgemäß: 0,3*R<sub>m</sub> bei ruhender, 0,2*R<sub>m</sub> bei schwellender und 0,15*R<sub>m</sub> bei wechselnder Belastung<br />
<br />
'''k'''= Einspannfaktor, abhängig vom Einbaufall (Klammerwerte bei Gleitverbindungen)<br />
<br />
k = 1,6 (1,9) für Einbaufall 1 (Bolzen lose in Stange und Gabel)<br />
<br />
k = 1,1 (1,4) für Einbaufall 2 (Bolzen mit [[Übermaßpassung]] in der Gabel)<br />
<br />
k = 1,1 (1,2) für Einbaufall 3 (Bolzen mit [[Übermaßpassung]] in der Stange)<br />
<br />
'''F'''= aus maßgebender Einwirkungskombination ermittelte Stabkraft<br />
<br />
'''t<sub>m</sub>'''= Dicke der Mittelachse<br />
<br />
'''t<sub>A</sub>'''= Dicke der äußeren Laschen<br />
<br />
'''s=''' Spiel zwischen Mittel- und Außenlasche<br />
<br />
'''S<sub>M</sub>'''= Teilsicherheitsbeiwert 1,1 (DIN 18800-1)<br />
<br />
'''R<sub>e</sub>'''= [[Streckgrenze]] des Bauteilwerkstoffes unter Berücksichtigung der Erzeugnisdicke <br />
<br />
'''M<sub>b max</sub>'''= Größtes Biegemoment<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
! '''''zurück zu''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Auslegung|Auslegung]]<br />
|}<br />
<br />
----<br />
<br />
==== Stiftverbindungen ====<br />
<br />
===== Querstift- Verbindungen =====<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! mittlere Flächenpressung in der Nabenbohrung!!mittlere Flächenpressung in der Wellenbohrung!!Scherspannung!!<br />
|-<br />
| [[Bild:PN Flächenpressung.jpg]]|| [[Bild:Pw Flächenpressung.jpg]]||[[Bild:Scherspannung.jpg]]<br />
|<br />
|}<br />
'''T<sub>nenn</sub>''' = von der Verbindung zu übertragendes Nenn[[drehmoment]]<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''d''' = Stiftdurchmesser; <br />
Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: d = (0,2-0,3) <b>·</b> d<sub>w</sub> <br />
<br />
'''s''' = Dicke der Nabenwand<br />
Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: s= (0,25...0,5 <b>·</b> d<sub>w</sub> für [[St]]- und GS-Naben, s = 0,75 <b>·</b> d<sub>w</sub> für GG-Naben<br />
<br />
'''d<sub>w</sub>''' = Wellendurchmesser<br />
<br />
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7-fache Werte<br />
<br />
'''&tau; <sub>zul</sub>''' = zulässige Schubspannung wie zu Gl. (9.3), für Kerbstifte gelten 0,8-fache Werte<br />
<br />
===== Steckstift-Verbindungen =====<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! Vorhandene Biegespannung!!Maximale mittlere Flächenpressung!!<br />
|-<br />
| [[Bild:Vorhandene_Biegespannung.gif]]|| [[Bild:Maximale mittlere Flächenpressung.gif]]<br />
|}<br />
<br />
'''M<sub>bnenn</sub>'''= Nennbiegemoment<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''F<sub>nenn</sub>''' = senkrecht zur Stiftachse wirkende Nennbiegekraft<br />
<br />
'''l''' = Hebelarm der Biegekraft<br />
<br />
'''s''' = Einstecktiefe des Stiftes<br />
<br />
'''d''' = Stiftdurchmesser<br />
<br />
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte<br />
<br />
===== Längsstift- bzw. Rundkeilverbindungen =====<br />
'''Maßgebende mittlere Flächenpressung'''<br />
<br />
[[Bild:Ma%C3%9Fgebende_mittlere_Fl%C3%A4chenpressung.gif]]<br />
<br />
'''T<sub>nenn</sub>''' = von der Verbindung zu übertragendes Nenn[[drehmoment]]<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''d''' = Stiftdurchmesser<br />
<br />
'''d<sub>w</sub>''' = Wellendurchmesser<br />
<br />
'''l''' = tragende Stiftlänge, abhängig von der Nabenbreite, üblich l = (1 ... 1,5) <b>·</b> d<sub>w</sub><br />
<br />
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7-fache Werte<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
! '''''zurück zu''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Auslegung|Auslegung]]<br />
|}<br />
<br />
== Übungsaufgabe ==<br />
<br />
Ein Zahnkranz mit z = 52 Zähnen, [[Modul]] m = 6 mm, ist mit einem Kranlaufrad 315 mm drehfest zu verbinden. Zahnkranzbohrung und Laufradzapfen werden mit einem Fügedurchmesser von 210 mm und der [[Passungen#Übergangspassung|Übergangspassung]] H7/m6 ausgeführt. Nach dem Aufpressen des Zahnkranzes auf das Laufrad wird die Verbindung durch zwei um 180 Grad versetzte Zylinderstifte DIN ISO 2338 – 16 m6 x 35 – St als '''Längsstifte''' gegen Verdrehen gesichert. Zahnkranz und Laufrad sind aus GS-52.<br />
<br />
Es ist zu prüfen, ob die beiden Längsstifte ein von den Zahnkräften verursachtes, mit mittleren Stößen schwelend auftretendes [[Drehmoment ]] T = 1060 Nm übertragen können. Evtl. vorhandener Reibschluß durch die [[Passungen#Übergangspassung|Übergangspassung]] wird sicherheitshalber nicht berücksichtigt.<br />
<br />
[[Bild:Bild Übungsaufgabe.GIF]]<br />
<br />
hier findest du den Rechengang und die [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#.C3.9Cbungsaufgabe|Lösung]]<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
<br />
! '''''zurück zu''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Auslegung|Auslegung]]<br />
|}<br />
<br />
== Lieferanten ==<br />
* [http://www.alstertaler.de/ Alstertaler.de]<br />
* [http://www.seeger-orbis.de/de Seeger-Orbis-GmbH]<br />
<br />
[[Benutzer:Marco Schalwat|Marco Schalwat]] <br />
<br />
[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]<br />
[[Kategorie:Fertigungstechnik]]</div>Marco Schalwathttp://bs-wiki.de/mediawiki/index.php?title=Bolzen-,_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente&diff=14752Bolzen-, Stiftverbindungen und Sicherungselemente2006-06-08T03:58:44Z<p>Marco Schalwat: /* Bolzen */</p>
<hr />
<div>''Dieser Artikel wird zur Zeit bearbeitet von --[[Benutzer:Marco Schalwat|Marco Schalwat]] )<br />
<br><br />
[[Bild:Baustelle.gif]]<br />
<br />
----<br />
<br />
[[Bild:Flash-luemmel2.jpg|right|]]<br />
== Funktion ==<br />
Bauteile lassen sich einfach und günstig durch Bolzen, Stifte oder andere Formteile miteinander verbinden. Diese Verbindungselemente werden sowohl für lose als auch für [[Formschlüssige_Verbindungen|feste Verbindungen]], für Lagerungen, Führungen, Halterungen und zum Sichern von Bauteilen gegen Überlastung, z. B. als Brechbolzen in Sicherheits[[Kupplungen|kupplungen]], verwendet. Bei losen [[Formschlüssige_Verbindungen|Verbindungen]] und zur Aufnahme von axialen Kräften müssen die Bolzen bzw. die gelagerten oder verbundenen Teile häufig durch Sicherungselemente, wie Splinte, Sicherungsringe oder Querstifte, gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert werden.<br />
<br />
== Verwendung ==<br />
Unter einem '''Bolzen''' versteht man ein [[Maschinenelemente|Maschinenelement]] zur gelenkigen Verbindung von Werkstücken. In der Verbindung wird der Bolzen nicht nur auf [[Zugversuch|Zug]], sondern überwiegend auf Scherung belastet. Bolzen können verschraubt oder durch Sicherungsstifte in der Verbindung gehalten werden. Hochwertige Bolzenverbindungen mit großem Durchmesser werden über einen Achshalter gesichert, die zugehörige [[Passungen|Passung]] ist meist eine [[Passungen#Spielpassung|Spielpassung]]. Bolzenverbindungen werden nach dem Passungssystem Einheitsbohrung gefertigt.<br />
<br />
'''Stiftverbindungen''' werden hergestellt, indem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit Übermaß eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und [[kraftschlüssig]]. Stifte dienen zur Sicherung der Lage von Bauteilen. Neben der Lagesicherung von zwei Teilen, dienen Stiftverbindungen zur Kraftbegrenzung (Scherstift), zur Sicherung von Schrauben (Steckstift) oder zur gelenkigen Verbindung und Lagerung von Scheiben oder Rollen (Gelenkstift).<br />
<br />
Zu den '''Sicherungselemente'''n zählen Sicherungsringe, Splinte, Achshalter u.a. derartige Elemente. Diese dienen zur Sicherung von Maschinenteilen gegen axiales Verschieben. Sicherungsringe nach DIN 471 für Wellen und [[DIN]] 472 für Bohrungen werden in Ringnuten (übliche [[Toleranzen|Toleranz]] H13, H11) eingesetzt. Durch die besondere Form der aus Federstahl bestehenden Ringe wird erreicht, dass diese sich beim Einbau rund verformen und mit gleichmäßiger radialer Vorspannung in der Ringnut sitzen. Aufgrund der hohen Kerbwirkung der Nuten sollen Sicherungsringe möglichst nur an den Enden von Bolzen, Achsen oder Wellen angeordnet werden. Durch funktionsgerechte Verwendung der Sicherungsringe lässt sich oftmals eine konstruktive Vereinfachung erzielen und somit Kosten einsparen. Sicherungsringe werden üblicherweise nach Firmenangaben (z.B. [http://www.seeger-orbis.de/de Seeger-Orbis-GmbH]) gegen Umstülpen durch Axialkraft und Ablösen durch Fliehkraft berechnet.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="50%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
Wie werden Bolzen in der Regel beansprucht?<br />
<br />
Welche Verbindungsart entsteht bei einer Stiftverbindung?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#1._Wie_werden_Bolzen_in_der_Regel_beansprucht.3|Frage 1]]<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#2._Welche_Verbindungsart_entsteht_bei_einer_Stiftverbindung.3F|Frage 2]]<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
== Varianten ==<br />
<br />
=== Bolzen ===<br />
{| {{tabelle}}<br />
| Mit und ohne Kopf siehe [[DIN]] EN 22340 (Tab.B. S. 238) || [[Bild:Bolzen.gif|right]]<br />
|-<br />
| Mit und ohne Splintloch [[DIN]] EN 22341 <br />
Einsatzgebiet ist hier als Gelenkbolzen für z.B. Stangenverbindungen <br />
|| [[Bild:Bolzen_mit_Kopf.gif|right]]<br />
|-<br />
| Bolzen mit Kopf und Gewindezapfen [[DIN]] 1445<br />
diese werden vorwiegend als festsitzende Lager- und Achsbolzen, z.B. für Seil- und Laufrollen verwendet. <br />
|| [[Bild:Bolzen_mit_Kopf_und_Gewindezapfen.jpg|center]]<br />
|}<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
|}<br />
<br />
=== Stifte ===<br />
<br />
werden unterteilt in... <br />
* Zylinderstifte [[DIN]] EN ISO 2338 (Tab.B.S237)[[Bild:Zylinderstift.gif]]. <br />
kommen zur Verbindung und zum Fixieren von Teilen an Vorrichtungen oder Werkzeugen in Frage. Sie haben außerdem das gleiche Einsatzgebiet wie Kegelstifte, sind allerdings schwerere lösbar als diese und sehr kostspielig.<br />
* Kegelstifte [[DIN]] EN 22339[[Bild:Kegelstift.gif]] <br />
Kegelstifte werden genutzt, um die bei häufigem Ausbau auftretenden Abnutzungen oder Lochaufweitungen auszugleichen, und somit immer wieder die genaue Lage von Bauteilen zueinander zu gewährleisten.<br />
* Kerbstifte, Spannstifte [[DIN]] EN ISO 8752 [[Bild:Kerbstift.gif]]<br />
Durch die Kerben am Umfang hält der Kerbstift in einer "glatten" Bohrung rüttelfest. Selbst bei Demontage ist es möglich, dass dieser Stift in der Bohrung weiterhin rüttelfest hält. Eine so hergestellte Verbindung ist aufgrund der einfachen Arbeitsweise sehr wirtschaftlich.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="60%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
<br />
Welche Vorteile bieten Kerbstifte gegenüber Kegel- oder Zylinderstiften?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#3._Welche_Vorteile_bieten_Kerbstifte_gegen.C3.BCber_Kegel-_oder_Zylinderstiften.3F|Frage 3]]<br />
<br />
|-<br />
|}</div><br />
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<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
|}<br />
<br />
=== Sicherungselemente ===<br />
<br />
'''''Sicherungsringe''' (''Halteringe ugs. [http://www.seeger-orbis.de/de/ Seegering] o.a. Sprengring) [[Bild:Sicherungsring.gif]]<br />
<br />
[[DIN]] 471 für Wellen<br />
<br />
[[DIN]] 472 für Bohrungen<br />
<br />
Sicherungsringe werden federnd in Nuten eingesetzt. Der aus der Nut ragende Sicherungsring bildet dann eine axiale belastbare Schulter und dient zum Festlegen von Bauteilen wie z.B. Wälzlagern.<br />
[[Wälzlagerungen]]<br />
<br />
<br />
'''''Splinte und Federstecker''''' [[Bild:Splint.gif]]<br />
<br />
[[DIN]] EN ISO 1234<br />
<br />
Die einfache und billige Splintsicherung wird vorwiegend bei losen, gelenkartigen Bolzenverbindungen und bei Schraubenverbindungen angewendet. Als Werkstoff für Splinte wird überwiegend weiches Material wie z.B. [[Kupfer]], [[Kupfer]]-[[Zink]]- und [[Aluminium]][[legierungen]] verwendet.<br />
<br />
Achtung: '''Splinte dürfen bei wichtigen Verbindungen nur einmal verwendet werden!'''<br />
<br />
'''''Stellringe''''' [[Bild:Stellring.gif]]<br />
<br />
[[DIN]] 705<br />
<br />
Stellringe sollen das axiale Spiel von Wellen, Achsen und Bolzen begrenzen oder lose auf diesen sitzende Teile seitlich führen. Die Stellringe werden durch Gewindestifte befestigt. Um mögliche Unfallgefahren zu vermeiden dürfen Stellringe nicht überstehen.<br />
<br />
[http://www.habermann-schrauben.de/normteile%20edelstahl/din705.php Habermann - Schrauben]<br />
<br />
'''''Achshalter''''' [[Bild:Achshalter4.GIF]]<br />
<br />
[[DIN]] 15058<br />
<br />
Achshalter sind Maschinenelemente zur Sicherung von Bolzenverbindungen gegen unbeabsichtigtes Lösen des Bolzens. Der Achshalter besteht aus einem mit zwei Befestigungsschrauben verschraubten rechteckigen Blechstreifen, der in eine in den Bolzen eingestochene Nut eingreift. Soll der Bolzen auch gegen Verdrehen gesichert werden, so wird diese Nut gefräst. Achshalter werden eingesetzt an Bolzenverbindungen mit einem Durchmesser von mehr als 18 mm, sie sind in sechs Stufen bis zu einem Bolzendurchmesser von 250 mm genormt.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="60%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
<br />
Welche Arten von Sicherungselementen gibt es und welchem Einsatzzweck dienen sie?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#4._Welche_Arten_von_Sicherungselementen_gibt_es_und_welchem_Einsatzzweck_dienen_sie.3F|Frage 4<br />
]]<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
<br />
|}<br />
----<br />
<br />
== [[Dimensionierung]] ==<br />
<br />
Für die Bolzen wählt man überwiegend einen härteren Werkstoff als für die übrigen Bauteile, um Fressgefahr und übermäßigen Verschleiß zu vermeiden. Normbolzen werden aus [[Automatenstahl]] ([[Härte]] 125 bis 245 HV) hergestellt. Bolzen für höherwertige Belastungen stellt man aus entsprechendem Einsatz- und Vergütungsstahl her. Hierbei empfiehlt es sich, die Oberflächen, zu härten und zu schleifen.<br />
<br />
Bolzen werden in der Regel auf Biegung, Schub und Flächenpressung beansprucht. Im Normalfall sind die Biegung und die Flächenpressung für die Auslegung einer Verbindung ausschlaggebend.<br />
<br />
hier kannst du dir Formeln zur [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Bolzen_2|Berechnung]] ansehen<br />
<br />
Stiftverbindungen werden hergestellt, indem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit Übermaß eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und [[kraftschlüssig]].<br />
<br />
Stifte dienen:<br />
* zur Sicherung der Lage von Bauteilen (Passstifte),<br />
* zur scherfesten Verbindung von Maschinenteilen (Verbindungsstifte),<br />
* zur Sicherung von Bolzen und Muttern (Sicherungsstifte) und<br />
* zur Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte).<br />
Wie auch bei der Herstellung von Bolzen, werden Stifte in der Regel aus ungehärtetem [[Stahl]] gefertigt. Um ein Fressen der Stifte zu verhindern, muss ihre [[Festigkeit]] größer sein, als die der übrigen Bauteile. Bei ge[[härte]]tem [[Stahl]] oder Guss ist stets ein Stiftwerkstoff mit hoher [[Festigkeit]] zu verwenden.<br />
<br />
Stiftverbindungen, die hauptsächlich zur Zentrierung und Lagesicherung von Bauteilen dienen und nur geringe Kräfte aufnehmen, werden in der Regel nicht berechnet. Der Durchmesser der Stifte wird erfahrungsgemäß in Abhängigkeit von der Größe der zu verbindenden Teile gewählt.<br />
<br />
Die [[Dimensionierung]] bzw. der Tragfähigkeitsnachweis von Stiftverbindungen erfolgt in Abhängigkeit von der dominierenden Beanspruchung durch Bewertung der:<br />
*Schubspannung im Stift (Abscheren),<br />
*Flächenpressung zwischen Stift und Bohrung (Lochleibung) und/oder <br />
*Biegespannung im Stift.<br />
hier kannst du dir Formeln zur [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Stiftverbindungen|Berechnung]] ansehen<br />
<br />
Da sich das Materialgefüge von Splinten beim Sichern und Entsichern verändert, dürfen Standardsplinte nach ISO 1234 aus Sicherheitsgründen nach einer Demontage und Montage nicht wieder verwendet und müssen durch neue Teile ersetzt werden. <br />
<br />
Durchmesser von Splint und zugehöriger Bohrung ("Splintloch") müssen aufeinander abgestimmt sein. Sie bilden gemeinsam eine [[Passungen#Spielpassung|Spielpassung]]. Der Splint muss leicht durchsteckbar sein, darf aber radial und axial nur wenig Spiel haben. Die Schenkel werden nach dem Durchstecken gegeneinander aufgebogen (gespreizt). Sie dürfen durch Abschneiden gekürzt werden. Keinesfalls ist aber die Verwendung zu kurzer Splinte gestattet. Deshalb sollte die Länge ungefähr das Doppelte der Bohrungslänge betragen.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="50%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
<br />
Woraus werden Bolzen für höherwertige Belastungen hergestellt und welche Besonderheiten gibt es dabei?<br />
<br />
Welches ist die häufigste Anwendungsart von Stiften?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#Woraus_werden_Bolzen_f.C3.BCr_h.C3.B6herwertige_Belastungen_hergestellt_und_welche_Besonderheiten_gibt_es_dabei.3F|Frage 5]]<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#Welches_ist_die_h.C3.A4ufigste_Anwendungsart_von_Stiften.3F|Frage 6]]<br />
|-<br />
|}</div><br />
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<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
|}<br />
<br />
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<br />
=== Berechnungsformeln ===<br />
<br />
==== Bolzen ====<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! Biegebeanspruchung des Bolzendurchmessers !!Festlegen der Bauteilabmessungen !!Berechnung der Biegemomente in Bolzenmitte!!<br />
|-<br />
| [[Bild:Biegebeanspruchung des Bolzendurchmessers.jpg]]|| [[Bild:Festlegen der Bauteilabmessung.jpg]]||[[Bild:Berechnung der Bolzenmitte.jpg]]<br />
|<br />
|}<br />
<br />
'''d'''= Durchmesser<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>'''= Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''F<sub>nenn</sub>'''= Stangenkraft<br />
<br />
'''&sigma;<sub>b zul</sub>'''= zulässige Biegespannung<br />
<br />
Abhängig von der Mindest[[zugfestigkeit]] R<sub>m</sub> = K<sub>t</sub>*R<sub>mN</sub> gilt erfahrungsgemäß: 0,3*R<sub>m</sub> bei ruhender, 0,2*R<sub>m</sub> bei schwellender und 0,15*R<sub>m</sub> bei wechselnder Belastung<br />
<br />
'''k'''= Einspannfaktor, abhängig vom Einbaufall (Klammerwerte bei Gleitverbindungen)<br />
<br />
k = 1,6 (1,9) für Einbaufall 1 (Bolzen lose in Stange und Gabel)<br />
<br />
k = 1,1 (1,4) für Einbaufall 2 (Bolzen mit [[Übermaßpassung]] in der Gabel)<br />
<br />
k = 1,1 (1,2) für Einbaufall 3 (Bolzen mit [[Übermaßpassung]] in der Stange)<br />
<br />
'''F'''= aus maßgebender Einwirkungskombination ermittelte Stabkraft<br />
<br />
'''t<sub>m</sub>'''= Dicke der Mittelachse<br />
<br />
'''t<sub>A</sub>'''= Dicke der äußeren Laschen<br />
<br />
'''s=''' Spiel zwischen Mittel- und Außenlasche<br />
<br />
'''S<sub>M</sub>'''= Teilsicherheitsbeiwert 1,1 (DIN 18800-1)<br />
<br />
'''R<sub>e</sub>'''= [[Streckgrenze]] des Bauteilwerkstoffes unter Berücksichtigung der Erzeugnisdicke <br />
<br />
'''M<sub>b max</sub>'''= Größtes Biegemoment<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
! '''''zurück zu''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Auslegung|Auslegung]]<br />
|}<br />
<br />
----<br />
<br />
==== Stiftverbindungen ====<br />
<br />
===== Querstift- Verbindungen =====<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! mittlere Flächenpressung in der Nabenbohrung!!mittlere Flächenpressung in der Wellenbohrung!!Scherspannung!!<br />
|-<br />
| [[Bild:PN Flächenpressung.jpg]]|| [[Bild:Pw Flächenpressung.jpg]]||[[Bild:Scherspannung.jpg]]<br />
|<br />
|}<br />
'''T<sub>nenn</sub>''' = von der Verbindung zu übertragendes Nenn[[drehmoment]]<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''d''' = Stiftdurchmesser; <br />
Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: d = (0,2-0,3) <b>·</b> d<sub>w</sub> <br />
<br />
'''s''' = Dicke der Nabenwand<br />
Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: s= (0,25...0,5 <b>·</b> d<sub>w</sub> für [[St]]- und GS-Naben, s = 0,75 <b>·</b> d<sub>w</sub> für GG-Naben<br />
<br />
'''d<sub>w</sub>''' = Wellendurchmesser<br />
<br />
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7-fache Werte<br />
<br />
'''&tau; <sub>zul</sub>''' = zulässige Schubspannung wie zu Gl. (9.3), für Kerbstifte gelten 0,8-fache Werte<br />
<br />
===== Steckstift-Verbindungen =====<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! Vorhandene Biegespannung!!Maximale mittlere Flächenpressung!!<br />
|-<br />
| [[Bild:Vorhandene_Biegespannung.gif]]|| [[Bild:Maximale mittlere Flächenpressung.gif]]<br />
|}<br />
<br />
'''M<sub>bnenn</sub>'''= Nennbiegemoment<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''F<sub>nenn</sub>''' = senkrecht zur Stiftachse wirkende Nennbiegekraft<br />
<br />
'''l''' = Hebelarm der Biegekraft<br />
<br />
'''s''' = Einstecktiefe des Stiftes<br />
<br />
'''d''' = Stiftdurchmesser<br />
<br />
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte<br />
<br />
===== Längsstift- bzw. Rundkeilverbindungen =====<br />
'''Maßgebende mittlere Flächenpressung'''<br />
<br />
[[Bild:Ma%C3%9Fgebende_mittlere_Fl%C3%A4chenpressung.gif]]<br />
<br />
'''T<sub>nenn</sub>''' = von der Verbindung zu übertragendes Nenn[[drehmoment]]<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''d''' = Stiftdurchmesser<br />
<br />
'''d<sub>w</sub>''' = Wellendurchmesser<br />
<br />
'''l''' = tragende Stiftlänge, abhängig von der Nabenbreite, üblich l = (1 ... 1,5) <b>·</b> d<sub>w</sub><br />
<br />
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7-fache Werte<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
! '''''zurück zu''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Auslegung|Auslegung]]<br />
|}<br />
<br />
== Übungsaufgabe ==<br />
<br />
Ein Zahnkranz mit z = 52 Zähnen, [[Modul]] m = 6 mm, ist mit einem Kranlaufrad 315 mm drehfest zu verbinden. Zahnkranzbohrung und Laufradzapfen werden mit einem Fügedurchmesser von 210 mm und der [[Passungen#Übergangspassung|Übergangspassung]] H7/m6 ausgeführt. Nach dem Aufpressen des Zahnkranzes auf das Laufrad wird die Verbindung durch zwei um 180 Grad versetzte Zylinderstifte DIN ISO 2338 – 16 m6 x 35 – St als '''Längsstifte''' gegen Verdrehen gesichert. Zahnkranz und Laufrad sind aus GS-52.<br />
<br />
Es ist zu prüfen, ob die beiden Längsstifte ein von den Zahnkräften verursachtes, mit mittleren Stößen schwelend auftretendes [[Drehmoment ]] T = 1060 Nm übertragen können. Evtl. vorhandener Reibschluß durch die [[Passungen#Übergangspassung|Übergangspassung]] wird sicherheitshalber nicht berücksichtigt.<br />
<br />
[[Bild:Bild Übungsaufgabe.GIF]]<br />
<br />
hier findest du den Rechengang und die [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#.C3.9Cbungsaufgabe|Lösung]]<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
<br />
! '''''zurück zu''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Auslegung|Auslegung]]<br />
|}<br />
<br />
== Lieferanten ==<br />
* [http://www.alstertaler.de/ Alstertaler.de]<br />
* [http://www.seeger-orbis.de/de Seeger-Orbis-GmbH]<br />
<br />
[[Benutzer:Marco Schalwat|Marco Schalwat]] <br />
<br />
[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]<br />
[[Kategorie:Fertigungstechnik]]</div>Marco Schalwathttp://bs-wiki.de/mediawiki/index.php?title=Bolzen-,_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente&diff=14750Bolzen-, Stiftverbindungen und Sicherungselemente2006-06-08T03:52:53Z<p>Marco Schalwat: /* Verwendung */</p>
<hr />
<div>''Dieser Artikel wird zur Zeit bearbeitet von --[[Benutzer:Marco Schalwat|Marco Schalwat]] )<br />
<br><br />
[[Bild:Baustelle.gif]]<br />
<br />
----<br />
<br />
[[Bild:Flash-luemmel2.jpg|right|]]<br />
== Funktion ==<br />
Bauteile lassen sich einfach und günstig durch Bolzen, Stifte oder andere Formteile miteinander verbinden. Diese Verbindungselemente werden sowohl für lose als auch für [[Formschlüssige_Verbindungen|feste Verbindungen]], für Lagerungen, Führungen, Halterungen und zum Sichern von Bauteilen gegen Überlastung, z. B. als Brechbolzen in Sicherheits[[Kupplungen|kupplungen]], verwendet. Bei losen [[Formschlüssige_Verbindungen|Verbindungen]] und zur Aufnahme von axialen Kräften müssen die Bolzen bzw. die gelagerten oder verbundenen Teile häufig durch Sicherungselemente, wie Splinte, Sicherungsringe oder Querstifte, gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert werden.<br />
<br />
== Verwendung ==<br />
Unter einem '''Bolzen''' versteht man ein [[Maschinenelemente|Maschinenelement]] zur gelenkigen Verbindung von Werkstücken. In der Verbindung wird der Bolzen nicht nur auf [[Zugversuch|Zug]], sondern überwiegend auf Scherung belastet. Bolzen können verschraubt oder durch Sicherungsstifte in der Verbindung gehalten werden. Hochwertige Bolzenverbindungen mit großem Durchmesser werden über einen Achshalter gesichert, die zugehörige [[Passungen|Passung]] ist meist eine [[Passungen#Spielpassung|Spielpassung]]. Bolzenverbindungen werden nach dem Passungssystem Einheitsbohrung gefertigt.<br />
<br />
'''Stiftverbindungen''' werden hergestellt, indem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit Übermaß eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und [[kraftschlüssig]]. Stifte dienen zur Sicherung der Lage von Bauteilen. Neben der Lagesicherung von zwei Teilen, dienen Stiftverbindungen zur Kraftbegrenzung (Scherstift), zur Sicherung von Schrauben (Steckstift) oder zur gelenkigen Verbindung und Lagerung von Scheiben oder Rollen (Gelenkstift).<br />
<br />
Zu den '''Sicherungselemente'''n zählen Sicherungsringe, Splinte, Achshalter u.a. derartige Elemente. Diese dienen zur Sicherung von Maschinenteilen gegen axiales Verschieben. Sicherungsringe nach DIN 471 für Wellen und [[DIN]] 472 für Bohrungen werden in Ringnuten (übliche [[Toleranzen|Toleranz]] H13, H11) eingesetzt. Durch die besondere Form der aus Federstahl bestehenden Ringe wird erreicht, dass diese sich beim Einbau rund verformen und mit gleichmäßiger radialer Vorspannung in der Ringnut sitzen. Aufgrund der hohen Kerbwirkung der Nuten sollen Sicherungsringe möglichst nur an den Enden von Bolzen, Achsen oder Wellen angeordnet werden. Durch funktionsgerechte Verwendung der Sicherungsringe lässt sich oftmals eine konstruktive Vereinfachung erzielen und somit Kosten einsparen. Sicherungsringe werden üblicherweise nach Firmenangaben (z.B. [http://www.seeger-orbis.de/de Seeger-Orbis-GmbH]) gegen Umstülpen durch Axialkraft und Ablösen durch Fliehkraft berechnet.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="50%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
Wie werden Bolzen in der Regel beansprucht?<br />
<br />
Welche Verbindungsart entsteht bei einer Stiftverbindung?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#1._Wie_werden_Bolzen_in_der_Regel_beansprucht.3|Frage 1]]<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#2._Welche_Verbindungsart_entsteht_bei_einer_Stiftverbindung.3F|Frage 2]]<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
== Varianten ==<br />
<br />
=== Bolzen ===<br />
{| {{tabelle}}<br />
| Mit und ohne Kopf siehe [[DIN]] EN 22340 (Tab.B. S. 238) || [[Bild:Bolzen.gif]]<br />
|-<br />
| Mit und ohne Splintloch [[DIN]] EN 22341 Einsatzgebiet ist hier als Gelenkbolzen für z.B. Stangenverbindungen || [[Bild:Bolzen_mit_Kopf.gif]]<br />
|-<br />
| Bolzen mit Kopf und Gewindezapfen [[DIN]] 1445: diese werden vorwiegend als festsitzende Lager- und Achsbolzen, z.B. für Seil- und Laufrollen verwendet. || [[Bild:Bolzen_mit_Kopf_und_Gewindezapfen.jpg]]<br />
|}<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
|}<br />
<br />
=== Stifte ===<br />
<br />
werden unterteilt in... <br />
* Zylinderstifte [[DIN]] EN ISO 2338 (Tab.B.S237)[[Bild:Zylinderstift.gif]]. <br />
kommen zur Verbindung und zum Fixieren von Teilen an Vorrichtungen oder Werkzeugen in Frage. Sie haben außerdem das gleiche Einsatzgebiet wie Kegelstifte, sind allerdings schwerere lösbar als diese und sehr kostspielig.<br />
* Kegelstifte [[DIN]] EN 22339[[Bild:Kegelstift.gif]] <br />
Kegelstifte werden genutzt, um die bei häufigem Ausbau auftretenden Abnutzungen oder Lochaufweitungen auszugleichen, und somit immer wieder die genaue Lage von Bauteilen zueinander zu gewährleisten.<br />
* Kerbstifte, Spannstifte [[DIN]] EN ISO 8752 [[Bild:Kerbstift.gif]]<br />
Durch die Kerben am Umfang hält der Kerbstift in einer "glatten" Bohrung rüttelfest. Selbst bei Demontage ist es möglich, dass dieser Stift in der Bohrung weiterhin rüttelfest hält. Eine so hergestellte Verbindung ist aufgrund der einfachen Arbeitsweise sehr wirtschaftlich.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="60%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
<br />
Welche Vorteile bieten Kerbstifte gegenüber Kegel- oder Zylinderstiften?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#3._Welche_Vorteile_bieten_Kerbstifte_gegen.C3.BCber_Kegel-_oder_Zylinderstiften.3F|Frage 3]]<br />
<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
|}<br />
<br />
=== Sicherungselemente ===<br />
<br />
'''''Sicherungsringe''' (''Halteringe ugs. [http://www.seeger-orbis.de/de/ Seegering] o.a. Sprengring) [[Bild:Sicherungsring.gif]]<br />
<br />
[[DIN]] 471 für Wellen<br />
<br />
[[DIN]] 472 für Bohrungen<br />
<br />
Sicherungsringe werden federnd in Nuten eingesetzt. Der aus der Nut ragende Sicherungsring bildet dann eine axiale belastbare Schulter und dient zum Festlegen von Bauteilen wie z.B. Wälzlagern.<br />
[[Wälzlagerungen]]<br />
<br />
<br />
'''''Splinte und Federstecker''''' [[Bild:Splint.gif]]<br />
<br />
[[DIN]] EN ISO 1234<br />
<br />
Die einfache und billige Splintsicherung wird vorwiegend bei losen, gelenkartigen Bolzenverbindungen und bei Schraubenverbindungen angewendet. Als Werkstoff für Splinte wird überwiegend weiches Material wie z.B. [[Kupfer]], [[Kupfer]]-[[Zink]]- und [[Aluminium]][[legierungen]] verwendet.<br />
<br />
Achtung: '''Splinte dürfen bei wichtigen Verbindungen nur einmal verwendet werden!'''<br />
<br />
'''''Stellringe''''' [[Bild:Stellring.gif]]<br />
<br />
[[DIN]] 705<br />
<br />
Stellringe sollen das axiale Spiel von Wellen, Achsen und Bolzen begrenzen oder lose auf diesen sitzende Teile seitlich führen. Die Stellringe werden durch Gewindestifte befestigt. Um mögliche Unfallgefahren zu vermeiden dürfen Stellringe nicht überstehen.<br />
<br />
[http://www.habermann-schrauben.de/normteile%20edelstahl/din705.php Habermann - Schrauben]<br />
<br />
'''''Achshalter''''' [[Bild:Achshalter4.GIF]]<br />
<br />
[[DIN]] 15058<br />
<br />
Achshalter sind Maschinenelemente zur Sicherung von Bolzenverbindungen gegen unbeabsichtigtes Lösen des Bolzens. Der Achshalter besteht aus einem mit zwei Befestigungsschrauben verschraubten rechteckigen Blechstreifen, der in eine in den Bolzen eingestochene Nut eingreift. Soll der Bolzen auch gegen Verdrehen gesichert werden, so wird diese Nut gefräst. Achshalter werden eingesetzt an Bolzenverbindungen mit einem Durchmesser von mehr als 18 mm, sie sind in sechs Stufen bis zu einem Bolzendurchmesser von 250 mm genormt.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="60%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
<br />
Welche Arten von Sicherungselementen gibt es und welchem Einsatzzweck dienen sie?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#4._Welche_Arten_von_Sicherungselementen_gibt_es_und_welchem_Einsatzzweck_dienen_sie.3F|Frage 4<br />
]]<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
<br />
|}<br />
----<br />
<br />
== [[Dimensionierung]] ==<br />
<br />
Für die Bolzen wählt man überwiegend einen härteren Werkstoff als für die übrigen Bauteile, um Fressgefahr und übermäßigen Verschleiß zu vermeiden. Normbolzen werden aus [[Automatenstahl]] ([[Härte]] 125 bis 245 HV) hergestellt. Bolzen für höherwertige Belastungen stellt man aus entsprechendem Einsatz- und Vergütungsstahl her. Hierbei empfiehlt es sich, die Oberflächen, zu härten und zu schleifen.<br />
<br />
Bolzen werden in der Regel auf Biegung, Schub und Flächenpressung beansprucht. Im Normalfall sind die Biegung und die Flächenpressung für die Auslegung einer Verbindung ausschlaggebend.<br />
<br />
hier kannst du dir Formeln zur [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Bolzen_2|Berechnung]] ansehen<br />
<br />
Stiftverbindungen werden hergestellt, indem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit Übermaß eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und [[kraftschlüssig]].<br />
<br />
Stifte dienen:<br />
* zur Sicherung der Lage von Bauteilen (Passstifte),<br />
* zur scherfesten Verbindung von Maschinenteilen (Verbindungsstifte),<br />
* zur Sicherung von Bolzen und Muttern (Sicherungsstifte) und<br />
* zur Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte).<br />
Wie auch bei der Herstellung von Bolzen, werden Stifte in der Regel aus ungehärtetem [[Stahl]] gefertigt. Um ein Fressen der Stifte zu verhindern, muss ihre [[Festigkeit]] größer sein, als die der übrigen Bauteile. Bei ge[[härte]]tem [[Stahl]] oder Guss ist stets ein Stiftwerkstoff mit hoher [[Festigkeit]] zu verwenden.<br />
<br />
Stiftverbindungen, die hauptsächlich zur Zentrierung und Lagesicherung von Bauteilen dienen und nur geringe Kräfte aufnehmen, werden in der Regel nicht berechnet. Der Durchmesser der Stifte wird erfahrungsgemäß in Abhängigkeit von der Größe der zu verbindenden Teile gewählt.<br />
<br />
Die [[Dimensionierung]] bzw. der Tragfähigkeitsnachweis von Stiftverbindungen erfolgt in Abhängigkeit von der dominierenden Beanspruchung durch Bewertung der:<br />
*Schubspannung im Stift (Abscheren),<br />
*Flächenpressung zwischen Stift und Bohrung (Lochleibung) und/oder <br />
*Biegespannung im Stift.<br />
hier kannst du dir Formeln zur [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Stiftverbindungen|Berechnung]] ansehen<br />
<br />
Da sich das Materialgefüge von Splinten beim Sichern und Entsichern verändert, dürfen Standardsplinte nach ISO 1234 aus Sicherheitsgründen nach einer Demontage und Montage nicht wieder verwendet und müssen durch neue Teile ersetzt werden. <br />
<br />
Durchmesser von Splint und zugehöriger Bohrung ("Splintloch") müssen aufeinander abgestimmt sein. Sie bilden gemeinsam eine [[Passungen#Spielpassung|Spielpassung]]. Der Splint muss leicht durchsteckbar sein, darf aber radial und axial nur wenig Spiel haben. Die Schenkel werden nach dem Durchstecken gegeneinander aufgebogen (gespreizt). Sie dürfen durch Abschneiden gekürzt werden. Keinesfalls ist aber die Verwendung zu kurzer Splinte gestattet. Deshalb sollte die Länge ungefähr das Doppelte der Bohrungslänge betragen.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="50%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
<br />
Woraus werden Bolzen für höherwertige Belastungen hergestellt und welche Besonderheiten gibt es dabei?<br />
<br />
Welches ist die häufigste Anwendungsart von Stiften?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#Woraus_werden_Bolzen_f.C3.BCr_h.C3.B6herwertige_Belastungen_hergestellt_und_welche_Besonderheiten_gibt_es_dabei.3F|Frage 5]]<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#Welches_ist_die_h.C3.A4ufigste_Anwendungsart_von_Stiften.3F|Frage 6]]<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
|}<br />
<br />
----<br />
<br />
=== Berechnungsformeln ===<br />
<br />
==== Bolzen ====<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! Biegebeanspruchung des Bolzendurchmessers !!Festlegen der Bauteilabmessungen !!Berechnung der Biegemomente in Bolzenmitte!!<br />
|-<br />
| [[Bild:Biegebeanspruchung des Bolzendurchmessers.jpg]]|| [[Bild:Festlegen der Bauteilabmessung.jpg]]||[[Bild:Berechnung der Bolzenmitte.jpg]]<br />
|<br />
|}<br />
<br />
'''d'''= Durchmesser<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>'''= Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''F<sub>nenn</sub>'''= Stangenkraft<br />
<br />
'''&sigma;<sub>b zul</sub>'''= zulässige Biegespannung<br />
<br />
Abhängig von der Mindest[[zugfestigkeit]] R<sub>m</sub> = K<sub>t</sub>*R<sub>mN</sub> gilt erfahrungsgemäß: 0,3*R<sub>m</sub> bei ruhender, 0,2*R<sub>m</sub> bei schwellender und 0,15*R<sub>m</sub> bei wechselnder Belastung<br />
<br />
'''k'''= Einspannfaktor, abhängig vom Einbaufall (Klammerwerte bei Gleitverbindungen)<br />
<br />
k = 1,6 (1,9) für Einbaufall 1 (Bolzen lose in Stange und Gabel)<br />
<br />
k = 1,1 (1,4) für Einbaufall 2 (Bolzen mit [[Übermaßpassung]] in der Gabel)<br />
<br />
k = 1,1 (1,2) für Einbaufall 3 (Bolzen mit [[Übermaßpassung]] in der Stange)<br />
<br />
'''F'''= aus maßgebender Einwirkungskombination ermittelte Stabkraft<br />
<br />
'''t<sub>m</sub>'''= Dicke der Mittelachse<br />
<br />
'''t<sub>A</sub>'''= Dicke der äußeren Laschen<br />
<br />
'''s=''' Spiel zwischen Mittel- und Außenlasche<br />
<br />
'''S<sub>M</sub>'''= Teilsicherheitsbeiwert 1,1 (DIN 18800-1)<br />
<br />
'''R<sub>e</sub>'''= [[Streckgrenze]] des Bauteilwerkstoffes unter Berücksichtigung der Erzeugnisdicke <br />
<br />
'''M<sub>b max</sub>'''= Größtes Biegemoment<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
! '''''zurück zu''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Auslegung|Auslegung]]<br />
|}<br />
<br />
----<br />
<br />
==== Stiftverbindungen ====<br />
<br />
===== Querstift- Verbindungen =====<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! mittlere Flächenpressung in der Nabenbohrung!!mittlere Flächenpressung in der Wellenbohrung!!Scherspannung!!<br />
|-<br />
| [[Bild:PN Flächenpressung.jpg]]|| [[Bild:Pw Flächenpressung.jpg]]||[[Bild:Scherspannung.jpg]]<br />
|<br />
|}<br />
'''T<sub>nenn</sub>''' = von der Verbindung zu übertragendes Nenn[[drehmoment]]<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''d''' = Stiftdurchmesser; <br />
Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: d = (0,2-0,3) <b>·</b> d<sub>w</sub> <br />
<br />
'''s''' = Dicke der Nabenwand<br />
Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: s= (0,25...0,5 <b>·</b> d<sub>w</sub> für [[St]]- und GS-Naben, s = 0,75 <b>·</b> d<sub>w</sub> für GG-Naben<br />
<br />
'''d<sub>w</sub>''' = Wellendurchmesser<br />
<br />
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7-fache Werte<br />
<br />
'''&tau; <sub>zul</sub>''' = zulässige Schubspannung wie zu Gl. (9.3), für Kerbstifte gelten 0,8-fache Werte<br />
<br />
===== Steckstift-Verbindungen =====<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! Vorhandene Biegespannung!!Maximale mittlere Flächenpressung!!<br />
|-<br />
| [[Bild:Vorhandene_Biegespannung.gif]]|| [[Bild:Maximale mittlere Flächenpressung.gif]]<br />
|}<br />
<br />
'''M<sub>bnenn</sub>'''= Nennbiegemoment<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''F<sub>nenn</sub>''' = senkrecht zur Stiftachse wirkende Nennbiegekraft<br />
<br />
'''l''' = Hebelarm der Biegekraft<br />
<br />
'''s''' = Einstecktiefe des Stiftes<br />
<br />
'''d''' = Stiftdurchmesser<br />
<br />
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte<br />
<br />
===== Längsstift- bzw. Rundkeilverbindungen =====<br />
'''Maßgebende mittlere Flächenpressung'''<br />
<br />
[[Bild:Ma%C3%9Fgebende_mittlere_Fl%C3%A4chenpressung.gif]]<br />
<br />
'''T<sub>nenn</sub>''' = von der Verbindung zu übertragendes Nenn[[drehmoment]]<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''d''' = Stiftdurchmesser<br />
<br />
'''d<sub>w</sub>''' = Wellendurchmesser<br />
<br />
'''l''' = tragende Stiftlänge, abhängig von der Nabenbreite, üblich l = (1 ... 1,5) <b>·</b> d<sub>w</sub><br />
<br />
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7-fache Werte<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
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[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Auslegung|Auslegung]]<br />
|}<br />
<br />
== Übungsaufgabe ==<br />
<br />
Ein Zahnkranz mit z = 52 Zähnen, [[Modul]] m = 6 mm, ist mit einem Kranlaufrad 315 mm drehfest zu verbinden. Zahnkranzbohrung und Laufradzapfen werden mit einem Fügedurchmesser von 210 mm und der [[Passungen#Übergangspassung|Übergangspassung]] H7/m6 ausgeführt. Nach dem Aufpressen des Zahnkranzes auf das Laufrad wird die Verbindung durch zwei um 180 Grad versetzte Zylinderstifte DIN ISO 2338 – 16 m6 x 35 – St als '''Längsstifte''' gegen Verdrehen gesichert. Zahnkranz und Laufrad sind aus GS-52.<br />
<br />
Es ist zu prüfen, ob die beiden Längsstifte ein von den Zahnkräften verursachtes, mit mittleren Stößen schwelend auftretendes [[Drehmoment ]] T = 1060 Nm übertragen können. Evtl. vorhandener Reibschluß durch die [[Passungen#Übergangspassung|Übergangspassung]] wird sicherheitshalber nicht berücksichtigt.<br />
<br />
[[Bild:Bild Übungsaufgabe.GIF]]<br />
<br />
hier findest du den Rechengang und die [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#.C3.9Cbungsaufgabe|Lösung]]<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
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[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
<br />
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[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Auslegung|Auslegung]]<br />
|}<br />
<br />
== Lieferanten ==<br />
* [http://www.alstertaler.de/ Alstertaler.de]<br />
* [http://www.seeger-orbis.de/de Seeger-Orbis-GmbH]<br />
<br />
[[Benutzer:Marco Schalwat|Marco Schalwat]] <br />
<br />
[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]<br />
[[Kategorie:Fertigungstechnik]]</div>Marco Schalwathttp://bs-wiki.de/mediawiki/index.php?title=Bolzen-,_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente&diff=13689Bolzen-, Stiftverbindungen und Sicherungselemente2006-05-09T04:01:40Z<p>Marco Schalwat: /* Bolzen */</p>
<hr />
<div>''Dieser Artikel wird zur Zeit bearbeitet von --[[Benutzer:Marco Schalwat|Marco Schalwat]] )<br />
<br><br />
[[Bild:Baustelle.gif]]<br />
<br />
----<br />
<br />
[[Bild:Flash-luemmel2.jpg|right|]]<br />
== Funktion ==<br />
Bauteile lassen sich einfach und günstig durch Bolzen, Stifte oder andere Formteile miteinander verbinden. Diese Verbindungselemente werden sowohl für lose als auch für [[Formschlüssige_Verbindungen|feste Verbindungen]], für Lagerungen, Führungen, Halterungen und zum Sichern von Bauteilen gegen Überlastung, z. B. als Brechbolzen in Sicherheits[[Kupplungen|kupplungen]], verwendet. Bei losen [[Formschlüssige_Verbindungen|Verbindungen]] und zur Aufnahme von axialen Kräften müssen die Bolzen bzw. die gelagerten oder verbundenen Teile häufig durch Sicherungselemente, wie Splinte, Sicherungsringe oder Querstifte, gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert werden.<br />
<br />
== Verwendung ==<br />
Unter einem '''Bolzen''' versteht man ein [[Maschinenelemente|Maschinenelement]] zur gelenkigen Verbindung von Werkstücken. In der Verbindung wird der Bolzen nicht nur auf [[Zugversuch|Zug]], sondern überwiegend auf Scherung belastet. Bolzen können verschraubt oder durch Sicherungsstifte in der Verbindung gehalten werden. Hochwertige Bolzenverbindungen mit großem Durchmesser werden über einen Achshalter gesichert, die zugehörige [[Passungen|Passung]] ist meist eine [[Passungen#Spielpassung|Spielpassung]]. Bolzenverbindungen werden nach dem Passungssystem Einheitsbohrung gefertigt.<br />
<br />
'''Stiftverbindungen''' werden hergestellt, indem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit Übermaß eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und [[kraftschlüssig]]. Stifte dienen zur Sicherung der Lage von Bauteilen. Neben der Lagesicherung von zwei Teilen, dienen Stiftverbindungen zur Kraftbegrenzung (Scherstift), zur Sicherung von Schrauben (Steckstift) oder zur gelenkigen Verbindung und Lagerung von Scheiben oder Rollen (Gelenkstift).<br />
<br />
Zu den '''Sicherungselemente'''n zählen Sicherungsringe, Splinte, Achshalter u.a. derartige Elemente. Diese dienen zur Sicherung von Maschinenteilen gegen axiales Verschieben. Sicherungsringe nach DIN 471 für Wellen und [[DIN]] 472 für Bohrungen werden in Ringnuten (übliche [[Toleranzen|Toleranz]] H13, H11) eingesetzt. Durch die besondere Form der aus Federstahl bestehenden Ringe wird erreicht, dass diese sich beim Einbau rund verformen und mit gleichmäßiger radialer Vorspannung in der Ringnut sitzen. Aufgrund der hohen Kerbwirkung der Nuten sollen Sicherungsringe möglichst nur an den Enden von Bolzen, Achsen oder Wellen angeordnet werden. Durch funktionsgerechte Verwendung der Sicherungsringe lässt sich oftmals eine konstruktive Vereinfachung erzielen und somit Kosten einsparen. Sicherungsringe werden üblicherweise nach Firmenangaben (z.B.[http://www.seeger-orbis.de/de Seeger-Orbis-GmbH]) gegen Umstülpen durch Axialkraft und Ablösen durch Fliehkraft berechnet.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="50%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
Wie werden Bolzen in der Regel beansprucht?<br />
<br />
Welche Verbindungsart entsteht bei einer Stiftverbindung?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#1._Wie_werden_Bolzen_in_der_Regel_beansprucht.3|Frage 1]]<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#2._Welche_Verbindungsart_entsteht_bei_einer_Stiftverbindung.3F|Frage 2]]<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
== Varianten ==<br />
<br />
=== Bolzen ===<br />
{| {{tabelle}}<br />
| Mit und ohne Kopf siehe [[DIN]] EN 22340 (Tab.B. S. 238) || [[Bild:Bolzen.gif]]<br />
|-<br />
| Mit und ohne Splintloch [[DIN]] EN 22341 Einsatzgebiet ist hier als Gelenkbolzen für z.B. Stangenverbindungen || [[Bild:Bolzen_mit_Kopf.gif]]<br />
|-<br />
| Bolzen mit Kopf und Gewindezapfen [[DIN]] 1445: diese werden vorwiegend als festsitzende Lager- und Achsbolzen, z.B. für Seil- und Laufrollen verwendet. || [[Bild:Bolzen_mit_Kopf_und_Gewindezapfen.jpg]]<br />
|}<br />
{| {{Tabelle}}<br />
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[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
|}<br />
<br />
=== Stifte ===<br />
<br />
werden unterteilt in... <br />
* Zylinderstifte [[DIN]] EN ISO 2338 (Tab.B.S237)[[Bild:Zylinderstift.gif]]. <br />
kommen zur Verbindung und zum Fixieren von Teilen an Vorrichtungen oder Werkzeugen in Frage. Sie haben außerdem das gleiche Einsatzgebiet wie Kegelstifte, sind allerdings schwerere lösbar als diese und sehr kostspielig.<br />
* Kegelstifte [[DIN]] EN 22339[[Bild:Kegelstift.gif]] <br />
Kegelstifte werden genutzt, um die bei häufigem Ausbau auftretenden Abnutzungen oder Lochaufweitungen auszugleichen, und somit immer wieder die genaue Lage von Bauteilen zueinander zu gewährleisten.<br />
* Kerbstifte, Spannstifte [[DIN]] EN ISO 8752 [[Bild:Kerbstift.gif]]<br />
Durch die Kerben am Umfang hält der Kerbstift in einer "glatten" Bohrung rüttelfest. Selbst bei Demontage ist es möglich, dass dieser Stift in der Bohrung weiterhin rüttelfest hält. Eine so hergestellte Verbindung ist aufgrund der einfachen Arbeitsweise sehr wirtschaftlich.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="60%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
<br />
Welche Vorteile bieten Kerbstifte gegenüber Kegel- oder Zylinderstiften?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#3._Welche_Vorteile_bieten_Kerbstifte_gegen.C3.BCber_Kegel-_oder_Zylinderstiften.3F|Frage 3]]<br />
<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
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[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
|}<br />
<br />
=== Sicherungselemente ===<br />
<br />
'''''Sicherungsringe''' (''Halteringe ugs. [http://www.seeger-orbis.de/de/ Seegering] o.a. Sprengring) [[Bild:Sicherungsring.gif]]<br />
<br />
[[DIN]] 471 für Wellen<br />
<br />
[[DIN]] 472 für Bohrungen<br />
<br />
Sicherungsringe werden federnd in Nuten eingesetzt. Der aus der Nut ragende Sicherungsring bildet dann eine axiale belastbare Schulter und dient zum Festlegen von Bauteilen wie z.B. Wälzlagern.<br />
[[Wälzlagerungen]]<br />
<br />
<br />
'''''Splinte und Federstecker''''' [[Bild:Splint.gif]]<br />
<br />
[[DIN]] EN ISO 1234<br />
<br />
Die einfache und billige Splintsicherung wird vorwiegend bei losen, gelenkartigen Bolzenverbindungen und bei Schraubenverbindungen angewendet. Als Werkstoff für Splinte wird überwiegend weiches Material wie z.B. [[Kupfer]], [[Kupfer]]-[[Zink]]- und [[Aluminium]][[legierungen]] verwendet.<br />
<br />
Achtung: '''Splinte dürfen bei wichtigen Verbindungen nur einmal verwendet werden!'''<br />
<br />
'''''Stellringe''''' [[Bild:Stellring.gif]]<br />
<br />
[[DIN]] 705<br />
<br />
Stellringe sollen das axiale Spiel von Wellen, Achsen und Bolzen begrenzen oder lose auf diesen sitzende Teile seitlich führen. Die Stellringe werden durch Gewindestifte befestigt. Um mögliche Unfallgefahren zu vermeiden dürfen Stellringe nicht überstehen.<br />
<br />
[http://www.habermann-schrauben.de/normteile%20edelstahl/din705.php Habermann - Schrauben]<br />
<br />
'''''Achshalter''''' [[Bild:Achshalter4.GIF]]<br />
<br />
[[DIN]] 15058<br />
<br />
Achshalter sind Maschinenelemente zur Sicherung von Bolzenverbindungen gegen unbeabsichtigtes Lösen des Bolzens. Der Achshalter besteht aus einem mit zwei Befestigungsschrauben verschraubten rechteckigen Blechstreifen, der in eine in den Bolzen eingestochene Nut eingreift. Soll der Bolzen auch gegen Verdrehen gesichert werden, so wird diese Nut gefräst. Achshalter werden eingesetzt an Bolzenverbindungen mit einem Durchmesser von mehr als 18 mm, sie sind in sechs Stufen bis zu einem Bolzendurchmesser von 250 mm genormt.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="60%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
<br />
Welche Arten von Sicherungselementen gibt es und welchem Einsatzzweck dienen sie?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#4._Welche_Arten_von_Sicherungselementen_gibt_es_und_welchem_Einsatzzweck_dienen_sie.3F|Frage 4<br />
]]<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
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[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
<br />
|}<br />
----<br />
<br />
== [[Dimensionierung]] ==<br />
<br />
Für die Bolzen wählt man überwiegend einen härteren Werkstoff als für die übrigen Bauteile, um Fressgefahr und übermäßigen Verschleiß zu vermeiden. Normbolzen werden aus [[Automatenstahl]] ([[Härte]] 125 bis 245 HV) hergestellt. Bolzen für höherwertige Belastungen stellt man aus entsprechendem Einsatz- und Vergütungsstahl her. Hierbei empfiehlt es sich, die Oberflächen, zu härten und zu schleifen.<br />
<br />
Bolzen werden in der Regel auf Biegung, Schub und Flächenpressung beansprucht. Im Normalfall sind die Biegung und die Flächenpressung für die Auslegung einer Verbindung ausschlaggebend.<br />
<br />
hier kannst du dir Formeln zur [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Bolzen_2|Berechnung]] ansehen<br />
<br />
Stiftverbindungen werden hergestellt, indem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit Übermaß eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und [[kraftschlüssig]].<br />
<br />
Stifte dienen:<br />
* zur Sicherung der Lage von Bauteilen (Passstifte),<br />
* zur scherfesten Verbindung von Maschinenteilen (Verbindungsstifte),<br />
* zur Sicherung von Bolzen und Muttern (Sicherungsstifte) und<br />
* zur Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte).<br />
Wie auch bei der Herstellung von Bolzen, werden Stifte in der Regel aus ungehärtetem [[Stahl]] gefertigt. Um ein Fressen der Stifte zu verhindern, muss ihre [[Festigkeit]] größer sein, als die der übrigen Bauteile. Bei ge[[härte]]tem [[Stahl]] oder Guss ist stets ein Stiftwerkstoff mit hoher [[Festigkeit]] zu verwenden.<br />
<br />
Stiftverbindungen, die hauptsächlich zur Zentrierung und Lagesicherung von Bauteilen dienen und nur geringe Kräfte aufnehmen, werden in der Regel nicht berechnet. Der Durchmesser der Stifte wird erfahrungsgemäß in Abhängigkeit von der Größe der zu verbindenden Teile gewählt.<br />
<br />
Die [[Dimensionierung]] bzw. der Tragfähigkeitsnachweis von Stiftverbindungen erfolgt in Abhängigkeit von der dominierenden Beanspruchung durch Bewertung der:<br />
*Schubspannung im Stift (Abscheren),<br />
*Flächenpressung zwischen Stift und Bohrung (Lochleibung) und/oder <br />
*Biegespannung im Stift.<br />
hier kannst du dir Formeln zur [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Stiftverbindungen|Berechnung]] ansehen<br />
<br />
Da sich das Materialgefüge von Splinten beim Sichern und Entsichern verändert, dürfen Standardsplinte nach ISO 1234 aus Sicherheitsgründen nach einer Demontage und Montage nicht wieder verwendet und müssen durch neue Teile ersetzt werden. <br />
<br />
Durchmesser von Splint und zugehöriger Bohrung ("Splintloch") müssen aufeinander abgestimmt sein. Sie bilden gemeinsam eine [[Passungen#Spielpassung|Spielpassung]]. Der Splint muss leicht durchsteckbar sein, darf aber radial und axial nur wenig Spiel haben. Die Schenkel werden nach dem Durchstecken gegeneinander aufgebogen (gespreizt). Sie dürfen durch Abschneiden gekürzt werden. Keinesfalls ist aber die Verwendung zu kurzer Splinte gestattet. Deshalb sollte die Länge ungefähr das Doppelte der Bohrungslänge betragen.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="50%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
<br />
Woraus werden Bolzen für höherwertige Belastungen hergestellt und welche Besonderheiten gibt es dabei?<br />
<br />
Welches ist die häufigste Anwendungsart von Stiften?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#Woraus_werden_Bolzen_f.C3.BCr_h.C3.B6herwertige_Belastungen_hergestellt_und_welche_Besonderheiten_gibt_es_dabei.3F|Frage 5]]<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#Welches_ist_die_h.C3.A4ufigste_Anwendungsart_von_Stiften.3F|Frage 6]]<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
|}<br />
<br />
----<br />
<br />
=== Berechnungsformeln ===<br />
<br />
==== Bolzen ====<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! Biegebeanspruchung des Bolzendurchmessers !!Festlegen der Bauteilabmessungen !!Berechnung der Biegemomente in Bolzenmitte!!<br />
|-<br />
| [[Bild:Biegebeanspruchung des Bolzendurchmessers.jpg]]|| [[Bild:Festlegen der Bauteilabmessung.jpg]]||[[Bild:Berechnung der Bolzenmitte.jpg]]<br />
|<br />
|}<br />
<br />
'''d'''= Durchmesser<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>'''= Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''F<sub>nenn</sub>'''= Stangenkraft<br />
<br />
'''&sigma;<sub>b zul</sub>'''= zulässige Biegespannung<br />
<br />
Abhängig von der Mindest[[zugfestigkeit]] R<sub>m</sub> = K<sub>t</sub>*R<sub>mN</sub> gilt erfahrungsgemäß: 0,3*R<sub>m</sub> bei ruhender, 0,2*R<sub>m</sub> bei schwellender und 0,15*R<sub>m</sub> bei wechselnder Belastung<br />
<br />
'''k'''= Einspannfaktor, abhängig vom Einbaufall (Klammerwerte bei Gleitverbindungen)<br />
<br />
k = 1,6 (1,9) für Einbaufall 1 (Bolzen lose in Stange und Gabel)<br />
<br />
k = 1,1 (1,4) für Einbaufall 2 (Bolzen mit [[Übermaßpassung]] in der Gabel)<br />
<br />
k = 1,1 (1,2) für Einbaufall 3 (Bolzen mit [[Übermaßpassung]] in der Stange)<br />
<br />
'''F'''= aus maßgebender Einwirkungskombination ermittelte Stabkraft<br />
<br />
'''t<sub>m</sub>'''= Dicke der Mittelachse<br />
<br />
'''t<sub>A</sub>'''= Dicke der äußeren Laschen<br />
<br />
'''s=''' Spiel zwischen Mittel- und Außenlasche<br />
<br />
'''S<sub>M</sub>'''= Teilsicherheitsbeiwert 1,1 (DIN 18800-1)<br />
<br />
'''R<sub>e</sub>'''= [[Streckgrenze]] des Bauteilwerkstoffes unter Berücksichtigung der Erzeugnisdicke <br />
<br />
'''M<sub>b max</sub>'''= Größtes Biegemoment<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
! '''''zurück zu''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Auslegung|Auslegung]]<br />
|}<br />
<br />
----<br />
<br />
==== Stiftverbindungen ====<br />
<br />
===== Querstift- Verbindungen =====<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! mittlere Flächenpressung in der Nabenbohrung!!mittlere Flächenpressung in der Wellenbohrung!!Scherspannung!!<br />
|-<br />
| [[Bild:PN Flächenpressung.jpg]]|| [[Bild:Pw Flächenpressung.jpg]]||[[Bild:Scherspannung.jpg]]<br />
|<br />
|}<br />
'''T<sub>nenn</sub>''' = von der Verbindung zu übertragendes Nenn[[drehmoment]]<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''d''' = Stiftdurchmesser; <br />
Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: d = (0,2-0,3) <b>·</b> d<sub>w</sub> <br />
<br />
'''s''' = Dicke der Nabenwand<br />
Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: s= (0,25...0,5 <b>·</b> d<sub>w</sub> für [[St]]- und GS-Naben, s = 0,75 <b>·</b> d<sub>w</sub> für GG-Naben<br />
<br />
'''d<sub>w</sub>''' = Wellendurchmesser<br />
<br />
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7-fache Werte<br />
<br />
'''&tau; <sub>zul</sub>''' = zulässige Schubspannung wie zu Gl. (9.3), für Kerbstifte gelten 0,8-fache Werte<br />
<br />
===== Steckstift-Verbindungen =====<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! Vorhandene Biegespannung!!Maximale mittlere Flächenpressung!!<br />
|-<br />
| [[Bild:Vorhandene_Biegespannung.gif]]|| [[Bild:Maximale mittlere Flächenpressung.gif]]<br />
|}<br />
<br />
'''M<sub>bnenn</sub>'''= Nennbiegemoment<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''F<sub>nenn</sub>''' = senkrecht zur Stiftachse wirkende Nennbiegekraft<br />
<br />
'''l''' = Hebelarm der Biegekraft<br />
<br />
'''s''' = Einstecktiefe des Stiftes<br />
<br />
'''d''' = Stiftdurchmesser<br />
<br />
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte<br />
<br />
===== Längsstift- bzw. Rundkeilverbindungen =====<br />
'''Maßgebende mittlere Flächenpressung'''<br />
<br />
[[Bild:Ma%C3%9Fgebende_mittlere_Fl%C3%A4chenpressung.gif]]<br />
<br />
'''T<sub>nenn</sub>''' = von der Verbindung zu übertragendes Nenn[[drehmoment]]<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''d''' = Stiftdurchmesser<br />
<br />
'''d<sub>w</sub>''' = Wellendurchmesser<br />
<br />
'''l''' = tragende Stiftlänge, abhängig von der Nabenbreite, üblich l = (1 ... 1,5) <b>·</b> d<sub>w</sub><br />
<br />
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7-fache Werte<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
! '''''zurück zu''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Auslegung|Auslegung]]<br />
|}<br />
<br />
== Übungsaufgabe ==<br />
<br />
Ein Zahnkranz mit z = 52 Zähnen, [[Modul]] m = 6 mm, ist mit einem Kranlaufrad 315 mm drehfest zu verbinden. Zahnkranzbohrung und Laufradzapfen werden mit einem Fügedurchmesser von 210 mm und der [[Passungen#Übergangspassung|Übergangspassung]] H7/m6 ausgeführt. Nach dem Aufpressen des Zahnkranzes auf das Laufrad wird die Verbindung durch zwei um 180 Grad versetzte Zylinderstifte DIN ISO 2338 – 16 m6 x 35 – St als '''Längsstifte''' gegen Verdrehen gesichert. Zahnkranz und Laufrad sind aus GS-52.<br />
<br />
Es ist zu prüfen, ob die beiden Längsstifte ein von den Zahnkräften verursachtes, mit mittleren Stößen schwelend auftretendes [[Drehmoment ]] T = 1060 Nm übertragen können. Evtl. vorhandener Reibschluß durch die [[Passungen#Übergangspassung|Übergangspassung]] wird sicherheitshalber nicht berücksichtigt.<br />
<br />
[[Bild:Bild Übungsaufgabe.GIF]]<br />
<br />
hier findest du den Rechengang und die [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#.C3.9Cbungsaufgabe|Lösung]]<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
<br />
! '''''zurück zu''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Auslegung|Auslegung]]<br />
|}<br />
<br />
== Lieferanten ==<br />
* [http://www.alstertaler.de/ Alstertaler.de]<br />
* [http://www.seeger-orbis.de/de Seeger-Orbis-GmbH]<br />
<br />
[[Benutzer:Marco Schalwat|Marco Schalwat]] <br />
<br />
[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]<br />
[[Kategorie:Fertigungstechnik]]</div>Marco Schalwathttp://bs-wiki.de/mediawiki/index.php?title=Bolzen-,_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen&diff=13513Bolzen-, Stiftverbindungen und Sicherungselemente: Lösungen2006-05-06T07:16:19Z<p>Marco Schalwat: /* Übungsaufgabe */</p>
<hr />
<div>== Wie werden Bolzen in der Regel beansprucht? ==<br />
<br />
In der Verbindung wird der Bolzen nicht nur auf Zug, sondern überwiegend auf Scherung belastet<br />
<br />
== Welche Verbindungsart entsteht bei einer Stiftverbindung? ==<br />
<br />
Die entstehende Verbindung ist form- und kraftschlüssig<br />
<br />
<br />
== Welche Vorteile bieten Kerbstifte gegenüber Kegel- oder Zylinderstiften? ==<br />
<br />
Der Kerbstift hält in einer glatten Bohrung rüttelfest und kann auch mehrmals wiederverwendet werden<br />
<br />
<br />
== Welche Arten von Sicherungselementen gibt es und welchem Einsatzzweck dienen sie? ==<br />
<br />
Es gibt Sicherungsringe, Splinte und Federstecker und Achshalter.<br />
<br />
Sicherungsringe dienen zum Festlegen von Bauteilen auf anderen.<br />
<br />
Splinte dienen zur Sicherung von Bauteilen wie z.B. Bolzen sie werden mit dem Bauteil unverlierbar verbunden.<br />
<br />
Achshalter sichern Achsen und Bolzen gleichzeitig gegen Verschieben und Verdrehen.<br />
<br />
<br />
<br />
== Woraus werden Bolzen für höherwertige Belastungen hergestellt und welche Besonderheiten gibt es dabei? ==<br />
<br />
Bolzen für höherwertige Belastungen stellt man aus entsprechendem Einsatz- und Vergütungsstahl her, hier empfiehlt es sich die Oberflächen zu härten und zu schleifen.<br />
<br />
<br />
== Welches ist die häufigste Anwendungsart von Stiften? ==<br />
<br />
Stiftverbindungen dienen überwiegend zur Zentrierung und Lagesicherung von Bauteilen.<br />
<br />
== Übungsaufgabe ==<br />
'''geg.:'''<br />
<br />
T<sub>nenn</sub>= 1060 Nm <br />
<br />
d = 16mm <br />
<br />
d<sub>w</sub> = 210 mm <br />
<br />
l = 29 mm gem. RM TB 9-3 S. 94<br />
<br />
K<sub>A</sub>= 1,3 gem. RM TB 3-5c S. 42<br />
<br />
R<sub>m</sub> = 400 N/mm<sup>2</sup><br />
<br />
'''ges.:'''<br />
<br />
p<br />
<br />
p<sub>zul</sub> <br />
<br />
'''Die Längsstiftverbindung wird auf Flächenpressung geprüft: ''' <br />
<br />
Allgemeine Formel: [[Bild:Maßgebende mittlere Flächenpressung.gif]]<br />
<br />
<br />
<br />
Lösung: [[Bild:Längsstiftverbindung,Lösung.GIF]] <br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
p<sub>zul</sub>≈ 0,25 <b>·</b> 400 N/mm<sup>2</sup> ≈ 100 N/mm<sup>2</sup> > p = 28 N/mm<sup>2</sup> <br />
<br />
<br />
Ergebnis: Die Längsstift-Verbindung ist ausreichend bemessen, da die mittlere [[Flächenpressung]] <br />
<br />
p = 28 N/mm<sup>2</sup> < p<sub>zul</sub> ≈ 100 N/mm<sup>2</sup> ist. <br />
<br />
<br />
zurück zu <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Bolzen-, Stiftverbindungen und Sicherungselemente]]<br />
<br />
<br />
[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]<br />
[[Kategorie:Fertigungstechnik]]</div>Marco Schalwathttp://bs-wiki.de/mediawiki/index.php?title=Bolzen-,_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen&diff=13512Bolzen-, Stiftverbindungen und Sicherungselemente: Lösungen2006-05-06T07:14:48Z<p>Marco Schalwat: /* Übungsaufgabe */</p>
<hr />
<div>== Wie werden Bolzen in der Regel beansprucht? ==<br />
<br />
In der Verbindung wird der Bolzen nicht nur auf Zug, sondern überwiegend auf Scherung belastet<br />
<br />
== Welche Verbindungsart entsteht bei einer Stiftverbindung? ==<br />
<br />
Die entstehende Verbindung ist form- und kraftschlüssig<br />
<br />
<br />
== Welche Vorteile bieten Kerbstifte gegenüber Kegel- oder Zylinderstiften? ==<br />
<br />
Der Kerbstift hält in einer glatten Bohrung rüttelfest und kann auch mehrmals wiederverwendet werden<br />
<br />
<br />
== Welche Arten von Sicherungselementen gibt es und welchem Einsatzzweck dienen sie? ==<br />
<br />
Es gibt Sicherungsringe, Splinte und Federstecker und Achshalter.<br />
<br />
Sicherungsringe dienen zum Festlegen von Bauteilen auf anderen.<br />
<br />
Splinte dienen zur Sicherung von Bauteilen wie z.B. Bolzen sie werden mit dem Bauteil unverlierbar verbunden.<br />
<br />
Achshalter sichern Achsen und Bolzen gleichzeitig gegen Verschieben und Verdrehen.<br />
<br />
<br />
<br />
== Woraus werden Bolzen für höherwertige Belastungen hergestellt und welche Besonderheiten gibt es dabei? ==<br />
<br />
Bolzen für höherwertige Belastungen stellt man aus entsprechendem Einsatz- und Vergütungsstahl her, hier empfiehlt es sich die Oberflächen zu härten und zu schleifen.<br />
<br />
<br />
== Welches ist die häufigste Anwendungsart von Stiften? ==<br />
<br />
Stiftverbindungen dienen überwiegend zur Zentrierung und Lagesicherung von Bauteilen.<br />
<br />
== Übungsaufgabe ==<br />
'''geg.:'''<br />
<br />
T<sub>nenn</sub>= 1060 Nm <br />
<br />
d = 16mm <br />
<br />
d<sub>w</sub> = 210 mm <br />
<br />
l = 29 mm gem. RM TB 9-3 S. 94<br />
<br />
K<sub>A</sub>= 1,3 gem. RM TB 3-5c S. 42<br />
<br />
R<sub>m</sub> = 400 N/mm<sup>2</sup><br />
<br />
'''ges.:'''<br />
<br />
p<br />
<br />
p<sub>zul</sub> <br />
<br />
'''Die Längsstiftverbindung wird auf Flächenpressung geprüft: ''' <br />
<br />
Allgemeine Formel: [[Bild:Maßgebende mittlere Flächenpressung.gif]]<br />
<br />
<br />
<br />
Lösung: [[Bild:Längsstiftverbindung,Lösung.GIF]] <br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
p<sub>zul</sub>≈ 0,25 <b>·</b> 400 N/mm<sup>2</sup> ≈ 100 N/mm<sup>2</sup> > p = 28 N/mm2 <br />
<br />
<br />
Ergebnis: Die Längsstift-Verbindung ist ausreichend bemessen, da die mittlere Flächenpressung <br />
<br />
p= 28 N/mm<sup>2</sup> < p<sub>zul</sub> ≈ 100 N/mm<sup>2</sup> ist. <br />
<br />
<br />
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[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Bolzen-, Stiftverbindungen und Sicherungselemente]]<br />
<br />
<br />
[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]<br />
[[Kategorie:Fertigungstechnik]]</div>Marco Schalwathttp://bs-wiki.de/mediawiki/index.php?title=Bolzen-,_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen&diff=13511Bolzen-, Stiftverbindungen und Sicherungselemente: Lösungen2006-05-06T07:10:54Z<p>Marco Schalwat: /* Übungsaufgabe */</p>
<hr />
<div>== Wie werden Bolzen in der Regel beansprucht? ==<br />
<br />
In der Verbindung wird der Bolzen nicht nur auf Zug, sondern überwiegend auf Scherung belastet<br />
<br />
== Welche Verbindungsart entsteht bei einer Stiftverbindung? ==<br />
<br />
Die entstehende Verbindung ist form- und kraftschlüssig<br />
<br />
<br />
== Welche Vorteile bieten Kerbstifte gegenüber Kegel- oder Zylinderstiften? ==<br />
<br />
Der Kerbstift hält in einer glatten Bohrung rüttelfest und kann auch mehrmals wiederverwendet werden<br />
<br />
<br />
== Welche Arten von Sicherungselementen gibt es und welchem Einsatzzweck dienen sie? ==<br />
<br />
Es gibt Sicherungsringe, Splinte und Federstecker und Achshalter.<br />
<br />
Sicherungsringe dienen zum Festlegen von Bauteilen auf anderen.<br />
<br />
Splinte dienen zur Sicherung von Bauteilen wie z.B. Bolzen sie werden mit dem Bauteil unverlierbar verbunden.<br />
<br />
Achshalter sichern Achsen und Bolzen gleichzeitig gegen Verschieben und Verdrehen.<br />
<br />
<br />
<br />
== Woraus werden Bolzen für höherwertige Belastungen hergestellt und welche Besonderheiten gibt es dabei? ==<br />
<br />
Bolzen für höherwertige Belastungen stellt man aus entsprechendem Einsatz- und Vergütungsstahl her, hier empfiehlt es sich die Oberflächen zu härten und zu schleifen.<br />
<br />
<br />
== Welches ist die häufigste Anwendungsart von Stiften? ==<br />
<br />
Stiftverbindungen dienen überwiegend zur Zentrierung und Lagesicherung von Bauteilen.<br />
<br />
== Übungsaufgabe ==<br />
'''geg.:'''<br />
<br />
T<sub>nenn</sub>= 1060 Nm <br />
<br />
d = 16mm <br />
<br />
d<sub>w</sub> = 210mm <br />
<br />
l = 29mm gem. RM TB 9-3 S. 94<br />
<br />
K<sub>A</sub>= 1,3 gem. RM TB 3-5c S. 42<br />
<br />
R<sub>m</sub> = 400 N/mm<sup>2</sup><br />
<br />
'''ges:'''<br />
<br />
p<br />
<br />
p<sub>zul</sub> <br />
<br />
'''Die Längsstiftverbindung wird auf Flächenpressung geprüft: ''' <br />
<br />
Allgemeine Formel: [[Bild:Maßgebende mittlere Flächenpressung.gif]]<br />
<br />
<br />
<br />
Lösung: [[Bild:Längsstiftverbindung,Lösung.GIF]] <br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
p<sub>zul</sub>≈ 0,25 * 400 N/mm<sup>2</sup> ≈ 100 N/mm<sup>2</sup> > p = 28 N/mm2 <br />
<br />
<br />
Ergebnis: Die Längsstift - Verbindung ist ausreichend bemessen, da die mittlere Flächenpressung <br />
<br />
p= 28 N/mm<sup>2</sup> < p<sub>zul</sub> ≈ 100 N/mm<sup>2</sup> ist. <br />
<br />
<br />
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[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Bolzen-, Stiftverbindungen und Sicherungselemente]]<br />
<br />
<br />
[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]<br />
[[Kategorie:Fertigungstechnik]]</div>Marco Schalwathttp://bs-wiki.de/mediawiki/index.php?title=Bolzen-,_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente&diff=13510Bolzen-, Stiftverbindungen und Sicherungselemente2006-05-06T07:05:15Z<p>Marco Schalwat: </p>
<hr />
<div>''Dieser Artikel wird zur Zeit bearbeitet von --[[Benutzer:Marco Schalwat|Marco Schalwat]] )<br />
<br><br />
[[Bild:Baustelle.gif]]<br />
<br />
----<br />
<br />
[[Bild:Flash-luemmel2.jpg|right|]]<br />
== Funktion ==<br />
Bauteile lassen sich einfach und günstig durch Bolzen, Stifte oder andere Formteile miteinander verbinden. Diese Verbindungselemente werden sowohl für lose als auch für [[Formschlüssige_Verbindungen|feste Verbindungen]], für Lagerungen, Führungen, Halterungen und zum Sichern von Bauteilen gegen Überlastung, z. B. als Brechbolzen in Sicherheits[[Kupplungen|kupplungen]], verwendet. Bei losen [[Formschlüssige_Verbindungen|Verbindungen]] und zur Aufnahme von axialen Kräften müssen die Bolzen bzw. die gelagerten oder verbundenen Teile häufig durch Sicherungselemente, wie Splinte, Sicherungsringe oder Querstifte, gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert werden.<br />
<br />
== Verwendung ==<br />
Unter einem '''Bolzen''' versteht man ein [[Maschinenelemente|Maschinenelement]] zur gelenkigen Verbindung von Werkstücken. In der Verbindung wird der Bolzen nicht nur auf [[Zugversuch|Zug]], sondern überwiegend auf Scherung belastet. Bolzen können verschraubt oder durch Sicherungsstifte in der Verbindung gehalten werden. Hochwertige Bolzenverbindungen mit großem Durchmesser werden über einen Achshalter gesichert, die zugehörige [[Passungen|Passung]] ist meist eine [[Passungen#Spielpassung|Spielpassung]]. Bolzenverbindungen werden nach dem Passungssystem Einheitsbohrung gefertigt.<br />
<br />
'''Stiftverbindungen''' werden hergestellt, indem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit Übermaß eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und [[kraftschlüssig]]. Stifte dienen zur Sicherung der Lage von Bauteilen. Neben der Lagesicherung von zwei Teilen, dienen Stiftverbindungen zur Kraftbegrenzung (Scherstift), zur Sicherung von Schrauben (Steckstift) oder zur gelenkigen Verbindung und Lagerung von Scheiben oder Rollen (Gelenkstift).<br />
<br />
Zu den '''Sicherungselemente'''n zählen Sicherungsringe, Splinte, Achshalter u.a. derartige Elemente. Diese dienen zur Sicherung von Maschinenteilen gegen axiales Verschieben. Sicherungsringe nach DIN 471 für Wellen und [[DIN]] 472 für Bohrungen werden in Ringnuten (übliche [[Toleranzen|Toleranz]] H13, H11) eingesetzt. Durch die besondere Form der aus Federstahl bestehenden Ringe wird erreicht, dass diese sich beim Einbau rund verformen und mit gleichmäßiger radialer Vorspannung in der Ringnut sitzen. Aufgrund der hohen Kerbwirkung der Nuten sollen Sicherungsringe möglichst nur an den Enden von Bolzen, Achsen oder Wellen angeordnet werden. Durch funktionsgerechte Verwendung der Sicherungsringe lässt sich oftmals eine konstruktive Vereinfachung erzielen und somit Kosten einsparen. Sicherungsringe werden üblicherweise nach Firmenangaben (z.B.[http://www.seeger-orbis.de/de Seeger-Orbis-GmbH]) gegen Umstülpen durch Axialkraft und Ablösen durch Fliehkraft berechnet.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="50%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
Wie werden Bolzen in der Regel beansprucht?<br />
<br />
Welche Verbindungsart entsteht bei einer Stiftverbindung?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#1._Wie_werden_Bolzen_in_der_Regel_beansprucht.3|Frage 1]]<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#2._Welche_Verbindungsart_entsteht_bei_einer_Stiftverbindung.3F|Frage 2]]<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
== Varianten ==<br />
<br />
=== Bolzen ===<br />
{| {{tabelle}}<br />
| Mit und ohne Kopf siehe [[DIN]] EN 22340 (Tab.B. S. 238) || [[Bild:Bolzen.gif]]<br />
|-<br />
| Mit und ohne Splintloch [[DIN]] EN 22341Einsatzgebiet ist hier als Gelenkbolzen für z.B. Stangenverbindungen || [[Bild:Bolzen_mit_Kopf.gif]]<br />
|-<br />
| Bolzen mit Kopf und Gewindezapfen [[DIN]] 1445: diese werden vorwiegend als festsitzende Lager- und Achsbolzen, z.B. für Seil- und Laufrollen verwendet || [[Bild:Bolzen_mit_Kopf_und_Gewindezapfen.jpg]]<br />
|}<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
|}<br />
<br />
=== Stifte ===<br />
<br />
werden unterteilt in... <br />
* Zylinderstifte [[DIN]] EN ISO 2338 (Tab.B.S237)[[Bild:Zylinderstift.gif]]. <br />
kommen zur Verbindung und zum Fixieren von Teilen an Vorrichtungen oder Werkzeugen in Frage. Sie haben außerdem das gleiche Einsatzgebiet wie Kegelstifte, sind allerdings schwerere lösbar als diese und sehr kostspielig.<br />
* Kegelstifte [[DIN]] EN 22339[[Bild:Kegelstift.gif]] <br />
Kegelstifte werden genutzt, um die bei häufigem Ausbau auftretenden Abnutzungen oder Lochaufweitungen auszugleichen, und somit immer wieder die genaue Lage von Bauteilen zueinander zu gewährleisten.<br />
* Kerbstifte, Spannstifte [[DIN]] EN ISO 8752 [[Bild:Kerbstift.gif]]<br />
Durch die Kerben am Umfang hält der Kerbstift in einer "glatten" Bohrung rüttelfest. Selbst bei Demontage ist es möglich, dass dieser Stift in der Bohrung weiterhin rüttelfest hält. Eine so hergestellte Verbindung ist aufgrund der einfachen Arbeitsweise sehr wirtschaftlich.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="60%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
<br />
Welche Vorteile bieten Kerbstifte gegenüber Kegel- oder Zylinderstiften?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#3._Welche_Vorteile_bieten_Kerbstifte_gegen.C3.BCber_Kegel-_oder_Zylinderstiften.3F|Frage 3]]<br />
<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
|}<br />
<br />
=== Sicherungselemente ===<br />
<br />
'''''Sicherungsringe''' (''Halteringe ugs. [http://www.seeger-orbis.de/de/ Seegering] o.a. Sprengring) [[Bild:Sicherungsring.gif]]<br />
<br />
[[DIN]] 471 für Wellen<br />
<br />
[[DIN]] 472 für Bohrungen<br />
<br />
Sicherungsringe werden federnd in Nuten eingesetzt. Der aus der Nut ragende Sicherungsring bildet dann eine axiale belastbare Schulter und dient zum Festlegen von Bauteilen wie z.B. Wälzlagern.<br />
[[Wälzlagerungen]]<br />
<br />
<br />
'''''Splinte und Federstecker''''' [[Bild:Splint.gif]]<br />
<br />
[[DIN]] EN ISO 1234<br />
<br />
Die einfache und billige Splintsicherung wird vorwiegend bei losen, gelenkartigen Bolzenverbindungen und bei Schraubenverbindungen angewendet. Als Werkstoff für Splinte wird überwiegend weiches Material wie z.B. [[Kupfer]], [[Kupfer]]-[[Zink]]- und [[Aluminium]][[legierungen]] verwendet.<br />
<br />
Achtung: '''Splinte dürfen bei wichtigen Verbindungen nur einmal verwendet werden!'''<br />
<br />
'''''Stellringe''''' [[Bild:Stellring.gif]]<br />
<br />
[[DIN]] 705<br />
<br />
Stellringe sollen das axiale Spiel von Wellen, Achsen und Bolzen begrenzen oder lose auf diesen sitzende Teile seitlich führen. Die Stellringe werden durch Gewindestifte befestigt. Um mögliche Unfallgefahren zu vermeiden dürfen Stellringe nicht überstehen.<br />
<br />
[http://www.habermann-schrauben.de/normteile%20edelstahl/din705.php Habermann - Schrauben]<br />
<br />
'''''Achshalter''''' [[Bild:Achshalter4.GIF]]<br />
<br />
[[DIN]] 15058<br />
<br />
Achshalter sind Maschinenelemente zur Sicherung von Bolzenverbindungen gegen unbeabsichtigtes Lösen des Bolzens. Der Achshalter besteht aus einem mit zwei Befestigungsschrauben verschraubten rechteckigen Blechstreifen, der in eine in den Bolzen eingestochene Nut eingreift. Soll der Bolzen auch gegen Verdrehen gesichert werden, so wird diese Nut gefräst. Achshalter werden eingesetzt an Bolzenverbindungen mit einem Durchmesser von mehr als 18 mm, sie sind in sechs Stufen bis zu einem Bolzendurchmesser von 250 mm genormt.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="60%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
<br />
Welche Arten von Sicherungselementen gibt es und welchem Einsatzzweck dienen sie?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#4._Welche_Arten_von_Sicherungselementen_gibt_es_und_welchem_Einsatzzweck_dienen_sie.3F|Frage 4<br />
]]<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
<br />
|}<br />
----<br />
<br />
== [[Dimensionierung]] ==<br />
<br />
Für die Bolzen wählt man überwiegend einen härteren Werkstoff als für die übrigen Bauteile, um Fressgefahr und übermäßigen Verschleiß zu vermeiden. Normbolzen werden aus [[Automatenstahl]] ([[Härte]] 125 bis 245 HV) hergestellt. Bolzen für höherwertige Belastungen stellt man aus entsprechendem Einsatz- und Vergütungsstahl her. Hierbei empfiehlt es sich, die Oberflächen, zu härten und zu schleifen.<br />
<br />
Bolzen werden in der Regel auf Biegung, Schub und Flächenpressung beansprucht. Im Normalfall sind die Biegung und die Flächenpressung für die Auslegung einer Verbindung ausschlaggebend.<br />
<br />
hier kannst du dir Formeln zur [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Bolzen_2|Berechnung]] ansehen<br />
<br />
Stiftverbindungen werden hergestellt, indem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit Übermaß eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und [[kraftschlüssig]].<br />
<br />
Stifte dienen:<br />
* zur Sicherung der Lage von Bauteilen (Passstifte),<br />
* zur scherfesten Verbindung von Maschinenteilen (Verbindungsstifte),<br />
* zur Sicherung von Bolzen und Muttern (Sicherungsstifte) und<br />
* zur Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte).<br />
Wie auch bei der Herstellung von Bolzen, werden Stifte in der Regel aus ungehärtetem [[Stahl]] gefertigt. Um ein Fressen der Stifte zu verhindern, muss ihre [[Festigkeit]] größer sein, als die der übrigen Bauteile. Bei ge[[härte]]tem [[Stahl]] oder Guss ist stets ein Stiftwerkstoff mit hoher [[Festigkeit]] zu verwenden.<br />
<br />
Stiftverbindungen, die hauptsächlich zur Zentrierung und Lagesicherung von Bauteilen dienen und nur geringe Kräfte aufnehmen, werden in der Regel nicht berechnet. Der Durchmesser der Stifte wird erfahrungsgemäß in Abhängigkeit von der Größe der zu verbindenden Teile gewählt.<br />
<br />
Die [[Dimensionierung]] bzw. der Tragfähigkeitsnachweis von Stiftverbindungen erfolgt in Abhängigkeit von der dominierenden Beanspruchung durch Bewertung der:<br />
*Schubspannung im Stift (Abscheren),<br />
*Flächenpressung zwischen Stift und Bohrung (Lochleibung) und/oder <br />
*Biegespannung im Stift.<br />
hier kannst du dir Formeln zur [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Stiftverbindungen|Berechnung]] ansehen<br />
<br />
Da sich das Materialgefüge von Splinten beim Sichern und Entsichern verändert, dürfen Standardsplinte nach ISO 1234 aus Sicherheitsgründen nach einer Demontage und Montage nicht wieder verwendet und müssen durch neue Teile ersetzt werden. <br />
<br />
Durchmesser von Splint und zugehöriger Bohrung ("Splintloch") müssen aufeinander abgestimmt sein. Sie bilden gemeinsam eine [[Passungen#Spielpassung|Spielpassung]]. Der Splint muss leicht durchsteckbar sein, darf aber radial und axial nur wenig Spiel haben. Die Schenkel werden nach dem Durchstecken gegeneinander aufgebogen (gespreizt). Sie dürfen durch Abschneiden gekürzt werden. Keinesfalls ist aber die Verwendung zu kurzer Splinte gestattet. Deshalb sollte die Länge ungefähr das Doppelte der Bohrungslänge betragen.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="50%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
<br />
Woraus werden Bolzen für höherwertige Belastungen hergestellt und welche Besonderheiten gibt es dabei?<br />
<br />
Welches ist die häufigste Anwendungsart von Stiften?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#Woraus_werden_Bolzen_f.C3.BCr_h.C3.B6herwertige_Belastungen_hergestellt_und_welche_Besonderheiten_gibt_es_dabei.3F|Frage 5]]<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#Welches_ist_die_h.C3.A4ufigste_Anwendungsart_von_Stiften.3F|Frage 6]]<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
|}<br />
<br />
----<br />
<br />
=== Berechnungsformeln ===<br />
<br />
==== Bolzen ====<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! Biegebeanspruchung des Bolzendurchmessers !!Festlegen der Bauteilabmessungen !!Berechnung der Biegemomente in Bolzenmitte!!<br />
|-<br />
| [[Bild:Biegebeanspruchung des Bolzendurchmessers.jpg]]|| [[Bild:Festlegen der Bauteilabmessung.jpg]]||[[Bild:Berechnung der Bolzenmitte.jpg]]<br />
|<br />
|}<br />
<br />
'''d'''= Durchmesser<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>'''= Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''F<sub>nenn</sub>'''= Stangenkraft<br />
<br />
'''&sigma;<sub>b zul</sub>'''= zulässige Biegespannung<br />
<br />
Abhängig von der Mindest[[zugfestigkeit]] R<sub>m</sub> = K<sub>t</sub>*R<sub>mN</sub> gilt erfahrungsgemäß: 0,3*R<sub>m</sub> bei ruhender, 0,2*R<sub>m</sub> bei schwellender und 0,15*R<sub>m</sub> bei wechselnder Belastung<br />
<br />
'''k'''= Einspannfaktor, abhängig vom Einbaufall (Klammerwerte bei Gleitverbindungen)<br />
<br />
k = 1,6 (1,9) für Einbaufall 1 (Bolzen lose in Stange und Gabel)<br />
<br />
k = 1,1 (1,4) für Einbaufall 2 (Bolzen mit [[Übermaßpassung]] in der Gabel)<br />
<br />
k = 1,1 (1,2) für Einbaufall 3 (Bolzen mit [[Übermaßpassung]] in der Stange)<br />
<br />
'''F'''= aus maßgebender Einwirkungskombination ermittelte Stabkraft<br />
<br />
'''t<sub>m</sub>'''= Dicke der Mittelachse<br />
<br />
'''t<sub>A</sub>'''= Dicke der äußeren Laschen<br />
<br />
'''s=''' Spiel zwischen Mittel- und Außenlasche<br />
<br />
'''S<sub>M</sub>'''= Teilsicherheitsbeiwert 1,1 (DIN 18800-1)<br />
<br />
'''R<sub>e</sub>'''= [[Streckgrenze]] des Bauteilwerkstoffes unter Berücksichtigung der Erzeugnisdicke <br />
<br />
'''M<sub>b max</sub>'''= Größtes Biegemoment<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
! '''''zurück zu''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Auslegung|Auslegung]]<br />
|}<br />
<br />
----<br />
<br />
==== Stiftverbindungen ====<br />
<br />
===== Querstift- Verbindungen =====<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! mittlere Flächenpressung in der Nabenbohrung!!mittlere Flächenpressung in der Wellenbohrung!!Scherspannung!!<br />
|-<br />
| [[Bild:PN Flächenpressung.jpg]]|| [[Bild:Pw Flächenpressung.jpg]]||[[Bild:Scherspannung.jpg]]<br />
|<br />
|}<br />
'''T<sub>nenn</sub>''' = von der Verbindung zu übertragendes Nenn[[drehmoment]]<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''d''' = Stiftdurchmesser; <br />
Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: d = (0,2-0,3) <b>·</b> d<sub>w</sub> <br />
<br />
'''s''' = Dicke der Nabenwand<br />
Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: s= (0,25...0,5 <b>·</b> d<sub>w</sub> für [[St]]- und GS-Naben, s = 0,75 <b>·</b> d<sub>w</sub> für GG-Naben<br />
<br />
'''d<sub>w</sub>''' = Wellendurchmesser<br />
<br />
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7-fache Werte<br />
<br />
'''&tau; <sub>zul</sub>''' = zulässige Schubspannung wie zu Gl. (9.3), für Kerbstifte gelten 0,8-fache Werte<br />
<br />
===== Steckstift-Verbindungen =====<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! Vorhandene Biegespannung!!Maximale mittlere Flächenpressung!!<br />
|-<br />
| [[Bild:Vorhandene_Biegespannung.gif]]|| [[Bild:Maximale mittlere Flächenpressung.gif]]<br />
|}<br />
<br />
'''M<sub>bnenn</sub>'''= Nennbiegemoment<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''F<sub>nenn</sub>''' = senkrecht zur Stiftachse wirkende Nennbiegekraft<br />
<br />
'''l''' = Hebelarm der Biegekraft<br />
<br />
'''s''' = Einstecktiefe des Stiftes<br />
<br />
'''d''' = Stiftdurchmesser<br />
<br />
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte<br />
<br />
===== Längsstift- bzw. Rundkeilverbindungen =====<br />
'''Maßgebende mittlere Flächenpressung'''<br />
<br />
[[Bild:Ma%C3%9Fgebende_mittlere_Fl%C3%A4chenpressung.gif]]<br />
<br />
'''T<sub>nenn</sub>''' = von der Verbindung zu übertragendes Nenn[[drehmoment]]<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''d''' = Stiftdurchmesser<br />
<br />
'''d<sub>w</sub>''' = Wellendurchmesser<br />
<br />
'''l''' = tragende Stiftlänge, abhängig von der Nabenbreite, üblich l = (1 ... 1,5) <b>·</b> d<sub>w</sub><br />
<br />
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7-fache Werte<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
! '''''zurück zu''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Auslegung|Auslegung]]<br />
|}<br />
<br />
== Übungsaufgabe ==<br />
<br />
Ein Zahnkranz mit z = 52 Zähnen, [[Modul]] m = 6 mm, ist mit einem Kranlaufrad 315 mm drehfest zu verbinden. Zahnkranzbohrung und Laufradzapfen werden mit einem Fügedurchmesser von 210 mm und der [[Passungen#Übergangspassung|Übergangspassung]] H7/m6 ausgeführt. Nach dem Aufpressen des Zahnkranzes auf das Laufrad wird die Verbindung durch zwei um 180 Grad versetzte Zylinderstifte DIN ISO 2338 – 16 m6 x 35 – St als '''Längsstifte''' gegen Verdrehen gesichert. Zahnkranz und Laufrad sind aus GS-52.<br />
<br />
Es ist zu prüfen, ob die beiden Längsstifte ein von den Zahnkräften verursachtes, mit mittleren Stößen schwelend auftretendes [[Drehmoment ]] T = 1060 Nm übertragen können. Evtl. vorhandener Reibschluß durch die [[Passungen#Übergangspassung|Übergangspassung]] wird sicherheitshalber nicht berücksichtigt.<br />
<br />
[[Bild:Bild Übungsaufgabe.GIF]]<br />
<br />
hier findest du den Rechengang und die [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#.C3.9Cbungsaufgabe|Lösung]]<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
<br />
! '''''zurück zu''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Auslegung|Auslegung]]<br />
|}<br />
<br />
== Lieferanten ==<br />
* [http://www.alstertaler.de/ Alstertaler.de]<br />
* [http://www.seeger-orbis.de/de Seeger-Orbis-GmbH]<br />
<br />
[[Benutzer:Marco Schalwat|Marco Schalwat]] <br />
<br />
[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]<br />
[[Kategorie:Fertigungstechnik]]</div>Marco Schalwathttp://bs-wiki.de/mediawiki/index.php?title=Passungen&diff=13509Passungen2006-05-06T07:01:24Z<p>Marco Schalwat: </p>
<hr />
<div>== Spielpassung ==<br />
{{neu}}<br />
== Übergangspassung ==<br />
{{neu}}<br />
== Übermaßpassung ==<br />
{{neu}}<br />
== Übung ==<br />
*2.1<br>[[Bild:UE 2 1 Passungen.png]]<br />
[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]</div>Marco Schalwathttp://bs-wiki.de/mediawiki/index.php?title=Bolzen-,_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente&diff=13508Bolzen-, Stiftverbindungen und Sicherungselemente2006-05-06T06:56:46Z<p>Marco Schalwat: /* Übungsaufgabe */</p>
<hr />
<div>''Dieser Artikel wird zur Zeit bearbeitet von --[[Benutzer:Marco Schalwat|Marco Schalwat]] )<br />
<br><br />
[[Bild:Baustelle.gif]]<br />
<br />
----<br />
<br />
[[Bild:Flash-luemmel2.jpg|right|]]<br />
== Funktion ==<br />
Bauteile lassen sich einfach und günstig durch Bolzen, Stifte oder andere Formteile miteinander verbinden. Diese Verbindungselemente werden sowohl für lose als auch für [[Formschlüssige_Verbindungen|feste Verbindungen]], für Lagerungen, Führungen, Halterungen und zum Sichern von Bauteilen gegen Überlastung, z. B. als Brechbolzen in Sicherheits[[Kupplungen|kupplungen]], verwendet. Bei losen [[Formschlüssige_Verbindungen|Verbindungen]] und zur Aufnahme von axialen Kräften müssen die Bolzen bzw. die gelagerten oder verbundenen Teile häufig durch Sicherungselemente, wie Splinte, Sicherungsringe oder Querstifte, gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert werden.<br />
<br />
== Verwendung ==<br />
Unter einem '''Bolzen''' versteht man ein [[Maschinenelemente|Maschinenelement]] zur gelenkigen Verbindung von Werkstücken. In der Verbindung wird der Bolzen nicht nur auf [[Zugversuch|Zug]], sondern überwiegend auf Scherung belastet. Bolzen können verschraubt oder durch Sicherungsstifte in der Verbindung gehalten werden. Hochwertige Bolzenverbindungen mit großem Durchmesser werden über einen Achshalter gesichert, die zugehörige [[Passungen|Passung]] ist meist eine Spielpassung. Bolzenverbindungen werden nach dem Passungssystem Einheitsbohrung gefertigt.<br />
<br />
'''Stiftverbindungen''' werden hergestellt, indem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit Übermaß eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und [[kraftschlüssig]]. Stifte dienen zur Sicherung der Lage von Bauteilen. Neben der Lagesicherung von zwei Teilen, dienen Stiftverbindungen zur Kraftbegrenzung (Scherstift), zur Sicherung von Schrauben (Steckstift) oder zur gelenkigen Verbindung und Lagerung von Scheiben oder Rollen (Gelenkstift).<br />
<br />
Zu den '''Sicherungselemente'''n zählen Sicherungsringe, Splinte, Achshalter u.a. derartige Elemente. Diese dienen zur Sicherung von Maschinenteilen gegen axiales Verschieben. Sicherungsringe nach DIN 471 für Wellen und [[DIN]] 472 für Bohrungen werden in Ringnuten (übliche [[Toleranzen|Toleranz]] H13, H11) eingesetzt. Durch die besondere Form der aus Federstahl bestehenden Ringe wird erreicht, dass diese sich beim Einbau rund verformen und mit gleichmäßiger radialer Vorspannung in der Ringnut sitzen. Aufgrund der hohen Kerbwirkung der Nuten sollen Sicherungsringe möglichst nur an den Enden von Bolzen, Achsen oder Wellen angeordnet werden. Durch funktionsgerechte Verwendung der Sicherungsringe lässt sich oftmals eine konstruktive Vereinfachung erzielen und somit Kosten einsparen. Sicherungsringe werden üblicherweise nach Firmenangaben (z.B.[http://www.seeger-orbis.de/de Seeger-Orbis-GmbH]) gegen Umstülpen durch Axialkraft und Ablösen durch Fliehkraft berechnet.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="50%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
Wie werden Bolzen in der Regel beansprucht?<br />
<br />
Welche Verbindungsart entsteht bei einer Stiftverbindung?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#1._Wie_werden_Bolzen_in_der_Regel_beansprucht.3|Frage 1]]<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#2._Welche_Verbindungsart_entsteht_bei_einer_Stiftverbindung.3F|Frage 2]]<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
== Varianten ==<br />
<br />
=== Bolzen ===<br />
{| {{tabelle}}<br />
| Mit und ohne Kopf siehe [[DIN]] EN 22340 (Tab.B. S. 238) || [[Bild:Bolzen.gif]]<br />
|-<br />
| Mit und ohne Splintloch [[DIN]] EN 22341Einsatzgebiet ist hier als Gelenkbolzen für z.B. Stangenverbindungen || [[Bild:Bolzen_mit_Kopf.gif]]<br />
|-<br />
| Bolzen mit Kopf und Gewindezapfen [[DIN]] 1445: diese werden vorwiegend als festsitzende Lager- und Achsbolzen, z.B. für Seil- und Laufrollen verwendet || [[Bild:Bolzen_mit_Kopf_und_Gewindezapfen.jpg]]<br />
|}<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
|}<br />
<br />
=== Stifte ===<br />
<br />
werden unterteilt in... <br />
* Zylinderstifte [[DIN]] EN ISO 2338 (Tab.B.S237)[[Bild:Zylinderstift.gif]]. <br />
kommen zur Verbindung und zum Fixieren von Teilen an Vorrichtungen oder Werkzeugen in Frage. Sie haben außerdem das gleiche Einsatzgebiet wie Kegelstifte, sind allerdings schwerere lösbar als diese und sehr kostspielig.<br />
* Kegelstifte [[DIN]] EN 22339[[Bild:Kegelstift.gif]] <br />
Kegelstifte werden genutzt, um die bei häufigem Ausbau auftretenden Abnutzungen oder Lochaufweitungen auszugleichen, und somit immer wieder die genaue Lage von Bauteilen zueinander zu gewährleisten.<br />
* Kerbstifte, Spannstifte [[DIN]] EN ISO 8752 [[Bild:Kerbstift.gif]]<br />
Durch die Kerben am Umfang hält der Kerbstift in einer "glatten" Bohrung rüttelfest. Selbst bei Demontage ist es möglich, dass dieser Stift in der Bohrung weiterhin rüttelfest hält. Eine so hergestellte Verbindung ist aufgrund der einfachen Arbeitsweise sehr wirtschaftlich.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="60%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
<br />
Welche Vorteile bieten Kerbstifte gegenüber Kegel- oder Zylinderstiften?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#3._Welche_Vorteile_bieten_Kerbstifte_gegen.C3.BCber_Kegel-_oder_Zylinderstiften.3F|Frage 3]]<br />
<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
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[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
|}<br />
<br />
=== Sicherungselemente ===<br />
<br />
'''''Sicherungsringe''' (''Halteringe ugs. [http://www.seeger-orbis.de/de/ Seegering] o.a. Sprengring) [[Bild:Sicherungsring.gif]]<br />
<br />
[[DIN]] 471 für Wellen<br />
<br />
[[DIN]] 472 für Bohrungen<br />
<br />
Sicherungsringe werden federnd in Nuten eingesetzt. Der aus der Nut ragende Sicherungsring bildet dann eine axiale belastbare Schulter und dient zum Festlegen von Bauteilen wie z.B. Wälzlagern.<br />
[[Wälzlagerungen]]<br />
<br />
<br />
'''''Splinte und Federstecker''''' [[Bild:Splint.gif]]<br />
<br />
[[DIN]] EN ISO 1234<br />
<br />
Die einfache und billige Splintsicherung wird vorwiegend bei losen, gelenkartigen Bolzenverbindungen und bei Schraubenverbindungen angewendet. Als Werkstoff für Splinte wird überwiegend weiches Material wie z.B. [[Kupfer]], [[Kupfer]]-[[Zink]]- und [[Aluminium]][[legierungen]] verwendet.<br />
<br />
Achtung: '''Splinte dürfen bei wichtigen Verbindungen nur einmal verwendet werden!'''<br />
<br />
'''''Stellringe''''' [[Bild:Stellring.gif]]<br />
<br />
[[DIN]] 705<br />
<br />
Stellringe sollen das axiale Spiel von Wellen, Achsen und Bolzen begrenzen oder lose auf diesen sitzende Teile seitlich führen. Die Stellringe werden durch Gewindestifte befestigt. Um mögliche Unfallgefahren zu vermeiden dürfen Stellringe nicht überstehen.<br />
<br />
[http://www.habermann-schrauben.de/normteile%20edelstahl/din705.php Habermann - Schrauben]<br />
<br />
'''''Achshalter''''' [[Bild:Achshalter4.GIF]]<br />
<br />
[[DIN]] 15058<br />
<br />
Achshalter sind Maschinenelemente zur Sicherung von Bolzenverbindungen gegen unbeabsichtigtes Lösen des Bolzens. Der Achshalter besteht aus einem mit zwei Befestigungsschrauben verschraubten rechteckigen Blechstreifen, der in eine in den Bolzen eingestochene Nut eingreift. Soll der Bolzen auch gegen Verdrehen gesichert werden, so wird diese Nut gefräst. Achshalter werden eingesetzt an Bolzenverbindungen mit einem Durchmesser von mehr als 18 mm, sie sind in sechs Stufen bis zu einem Bolzendurchmesser von 250 mm genormt.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="60%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
<br />
Welche Arten von Sicherungselementen gibt es und welchem Einsatzzweck dienen sie?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#4._Welche_Arten_von_Sicherungselementen_gibt_es_und_welchem_Einsatzzweck_dienen_sie.3F|Frage 4<br />
]]<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
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[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
<br />
|}<br />
----<br />
<br />
== [[Dimensionierung]] ==<br />
<br />
Für die Bolzen wählt man überwiegend einen härteren Werkstoff als für die übrigen Bauteile, um Fressgefahr und übermäßigen Verschleiß zu vermeiden. Normbolzen werden aus [[Automatenstahl]] ([[Härte]] 125 bis 245 HV) hergestellt. Bolzen für höherwertige Belastungen stellt man aus entsprechendem Einsatz- und Vergütungsstahl her. Hierbei empfiehlt es sich, die Oberflächen, zu härten und zu schleifen.<br />
<br />
Bolzen werden in der Regel auf Biegung, Schub und Flächenpressung beansprucht. Im Normalfall sind die Biegung und die Flächenpressung für die Auslegung einer Verbindung ausschlaggebend.<br />
<br />
hier kannst du dir Formeln zur [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Bolzen_2|Berechnung]] ansehen<br />
<br />
Stiftverbindungen werden hergestellt, indem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit Übermaß eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und [[kraftschlüssig]].<br />
<br />
Stifte dienen:<br />
* zur Sicherung der Lage von Bauteilen (Passstifte),<br />
* zur scherfesten Verbindung von Maschinenteilen (Verbindungsstifte),<br />
* zur Sicherung von Bolzen und Muttern (Sicherungsstifte) und<br />
* zur Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte).<br />
Wie auch bei der Herstellung von Bolzen, werden Stifte in der Regel aus ungehärtetem [[Stahl]] gefertigt. Um ein Fressen der Stifte zu verhindern, muss ihre [[Festigkeit]] größer sein, als die der übrigen Bauteile. Bei ge[[härte]]tem [[Stahl]] oder Guss ist stets ein Stiftwerkstoff mit hoher [[Festigkeit]] zu verwenden.<br />
<br />
Stiftverbindungen, die hauptsächlich zur Zentrierung und Lagesicherung von Bauteilen dienen und nur geringe Kräfte aufnehmen, werden in der Regel nicht berechnet. Der Durchmesser der Stifte wird erfahrungsgemäß in Abhängigkeit von der Größe der zu verbindenden Teile gewählt.<br />
<br />
Die [[Dimensionierung]] bzw. der Tragfähigkeitsnachweis von Stiftverbindungen erfolgt in Abhängigkeit von der dominierenden Beanspruchung durch Bewertung der:<br />
*Schubspannung im Stift (Abscheren),<br />
*Flächenpressung zwischen Stift und Bohrung (Lochleibung) und/oder <br />
*Biegespannung im Stift.<br />
hier kannst du dir Formeln zur [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Stiftverbindungen|Berechnung]] ansehen<br />
<br />
Da sich das Materialgefüge von Splinten beim Sichern und Entsichern verändert, dürfen Standardsplinte nach ISO 1234 aus Sicherheitsgründen nach einer Demontage und Montage nicht wieder verwendet und müssen durch neue Teile ersetzt werden. <br />
<br />
Durchmesser von Splint und zugehöriger Bohrung ("Splintloch") müssen aufeinander abgestimmt sein. Sie bilden gemeinsam eine [[Spielpassung]]. Der Splint muss leicht durchsteckbar sein, darf aber radial und axial nur wenig Spiel haben. Die Schenkel werden nach dem Durchstecken gegeneinander aufgebogen (gespreizt). Sie dürfen durch Abschneiden gekürzt werden. Keinesfalls ist aber die Verwendung zu kurzer Splinte gestattet. Deshalb sollte die Länge ungefähr das Doppelte der Bohrungslänge betragen.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="50%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
<br />
Woraus werden Bolzen für höherwertige Belastungen hergestellt und welche Besonderheiten gibt es dabei?<br />
<br />
Welches ist die häufigste Anwendungsart von Stiften?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#Woraus_werden_Bolzen_f.C3.BCr_h.C3.B6herwertige_Belastungen_hergestellt_und_welche_Besonderheiten_gibt_es_dabei.3F|Frage 5]]<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#Welches_ist_die_h.C3.A4ufigste_Anwendungsart_von_Stiften.3F|Frage 6]]<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
|}<br />
<br />
----<br />
<br />
=== Berechnungsformeln ===<br />
<br />
==== Bolzen ====<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! Biegebeanspruchung des Bolzendurchmessers !!Festlegen der Bauteilabmessungen !!Berechnung der Biegemomente in Bolzenmitte!!<br />
|-<br />
| [[Bild:Biegebeanspruchung des Bolzendurchmessers.jpg]]|| [[Bild:Festlegen der Bauteilabmessung.jpg]]||[[Bild:Berechnung der Bolzenmitte.jpg]]<br />
|<br />
|}<br />
<br />
'''d'''= Durchmesser<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>'''= Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''F<sub>nenn</sub>'''= Stangenkraft<br />
<br />
'''&sigma;<sub>b zul</sub>'''= zulässige Biegespannung<br />
<br />
Abhängig von der Mindest[[zugfestigkeit]] R<sub>m</sub> = K<sub>t</sub>*R<sub>mN</sub> gilt erfahrungsgemäß: 0,3*R<sub>m</sub> bei ruhender, 0,2*R<sub>m</sub> bei schwellender und 0,15*R<sub>m</sub> bei wechselnder Belastung<br />
<br />
'''k'''= Einspannfaktor, abhängig vom Einbaufall (Klammerwerte bei Gleitverbindungen)<br />
<br />
k = 1,6 (1,9) für Einbaufall 1 (Bolzen lose in Stange und Gabel)<br />
<br />
k = 1,1 (1,4) für Einbaufall 2 (Bolzen mit [[Übermaßpassung]] in der Gabel)<br />
<br />
k = 1,1 (1,2) für Einbaufall 3 (Bolzen mit [[Übermaßpassung]] in der Stange)<br />
<br />
'''F'''= aus maßgebender Einwirkungskombination ermittelte Stabkraft<br />
<br />
'''t<sub>m</sub>'''= Dicke der Mittelachse<br />
<br />
'''t<sub>A</sub>'''= Dicke der äußeren Laschen<br />
<br />
'''s=''' Spiel zwischen Mittel- und Außenlasche<br />
<br />
'''S<sub>M</sub>'''= Teilsicherheitsbeiwert 1,1 (DIN 18800-1)<br />
<br />
'''R<sub>e</sub>'''= [[Streckgrenze]] des Bauteilwerkstoffes unter Berücksichtigung der Erzeugnisdicke <br />
<br />
'''M<sub>b max</sub>'''= Größtes Biegemoment<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
! '''''zurück zu''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Auslegung|Auslegung]]<br />
|}<br />
<br />
----<br />
<br />
==== Stiftverbindungen ====<br />
<br />
===== Querstift- Verbindungen =====<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! mittlere Flächenpressung in der Nabenbohrung!!mittlere Flächenpressung in der Wellenbohrung!!Scherspannung!!<br />
|-<br />
| [[Bild:PN Flächenpressung.jpg]]|| [[Bild:Pw Flächenpressung.jpg]]||[[Bild:Scherspannung.jpg]]<br />
|<br />
|}<br />
'''T<sub>nenn</sub>''' = von der Verbindung zu übertragendes Nenn[[drehmoment]]<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''d''' = Stiftdurchmesser; <br />
Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: d = (0,2-0,3) <b>·</b> d<sub>w</sub> <br />
<br />
'''s''' = Dicke der Nabenwand<br />
Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: s= (0,25...0,5 <b>·</b> d<sub>w</sub> für [[St]]- und GS-Naben, s = 0,75 <b>·</b> d<sub>w</sub> für GG-Naben<br />
<br />
'''d<sub>w</sub>''' = Wellendurchmesser<br />
<br />
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7-fache Werte<br />
<br />
'''&tau; <sub>zul</sub>''' = zulässige Schubspannung wie zu Gl. (9.3), für Kerbstifte gelten 0,8-fache Werte<br />
<br />
===== Steckstift-Verbindungen =====<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! Vorhandene Biegespannung!!Maximale mittlere Flächenpressung!!<br />
|-<br />
| [[Bild:Vorhandene_Biegespannung.gif]]|| [[Bild:Maximale mittlere Flächenpressung.gif]]<br />
|}<br />
<br />
'''M<sub>bnenn</sub>'''= Nennbiegemoment<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''F<sub>nenn</sub>''' = senkrecht zur Stiftachse wirkende Nennbiegekraft<br />
<br />
'''l''' = Hebelarm der Biegekraft<br />
<br />
'''s''' = Einstecktiefe des Stiftes<br />
<br />
'''d''' = Stiftdurchmesser<br />
<br />
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte<br />
<br />
===== Längsstift- bzw. Rundkeilverbindungen =====<br />
'''Maßgebende mittlere Flächenpressung'''<br />
<br />
[[Bild:Ma%C3%9Fgebende_mittlere_Fl%C3%A4chenpressung.gif]]<br />
<br />
'''T<sub>nenn</sub>''' = von der Verbindung zu übertragendes Nenn[[drehmoment]]<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''d''' = Stiftdurchmesser<br />
<br />
'''d<sub>w</sub>''' = Wellendurchmesser<br />
<br />
'''l''' = tragende Stiftlänge, abhängig von der Nabenbreite, üblich l = (1 ... 1,5) <b>·</b> d<sub>w</sub><br />
<br />
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7-fache Werte<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
! '''''zurück zu''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Auslegung|Auslegung]]<br />
|}<br />
<br />
== Übungsaufgabe ==<br />
<br />
Ein Zahnkranz mit z = 52 Zähnen, [[Modul]] m = 6 mm, ist mit einem Kranlaufrad 315 mm drehfest zu verbinden. Zahnkranzbohrung und Laufradzapfen werden mit einem Fügedurchmesser von 210 mm und der [[Übergangspassung]] H7/m6 ausgeführt. Nach dem Aufpressen des Zahnkranzes auf das Laufrad wird die Verbindung durch zwei um 180 Grad versetzte Zylinderstifte DIN ISO 2338 – 16 m6 x 35 – St als '''Längsstifte''' gegen Verdrehen gesichert. Zahnkranz und Laufrad sind aus GS-52.<br />
<br />
Es ist zu prüfen, ob die beiden Längsstifte ein von den Zahnkräften verursachtes, mit mittleren Stößen schwelend auftretendes [[Drehmoment ]] T = 1060 Nm übertragen können. Evtl. vorhandener Reibschluß durch die [[Übergangspassung]] wird sicherheitshalber nicht berücksichtigt.<br />
<br />
[[Bild:Bild Übungsaufgabe.GIF]]<br />
<br />
hier findest du den Rechengang und die [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#.C3.9Cbungsaufgabe|Lösung]]<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
<br />
! '''''zurück zu''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Auslegung|Auslegung]]<br />
|}<br />
<br />
== Lieferanten ==<br />
* [http://www.alstertaler.de/ Alstertaler.de]<br />
* [http://www.seeger-orbis.de/de Seeger-Orbis-GmbH]<br />
<br />
[[Benutzer:Marco Schalwat|Marco Schalwat]] <br />
<br />
[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]<br />
[[Kategorie:Fertigungstechnik]]</div>Marco Schalwathttp://bs-wiki.de/mediawiki/index.php?title=Bolzen-,_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente&diff=13507Bolzen-, Stiftverbindungen und Sicherungselemente2006-05-06T06:56:14Z<p>Marco Schalwat: /* Übungsaufgabe */</p>
<hr />
<div>''Dieser Artikel wird zur Zeit bearbeitet von --[[Benutzer:Marco Schalwat|Marco Schalwat]] )<br />
<br><br />
[[Bild:Baustelle.gif]]<br />
<br />
----<br />
<br />
[[Bild:Flash-luemmel2.jpg|right|]]<br />
== Funktion ==<br />
Bauteile lassen sich einfach und günstig durch Bolzen, Stifte oder andere Formteile miteinander verbinden. Diese Verbindungselemente werden sowohl für lose als auch für [[Formschlüssige_Verbindungen|feste Verbindungen]], für Lagerungen, Führungen, Halterungen und zum Sichern von Bauteilen gegen Überlastung, z. B. als Brechbolzen in Sicherheits[[Kupplungen|kupplungen]], verwendet. Bei losen [[Formschlüssige_Verbindungen|Verbindungen]] und zur Aufnahme von axialen Kräften müssen die Bolzen bzw. die gelagerten oder verbundenen Teile häufig durch Sicherungselemente, wie Splinte, Sicherungsringe oder Querstifte, gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert werden.<br />
<br />
== Verwendung ==<br />
Unter einem '''Bolzen''' versteht man ein [[Maschinenelemente|Maschinenelement]] zur gelenkigen Verbindung von Werkstücken. In der Verbindung wird der Bolzen nicht nur auf [[Zugversuch|Zug]], sondern überwiegend auf Scherung belastet. Bolzen können verschraubt oder durch Sicherungsstifte in der Verbindung gehalten werden. Hochwertige Bolzenverbindungen mit großem Durchmesser werden über einen Achshalter gesichert, die zugehörige [[Passungen|Passung]] ist meist eine Spielpassung. Bolzenverbindungen werden nach dem Passungssystem Einheitsbohrung gefertigt.<br />
<br />
'''Stiftverbindungen''' werden hergestellt, indem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit Übermaß eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und [[kraftschlüssig]]. Stifte dienen zur Sicherung der Lage von Bauteilen. Neben der Lagesicherung von zwei Teilen, dienen Stiftverbindungen zur Kraftbegrenzung (Scherstift), zur Sicherung von Schrauben (Steckstift) oder zur gelenkigen Verbindung und Lagerung von Scheiben oder Rollen (Gelenkstift).<br />
<br />
Zu den '''Sicherungselemente'''n zählen Sicherungsringe, Splinte, Achshalter u.a. derartige Elemente. Diese dienen zur Sicherung von Maschinenteilen gegen axiales Verschieben. Sicherungsringe nach DIN 471 für Wellen und [[DIN]] 472 für Bohrungen werden in Ringnuten (übliche [[Toleranzen|Toleranz]] H13, H11) eingesetzt. Durch die besondere Form der aus Federstahl bestehenden Ringe wird erreicht, dass diese sich beim Einbau rund verformen und mit gleichmäßiger radialer Vorspannung in der Ringnut sitzen. Aufgrund der hohen Kerbwirkung der Nuten sollen Sicherungsringe möglichst nur an den Enden von Bolzen, Achsen oder Wellen angeordnet werden. Durch funktionsgerechte Verwendung der Sicherungsringe lässt sich oftmals eine konstruktive Vereinfachung erzielen und somit Kosten einsparen. Sicherungsringe werden üblicherweise nach Firmenangaben (z.B.[http://www.seeger-orbis.de/de Seeger-Orbis-GmbH]) gegen Umstülpen durch Axialkraft und Ablösen durch Fliehkraft berechnet.<br />
<br />
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!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
Wie werden Bolzen in der Regel beansprucht?<br />
<br />
Welche Verbindungsart entsteht bei einer Stiftverbindung?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#1._Wie_werden_Bolzen_in_der_Regel_beansprucht.3|Frage 1]]<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#2._Welche_Verbindungsart_entsteht_bei_einer_Stiftverbindung.3F|Frage 2]]<br />
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<br />
== Varianten ==<br />
<br />
=== Bolzen ===<br />
{| {{tabelle}}<br />
| Mit und ohne Kopf siehe [[DIN]] EN 22340 (Tab.B. S. 238) || [[Bild:Bolzen.gif]]<br />
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| Mit und ohne Splintloch [[DIN]] EN 22341Einsatzgebiet ist hier als Gelenkbolzen für z.B. Stangenverbindungen || [[Bild:Bolzen_mit_Kopf.gif]]<br />
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| Bolzen mit Kopf und Gewindezapfen [[DIN]] 1445: diese werden vorwiegend als festsitzende Lager- und Achsbolzen, z.B. für Seil- und Laufrollen verwendet || [[Bild:Bolzen_mit_Kopf_und_Gewindezapfen.jpg]]<br />
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{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
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<br />
=== Stifte ===<br />
<br />
werden unterteilt in... <br />
* Zylinderstifte [[DIN]] EN ISO 2338 (Tab.B.S237)[[Bild:Zylinderstift.gif]]. <br />
kommen zur Verbindung und zum Fixieren von Teilen an Vorrichtungen oder Werkzeugen in Frage. Sie haben außerdem das gleiche Einsatzgebiet wie Kegelstifte, sind allerdings schwerere lösbar als diese und sehr kostspielig.<br />
* Kegelstifte [[DIN]] EN 22339[[Bild:Kegelstift.gif]] <br />
Kegelstifte werden genutzt, um die bei häufigem Ausbau auftretenden Abnutzungen oder Lochaufweitungen auszugleichen, und somit immer wieder die genaue Lage von Bauteilen zueinander zu gewährleisten.<br />
* Kerbstifte, Spannstifte [[DIN]] EN ISO 8752 [[Bild:Kerbstift.gif]]<br />
Durch die Kerben am Umfang hält der Kerbstift in einer "glatten" Bohrung rüttelfest. Selbst bei Demontage ist es möglich, dass dieser Stift in der Bohrung weiterhin rüttelfest hält. Eine so hergestellte Verbindung ist aufgrund der einfachen Arbeitsweise sehr wirtschaftlich.<br />
<br />
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<br />
Welche Vorteile bieten Kerbstifte gegenüber Kegel- oder Zylinderstiften?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#3._Welche_Vorteile_bieten_Kerbstifte_gegen.C3.BCber_Kegel-_oder_Zylinderstiften.3F|Frage 3]]<br />
<br />
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[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
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<br />
=== Sicherungselemente ===<br />
<br />
'''''Sicherungsringe''' (''Halteringe ugs. [http://www.seeger-orbis.de/de/ Seegering] o.a. Sprengring) [[Bild:Sicherungsring.gif]]<br />
<br />
[[DIN]] 471 für Wellen<br />
<br />
[[DIN]] 472 für Bohrungen<br />
<br />
Sicherungsringe werden federnd in Nuten eingesetzt. Der aus der Nut ragende Sicherungsring bildet dann eine axiale belastbare Schulter und dient zum Festlegen von Bauteilen wie z.B. Wälzlagern.<br />
[[Wälzlagerungen]]<br />
<br />
<br />
'''''Splinte und Federstecker''''' [[Bild:Splint.gif]]<br />
<br />
[[DIN]] EN ISO 1234<br />
<br />
Die einfache und billige Splintsicherung wird vorwiegend bei losen, gelenkartigen Bolzenverbindungen und bei Schraubenverbindungen angewendet. Als Werkstoff für Splinte wird überwiegend weiches Material wie z.B. [[Kupfer]], [[Kupfer]]-[[Zink]]- und [[Aluminium]][[legierungen]] verwendet.<br />
<br />
Achtung: '''Splinte dürfen bei wichtigen Verbindungen nur einmal verwendet werden!'''<br />
<br />
'''''Stellringe''''' [[Bild:Stellring.gif]]<br />
<br />
[[DIN]] 705<br />
<br />
Stellringe sollen das axiale Spiel von Wellen, Achsen und Bolzen begrenzen oder lose auf diesen sitzende Teile seitlich führen. Die Stellringe werden durch Gewindestifte befestigt. Um mögliche Unfallgefahren zu vermeiden dürfen Stellringe nicht überstehen.<br />
<br />
[http://www.habermann-schrauben.de/normteile%20edelstahl/din705.php Habermann - Schrauben]<br />
<br />
'''''Achshalter''''' [[Bild:Achshalter4.GIF]]<br />
<br />
[[DIN]] 15058<br />
<br />
Achshalter sind Maschinenelemente zur Sicherung von Bolzenverbindungen gegen unbeabsichtigtes Lösen des Bolzens. Der Achshalter besteht aus einem mit zwei Befestigungsschrauben verschraubten rechteckigen Blechstreifen, der in eine in den Bolzen eingestochene Nut eingreift. Soll der Bolzen auch gegen Verdrehen gesichert werden, so wird diese Nut gefräst. Achshalter werden eingesetzt an Bolzenverbindungen mit einem Durchmesser von mehr als 18 mm, sie sind in sechs Stufen bis zu einem Bolzendurchmesser von 250 mm genormt.<br />
<br />
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<br />
Welche Arten von Sicherungselementen gibt es und welchem Einsatzzweck dienen sie?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#4._Welche_Arten_von_Sicherungselementen_gibt_es_und_welchem_Einsatzzweck_dienen_sie.3F|Frage 4<br />
]]<br />
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[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
<br />
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<br />
== [[Dimensionierung]] ==<br />
<br />
Für die Bolzen wählt man überwiegend einen härteren Werkstoff als für die übrigen Bauteile, um Fressgefahr und übermäßigen Verschleiß zu vermeiden. Normbolzen werden aus [[Automatenstahl]] ([[Härte]] 125 bis 245 HV) hergestellt. Bolzen für höherwertige Belastungen stellt man aus entsprechendem Einsatz- und Vergütungsstahl her. Hierbei empfiehlt es sich, die Oberflächen, zu härten und zu schleifen.<br />
<br />
Bolzen werden in der Regel auf Biegung, Schub und Flächenpressung beansprucht. Im Normalfall sind die Biegung und die Flächenpressung für die Auslegung einer Verbindung ausschlaggebend.<br />
<br />
hier kannst du dir Formeln zur [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Bolzen_2|Berechnung]] ansehen<br />
<br />
Stiftverbindungen werden hergestellt, indem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit Übermaß eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und [[kraftschlüssig]].<br />
<br />
Stifte dienen:<br />
* zur Sicherung der Lage von Bauteilen (Passstifte),<br />
* zur scherfesten Verbindung von Maschinenteilen (Verbindungsstifte),<br />
* zur Sicherung von Bolzen und Muttern (Sicherungsstifte) und<br />
* zur Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte).<br />
Wie auch bei der Herstellung von Bolzen, werden Stifte in der Regel aus ungehärtetem [[Stahl]] gefertigt. Um ein Fressen der Stifte zu verhindern, muss ihre [[Festigkeit]] größer sein, als die der übrigen Bauteile. Bei ge[[härte]]tem [[Stahl]] oder Guss ist stets ein Stiftwerkstoff mit hoher [[Festigkeit]] zu verwenden.<br />
<br />
Stiftverbindungen, die hauptsächlich zur Zentrierung und Lagesicherung von Bauteilen dienen und nur geringe Kräfte aufnehmen, werden in der Regel nicht berechnet. Der Durchmesser der Stifte wird erfahrungsgemäß in Abhängigkeit von der Größe der zu verbindenden Teile gewählt.<br />
<br />
Die [[Dimensionierung]] bzw. der Tragfähigkeitsnachweis von Stiftverbindungen erfolgt in Abhängigkeit von der dominierenden Beanspruchung durch Bewertung der:<br />
*Schubspannung im Stift (Abscheren),<br />
*Flächenpressung zwischen Stift und Bohrung (Lochleibung) und/oder <br />
*Biegespannung im Stift.<br />
hier kannst du dir Formeln zur [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Stiftverbindungen|Berechnung]] ansehen<br />
<br />
Da sich das Materialgefüge von Splinten beim Sichern und Entsichern verändert, dürfen Standardsplinte nach ISO 1234 aus Sicherheitsgründen nach einer Demontage und Montage nicht wieder verwendet und müssen durch neue Teile ersetzt werden. <br />
<br />
Durchmesser von Splint und zugehöriger Bohrung ("Splintloch") müssen aufeinander abgestimmt sein. Sie bilden gemeinsam eine [[Spielpassung]]. Der Splint muss leicht durchsteckbar sein, darf aber radial und axial nur wenig Spiel haben. Die Schenkel werden nach dem Durchstecken gegeneinander aufgebogen (gespreizt). Sie dürfen durch Abschneiden gekürzt werden. Keinesfalls ist aber die Verwendung zu kurzer Splinte gestattet. Deshalb sollte die Länge ungefähr das Doppelte der Bohrungslänge betragen.<br />
<br />
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|-<br />
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<br />
Woraus werden Bolzen für höherwertige Belastungen hergestellt und welche Besonderheiten gibt es dabei?<br />
<br />
Welches ist die häufigste Anwendungsart von Stiften?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#Woraus_werden_Bolzen_f.C3.BCr_h.C3.B6herwertige_Belastungen_hergestellt_und_welche_Besonderheiten_gibt_es_dabei.3F|Frage 5]]<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#Welches_ist_die_h.C3.A4ufigste_Anwendungsart_von_Stiften.3F|Frage 6]]<br />
|-<br />
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<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
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<br />
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<br />
=== Berechnungsformeln ===<br />
<br />
==== Bolzen ====<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! Biegebeanspruchung des Bolzendurchmessers !!Festlegen der Bauteilabmessungen !!Berechnung der Biegemomente in Bolzenmitte!!<br />
|-<br />
| [[Bild:Biegebeanspruchung des Bolzendurchmessers.jpg]]|| [[Bild:Festlegen der Bauteilabmessung.jpg]]||[[Bild:Berechnung der Bolzenmitte.jpg]]<br />
|<br />
|}<br />
<br />
'''d'''= Durchmesser<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>'''= Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''F<sub>nenn</sub>'''= Stangenkraft<br />
<br />
'''&sigma;<sub>b zul</sub>'''= zulässige Biegespannung<br />
<br />
Abhängig von der Mindest[[zugfestigkeit]] R<sub>m</sub> = K<sub>t</sub>*R<sub>mN</sub> gilt erfahrungsgemäß: 0,3*R<sub>m</sub> bei ruhender, 0,2*R<sub>m</sub> bei schwellender und 0,15*R<sub>m</sub> bei wechselnder Belastung<br />
<br />
'''k'''= Einspannfaktor, abhängig vom Einbaufall (Klammerwerte bei Gleitverbindungen)<br />
<br />
k = 1,6 (1,9) für Einbaufall 1 (Bolzen lose in Stange und Gabel)<br />
<br />
k = 1,1 (1,4) für Einbaufall 2 (Bolzen mit [[Übermaßpassung]] in der Gabel)<br />
<br />
k = 1,1 (1,2) für Einbaufall 3 (Bolzen mit [[Übermaßpassung]] in der Stange)<br />
<br />
'''F'''= aus maßgebender Einwirkungskombination ermittelte Stabkraft<br />
<br />
'''t<sub>m</sub>'''= Dicke der Mittelachse<br />
<br />
'''t<sub>A</sub>'''= Dicke der äußeren Laschen<br />
<br />
'''s=''' Spiel zwischen Mittel- und Außenlasche<br />
<br />
'''S<sub>M</sub>'''= Teilsicherheitsbeiwert 1,1 (DIN 18800-1)<br />
<br />
'''R<sub>e</sub>'''= [[Streckgrenze]] des Bauteilwerkstoffes unter Berücksichtigung der Erzeugnisdicke <br />
<br />
'''M<sub>b max</sub>'''= Größtes Biegemoment<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
! '''''zurück zu''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Auslegung|Auslegung]]<br />
|}<br />
<br />
----<br />
<br />
==== Stiftverbindungen ====<br />
<br />
===== Querstift- Verbindungen =====<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! mittlere Flächenpressung in der Nabenbohrung!!mittlere Flächenpressung in der Wellenbohrung!!Scherspannung!!<br />
|-<br />
| [[Bild:PN Flächenpressung.jpg]]|| [[Bild:Pw Flächenpressung.jpg]]||[[Bild:Scherspannung.jpg]]<br />
|<br />
|}<br />
'''T<sub>nenn</sub>''' = von der Verbindung zu übertragendes Nenn[[drehmoment]]<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''d''' = Stiftdurchmesser; <br />
Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: d = (0,2-0,3) <b>·</b> d<sub>w</sub> <br />
<br />
'''s''' = Dicke der Nabenwand<br />
Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: s= (0,25...0,5 <b>·</b> d<sub>w</sub> für [[St]]- und GS-Naben, s = 0,75 <b>·</b> d<sub>w</sub> für GG-Naben<br />
<br />
'''d<sub>w</sub>''' = Wellendurchmesser<br />
<br />
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7-fache Werte<br />
<br />
'''&tau; <sub>zul</sub>''' = zulässige Schubspannung wie zu Gl. (9.3), für Kerbstifte gelten 0,8-fache Werte<br />
<br />
===== Steckstift-Verbindungen =====<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! Vorhandene Biegespannung!!Maximale mittlere Flächenpressung!!<br />
|-<br />
| [[Bild:Vorhandene_Biegespannung.gif]]|| [[Bild:Maximale mittlere Flächenpressung.gif]]<br />
|}<br />
<br />
'''M<sub>bnenn</sub>'''= Nennbiegemoment<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''F<sub>nenn</sub>''' = senkrecht zur Stiftachse wirkende Nennbiegekraft<br />
<br />
'''l''' = Hebelarm der Biegekraft<br />
<br />
'''s''' = Einstecktiefe des Stiftes<br />
<br />
'''d''' = Stiftdurchmesser<br />
<br />
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte<br />
<br />
===== Längsstift- bzw. Rundkeilverbindungen =====<br />
'''Maßgebende mittlere Flächenpressung'''<br />
<br />
[[Bild:Ma%C3%9Fgebende_mittlere_Fl%C3%A4chenpressung.gif]]<br />
<br />
'''T<sub>nenn</sub>''' = von der Verbindung zu übertragendes Nenn[[drehmoment]]<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''d''' = Stiftdurchmesser<br />
<br />
'''d<sub>w</sub>''' = Wellendurchmesser<br />
<br />
'''l''' = tragende Stiftlänge, abhängig von der Nabenbreite, üblich l = (1 ... 1,5) <b>·</b> d<sub>w</sub><br />
<br />
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7-fache Werte<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
! '''''zurück zu''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Auslegung|Auslegung]]<br />
|}<br />
<br />
== Übungsaufgabe ==<br />
<br />
Ein Zahnkranz mit z = 52 Zähnen, [[Modul]] m = 6 mm, ist mit einem Kranlaufrad 315 mm drehfest zu verbinden. Zahnkranzbohrung und Laufradzapfen werden mit einem Fügedurchmesser von 210 mm und der [[Übergangspassung]] H7/m6 ausgeführt. Nach dem Aufpressen des Zahnkranzes auf das Laufrad wird die Verbindung durch zwei um 180 Grad versetzte Zylinderstifte DIN ISO 2338 – 16 m6 x 35 – St als '''Längsstifte''' gegen Verdrehen gesichert. Zahnkranz und Laufrad sind aus GS-52.<br />
<br />
Es ist zu prüfen, ob die beiden Längsstifte ein von den Zahnkräften verursachtes, mit mittleren Stößen schwelend auftretendes [[Drehmoment ]] T = 1060 Nm übertragen können. Evtl. vorhandener Reibschluß durch die Übergangspassung wird sicherheitshalber nicht berücksichtigt.<br />
<br />
[[Bild:Bild Übungsaufgabe.GIF]]<br />
<br />
hier findest du den Rechengang und die [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#.C3.9Cbungsaufgabe|Lösung]]<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
<br />
! '''''zurück zu''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Auslegung|Auslegung]]<br />
|}<br />
<br />
== Lieferanten ==<br />
* [http://www.alstertaler.de/ Alstertaler.de]<br />
* [http://www.seeger-orbis.de/de Seeger-Orbis-GmbH]<br />
<br />
[[Benutzer:Marco Schalwat|Marco Schalwat]] <br />
<br />
[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]<br />
[[Kategorie:Fertigungstechnik]]</div>Marco Schalwathttp://bs-wiki.de/mediawiki/index.php?title=Bolzen-,_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente&diff=13506Bolzen-, Stiftverbindungen und Sicherungselemente2006-05-06T06:52:54Z<p>Marco Schalwat: /* Querstift- Verbindungen */</p>
<hr />
<div>''Dieser Artikel wird zur Zeit bearbeitet von --[[Benutzer:Marco Schalwat|Marco Schalwat]] )<br />
<br><br />
[[Bild:Baustelle.gif]]<br />
<br />
----<br />
<br />
[[Bild:Flash-luemmel2.jpg|right|]]<br />
== Funktion ==<br />
Bauteile lassen sich einfach und günstig durch Bolzen, Stifte oder andere Formteile miteinander verbinden. Diese Verbindungselemente werden sowohl für lose als auch für [[Formschlüssige_Verbindungen|feste Verbindungen]], für Lagerungen, Führungen, Halterungen und zum Sichern von Bauteilen gegen Überlastung, z. B. als Brechbolzen in Sicherheits[[Kupplungen|kupplungen]], verwendet. Bei losen [[Formschlüssige_Verbindungen|Verbindungen]] und zur Aufnahme von axialen Kräften müssen die Bolzen bzw. die gelagerten oder verbundenen Teile häufig durch Sicherungselemente, wie Splinte, Sicherungsringe oder Querstifte, gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert werden.<br />
<br />
== Verwendung ==<br />
Unter einem '''Bolzen''' versteht man ein [[Maschinenelemente|Maschinenelement]] zur gelenkigen Verbindung von Werkstücken. In der Verbindung wird der Bolzen nicht nur auf [[Zugversuch|Zug]], sondern überwiegend auf Scherung belastet. Bolzen können verschraubt oder durch Sicherungsstifte in der Verbindung gehalten werden. Hochwertige Bolzenverbindungen mit großem Durchmesser werden über einen Achshalter gesichert, die zugehörige [[Passungen|Passung]] ist meist eine Spielpassung. Bolzenverbindungen werden nach dem Passungssystem Einheitsbohrung gefertigt.<br />
<br />
'''Stiftverbindungen''' werden hergestellt, indem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit Übermaß eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und [[kraftschlüssig]]. Stifte dienen zur Sicherung der Lage von Bauteilen. Neben der Lagesicherung von zwei Teilen, dienen Stiftverbindungen zur Kraftbegrenzung (Scherstift), zur Sicherung von Schrauben (Steckstift) oder zur gelenkigen Verbindung und Lagerung von Scheiben oder Rollen (Gelenkstift).<br />
<br />
Zu den '''Sicherungselemente'''n zählen Sicherungsringe, Splinte, Achshalter u.a. derartige Elemente. Diese dienen zur Sicherung von Maschinenteilen gegen axiales Verschieben. Sicherungsringe nach DIN 471 für Wellen und [[DIN]] 472 für Bohrungen werden in Ringnuten (übliche [[Toleranzen|Toleranz]] H13, H11) eingesetzt. Durch die besondere Form der aus Federstahl bestehenden Ringe wird erreicht, dass diese sich beim Einbau rund verformen und mit gleichmäßiger radialer Vorspannung in der Ringnut sitzen. Aufgrund der hohen Kerbwirkung der Nuten sollen Sicherungsringe möglichst nur an den Enden von Bolzen, Achsen oder Wellen angeordnet werden. Durch funktionsgerechte Verwendung der Sicherungsringe lässt sich oftmals eine konstruktive Vereinfachung erzielen und somit Kosten einsparen. Sicherungsringe werden üblicherweise nach Firmenangaben (z.B.[http://www.seeger-orbis.de/de Seeger-Orbis-GmbH]) gegen Umstülpen durch Axialkraft und Ablösen durch Fliehkraft berechnet.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="50%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
Wie werden Bolzen in der Regel beansprucht?<br />
<br />
Welche Verbindungsart entsteht bei einer Stiftverbindung?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#1._Wie_werden_Bolzen_in_der_Regel_beansprucht.3|Frage 1]]<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#2._Welche_Verbindungsart_entsteht_bei_einer_Stiftverbindung.3F|Frage 2]]<br />
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<br />
== Varianten ==<br />
<br />
=== Bolzen ===<br />
{| {{tabelle}}<br />
| Mit und ohne Kopf siehe [[DIN]] EN 22340 (Tab.B. S. 238) || [[Bild:Bolzen.gif]]<br />
|-<br />
| Mit und ohne Splintloch [[DIN]] EN 22341Einsatzgebiet ist hier als Gelenkbolzen für z.B. Stangenverbindungen || [[Bild:Bolzen_mit_Kopf.gif]]<br />
|-<br />
| Bolzen mit Kopf und Gewindezapfen [[DIN]] 1445: diese werden vorwiegend als festsitzende Lager- und Achsbolzen, z.B. für Seil- und Laufrollen verwendet || [[Bild:Bolzen_mit_Kopf_und_Gewindezapfen.jpg]]<br />
|}<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
|}<br />
<br />
=== Stifte ===<br />
<br />
werden unterteilt in... <br />
* Zylinderstifte [[DIN]] EN ISO 2338 (Tab.B.S237)[[Bild:Zylinderstift.gif]]. <br />
kommen zur Verbindung und zum Fixieren von Teilen an Vorrichtungen oder Werkzeugen in Frage. Sie haben außerdem das gleiche Einsatzgebiet wie Kegelstifte, sind allerdings schwerere lösbar als diese und sehr kostspielig.<br />
* Kegelstifte [[DIN]] EN 22339[[Bild:Kegelstift.gif]] <br />
Kegelstifte werden genutzt, um die bei häufigem Ausbau auftretenden Abnutzungen oder Lochaufweitungen auszugleichen, und somit immer wieder die genaue Lage von Bauteilen zueinander zu gewährleisten.<br />
* Kerbstifte, Spannstifte [[DIN]] EN ISO 8752 [[Bild:Kerbstift.gif]]<br />
Durch die Kerben am Umfang hält der Kerbstift in einer "glatten" Bohrung rüttelfest. Selbst bei Demontage ist es möglich, dass dieser Stift in der Bohrung weiterhin rüttelfest hält. Eine so hergestellte Verbindung ist aufgrund der einfachen Arbeitsweise sehr wirtschaftlich.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="60%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
<br />
Welche Vorteile bieten Kerbstifte gegenüber Kegel- oder Zylinderstiften?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#3._Welche_Vorteile_bieten_Kerbstifte_gegen.C3.BCber_Kegel-_oder_Zylinderstiften.3F|Frage 3]]<br />
<br />
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{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
|}<br />
<br />
=== Sicherungselemente ===<br />
<br />
'''''Sicherungsringe''' (''Halteringe ugs. [http://www.seeger-orbis.de/de/ Seegering] o.a. Sprengring) [[Bild:Sicherungsring.gif]]<br />
<br />
[[DIN]] 471 für Wellen<br />
<br />
[[DIN]] 472 für Bohrungen<br />
<br />
Sicherungsringe werden federnd in Nuten eingesetzt. Der aus der Nut ragende Sicherungsring bildet dann eine axiale belastbare Schulter und dient zum Festlegen von Bauteilen wie z.B. Wälzlagern.<br />
[[Wälzlagerungen]]<br />
<br />
<br />
'''''Splinte und Federstecker''''' [[Bild:Splint.gif]]<br />
<br />
[[DIN]] EN ISO 1234<br />
<br />
Die einfache und billige Splintsicherung wird vorwiegend bei losen, gelenkartigen Bolzenverbindungen und bei Schraubenverbindungen angewendet. Als Werkstoff für Splinte wird überwiegend weiches Material wie z.B. [[Kupfer]], [[Kupfer]]-[[Zink]]- und [[Aluminium]][[legierungen]] verwendet.<br />
<br />
Achtung: '''Splinte dürfen bei wichtigen Verbindungen nur einmal verwendet werden!'''<br />
<br />
'''''Stellringe''''' [[Bild:Stellring.gif]]<br />
<br />
[[DIN]] 705<br />
<br />
Stellringe sollen das axiale Spiel von Wellen, Achsen und Bolzen begrenzen oder lose auf diesen sitzende Teile seitlich führen. Die Stellringe werden durch Gewindestifte befestigt. Um mögliche Unfallgefahren zu vermeiden dürfen Stellringe nicht überstehen.<br />
<br />
[http://www.habermann-schrauben.de/normteile%20edelstahl/din705.php Habermann - Schrauben]<br />
<br />
'''''Achshalter''''' [[Bild:Achshalter4.GIF]]<br />
<br />
[[DIN]] 15058<br />
<br />
Achshalter sind Maschinenelemente zur Sicherung von Bolzenverbindungen gegen unbeabsichtigtes Lösen des Bolzens. Der Achshalter besteht aus einem mit zwei Befestigungsschrauben verschraubten rechteckigen Blechstreifen, der in eine in den Bolzen eingestochene Nut eingreift. Soll der Bolzen auch gegen Verdrehen gesichert werden, so wird diese Nut gefräst. Achshalter werden eingesetzt an Bolzenverbindungen mit einem Durchmesser von mehr als 18 mm, sie sind in sechs Stufen bis zu einem Bolzendurchmesser von 250 mm genormt.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="60%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
<br />
Welche Arten von Sicherungselementen gibt es und welchem Einsatzzweck dienen sie?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#4._Welche_Arten_von_Sicherungselementen_gibt_es_und_welchem_Einsatzzweck_dienen_sie.3F|Frage 4<br />
]]<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
<br />
|}<br />
----<br />
<br />
== [[Dimensionierung]] ==<br />
<br />
Für die Bolzen wählt man überwiegend einen härteren Werkstoff als für die übrigen Bauteile, um Fressgefahr und übermäßigen Verschleiß zu vermeiden. Normbolzen werden aus [[Automatenstahl]] ([[Härte]] 125 bis 245 HV) hergestellt. Bolzen für höherwertige Belastungen stellt man aus entsprechendem Einsatz- und Vergütungsstahl her. Hierbei empfiehlt es sich, die Oberflächen, zu härten und zu schleifen.<br />
<br />
Bolzen werden in der Regel auf Biegung, Schub und Flächenpressung beansprucht. Im Normalfall sind die Biegung und die Flächenpressung für die Auslegung einer Verbindung ausschlaggebend.<br />
<br />
hier kannst du dir Formeln zur [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Bolzen_2|Berechnung]] ansehen<br />
<br />
Stiftverbindungen werden hergestellt, indem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit Übermaß eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und [[kraftschlüssig]].<br />
<br />
Stifte dienen:<br />
* zur Sicherung der Lage von Bauteilen (Passstifte),<br />
* zur scherfesten Verbindung von Maschinenteilen (Verbindungsstifte),<br />
* zur Sicherung von Bolzen und Muttern (Sicherungsstifte) und<br />
* zur Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte).<br />
Wie auch bei der Herstellung von Bolzen, werden Stifte in der Regel aus ungehärtetem [[Stahl]] gefertigt. Um ein Fressen der Stifte zu verhindern, muss ihre [[Festigkeit]] größer sein, als die der übrigen Bauteile. Bei ge[[härte]]tem [[Stahl]] oder Guss ist stets ein Stiftwerkstoff mit hoher [[Festigkeit]] zu verwenden.<br />
<br />
Stiftverbindungen, die hauptsächlich zur Zentrierung und Lagesicherung von Bauteilen dienen und nur geringe Kräfte aufnehmen, werden in der Regel nicht berechnet. Der Durchmesser der Stifte wird erfahrungsgemäß in Abhängigkeit von der Größe der zu verbindenden Teile gewählt.<br />
<br />
Die [[Dimensionierung]] bzw. der Tragfähigkeitsnachweis von Stiftverbindungen erfolgt in Abhängigkeit von der dominierenden Beanspruchung durch Bewertung der:<br />
*Schubspannung im Stift (Abscheren),<br />
*Flächenpressung zwischen Stift und Bohrung (Lochleibung) und/oder <br />
*Biegespannung im Stift.<br />
hier kannst du dir Formeln zur [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Stiftverbindungen|Berechnung]] ansehen<br />
<br />
Da sich das Materialgefüge von Splinten beim Sichern und Entsichern verändert, dürfen Standardsplinte nach ISO 1234 aus Sicherheitsgründen nach einer Demontage und Montage nicht wieder verwendet und müssen durch neue Teile ersetzt werden. <br />
<br />
Durchmesser von Splint und zugehöriger Bohrung ("Splintloch") müssen aufeinander abgestimmt sein. Sie bilden gemeinsam eine [[Spielpassung]]. Der Splint muss leicht durchsteckbar sein, darf aber radial und axial nur wenig Spiel haben. Die Schenkel werden nach dem Durchstecken gegeneinander aufgebogen (gespreizt). Sie dürfen durch Abschneiden gekürzt werden. Keinesfalls ist aber die Verwendung zu kurzer Splinte gestattet. Deshalb sollte die Länge ungefähr das Doppelte der Bohrungslänge betragen.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="50%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
<br />
Woraus werden Bolzen für höherwertige Belastungen hergestellt und welche Besonderheiten gibt es dabei?<br />
<br />
Welches ist die häufigste Anwendungsart von Stiften?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#Woraus_werden_Bolzen_f.C3.BCr_h.C3.B6herwertige_Belastungen_hergestellt_und_welche_Besonderheiten_gibt_es_dabei.3F|Frage 5]]<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#Welches_ist_die_h.C3.A4ufigste_Anwendungsart_von_Stiften.3F|Frage 6]]<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
|}<br />
<br />
----<br />
<br />
=== Berechnungsformeln ===<br />
<br />
==== Bolzen ====<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! Biegebeanspruchung des Bolzendurchmessers !!Festlegen der Bauteilabmessungen !!Berechnung der Biegemomente in Bolzenmitte!!<br />
|-<br />
| [[Bild:Biegebeanspruchung des Bolzendurchmessers.jpg]]|| [[Bild:Festlegen der Bauteilabmessung.jpg]]||[[Bild:Berechnung der Bolzenmitte.jpg]]<br />
|<br />
|}<br />
<br />
'''d'''= Durchmesser<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>'''= Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''F<sub>nenn</sub>'''= Stangenkraft<br />
<br />
'''&sigma;<sub>b zul</sub>'''= zulässige Biegespannung<br />
<br />
Abhängig von der Mindest[[zugfestigkeit]] R<sub>m</sub> = K<sub>t</sub>*R<sub>mN</sub> gilt erfahrungsgemäß: 0,3*R<sub>m</sub> bei ruhender, 0,2*R<sub>m</sub> bei schwellender und 0,15*R<sub>m</sub> bei wechselnder Belastung<br />
<br />
'''k'''= Einspannfaktor, abhängig vom Einbaufall (Klammerwerte bei Gleitverbindungen)<br />
<br />
k = 1,6 (1,9) für Einbaufall 1 (Bolzen lose in Stange und Gabel)<br />
<br />
k = 1,1 (1,4) für Einbaufall 2 (Bolzen mit [[Übermaßpassung]] in der Gabel)<br />
<br />
k = 1,1 (1,2) für Einbaufall 3 (Bolzen mit [[Übermaßpassung]] in der Stange)<br />
<br />
'''F'''= aus maßgebender Einwirkungskombination ermittelte Stabkraft<br />
<br />
'''t<sub>m</sub>'''= Dicke der Mittelachse<br />
<br />
'''t<sub>A</sub>'''= Dicke der äußeren Laschen<br />
<br />
'''s=''' Spiel zwischen Mittel- und Außenlasche<br />
<br />
'''S<sub>M</sub>'''= Teilsicherheitsbeiwert 1,1 (DIN 18800-1)<br />
<br />
'''R<sub>e</sub>'''= [[Streckgrenze]] des Bauteilwerkstoffes unter Berücksichtigung der Erzeugnisdicke <br />
<br />
'''M<sub>b max</sub>'''= Größtes Biegemoment<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
! '''''zurück zu''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Auslegung|Auslegung]]<br />
|}<br />
<br />
----<br />
<br />
==== Stiftverbindungen ====<br />
<br />
===== Querstift- Verbindungen =====<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! mittlere Flächenpressung in der Nabenbohrung!!mittlere Flächenpressung in der Wellenbohrung!!Scherspannung!!<br />
|-<br />
| [[Bild:PN Flächenpressung.jpg]]|| [[Bild:Pw Flächenpressung.jpg]]||[[Bild:Scherspannung.jpg]]<br />
|<br />
|}<br />
'''T<sub>nenn</sub>''' = von der Verbindung zu übertragendes Nenn[[drehmoment]]<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''d''' = Stiftdurchmesser; <br />
Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: d = (0,2-0,3) <b>·</b> d<sub>w</sub> <br />
<br />
'''s''' = Dicke der Nabenwand<br />
Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: s= (0,25...0,5 <b>·</b> d<sub>w</sub> für [[St]]- und GS-Naben, s = 0,75 <b>·</b> d<sub>w</sub> für GG-Naben<br />
<br />
'''d<sub>w</sub>''' = Wellendurchmesser<br />
<br />
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7-fache Werte<br />
<br />
'''&tau; <sub>zul</sub>''' = zulässige Schubspannung wie zu Gl. (9.3), für Kerbstifte gelten 0,8-fache Werte<br />
<br />
===== Steckstift-Verbindungen =====<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! Vorhandene Biegespannung!!Maximale mittlere Flächenpressung!!<br />
|-<br />
| [[Bild:Vorhandene_Biegespannung.gif]]|| [[Bild:Maximale mittlere Flächenpressung.gif]]<br />
|}<br />
<br />
'''M<sub>bnenn</sub>'''= Nennbiegemoment<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''F<sub>nenn</sub>''' = senkrecht zur Stiftachse wirkende Nennbiegekraft<br />
<br />
'''l''' = Hebelarm der Biegekraft<br />
<br />
'''s''' = Einstecktiefe des Stiftes<br />
<br />
'''d''' = Stiftdurchmesser<br />
<br />
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte<br />
<br />
===== Längsstift- bzw. Rundkeilverbindungen =====<br />
'''Maßgebende mittlere Flächenpressung'''<br />
<br />
[[Bild:Ma%C3%9Fgebende_mittlere_Fl%C3%A4chenpressung.gif]]<br />
<br />
'''T<sub>nenn</sub>''' = von der Verbindung zu übertragendes Nenn[[drehmoment]]<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''d''' = Stiftdurchmesser<br />
<br />
'''d<sub>w</sub>''' = Wellendurchmesser<br />
<br />
'''l''' = tragende Stiftlänge, abhängig von der Nabenbreite, üblich l = (1 ... 1,5) <b>·</b> d<sub>w</sub><br />
<br />
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7-fache Werte<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
! '''''zurück zu''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Auslegung|Auslegung]]<br />
|}<br />
<br />
== Übungsaufgabe ==<br />
<br />
Ein Zahnkranz mit z = 52 Zähnen, Modul m = 6 mm, ist mit einem Kranlaufrad 315 mm drehfest zu verbinden. Zahnkranzbohrung und Laufradzapfen werden mit einem Fügedurchmesser von 210 mm und der Übergangspassung H7/m6 ausgeführt. Nach dem Aufpressen des Zahnkranzes auf das Laufrad wird die Verbindung durch zwei um 180 Grad versetzte Zylinderstifte DIN ISO 2338 – 16 m6 x 35 – St als '''Längsstifte''' gegen Verdrehen gesichert. Zahnkranz und Laufrad sind aus GS- 52.<br />
<br />
Es ist zu prüfen, ob die beiden Längsstifte ein von den Zahnkräften verursachtes, mit mittleren Stößen schwelend auftretendes Drehmoment T = 1060 Nm übertragen können. Evtl. vorhandener Reibschluß durch die Übergangspassung wird sicherheitshalber nicht berücksichtigt.<br />
<br />
[[Bild:Bild Übungsaufgabe.GIF]]<br />
<br />
hier findest du den Rechengang und die [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#.C3.9Cbungsaufgabe|Lösung]]<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
<br />
! '''''zurück zu''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Auslegung|Auslegung]]<br />
|}<br />
<br />
== Lieferanten ==<br />
* [http://www.alstertaler.de/ Alstertaler.de]<br />
* [http://www.seeger-orbis.de/de Seeger-Orbis-GmbH]<br />
<br />
[[Benutzer:Marco Schalwat|Marco Schalwat]] <br />
<br />
[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]<br />
[[Kategorie:Fertigungstechnik]]</div>Marco Schalwathttp://bs-wiki.de/mediawiki/index.php?title=Bolzen-,_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente&diff=13505Bolzen-, Stiftverbindungen und Sicherungselemente2006-05-06T06:49:42Z<p>Marco Schalwat: /* Dimensionierung */</p>
<hr />
<div>''Dieser Artikel wird zur Zeit bearbeitet von --[[Benutzer:Marco Schalwat|Marco Schalwat]] )<br />
<br><br />
[[Bild:Baustelle.gif]]<br />
<br />
----<br />
<br />
[[Bild:Flash-luemmel2.jpg|right|]]<br />
== Funktion ==<br />
Bauteile lassen sich einfach und günstig durch Bolzen, Stifte oder andere Formteile miteinander verbinden. Diese Verbindungselemente werden sowohl für lose als auch für [[Formschlüssige_Verbindungen|feste Verbindungen]], für Lagerungen, Führungen, Halterungen und zum Sichern von Bauteilen gegen Überlastung, z. B. als Brechbolzen in Sicherheits[[Kupplungen|kupplungen]], verwendet. Bei losen [[Formschlüssige_Verbindungen|Verbindungen]] und zur Aufnahme von axialen Kräften müssen die Bolzen bzw. die gelagerten oder verbundenen Teile häufig durch Sicherungselemente, wie Splinte, Sicherungsringe oder Querstifte, gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert werden.<br />
<br />
== Verwendung ==<br />
Unter einem '''Bolzen''' versteht man ein [[Maschinenelemente|Maschinenelement]] zur gelenkigen Verbindung von Werkstücken. In der Verbindung wird der Bolzen nicht nur auf [[Zugversuch|Zug]], sondern überwiegend auf Scherung belastet. Bolzen können verschraubt oder durch Sicherungsstifte in der Verbindung gehalten werden. Hochwertige Bolzenverbindungen mit großem Durchmesser werden über einen Achshalter gesichert, die zugehörige [[Passungen|Passung]] ist meist eine Spielpassung. Bolzenverbindungen werden nach dem Passungssystem Einheitsbohrung gefertigt.<br />
<br />
'''Stiftverbindungen''' werden hergestellt, indem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit Übermaß eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und [[kraftschlüssig]]. Stifte dienen zur Sicherung der Lage von Bauteilen. Neben der Lagesicherung von zwei Teilen, dienen Stiftverbindungen zur Kraftbegrenzung (Scherstift), zur Sicherung von Schrauben (Steckstift) oder zur gelenkigen Verbindung und Lagerung von Scheiben oder Rollen (Gelenkstift).<br />
<br />
Zu den '''Sicherungselemente'''n zählen Sicherungsringe, Splinte, Achshalter u.a. derartige Elemente. Diese dienen zur Sicherung von Maschinenteilen gegen axiales Verschieben. Sicherungsringe nach DIN 471 für Wellen und [[DIN]] 472 für Bohrungen werden in Ringnuten (übliche [[Toleranzen|Toleranz]] H13, H11) eingesetzt. Durch die besondere Form der aus Federstahl bestehenden Ringe wird erreicht, dass diese sich beim Einbau rund verformen und mit gleichmäßiger radialer Vorspannung in der Ringnut sitzen. Aufgrund der hohen Kerbwirkung der Nuten sollen Sicherungsringe möglichst nur an den Enden von Bolzen, Achsen oder Wellen angeordnet werden. Durch funktionsgerechte Verwendung der Sicherungsringe lässt sich oftmals eine konstruktive Vereinfachung erzielen und somit Kosten einsparen. Sicherungsringe werden üblicherweise nach Firmenangaben (z.B.[http://www.seeger-orbis.de/de Seeger-Orbis-GmbH]) gegen Umstülpen durch Axialkraft und Ablösen durch Fliehkraft berechnet.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="50%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
Wie werden Bolzen in der Regel beansprucht?<br />
<br />
Welche Verbindungsart entsteht bei einer Stiftverbindung?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#1._Wie_werden_Bolzen_in_der_Regel_beansprucht.3|Frage 1]]<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#2._Welche_Verbindungsart_entsteht_bei_einer_Stiftverbindung.3F|Frage 2]]<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
== Varianten ==<br />
<br />
=== Bolzen ===<br />
{| {{tabelle}}<br />
| Mit und ohne Kopf siehe [[DIN]] EN 22340 (Tab.B. S. 238) || [[Bild:Bolzen.gif]]<br />
|-<br />
| Mit und ohne Splintloch [[DIN]] EN 22341Einsatzgebiet ist hier als Gelenkbolzen für z.B. Stangenverbindungen || [[Bild:Bolzen_mit_Kopf.gif]]<br />
|-<br />
| Bolzen mit Kopf und Gewindezapfen [[DIN]] 1445: diese werden vorwiegend als festsitzende Lager- und Achsbolzen, z.B. für Seil- und Laufrollen verwendet || [[Bild:Bolzen_mit_Kopf_und_Gewindezapfen.jpg]]<br />
|}<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
|}<br />
<br />
=== Stifte ===<br />
<br />
werden unterteilt in... <br />
* Zylinderstifte [[DIN]] EN ISO 2338 (Tab.B.S237)[[Bild:Zylinderstift.gif]]. <br />
kommen zur Verbindung und zum Fixieren von Teilen an Vorrichtungen oder Werkzeugen in Frage. Sie haben außerdem das gleiche Einsatzgebiet wie Kegelstifte, sind allerdings schwerere lösbar als diese und sehr kostspielig.<br />
* Kegelstifte [[DIN]] EN 22339[[Bild:Kegelstift.gif]] <br />
Kegelstifte werden genutzt, um die bei häufigem Ausbau auftretenden Abnutzungen oder Lochaufweitungen auszugleichen, und somit immer wieder die genaue Lage von Bauteilen zueinander zu gewährleisten.<br />
* Kerbstifte, Spannstifte [[DIN]] EN ISO 8752 [[Bild:Kerbstift.gif]]<br />
Durch die Kerben am Umfang hält der Kerbstift in einer "glatten" Bohrung rüttelfest. Selbst bei Demontage ist es möglich, dass dieser Stift in der Bohrung weiterhin rüttelfest hält. Eine so hergestellte Verbindung ist aufgrund der einfachen Arbeitsweise sehr wirtschaftlich.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="60%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
<br />
Welche Vorteile bieten Kerbstifte gegenüber Kegel- oder Zylinderstiften?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#3._Welche_Vorteile_bieten_Kerbstifte_gegen.C3.BCber_Kegel-_oder_Zylinderstiften.3F|Frage 3]]<br />
<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
|}<br />
<br />
=== Sicherungselemente ===<br />
<br />
'''''Sicherungsringe''' (''Halteringe ugs. [http://www.seeger-orbis.de/de/ Seegering] o.a. Sprengring) [[Bild:Sicherungsring.gif]]<br />
<br />
[[DIN]] 471 für Wellen<br />
<br />
[[DIN]] 472 für Bohrungen<br />
<br />
Sicherungsringe werden federnd in Nuten eingesetzt. Der aus der Nut ragende Sicherungsring bildet dann eine axiale belastbare Schulter und dient zum Festlegen von Bauteilen wie z.B. Wälzlagern.<br />
[[Wälzlagerungen]]<br />
<br />
<br />
'''''Splinte und Federstecker''''' [[Bild:Splint.gif]]<br />
<br />
[[DIN]] EN ISO 1234<br />
<br />
Die einfache und billige Splintsicherung wird vorwiegend bei losen, gelenkartigen Bolzenverbindungen und bei Schraubenverbindungen angewendet. Als Werkstoff für Splinte wird überwiegend weiches Material wie z.B. [[Kupfer]], [[Kupfer]]-[[Zink]]- und [[Aluminium]][[legierungen]] verwendet.<br />
<br />
Achtung: '''Splinte dürfen bei wichtigen Verbindungen nur einmal verwendet werden!'''<br />
<br />
'''''Stellringe''''' [[Bild:Stellring.gif]]<br />
<br />
[[DIN]] 705<br />
<br />
Stellringe sollen das axiale Spiel von Wellen, Achsen und Bolzen begrenzen oder lose auf diesen sitzende Teile seitlich führen. Die Stellringe werden durch Gewindestifte befestigt. Um mögliche Unfallgefahren zu vermeiden dürfen Stellringe nicht überstehen.<br />
<br />
[http://www.habermann-schrauben.de/normteile%20edelstahl/din705.php Habermann - Schrauben]<br />
<br />
'''''Achshalter''''' [[Bild:Achshalter4.GIF]]<br />
<br />
[[DIN]] 15058<br />
<br />
Achshalter sind Maschinenelemente zur Sicherung von Bolzenverbindungen gegen unbeabsichtigtes Lösen des Bolzens. Der Achshalter besteht aus einem mit zwei Befestigungsschrauben verschraubten rechteckigen Blechstreifen, der in eine in den Bolzen eingestochene Nut eingreift. Soll der Bolzen auch gegen Verdrehen gesichert werden, so wird diese Nut gefräst. Achshalter werden eingesetzt an Bolzenverbindungen mit einem Durchmesser von mehr als 18 mm, sie sind in sechs Stufen bis zu einem Bolzendurchmesser von 250 mm genormt.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="60%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
<br />
Welche Arten von Sicherungselementen gibt es und welchem Einsatzzweck dienen sie?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#4._Welche_Arten_von_Sicherungselementen_gibt_es_und_welchem_Einsatzzweck_dienen_sie.3F|Frage 4<br />
]]<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
<br />
|}<br />
----<br />
<br />
== [[Dimensionierung]] ==<br />
<br />
Für die Bolzen wählt man überwiegend einen härteren Werkstoff als für die übrigen Bauteile, um Fressgefahr und übermäßigen Verschleiß zu vermeiden. Normbolzen werden aus [[Automatenstahl]] ([[Härte]] 125 bis 245 HV) hergestellt. Bolzen für höherwertige Belastungen stellt man aus entsprechendem Einsatz- und Vergütungsstahl her. Hierbei empfiehlt es sich, die Oberflächen, zu härten und zu schleifen.<br />
<br />
Bolzen werden in der Regel auf Biegung, Schub und Flächenpressung beansprucht. Im Normalfall sind die Biegung und die Flächenpressung für die Auslegung einer Verbindung ausschlaggebend.<br />
<br />
hier kannst du dir Formeln zur [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Bolzen_2|Berechnung]] ansehen<br />
<br />
Stiftverbindungen werden hergestellt, indem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit Übermaß eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und [[kraftschlüssig]].<br />
<br />
Stifte dienen:<br />
* zur Sicherung der Lage von Bauteilen (Passstifte),<br />
* zur scherfesten Verbindung von Maschinenteilen (Verbindungsstifte),<br />
* zur Sicherung von Bolzen und Muttern (Sicherungsstifte) und<br />
* zur Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte).<br />
Wie auch bei der Herstellung von Bolzen, werden Stifte in der Regel aus ungehärtetem [[Stahl]] gefertigt. Um ein Fressen der Stifte zu verhindern, muss ihre [[Festigkeit]] größer sein, als die der übrigen Bauteile. Bei ge[[härte]]tem [[Stahl]] oder Guss ist stets ein Stiftwerkstoff mit hoher [[Festigkeit]] zu verwenden.<br />
<br />
Stiftverbindungen, die hauptsächlich zur Zentrierung und Lagesicherung von Bauteilen dienen und nur geringe Kräfte aufnehmen, werden in der Regel nicht berechnet. Der Durchmesser der Stifte wird erfahrungsgemäß in Abhängigkeit von der Größe der zu verbindenden Teile gewählt.<br />
<br />
Die [[Dimensionierung]] bzw. der Tragfähigkeitsnachweis von Stiftverbindungen erfolgt in Abhängigkeit von der dominierenden Beanspruchung durch Bewertung der:<br />
*Schubspannung im Stift (Abscheren),<br />
*Flächenpressung zwischen Stift und Bohrung (Lochleibung) und/oder <br />
*Biegespannung im Stift.<br />
hier kannst du dir Formeln zur [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Stiftverbindungen|Berechnung]] ansehen<br />
<br />
Da sich das Materialgefüge von Splinten beim Sichern und Entsichern verändert, dürfen Standardsplinte nach ISO 1234 aus Sicherheitsgründen nach einer Demontage und Montage nicht wieder verwendet und müssen durch neue Teile ersetzt werden. <br />
<br />
Durchmesser von Splint und zugehöriger Bohrung ("Splintloch") müssen aufeinander abgestimmt sein. Sie bilden gemeinsam eine [[Spielpassung]]. Der Splint muss leicht durchsteckbar sein, darf aber radial und axial nur wenig Spiel haben. Die Schenkel werden nach dem Durchstecken gegeneinander aufgebogen (gespreizt). Sie dürfen durch Abschneiden gekürzt werden. Keinesfalls ist aber die Verwendung zu kurzer Splinte gestattet. Deshalb sollte die Länge ungefähr das Doppelte der Bohrungslänge betragen.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="50%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
<br />
Woraus werden Bolzen für höherwertige Belastungen hergestellt und welche Besonderheiten gibt es dabei?<br />
<br />
Welches ist die häufigste Anwendungsart von Stiften?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#Woraus_werden_Bolzen_f.C3.BCr_h.C3.B6herwertige_Belastungen_hergestellt_und_welche_Besonderheiten_gibt_es_dabei.3F|Frage 5]]<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#Welches_ist_die_h.C3.A4ufigste_Anwendungsart_von_Stiften.3F|Frage 6]]<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
|}<br />
<br />
----<br />
<br />
=== Berechnungsformeln ===<br />
<br />
==== Bolzen ====<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! Biegebeanspruchung des Bolzendurchmessers !!Festlegen der Bauteilabmessungen !!Berechnung der Biegemomente in Bolzenmitte!!<br />
|-<br />
| [[Bild:Biegebeanspruchung des Bolzendurchmessers.jpg]]|| [[Bild:Festlegen der Bauteilabmessung.jpg]]||[[Bild:Berechnung der Bolzenmitte.jpg]]<br />
|<br />
|}<br />
<br />
'''d'''= Durchmesser<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>'''= Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''F<sub>nenn</sub>'''= Stangenkraft<br />
<br />
'''&sigma;<sub>b zul</sub>'''= zulässige Biegespannung<br />
<br />
Abhängig von der Mindest[[zugfestigkeit]] R<sub>m</sub> = K<sub>t</sub>*R<sub>mN</sub> gilt erfahrungsgemäß: 0,3*R<sub>m</sub> bei ruhender, 0,2*R<sub>m</sub> bei schwellender und 0,15*R<sub>m</sub> bei wechselnder Belastung<br />
<br />
'''k'''= Einspannfaktor, abhängig vom Einbaufall (Klammerwerte bei Gleitverbindungen)<br />
<br />
k = 1,6 (1,9) für Einbaufall 1 (Bolzen lose in Stange und Gabel)<br />
<br />
k = 1,1 (1,4) für Einbaufall 2 (Bolzen mit [[Übermaßpassung]] in der Gabel)<br />
<br />
k = 1,1 (1,2) für Einbaufall 3 (Bolzen mit [[Übermaßpassung]] in der Stange)<br />
<br />
'''F'''= aus maßgebender Einwirkungskombination ermittelte Stabkraft<br />
<br />
'''t<sub>m</sub>'''= Dicke der Mittelachse<br />
<br />
'''t<sub>A</sub>'''= Dicke der äußeren Laschen<br />
<br />
'''s=''' Spiel zwischen Mittel- und Außenlasche<br />
<br />
'''S<sub>M</sub>'''= Teilsicherheitsbeiwert 1,1 (DIN 18800-1)<br />
<br />
'''R<sub>e</sub>'''= [[Streckgrenze]] des Bauteilwerkstoffes unter Berücksichtigung der Erzeugnisdicke <br />
<br />
'''M<sub>b max</sub>'''= Größtes Biegemoment<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
! '''''zurück zu''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Auslegung|Auslegung]]<br />
|}<br />
<br />
----<br />
<br />
==== Stiftverbindungen ====<br />
<br />
===== Querstift- Verbindungen =====<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! mittlere Flächenpressung in der Nabenbohrung!!mittlere Flächenpressung in der Wellenbohrung!!Scherspannung!!<br />
|-<br />
| [[Bild:PN Flächenpressung.jpg]]|| [[Bild:Pw Flächenpressung.jpg]]||[[Bild:Scherspannung.jpg]]<br />
|<br />
|}<br />
'''T<sub>nenn</sub>''' = von der Verbindung zu übertragendes Nenn[[drehmoment]]<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''d''' = Stiftdurchmesser; <br />
Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: d= (0,2-0,3)*d<sub>w</sub> <br />
<br />
'''s''' = Dicke der Nabenwand<br />
Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: s= (0,25...0,5)* d<sub>w</sub> für [[St]]- und GS-Naben, s= 0,75 * d<sub>w</sub> für GG-Naben<br />
<br />
'''d<sub>w</sub>''' = Wellendurchmesser<br />
<br />
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte<br />
<br />
'''&tau; <sub>zul</sub>''' = zulässige Schubspannung wie zu Gl. (9.3), für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte<br />
<br />
===== Steckstift-Verbindungen =====<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! Vorhandene Biegespannung!!Maximale mittlere Flächenpressung!!<br />
|-<br />
| [[Bild:Vorhandene_Biegespannung.gif]]|| [[Bild:Maximale mittlere Flächenpressung.gif]]<br />
|}<br />
<br />
'''M<sub>bnenn</sub>'''= Nennbiegemoment<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''F<sub>nenn</sub>''' = senkrecht zur Stiftachse wirkende Nennbiegekraft<br />
<br />
'''l''' = Hebelarm der Biegekraft<br />
<br />
'''s''' = Einstecktiefe des Stiftes<br />
<br />
'''d''' = Stiftdurchmesser<br />
<br />
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte<br />
<br />
===== Längsstift- bzw. Rundkeilverbindungen =====<br />
'''Maßgebende mittlere Flächenpressung'''<br />
<br />
[[Bild:Ma%C3%9Fgebende_mittlere_Fl%C3%A4chenpressung.gif]]<br />
<br />
'''T<sub>nenn</sub>''' = von der Verbindung zu übertragendes Nenn[[drehmoment]]<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''d''' = Stiftdurchmesser<br />
<br />
'''d<sub>w</sub>''' = Wellendurchmesser<br />
<br />
'''l''' = tragende Stiftlänge, abhängig von der Nabenbreite, üblich l = (1 ... 1,5) <b>·</b> d<sub>w</sub><br />
<br />
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7-fache Werte<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
! '''''zurück zu''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Auslegung|Auslegung]]<br />
|}<br />
<br />
== Übungsaufgabe ==<br />
<br />
Ein Zahnkranz mit z = 52 Zähnen, Modul m = 6 mm, ist mit einem Kranlaufrad 315 mm drehfest zu verbinden. Zahnkranzbohrung und Laufradzapfen werden mit einem Fügedurchmesser von 210 mm und der Übergangspassung H7/m6 ausgeführt. Nach dem Aufpressen des Zahnkranzes auf das Laufrad wird die Verbindung durch zwei um 180 Grad versetzte Zylinderstifte DIN ISO 2338 – 16 m6 x 35 – St als '''Längsstifte''' gegen Verdrehen gesichert. Zahnkranz und Laufrad sind aus GS- 52.<br />
<br />
Es ist zu prüfen, ob die beiden Längsstifte ein von den Zahnkräften verursachtes, mit mittleren Stößen schwelend auftretendes Drehmoment T = 1060 Nm übertragen können. Evtl. vorhandener Reibschluß durch die Übergangspassung wird sicherheitshalber nicht berücksichtigt.<br />
<br />
[[Bild:Bild Übungsaufgabe.GIF]]<br />
<br />
hier findest du den Rechengang und die [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#.C3.9Cbungsaufgabe|Lösung]]<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
<br />
! '''''zurück zu''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Auslegung|Auslegung]]<br />
|}<br />
<br />
== Lieferanten ==<br />
* [http://www.alstertaler.de/ Alstertaler.de]<br />
* [http://www.seeger-orbis.de/de Seeger-Orbis-GmbH]<br />
<br />
[[Benutzer:Marco Schalwat|Marco Schalwat]] <br />
<br />
[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]<br />
[[Kategorie:Fertigungstechnik]]</div>Marco Schalwathttp://bs-wiki.de/mediawiki/index.php?title=Bolzen-,_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente&diff=13504Bolzen-, Stiftverbindungen und Sicherungselemente2006-05-06T06:38:40Z<p>Marco Schalwat: </p>
<hr />
<div>''Dieser Artikel wird zur Zeit bearbeitet von --[[Benutzer:Marco Schalwat|Marco Schalwat]] )<br />
<br><br />
[[Bild:Baustelle.gif]]<br />
<br />
----<br />
<br />
[[Bild:Flash-luemmel2.jpg|right|]]<br />
== Funktion ==<br />
Bauteile lassen sich einfach und günstig durch Bolzen, Stifte oder andere Formteile miteinander verbinden. Diese Verbindungselemente werden sowohl für lose als auch für [[Formschlüssige_Verbindungen|feste Verbindungen]], für Lagerungen, Führungen, Halterungen und zum Sichern von Bauteilen gegen Überlastung, z. B. als Brechbolzen in Sicherheits[[Kupplungen|kupplungen]], verwendet. Bei losen [[Formschlüssige_Verbindungen|Verbindungen]] und zur Aufnahme von axialen Kräften müssen die Bolzen bzw. die gelagerten oder verbundenen Teile häufig durch Sicherungselemente, wie Splinte, Sicherungsringe oder Querstifte, gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert werden.<br />
<br />
== Verwendung ==<br />
Unter einem '''Bolzen''' versteht man ein [[Maschinenelemente|Maschinenelement]] zur gelenkigen Verbindung von Werkstücken. In der Verbindung wird der Bolzen nicht nur auf [[Zugversuch|Zug]], sondern überwiegend auf Scherung belastet. Bolzen können verschraubt oder durch Sicherungsstifte in der Verbindung gehalten werden. Hochwertige Bolzenverbindungen mit großem Durchmesser werden über einen Achshalter gesichert, die zugehörige [[Passungen|Passung]] ist meist eine Spielpassung. Bolzenverbindungen werden nach dem Passungssystem Einheitsbohrung gefertigt.<br />
<br />
'''Stiftverbindungen''' werden hergestellt, indem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit Übermaß eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und [[kraftschlüssig]]. Stifte dienen zur Sicherung der Lage von Bauteilen. Neben der Lagesicherung von zwei Teilen, dienen Stiftverbindungen zur Kraftbegrenzung (Scherstift), zur Sicherung von Schrauben (Steckstift) oder zur gelenkigen Verbindung und Lagerung von Scheiben oder Rollen (Gelenkstift).<br />
<br />
Zu den '''Sicherungselemente'''n zählen Sicherungsringe, Splinte, Achshalter u.a. derartige Elemente. Diese dienen zur Sicherung von Maschinenteilen gegen axiales Verschieben. Sicherungsringe nach DIN 471 für Wellen und [[DIN]] 472 für Bohrungen werden in Ringnuten (übliche [[Toleranzen|Toleranz]] H13, H11) eingesetzt. Durch die besondere Form der aus Federstahl bestehenden Ringe wird erreicht, dass diese sich beim Einbau rund verformen und mit gleichmäßiger radialer Vorspannung in der Ringnut sitzen. Aufgrund der hohen Kerbwirkung der Nuten sollen Sicherungsringe möglichst nur an den Enden von Bolzen, Achsen oder Wellen angeordnet werden. Durch funktionsgerechte Verwendung der Sicherungsringe lässt sich oftmals eine konstruktive Vereinfachung erzielen und somit Kosten einsparen. Sicherungsringe werden üblicherweise nach Firmenangaben (z.B.[http://www.seeger-orbis.de/de Seeger-Orbis-GmbH]) gegen Umstülpen durch Axialkraft und Ablösen durch Fliehkraft berechnet.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="50%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
Wie werden Bolzen in der Regel beansprucht?<br />
<br />
Welche Verbindungsart entsteht bei einer Stiftverbindung?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#1._Wie_werden_Bolzen_in_der_Regel_beansprucht.3|Frage 1]]<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#2._Welche_Verbindungsart_entsteht_bei_einer_Stiftverbindung.3F|Frage 2]]<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
== Varianten ==<br />
<br />
=== Bolzen ===<br />
{| {{tabelle}}<br />
| Mit und ohne Kopf siehe [[DIN]] EN 22340 (Tab.B. S. 238) || [[Bild:Bolzen.gif]]<br />
|-<br />
| Mit und ohne Splintloch [[DIN]] EN 22341Einsatzgebiet ist hier als Gelenkbolzen für z.B. Stangenverbindungen || [[Bild:Bolzen_mit_Kopf.gif]]<br />
|-<br />
| Bolzen mit Kopf und Gewindezapfen [[DIN]] 1445: diese werden vorwiegend als festsitzende Lager- und Achsbolzen, z.B. für Seil- und Laufrollen verwendet || [[Bild:Bolzen_mit_Kopf_und_Gewindezapfen.jpg]]<br />
|}<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
|}<br />
<br />
=== Stifte ===<br />
<br />
werden unterteilt in... <br />
* Zylinderstifte [[DIN]] EN ISO 2338 (Tab.B.S237)[[Bild:Zylinderstift.gif]]. <br />
kommen zur Verbindung und zum Fixieren von Teilen an Vorrichtungen oder Werkzeugen in Frage. Sie haben außerdem das gleiche Einsatzgebiet wie Kegelstifte, sind allerdings schwerere lösbar als diese und sehr kostspielig.<br />
* Kegelstifte [[DIN]] EN 22339[[Bild:Kegelstift.gif]] <br />
Kegelstifte werden genutzt, um die bei häufigem Ausbau auftretenden Abnutzungen oder Lochaufweitungen auszugleichen, und somit immer wieder die genaue Lage von Bauteilen zueinander zu gewährleisten.<br />
* Kerbstifte, Spannstifte [[DIN]] EN ISO 8752 [[Bild:Kerbstift.gif]]<br />
Durch die Kerben am Umfang hält der Kerbstift in einer "glatten" Bohrung rüttelfest. Selbst bei Demontage ist es möglich, dass dieser Stift in der Bohrung weiterhin rüttelfest hält. Eine so hergestellte Verbindung ist aufgrund der einfachen Arbeitsweise sehr wirtschaftlich.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="60%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
<br />
Welche Vorteile bieten Kerbstifte gegenüber Kegel- oder Zylinderstiften?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#3._Welche_Vorteile_bieten_Kerbstifte_gegen.C3.BCber_Kegel-_oder_Zylinderstiften.3F|Frage 3]]<br />
<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
|}<br />
<br />
=== Sicherungselemente ===<br />
<br />
'''''Sicherungsringe''' (''Halteringe ugs. [http://www.seeger-orbis.de/de/ Seegering] o.a. Sprengring) [[Bild:Sicherungsring.gif]]<br />
<br />
[[DIN]] 471 für Wellen<br />
<br />
[[DIN]] 472 für Bohrungen<br />
<br />
Sicherungsringe werden federnd in Nuten eingesetzt. Der aus der Nut ragende Sicherungsring bildet dann eine axiale belastbare Schulter und dient zum Festlegen von Bauteilen wie z.B. Wälzlagern.<br />
[[Wälzlagerungen]]<br />
<br />
<br />
'''''Splinte und Federstecker''''' [[Bild:Splint.gif]]<br />
<br />
[[DIN]] EN ISO 1234<br />
<br />
Die einfache und billige Splintsicherung wird vorwiegend bei losen, gelenkartigen Bolzenverbindungen und bei Schraubenverbindungen angewendet. Als Werkstoff für Splinte wird überwiegend weiches Material wie z.B. [[Kupfer]], [[Kupfer]]-[[Zink]]- und [[Aluminium]][[legierungen]] verwendet.<br />
<br />
Achtung: '''Splinte dürfen bei wichtigen Verbindungen nur einmal verwendet werden!'''<br />
<br />
'''''Stellringe''''' [[Bild:Stellring.gif]]<br />
<br />
[[DIN]] 705<br />
<br />
Stellringe sollen das axiale Spiel von Wellen, Achsen und Bolzen begrenzen oder lose auf diesen sitzende Teile seitlich führen. Die Stellringe werden durch Gewindestifte befestigt. Um mögliche Unfallgefahren zu vermeiden dürfen Stellringe nicht überstehen.<br />
<br />
[http://www.habermann-schrauben.de/normteile%20edelstahl/din705.php Habermann - Schrauben]<br />
<br />
'''''Achshalter''''' [[Bild:Achshalter4.GIF]]<br />
<br />
[[DIN]] 15058<br />
<br />
Achshalter sind Maschinenelemente zur Sicherung von Bolzenverbindungen gegen unbeabsichtigtes Lösen des Bolzens. Der Achshalter besteht aus einem mit zwei Befestigungsschrauben verschraubten rechteckigen Blechstreifen, der in eine in den Bolzen eingestochene Nut eingreift. Soll der Bolzen auch gegen Verdrehen gesichert werden, so wird diese Nut gefräst. Achshalter werden eingesetzt an Bolzenverbindungen mit einem Durchmesser von mehr als 18 mm, sie sind in sechs Stufen bis zu einem Bolzendurchmesser von 250 mm genormt.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="60%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
<br />
Welche Arten von Sicherungselementen gibt es und welchem Einsatzzweck dienen sie?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#4._Welche_Arten_von_Sicherungselementen_gibt_es_und_welchem_Einsatzzweck_dienen_sie.3F|Frage 4<br />
]]<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
<br />
|}<br />
----<br />
<br />
== [[Dimensionierung]] ==<br />
<br />
Für die Bolzen wählt man überwiegend einen härteren Werkstoff als für die übrigen Bauteile, um Fressgefahr und übermäßigen Verschleiß zu vermeiden. Normbolzen werden aus [[Automatenstahl]] ([[Härte]] 125 bis 245 HV) hergestellt. Bolzen für höherwertige Belastungen stellt man aus entsprechendem Einsatz- und Vergütungsstahl her. Hierbei empfiehlt es sich, die Oberflächen, zu härten und zu schleifen.<br />
<br />
Bolzen werden in der Regel auf Biegung, Schub und Flächenpressung beansprucht. Im Normalfall sind die Biegung und die Flächenpressung für die Auslegung einer Verbindung ausschlaggebend.<br />
<br />
hier kannst du dir Formeln zur [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Bolzen_2|Berechnung]] ansehen<br />
<br />
Stiftverbindungen werden hergestellt, indem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit Übermaß eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und kraftschlüssig. Stifte dienen zur Sicherung der Lage, von Bauteilen (Passstifte), zur scherfesten Verbindung von Maschinenteilen (Verbindungsstifte), zur Sicherung von Bolzen und Muttern (Sicherungsstifte) und zur Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte).<br />
Wie auch bei der Herstellung von Bolzen, werden Stifte in der Regel aus ungehärtetem Stahl gefertigt. Um ein Fressen der Stifte zu verhindern, muss ihre [[Festigkeit]] größer sein, als die der übrigen Bauteile. Bei ge[[härte]]tem Stahl oder Guss ist stets ein Stiftwerkstoff mit hoher Festigkeit zu verwenden.<br />
<br />
Stiftverbindungen, die hauptsächlich zur Zentrierung und Lagesicherung von Bauteilen dienen und nur geringe Kräfte aufnehmen, werden in der Regel nicht berechnet. Der Durchmesser der Stifte wird erfahrungsgemäß in Abhängigkeit von der Größe der zu verbindenden Teile gewählt.<br />
<br />
Die [[Dimensionierung]] bzw. der Tragfähigkeitsnachweis von Stiftverbindungen erfolgt in Abhängigkeit von der dominierenden Beanspruchung durch Bewertung der:<br />
*Schubspannung im Stift (Abscheren),<br />
*Flächenpressung zwischen Stift und Bohrung (Lochleibung) und/oder <br />
*Biegespannung im Stift.<br />
hier kannst du dir Formeln zur [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Stiftverbindungen|Berechnung]] ansehen<br />
<br />
Da sich das Materialgefüge von Splinten beim Sichern und Entsichern verändert, dürfen Standardsplinte nach ISO 1234 aus Sicherheitsgründen nach einer Demontage und Montage nicht wieder verwendet und müssen durch neue Teile ersetzt werden. Durchmesser von Splint und zugehöriger Bohrung ("Splintloch") müssen aufeinander abgestimmt sein. Sie bilden gemeinsam eine [[Spielpassung]]. Der Splint muss leicht durchsteckbar sein, darf aber radial und axial nur wenig Spiel haben. Die Schenkel werden nach dem Durchstecken gegeneinander aufgebogen (gespreizt). Sie dürfen durch Abschneiden gekürzt werden. Keinesfalls ist aber die Verwendung zu kurzer Splinte gestattet. Deshalb sollte die Länge ungefähr das Doppelte der Bohrungslänge betragen.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="50%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
<br />
Woraus werden Bolzen für höherwertige Belastungen hergestellt und welche Besonderheiten gibt es dabei?<br />
<br />
Welches ist die häufigste Anwendungsart von Stiften?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#Woraus_werden_Bolzen_f.C3.BCr_h.C3.B6herwertige_Belastungen_hergestellt_und_welche_Besonderheiten_gibt_es_dabei.3F|Frage 5]]<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#Welches_ist_die_h.C3.A4ufigste_Anwendungsart_von_Stiften.3F|Frage 6]]<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
|}<br />
<br />
----<br />
<br />
=== Berechnungsformeln ===<br />
<br />
==== Bolzen ====<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! Biegebeanspruchung des Bolzendurchmessers !!Festlegen der Bauteilabmessungen !!Berechnung der Biegemomente in Bolzenmitte!!<br />
|-<br />
| [[Bild:Biegebeanspruchung des Bolzendurchmessers.jpg]]|| [[Bild:Festlegen der Bauteilabmessung.jpg]]||[[Bild:Berechnung der Bolzenmitte.jpg]]<br />
|<br />
|}<br />
<br />
'''d'''= Durchmesser<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>'''= Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''F<sub>nenn</sub>'''= Stangenkraft<br />
<br />
'''&sigma;<sub>b zul</sub>'''= zulässige Biegespannung<br />
<br />
Abhängig von der Mindestzugfestigkeit Rm = K<sub>t</sub>*R<sub>mN</sub> gilt erfahrungsgemäß: 0,3*R<sub>m</sub> bei ruhender, 0,2*R<sub>m</sub> bei schwellender und 0,15*R<sub>m</sub> bei wechselnder Belastung<br />
<br />
'''k'''= Einspannfaktor, abhängig vom Einbaufall (Klammerwerte bei Gleitverbindungen)<br />
<br />
k= 1,6 (1,9) für Einbaufall 1 (Bolzen lose in Stange und Gabel)<br />
<br />
k= 1,1 (1,4) für Einbaufall 2 (Bolzen mit [[Übermaßpassung]] in der Gabel)<br />
<br />
k= 1,1 (1,2) für Einbaufall 3 (Bolzen mit [[Übermaßpassung]] in der Stange)<br />
<br />
'''F'''= aus maßgebender Einwirkungskombination ermittelte Stabkraft<br />
<br />
'''t<sub>m</sub>'''= Dicke der Mittelachse<br />
<br />
'''t<sub>A</sub>'''= Dicke der äußeren Laschen<br />
<br />
'''s=''' Spiel zwischen Mittel- und Außenlasche<br />
<br />
'''S<sub>M</sub>'''= Teilsicherheitsbeiwert 1,1 (DIN 18800-1)<br />
<br />
'''R<sub>e</sub>'''= [[Streckgrenze]] des Bauteilwerkstoffes unter Berücksichtigung der Erzeugnisdicke <br />
<br />
'''M<sub>b max</sub>'''= Größtes Biegemoment<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
! '''''zurück zu''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Auslegung|Auslegung]]<br />
|}<br />
<br />
----<br />
<br />
==== Stiftverbindungen ====<br />
<br />
===== Querstift- Verbindungen =====<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! mittlere Flächenpressung in der Nabenbohrung!!mittlere Flächenpressung in der Wellenbohrung!!Scherspannung!!<br />
|-<br />
| [[Bild:PN Flächenpressung.jpg]]|| [[Bild:Pw Flächenpressung.jpg]]||[[Bild:Scherspannung.jpg]]<br />
|<br />
|}<br />
'''T<sub>nenn</sub>''' = von der Verbindung zu übertragendes Nenn[[drehmoment]]<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''d''' = Stiftdurchmesser; <br />
Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: d= (0,2-0,3)*d<sub>w</sub> <br />
<br />
'''s''' = Dicke der Nabenwand<br />
Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: s= (0,25...0,5)* d<sub>w</sub> für [[St]]- und GS-Naben, s= 0,75 * d<sub>w</sub> für GG-Naben<br />
<br />
'''d<sub>w</sub>''' = Wellendurchmesser<br />
<br />
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte<br />
<br />
'''&tau; <sub>zul</sub>''' = zulässige Schubspannung wie zu Gl. (9.3), für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte<br />
<br />
===== Steckstift-Verbindungen =====<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! Vorhandene Biegespannung!!Maximale mittlere Flächenpressung!!<br />
|-<br />
| [[Bild:Vorhandene_Biegespannung.gif]]|| [[Bild:Maximale mittlere Flächenpressung.gif]]<br />
|}<br />
<br />
'''M<sub>bnenn</sub>'''= Nennbiegemoment<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''F<sub>nenn</sub>''' = senkrecht zur Stiftachse wirkende Nennbiegekraft<br />
<br />
'''l''' = Hebelarm der Biegekraft<br />
<br />
'''s''' = Einstecktiefe des Stiftes<br />
<br />
'''d''' = Stiftdurchmesser<br />
<br />
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte<br />
<br />
===== Längsstift- bzw. Rundkeilverbindungen =====<br />
'''Maßgebende mittlere Flächenpressung'''<br />
<br />
[[Bild:Ma%C3%9Fgebende_mittlere_Fl%C3%A4chenpressung.gif]]<br />
<br />
'''T<sub>nenn</sub>''' = von der Verbindung zu übertragendes Nenn[[drehmoment]]<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''d''' = Stiftdurchmesser<br />
<br />
'''d<sub>w</sub>''' = Wellendurchmesser<br />
<br />
'''l''' = tragende Stiftlänge, abhängig von der Nabenbreite, üblich l = (1 ... 1,5) <b>·</b> d<sub>w</sub><br />
<br />
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7-fache Werte<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
! '''''zurück zu''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Auslegung|Auslegung]]<br />
|}<br />
<br />
== Übungsaufgabe ==<br />
<br />
Ein Zahnkranz mit z = 52 Zähnen, Modul m = 6 mm, ist mit einem Kranlaufrad 315 mm drehfest zu verbinden. Zahnkranzbohrung und Laufradzapfen werden mit einem Fügedurchmesser von 210 mm und der Übergangspassung H7/m6 ausgeführt. Nach dem Aufpressen des Zahnkranzes auf das Laufrad wird die Verbindung durch zwei um 180 Grad versetzte Zylinderstifte DIN ISO 2338 – 16 m6 x 35 – St als '''Längsstifte''' gegen Verdrehen gesichert. Zahnkranz und Laufrad sind aus GS- 52.<br />
<br />
Es ist zu prüfen, ob die beiden Längsstifte ein von den Zahnkräften verursachtes, mit mittleren Stößen schwelend auftretendes Drehmoment T = 1060 Nm übertragen können. Evtl. vorhandener Reibschluß durch die Übergangspassung wird sicherheitshalber nicht berücksichtigt.<br />
<br />
[[Bild:Bild Übungsaufgabe.GIF]]<br />
<br />
hier findest du den Rechengang und die [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#.C3.9Cbungsaufgabe|Lösung]]<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
<br />
! '''''zurück zu''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Auslegung|Auslegung]]<br />
|}<br />
<br />
== Lieferanten ==<br />
* [http://www.alstertaler.de/ Alstertaler.de]<br />
* [http://www.seeger-orbis.de/de Seeger-Orbis-GmbH]<br />
<br />
[[Benutzer:Marco Schalwat|Marco Schalwat]] <br />
<br />
[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]<br />
[[Kategorie:Fertigungstechnik]]</div>Marco Schalwathttp://bs-wiki.de/mediawiki/index.php?title=Bolzen-,_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente&diff=13503Bolzen-, Stiftverbindungen und Sicherungselemente2006-05-06T06:26:24Z<p>Marco Schalwat: /* Verwendung */</p>
<hr />
<div>''Dieser Artikel wird zur Zeit bearbeitet von --[[Benutzer:Marco Schalwat|Marco Schalwat]] )<br />
<br><br />
[[Bild:Baustelle.gif]]<br />
<br />
----<br />
<br />
[[Bild:Flash-luemmel2.jpg|right|]]<br />
== Funktion ==<br />
Bauteile lassen sich einfach und günstig durch Bolzen, Stifte oder andere Formteile miteinander verbinden. Diese Verbindungselemente werden sowohl für lose als auch für [[Formschlüssige_Verbindungen|feste Verbindungen]], für Lagerungen, Führungen, Halterungen und zum Sichern von Bauteilen gegen Überlastung, z. B. als Brechbolzen in Sicherheits[[Kupplungen|kupplungen]], verwendet. Bei losen [[Formschlüssige_Verbindungen|Verbindungen]] und zur Aufnahme von axialen Kräften müssen die Bolzen bzw. die gelagerten oder verbundenen Teile häufig durch Sicherungselemente, wie Splinte, Sicherungsringe oder Querstifte, gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert werden.<br />
<br />
== Verwendung ==<br />
Unter einem '''Bolzen''' versteht man ein [[Maschinenelemente|Maschinenelement]] zur gelenkigen Verbindung von Werkstücken. In der Verbindung wird der Bolzen nicht nur auf [[Zugversuch|Zug]], sondern überwiegend auf Scherung belastet. Bolzen können verschraubt oder durch Sicherungsstifte in der Verbindung gehalten werden. Hochwertige Bolzenverbindungen mit großem Durchmesser werden über einen Achshalter gesichert, die zugehörige [[Passungen|Passung]] ist meist eine Spielpassung. Bolzenverbindungen werden nach dem Passungssystem Einheitsbohrung gefertigt.<br />
<br />
'''Stiftverbindungen''' werden hergestellt, indem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit Übermaß eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und [[kraftschlüssig]]. Stifte dienen zur Sicherung der Lage von Bauteilen. Neben der Lagesicherung von zwei Teilen, dienen Stiftverbindungen zur Kraftbegrenzung (Scherstift), zur Sicherung von Schrauben (Steckstift) oder zur gelenkigen Verbindung und Lagerung von Scheiben oder Rollen (Gelenkstift).<br />
<br />
Zu den '''Sicherungselemente'''n zählen Sicherungsringe, Splinte, Achshalter u.a. derartige Elemente. Diese dienen zur Sicherung von Maschinenteilen gegen axiales Verschieben. Sicherungsringe nach DIN 471 für Wellen und [[DIN]] 472 für Bohrungen werden in Ringnuten (übliche [[Toleranzen|Toleranz]] H13, H11) eingesetzt. Durch die besondere Form der aus Federstahl bestehenden Ringe wird erreicht, dass diese sich beim Einbau rund verformen und mit gleichmäßiger radialer Vorspannung in der Ringnut sitzen. Aufgrund der hohen Kerbwirkung der Nuten sollen Sicherungsringe möglichst nur an den Enden von Bolzen, Achsen oder Wellen angeordnet werden. Durch funktionsgerechte Verwendung der Sicherungsringe lässt sich oftmals eine konstruktive Vereinfachung erzielen und somit Kosten einsparen. Sicherungsringe werden üblicherweise nach Firmenangaben (z.B.[http://www.seeger-orbis.de/de Seeger-Orbis-GmbH]) gegen Umstülpen durch Axialkraft und Ablösen durch Fliehkraft berechnet.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="50%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
Wie werden Bolzen in der Regel beansprucht?<br />
<br />
Welche Verbindungsart entsteht bei einer Stiftverbindung?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#1._Wie_werden_Bolzen_in_der_Regel_beansprucht.3|Frage 1]]<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#2._Welche_Verbindungsart_entsteht_bei_einer_Stiftverbindung.3F|Frage 2]]<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
== Varianten ==<br />
<br />
=== Bolzen ===<br />
{| {{tabelle}}<br />
| Mit und ohne Kopf siehe [[DIN]] EN 22340 (Tab.B. S. 238) || [[Bild:Bolzen.gif]]<br />
|-<br />
| Mit und ohne Splintloch [[DIN]] EN 22341Einsatzgebiet ist hier als Gelenkbolzen für z.B. Stangenverbindungen || [[Bild:Bolzen_mit_Kopf.gif]]<br />
|-<br />
| Bolzen mit Kopf und Gewindezapfen [[DIN]] 1445: diese werden vorwiegend als festsitzende Lager- und Achsbolzen, z.B. für Seil- und Laufrollen verwendet || [[Bild:Bolzen_mit_Kopf_und_Gewindezapfen.jpg]]<br />
|}<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
|}<br />
<br />
=== Stifte ===<br />
<br />
werden unterteilt in... <br />
* Zylinderstifte [[DIN]] EN ISO 2338 (Tab.B.S237)[[Bild:Zylinderstift.gif]]. <br />
kommen zur Verbindung und zum Fixieren von Teilen an Vorrichtungen oder Werkzeugen in Frage. Sie haben außerdem das gleiche Einsatzgebiet wie Kegelstifte, sind allerdings schwerere lösbar als diese und sehr kostspielig.<br />
* Kegelstifte [[DIN]] EN 22339[[Bild:Kegelstift.gif]] <br />
Kegelstifte werden genutzt, um die bei häufigem Ausbau auftretenden Abnutzungen oder Lochaufweitungen auszugleichen, und somit immer wieder die genaue Lage von Bauteilen zueinander zu gewährleisten.<br />
* Kerbstifte, Spannstifte [[DIN]] EN ISO 8752 [[Bild:Kerbstift.gif]]<br />
Durch die Kerben am Umfang hält der Kerbstift in einer "glatten" Bohrung rüttelfest. Selbst bei Demontage ist es möglich, dass dieser Stift in der Bohrung weiterhin rüttelfest hält. Eine so hergestellte Verbindung ist aufgrund der einfachen Arbeitsweise sehr wirtschaftlich.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="60%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
<br />
Welche Vorteile bieten Kerbstifte gegenüber Kegel- oder Zylinderstiften?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#3._Welche_Vorteile_bieten_Kerbstifte_gegen.C3.BCber_Kegel-_oder_Zylinderstiften.3F|Frage 3]]<br />
<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
|}<br />
<br />
=== Sicherungselemente ===<br />
<br />
'''''Sicherungsringe''' (''Halteringe ugs. Sägering o.a. Sprengring) [[Bild:Sicherungsring.gif]]<br />
<br />
[[DIN]] 471 für Wellen<br />
<br />
[[DIN]] 472 für Bohrungen<br />
<br />
Sicherungsringe werden federnd in Nuten eingesetzt. Der aus der Nut ragende Sicherungsring bildet dann eine axiale belastbare Schulter und dient zum Festlegen von Bauteilen wie z.B. Wälzlagern.<br />
[[Wälzlagerungen]]<br />
<br />
<br />
'''''Splinte und Federstecker''''' [[Bild:Splint.gif]]<br />
<br />
[[DIN]] EN ISO 1234<br />
<br />
Die einfache und billige Splintsicherung wird vorwiegend bei losen, gelenkartigen Bolzenverbindungen und bei Schraubenverbindungen angewendet. Als Werkstoff für Splinte wird überwiegend weiches Material wie z.B. [[Kupfer]], [[Kupfer]]-[[Zink]]- und [[Aluminium]][[legierungen]] verwendet.<br />
<br />
Achtung: '''Splinte dürfen bei wichtigen Verbindungen nur einmal verwendet werden!'''<br />
<br />
'''''Stellringe''''' [[Bild:Stellring.gif]]<br />
<br />
[[DIN]] 705<br />
<br />
Stellringe sollen das axiale Spiel von Wellen, Achsen und Bolzen begrenzen oder lose auf diesen sitzende Teile seitlich führen. Die Stellringe werden durch Gewindestifte befestigt. Um mögliche Unfallgefahren zu vermeiden dürfen Stellringe nicht überstehen.<br />
<br />
[http://www.habermann-schrauben.de/normteile%20edelstahl/din705.php Habermann - Schrauben]<br />
<br />
'''''Achshalter''''' [[Bild:Achshalter4.GIF]]<br />
<br />
[[DIN]] 15058<br />
<br />
Achshalter sind Maschinenelemente zur Sicherung von Bolzenverbindungen gegen unbeabsichtigtes Lösen des Bolzens. Der Achshalter besteht aus einem mit zwei Befestigungsschrauben verschraubten rechteckigen Blechstreifen, der in eine in den Bolzen eingestochene Nut eingreift. Soll der Bolzen auch gegen Verdrehen gesichert werden, so wird diese Nut gefräst. Achshalter werden eingesetzt an Bolzenverbindungen mit einem Durchmesser von mehr als 18 mm, sie sind in sechs Stufen bis zu einem Bolzendurchmesser von 250 mm genormt.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="60%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
<br />
Welche Arten von Sicherungselementen gibt es und welchem Einsatzzweck dienen sie?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#4._Welche_Arten_von_Sicherungselementen_gibt_es_und_welchem_Einsatzzweck_dienen_sie.3F|Frage 4<br />
]]<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
<br />
|}<br />
----<br />
<br />
== [[Dimensionierung]] ==<br />
<br />
Für die Bolzen wählt man überwiegend einen härteren Werkstoff als für die übrigen Bauteile, um Fressgefahr und übermäßigen Verschleiß zu vermeiden. Normbolzen werden aus [[Automatenstahl]] ([[Härte]] 125 bis 245 HV) hergestellt. Bolzen für höherwertige Belastungen stellt man aus entsprechendem Einsatz- und Vergütungsstahl her. Hierbei empfiehlt es sich, die Oberflächen, zu härten und zu schleifen.<br />
<br />
Bolzen werden in der Regel auf Biegung, Schub und Flächenpressung beansprucht. Im Normalfall sind die Biegung und die Flächenpressung für die Auslegung einer Verbindung ausschlaggebend.<br />
<br />
hier kannst du dir Formeln zur [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Bolzen_2|Berechnung]] ansehen<br />
<br />
Stiftverbindungen werden hergestellt, indem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit Übermaß eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und kraftschlüssig. Stifte dienen zur Sicherung der Lage, von Bauteilen (Passstifte), zur scherfesten Verbindung von Maschinenteilen (Verbindungsstifte), zur Sicherung von Bolzen und Muttern (Sicherungsstifte) und zur Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte).<br />
Wie auch bei der Herstellung von Bolzen, werden Stifte in der Regel aus ungehärtetem Stahl gefertigt. Um ein Fressen der Stifte zu verhindern, muss ihre [[Festigkeit]] größer sein, als die der übrigen Bauteile. Bei ge[[härte]]tem Stahl oder Guss ist stets ein Stiftwerkstoff mit hoher Festigkeit zu verwenden.<br />
<br />
Stiftverbindungen, die hauptsächlich zur Zentrierung und Lagesicherung von Bauteilen dienen und nur geringe Kräfte aufnehmen, werden in der Regel nicht berechnet. Der Durchmesser der Stifte wird erfahrungsgemäß in Abhängigkeit von der Größe der zu verbindenden Teile gewählt.<br />
<br />
Die [[Dimensionierung]] bzw. der Tragfähigkeitsnachweis von Stiftverbindungen erfolgt in Abhängigkeit von der dominierenden Beanspruchung durch Bewertung der:<br />
*Schubspannung im Stift (Abscheren),<br />
*Flächenpressung zwischen Stift und Bohrung (Lochleibung) und/oder <br />
*Biegespannung im Stift.<br />
hier kannst du dir Formeln zur [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Stiftverbindungen|Berechnung]] ansehen<br />
<br />
Da sich das Materialgefüge von Splinten beim Sichern und Entsichern verändert, dürfen Standardsplinte nach ISO 1234 aus Sicherheitsgründen nach einer Demontage und Montage nicht wieder verwendet und müssen durch neue Teile ersetzt werden. Durchmesser von Splint und zugehöriger Bohrung ("Splintloch") müssen aufeinander abgestimmt sein. Sie bilden gemeinsam eine [[Spielpassung]]. Der Splint muss leicht durchsteckbar sein, darf aber radial und axial nur wenig Spiel haben. Die Schenkel werden nach dem Durchstecken gegeneinander aufgebogen (gespreizt). Sie dürfen durch Abschneiden gekürzt werden. Keinesfalls ist aber die Verwendung zu kurzer Splinte gestattet. Deshalb sollte die Länge ungefähr das Doppelte der Bohrungslänge betragen.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="50%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
<br />
Woraus werden Bolzen für höherwertige Belastungen hergestellt und welche Besonderheiten gibt es dabei?<br />
<br />
Welches ist die häufigste Anwendungsart von Stiften?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#Woraus_werden_Bolzen_f.C3.BCr_h.C3.B6herwertige_Belastungen_hergestellt_und_welche_Besonderheiten_gibt_es_dabei.3F|Frage 5]]<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#Welches_ist_die_h.C3.A4ufigste_Anwendungsart_von_Stiften.3F|Frage 6]]<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
|}<br />
<br />
----<br />
<br />
=== Berechnungsformeln ===<br />
<br />
==== Bolzen ====<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! Biegebeanspruchung des Bolzendurchmessers !!Festlegen der Bauteilabmessungen !!Berechnung der Biegemomente in Bolzenmitte!!<br />
|-<br />
| [[Bild:Biegebeanspruchung des Bolzendurchmessers.jpg]]|| [[Bild:Festlegen der Bauteilabmessung.jpg]]||[[Bild:Berechnung der Bolzenmitte.jpg]]<br />
|<br />
|}<br />
<br />
'''d'''= Durchmesser<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>'''= Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''F<sub>nenn</sub>'''= Stangenkraft<br />
<br />
'''&sigma;<sub>b zul</sub>'''= zulässige Biegespannung<br />
<br />
Abhängig von der Mindestzugfestigkeit Rm = K<sub>t</sub>*R<sub>mN</sub> gilt erfahrungsgemäß: 0,3*R<sub>m</sub> bei ruhender, 0,2*R<sub>m</sub> bei schwellender und 0,15*R<sub>m</sub> bei wechselnder Belastung<br />
<br />
'''k'''= Einspannfaktor, abhängig vom Einbaufall (Klammerwerte bei Gleitverbindungen)<br />
<br />
k= 1,6 (1,9) für Einbaufall 1 (Bolzen lose in Stange und Gabel)<br />
<br />
k= 1,1 (1,4) für Einbaufall 2 (Bolzen mit [[Übermaßpassung]] in der Gabel)<br />
<br />
k= 1,1 (1,2) für Einbaufall 3 (Bolzen mit [[Übermaßpassung]] in der Stange)<br />
<br />
'''F'''= aus maßgebender Einwirkungskombination ermittelte Stabkraft<br />
<br />
'''t<sub>m</sub>'''= Dicke der Mittelachse<br />
<br />
'''t<sub>A</sub>'''= Dicke der äußeren Laschen<br />
<br />
'''s=''' Spiel zwischen Mittel- und Außenlasche<br />
<br />
'''S<sub>M</sub>'''= Teilsicherheitsbeiwert 1,1 (DIN 18800-1)<br />
<br />
'''R<sub>e</sub>'''= [[Streckgrenze]] des Bauteilwerkstoffes unter Berücksichtigung der Erzeugnisdicke <br />
<br />
'''M<sub>b max</sub>'''= Größtes Biegemoment<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
! '''''zurück zu''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Auslegung|Auslegung]]<br />
|}<br />
<br />
----<br />
<br />
==== Stiftverbindungen ====<br />
<br />
===== Querstift- Verbindungen =====<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! mittlere Flächenpressung in der Nabenbohrung!!mittlere Flächenpressung in der Wellenbohrung!!Scherspannung!!<br />
|-<br />
| [[Bild:PN Flächenpressung.jpg]]|| [[Bild:Pw Flächenpressung.jpg]]||[[Bild:Scherspannung.jpg]]<br />
|<br />
|}<br />
'''T<sub>nenn</sub>''' = von der Verbindung zu übertragendes Nenn[[drehmoment]]<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''d''' = Stiftdurchmesser; <br />
Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: d= (0,2-0,3)*d<sub>w</sub> <br />
<br />
'''s''' = Dicke der Nabenwand<br />
Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: s= (0,25...0,5)* d<sub>w</sub> für [[St]]- und GS-Naben, s= 0,75 * d<sub>w</sub> für GG-Naben<br />
<br />
'''d<sub>w</sub>''' = Wellendurchmesser<br />
<br />
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte<br />
<br />
'''&tau; <sub>zul</sub>''' = zulässige Schubspannung wie zu Gl. (9.3), für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte<br />
<br />
===== Steckstift-Verbindungen =====<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! Vorhandene Biegespannung!!Maximale mittlere Flächenpressung!!<br />
|-<br />
| [[Bild:Vorhandene_Biegespannung.gif]]|| [[Bild:Maximale mittlere Flächenpressung.gif]]<br />
|}<br />
<br />
'''M<sub>bnenn</sub>'''= Nennbiegemoment<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''F<sub>nenn</sub>''' = senkrecht zur Stiftachse wirkende Nennbiegekraft<br />
<br />
'''l''' = Hebelarm der Biegekraft<br />
<br />
'''s''' = Einstecktiefe des Stiftes<br />
<br />
'''d''' = Stiftdurchmesser<br />
<br />
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte<br />
<br />
===== Längsstift- bzw. Rundkeilverbindungen =====<br />
'''Maßgebende mittlere Flächenpressung'''<br />
<br />
[[Bild:Ma%C3%9Fgebende_mittlere_Fl%C3%A4chenpressung.gif]]<br />
<br />
'''T<sub>nenn</sub>''' = von der Verbindung zu übertragendes Nenn[[drehmoment]]<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''d''' = Stiftdurchmesser<br />
<br />
'''d<sub>w</sub>''' = Wellendurchmesser<br />
<br />
'''l''' = tragende Stiftlänge, abhängig von der Nabenbreite, üblich l = (1 ... 1,5) <b>·</b> d<sub>w</sub><br />
<br />
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7-fache Werte<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
! '''''zurück zu''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Auslegung|Auslegung]]<br />
|}<br />
<br />
== Übungsaufgabe ==<br />
<br />
Ein Zahnkranz mit z = 52 Zähnen, Modul m = 6 mm, ist mit einem Kranlaufrad 315 mm drehfest zu verbinden. Zahnkranzbohrung und Laufradzapfen werden mit einem Fügedurchmesser von 210 mm und der Übergangspassung H7/m6 ausgeführt. Nach dem Aufpressen des Zahnkranzes auf das Laufrad wird die Verbindung durch zwei um 180 Grad versetzte Zylinderstifte DIN ISO 2338 – 16 m6 x 35 – St als '''Längsstifte''' gegen Verdrehen gesichert. Zahnkranz und Laufrad sind aus GS- 52.<br />
<br />
Es ist zu prüfen, ob die beiden Längsstifte ein von den Zahnkräften verursachtes, mit mittleren Stößen schwelend auftretendes Drehmoment T = 1060 Nm übertragen können. Evtl. vorhandener Reibschluß durch die Übergangspassung wird sicherheitshalber nicht berücksichtigt.<br />
<br />
[[Bild:Bild Übungsaufgabe.GIF]]<br />
<br />
hier findest du den Rechengang und die [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#.C3.9Cbungsaufgabe|Lösung]]<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
<br />
! '''''zurück zu''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Auslegung|Auslegung]]<br />
|}<br />
<br />
== Lieferanten ==<br />
* [http://www.alstertaler.de/ Alstertaler.de]<br />
* [http://www.seeger-orbis.de/de Seeger-Orbis-GmbH]<br />
<br />
[[Benutzer:Marco Schalwat|Marco Schalwat]] <br />
<br />
[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]<br />
[[Kategorie:Fertigungstechnik]]</div>Marco Schalwathttp://bs-wiki.de/mediawiki/index.php?title=Bolzen-,_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen&diff=13439Bolzen-, Stiftverbindungen und Sicherungselemente: Lösungen2006-05-05T11:39:57Z<p>Marco Schalwat: /* Übungsaufgabe */</p>
<hr />
<div>== Wie werden Bolzen in der Regel beansprucht? ==<br />
<br />
In der Verbindung wird der Bolzen nicht nur auf Zug, sondern überwiegend auf Scherung belastet<br />
<br />
== Welche Verbindungsart entsteht bei einer Stiftverbindung? ==<br />
<br />
Die entstehende Verbindung ist form- und kraftschlüssig<br />
<br />
<br />
== Welche Vorteile bieten Kerbstifte gegenüber Kegel- oder Zylinderstiften? ==<br />
<br />
Der Kerbstift hält in einer glatten Bohrung rüttelfest und kann auch mehrmals wiederverwendet werden<br />
<br />
<br />
== Welche Arten von Sicherungselementen gibt es und welchem Einsatzzweck dienen sie? ==<br />
<br />
Es gibt Sicherungsringe, Splinte und Federstecker und Achshalter.<br />
<br />
Sicherungsringe dienen zum Festlegen von Bauteilen auf anderen.<br />
<br />
Splinte dienen zur Sicherung von Bauteilen wie z.B. Bolzen sie werden mit dem Bauteil unverlierbar verbunden.<br />
<br />
Achshalter sichern Achsen und Bolzen gleichzeitig gegen Verschieben und Verdrehen.<br />
<br />
<br />
<br />
== Woraus werden Bolzen für höherwertige Belastungen hergestellt und welche Besonderheiten gibt es dabei? ==<br />
<br />
Bolzen für höherwertige Belastungen stellt man aus entsprechendem Einsatz- und Vergütungsstahl her, hier empfiehlt es sich die Oberflächen zu härten und zu schleifen.<br />
<br />
<br />
== Welches ist die häufigste Anwendungsart von Stiften? ==<br />
<br />
Stiftverbindungen dienen überwiegend zur Zentrierung und Lagesicherung von Bauteilen.<br />
<br />
== Übungsaufgabe ==<br />
'''ggb:'''<br />
<br />
T<sub>nenn</sub>= 1060 Nm <br />
<br />
d= 16mm <br />
<br />
d<sub>w</sub>= 210mm <br />
<br />
l= 29mm gem. RM TB 9-3 S. 94<br />
<br />
K<sub>A</sub>= 1,3 gem. RM TB 3-5c S. 42<br />
<br />
Rm = 400 N/mm<sup>2</sup><br />
<br />
'''ges:'''<br />
<br />
p<br />
<br />
p<sub>zul</sub> <br />
<br />
'''Die Längsstiftverbindung wird auf Flächenpressung geprüft: ''' <br />
<br />
Allgemeine Formel: [[Bild:Maßgebende mittlere Flächenpressung.gif]]<br />
<br />
<br />
<br />
Lösung: [[Bild:Längsstiftverbindung,Lösung.GIF]] <br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
p<sub>zul</sub>≈ 0,25 * 400 N/mm<sup>2</sup> ≈ 100 N/mm<sup>2</sup> > p = 28 N/mm2 <br />
<br />
<br />
Ergebnis: Die Längsstift - Verbindung ist ausreichend bemessen, da die mittlere Flächenpressung <br />
<br />
p= 28 N/mm<sup>2</sup> < p<sub>zul</sub> ≈ 100 N/mm<sup>2</sup> ist. <br />
<br />
<br />
zurück zu <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Bolzen-, Stiftverbindungen und Sicherungselemente]]<br />
<br />
<br />
[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]<br />
[[Kategorie:Fertigungstechnik]]</div>Marco Schalwathttp://bs-wiki.de/mediawiki/index.php?title=Bolzen-,_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente&diff=13438Bolzen-, Stiftverbindungen und Sicherungselemente2006-05-05T11:35:20Z<p>Marco Schalwat: /* Übungsaufgabe */</p>
<hr />
<div>''Dieser Artikel wird zur Zeit bearbeitet von --[[Benutzer:Marco Schalwat|Marco Schalwat]] )<br />
<br><br />
[[Bild:Baustelle.gif]]<br />
<br />
----<br />
<br />
[[Bild:Flash-luemmel2.jpg|right|]]<br />
== Funktion ==<br />
Bauteile lassen sich einfach und günstig durch Bolzen, Stifte oder andere Formteile miteinander verbinden. Diese Verbindungselemente werden sowohl für lose als auch für [[Formschlüssige_Verbindungen|feste Verbindungen]], für Lagerungen, Führungen, Halterungen und zum Sichern von Bauteilen gegen Überlastung, z. B. als Brechbolzen in Sicherheits[[Kupplungen|kupplungen]], verwendet. Bei losen [[Formschlüssige_Verbindungen|Verbindungen]] und zur Aufnahme von axialen Kräften müssen die Bolzen bzw. die gelagerten oder verbundenen Teile häufig durch Sicherungselemente, wie Splinte, Sicherungsringe oder Querstifte, gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert werden.<br />
<br />
== Verwendung ==<br />
Unter einem '''Bolzen''' versteht man ein [[Maschinenelemente|Maschinenelement]] zur gelenkigen Verbindung von Werkstücken. In der Verbindung wird der Bolzen nicht nur auf [[Zugversuch|Zug]], sondern überwiegend auf Scherung belastet. Bolzen können verschraubt oder durch Sicherungsstifte in der Verbindung gehalten werden. Hochwertige Bolzenverbindungen mit großem Durchmesser werden über einen Achshalter gesichert, die zugehörige [[Passungen|Passung]] ist meist eine Spielpassung. Bolzenverbindungen werden nach dem Passungssystem Einheitsbohrung gefertigt.<br />
<br />
'''Stiftverbindungen''' werden hergestellt, indem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit Übermaß eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und kraftschlüssig. Stifte dienen zur Sicherung der Lage von Bauteilen. Neben der Lagesicherung von zwei Teilen, dienen Stiftverbindungen zur Kraftbegrenzung (Scherstift), zur Sicherung von Schrauben (Steckstift) oder zur gelenkigen Verbindung und Lagerung von Scheiben oder Rollen (Gelenkstift).<br />
<br />
Zu den '''Sicherungselemente'''n zählen Sicherungsringe, Splinte, Achshalter u.a. derartige Elemente. Diese dienen zur Sicherung von Maschinenteilen gegen axiales Verschieben. Sicherungsringe nach DIN 471 für Wellen und [[DIN]] 472 für Bohrungen werden in Ringnuten (übliche [[Toleranzen|Toleranz]] H13, H11) eingesetzt. Durch die besondere Form der aus Federstahl bestehenden Ringe wird erreicht, dass diese sich beim Einbau rund verformen und mit gleichmäßiger radialer Vorspannung in der Ringnut sitzen. Aufgrund der hohen Kerbwirkung der Nuten sollen Sicherungsringe möglichst nur an den Enden von Bolzen, Achsen oder Wellen angeordnet werden. Durch funktionsgerechte Verwendung der Sicherungsringe lässt sich oftmals eine konstruktive Vereinfachung erzielen und somit Kosten einsparen. Sicherungsringe werden üblicherweise nach Firmenangaben (z.B.[http://www.seeger-orbis.de/de Seeger-Orbis-GmbH]) gegen Umstülpen durch Axialkraft und Ablösen durch Fliehkraft berechnet.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="50%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
Wie werden Bolzen in der Regel beansprucht?<br />
<br />
Welche Verbindungsart entsteht bei einer Stiftverbindung?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#1._Wie_werden_Bolzen_in_der_Regel_beansprucht.3|Frage 1]]<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#2._Welche_Verbindungsart_entsteht_bei_einer_Stiftverbindung.3F|Frage 2]]<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
== Varianten ==<br />
<br />
=== Bolzen ===<br />
{| {{tabelle}}<br />
| Mit und ohne Kopf siehe [[DIN]] EN 22340 (Tab.B. S. 238) || [[Bild:Bolzen.gif]]<br />
|-<br />
| Mit und ohne Splintloch [[DIN]] EN 22341Einsatzgebiet ist hier als Gelenkbolzen für z.B. Stangenverbindungen || [[Bild:Bolzen_mit_Kopf.gif]]<br />
|-<br />
| Bolzen mit Kopf und Gewindezapfen [[DIN]] 1445: diese werden vorwiegend als festsitzende Lager- und Achsbolzen, z.B. für Seil- und Laufrollen verwendet || [[Bild:Bolzen_mit_Kopf_und_Gewindezapfen.jpg]]<br />
|}<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
|}<br />
<br />
=== Stifte ===<br />
<br />
werden unterteilt in... <br />
* Zylinderstifte [[DIN]] EN ISO 2338 (Tab.B.S237)[[Bild:Zylinderstift.gif]]. <br />
kommen zur Verbindung und zum Fixieren von Teilen an Vorrichtungen oder Werkzeugen in Frage. Sie haben außerdem das gleiche Einsatzgebiet wie Kegelstifte, sind allerdings schwerere lösbar als diese und sehr kostspielig.<br />
* Kegelstifte [[DIN]] EN 22339[[Bild:Kegelstift.gif]] <br />
Kegelstifte werden genutzt, um die bei häufigem Ausbau auftretenden Abnutzungen oder Lochaufweitungen auszugleichen, und somit immer wieder die genaue Lage von Bauteilen zueinander zu gewährleisten.<br />
* Kerbstifte, Spannstifte [[DIN]] EN ISO 8752 [[Bild:Kerbstift.gif]]<br />
Durch die Kerben am Umfang hält der Kerbstift in einer "glatten" Bohrung rüttelfest. Selbst bei Demontage ist es möglich, dass dieser Stift in der Bohrung weiterhin rüttelfest hält. Eine so hergestellte Verbindung ist aufgrund der einfachen Arbeitsweise sehr wirtschaftlich.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="60%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
<br />
Welche Vorteile bieten Kerbstifte gegenüber Kegel- oder Zylinderstiften?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#3._Welche_Vorteile_bieten_Kerbstifte_gegen.C3.BCber_Kegel-_oder_Zylinderstiften.3F|Frage 3]]<br />
<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
|}<br />
<br />
=== Sicherungselemente ===<br />
<br />
'''''Sicherungsringe''' (''Halteringe ugs. Sägering o.a. Sprengring) [[Bild:Sicherungsring.gif]]<br />
<br />
[[DIN]] 471 für Wellen<br />
<br />
[[DIN]] 472 für Bohrungen<br />
<br />
Sicherungsringe werden federnd in Nuten eingesetzt. Der aus der Nut ragende Sicherungsring bildet dann eine axiale belastbare Schulter und dient zum Festlegen von Bauteilen wie z.B. Wälzlagern.<br />
[[Wälzlagerungen]]<br />
<br />
<br />
'''''Splinte und Federstecker''''' [[Bild:Splint.gif]]<br />
<br />
[[DIN]] EN ISO 1234<br />
<br />
Die einfache und billige Splintsicherung wird vorwiegend bei losen, gelenkartigen Bolzenverbindungen und bei Schraubenverbindungen angewendet. Als Werkstoff für Splinte wird überwiegend weiches Material wie z.B. [[Kupfer]], [[Kupfer]]-[[Zink]]- und [[Aluminium]][[legierungen]] verwendet.<br />
<br />
Achtung: '''Splinte dürfen bei wichtigen Verbindungen nur einmal verwendet werden!'''<br />
<br />
'''''Stellringe''''' [[Bild:Stellring.gif]]<br />
<br />
[[DIN]] 705<br />
<br />
Stellringe sollen das axiale Spiel von Wellen, Achsen und Bolzen begrenzen oder lose auf diesen sitzende Teile seitlich führen. Die Stellringe werden durch Gewindestifte befestigt. Um mögliche Unfallgefahren zu vermeiden dürfen Stellringe nicht überstehen.<br />
<br />
[http://www.habermann-schrauben.de/normteile%20edelstahl/din705.php Habermann - Schrauben]<br />
<br />
'''''Achshalter''''' [[Bild:Achshalter4.GIF]]<br />
<br />
[[DIN]] 15058<br />
<br />
Achshalter sind Maschinenelemente zur Sicherung von Bolzenverbindungen gegen unbeabsichtigtes Lösen des Bolzens. Der Achshalter besteht aus einem mit zwei Befestigungsschrauben verschraubten rechteckigen Blechstreifen, der in eine in den Bolzen eingestochene Nut eingreift. Soll der Bolzen auch gegen Verdrehen gesichert werden, so wird diese Nut gefräst. Achshalter werden eingesetzt an Bolzenverbindungen mit einem Durchmesser von mehr als 18 mm, sie sind in sechs Stufen bis zu einem Bolzendurchmesser von 250 mm genormt.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="60%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
<br />
Welche Arten von Sicherungselementen gibt es und welchem Einsatzzweck dienen sie?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#4._Welche_Arten_von_Sicherungselementen_gibt_es_und_welchem_Einsatzzweck_dienen_sie.3F|Frage 4<br />
]]<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
<br />
|}<br />
----<br />
<br />
== [[Dimensionierung]] ==<br />
<br />
Für die Bolzen wählt man überwiegend einen härteren Werkstoff als für die übrigen Bauteile, um Fressgefahr und übermäßigen Verschleiß zu vermeiden. Normbolzen werden aus [[Automatenstahl]] ([[Härte]] 125 bis 245 HV) hergestellt. Bolzen für höherwertige Belastungen stellt man aus entsprechendem Einsatz- und Vergütungsstahl her. Hierbei empfiehlt es sich, die Oberflächen, zu härten und zu schleifen.<br />
<br />
Bolzen werden in der Regel auf Biegung, Schub und Flächenpressung beansprucht. Im Normalfall sind die Biegung und die Flächenpressung für die Auslegung einer Verbindung ausschlaggebend.<br />
<br />
hier kannst du dir Formeln zur [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Bolzen_2|Berechnung]] ansehen<br />
<br />
Stiftverbindungen werden hergestellt, indem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit Übermaß eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und kraftschlüssig. Stifte dienen zur Sicherung der Lage, von Bauteilen (Passstifte), zur scherfesten Verbindung von Maschinenteilen (Verbindungsstifte), zur Sicherung von Bolzen und Muttern (Sicherungsstifte) und zur Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte).<br />
Wie auch bei der Herstellung von Bolzen, werden Stifte in der Regel aus ungehärtetem Stahl gefertigt. Um ein Fressen der Stifte zu verhindern, muss ihre [[Festigkeit]] größer sein, als die der übrigen Bauteile. Bei ge[[härte]]tem Stahl oder Guss ist stets ein Stiftwerkstoff mit hoher Festigkeit zu verwenden.<br />
<br />
Stiftverbindungen, die hauptsächlich zur Zentrierung und Lagesicherung von Bauteilen dienen und nur geringe Kräfte aufnehmen, werden in der Regel nicht berechnet. Der Durchmesser der Stifte wird erfahrungsgemäß in Abhängigkeit von der Größe der zu verbindenden Teile gewählt.<br />
<br />
Die [[Dimensionierung]] bzw. der Tragfähigkeitsnachweis von Stiftverbindungen erfolgt in Abhängigkeit von der dominierenden Beanspruchung durch Bewertung der:<br />
*Schubspannung im Stift (Abscheren),<br />
*Flächenpressung zwischen Stift und Bohrung (Lochleibung) und/oder <br />
*Biegespannung im Stift.<br />
hier kannst du dir Formeln zur [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Stiftverbindungen|Berechnung]] ansehen<br />
<br />
Da sich das Materialgefüge von Splinten beim Sichern und Entsichern verändert, dürfen Standardsplinte nach ISO 1234 aus Sicherheitsgründen nach einer Demontage und Montage nicht wieder verwendet und müssen durch neue Teile ersetzt werden. Durchmesser von Splint und zugehöriger Bohrung ("Splintloch") müssen aufeinander abgestimmt sein. Sie bilden gemeinsam eine [[Spielpassung]]. Der Splint muss leicht durchsteckbar sein, darf aber radial und axial nur wenig Spiel haben. Die Schenkel werden nach dem Durchstecken gegeneinander aufgebogen (gespreizt). Sie dürfen durch Abschneiden gekürzt werden. Keinesfalls ist aber die Verwendung zu kurzer Splinte gestattet. Deshalb sollte die Länge ungefähr das Doppelte der Bohrungslänge betragen.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="50%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
<br />
Woraus werden Bolzen für höherwertige Belastungen hergestellt und welche Besonderheiten gibt es dabei?<br />
<br />
Welches ist die häufigste Anwendungsart von Stiften?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#Woraus_werden_Bolzen_f.C3.BCr_h.C3.B6herwertige_Belastungen_hergestellt_und_welche_Besonderheiten_gibt_es_dabei.3F|Frage 5]]<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#Welches_ist_die_h.C3.A4ufigste_Anwendungsart_von_Stiften.3F|Frage 6]]<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
|}<br />
<br />
----<br />
<br />
=== Berechnungsformeln ===<br />
<br />
==== Bolzen ====<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! Biegebeanspruchung des Bolzendurchmessers !!Festlegen der Bauteilabmessungen !!Berechnung der Biegemomente in Bolzenmitte!!<br />
|-<br />
| [[Bild:Biegebeanspruchung des Bolzendurchmessers.jpg]]|| [[Bild:Festlegen der Bauteilabmessung.jpg]]||[[Bild:Berechnung der Bolzenmitte.jpg]]<br />
|<br />
|}<br />
<br />
'''d'''= Durchmesser<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>'''= Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''F<sub>nenn</sub>'''= Stangenkraft<br />
<br />
'''&sigma;<sub>b zul</sub>'''= zulässige Biegespannung<br />
<br />
Abhängig von der Mindestzugfestigkeit Rm = K<sub>t</sub>*R<sub>mN</sub> gilt erfahrungsgemäß: 0,3*R<sub>m</sub> bei ruhender, 0,2*R<sub>m</sub> bei schwellender und 0,15*R<sub>m</sub> bei wechselnder Belastung<br />
<br />
'''k'''= Einspannfaktor, abhängig vom Einbaufall (Klammerwerte bei Gleitverbindungen)<br />
<br />
k= 1,6 (1,9) für Einbaufall 1 (Bolzen lose in Stange und Gabel)<br />
<br />
k= 1,1 (1,4) für Einbaufall 2 (Bolzen mit [[Übermaßpassung]] in der Gabel)<br />
<br />
k= 1,1 (1,2) für Einbaufall 3 (Bolzen mit [[Übermaßpassung]] in der Stange)<br />
<br />
'''F'''= aus maßgebender Einwirkungskombination ermittelte Stabkraft<br />
<br />
'''t<sub>m</sub>'''= Dicke der Mittelachse<br />
<br />
'''t<sub>A</sub>'''= Dicke der äußeren Laschen<br />
<br />
'''s=''' Spiel zwischen Mittel- und Außenlasche<br />
<br />
'''S<sub>M</sub>'''= Teilsicherheitsbeiwert 1,1 (DIN 18800-1)<br />
<br />
'''R<sub>e</sub>'''= [[Streckgrenze]] des Bauteilwerkstoffes unter Berücksichtigung der Erzeugnisdicke <br />
<br />
'''M<sub>b max</sub>'''= Größtes Biegemoment<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
! '''''zurück zu''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Auslegung|Auslegung]]<br />
|}<br />
<br />
----<br />
<br />
==== Stiftverbindungen ====<br />
<br />
===== Querstift- Verbindungen =====<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! mittlere Flächenpressung in der Nabenbohrung!!mittlere Flächenpressung in der Wellenbohrung!!Scherspannung!!<br />
|-<br />
| [[Bild:PN Flächenpressung.jpg]]|| [[Bild:Pw Flächenpressung.jpg]]||[[Bild:Scherspannung.jpg]]<br />
|<br />
|}<br />
'''T<sub>nenn</sub>''' = von der Verbindung zu übertragendes Nenn[[drehmoment]]<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''d''' = Stiftdurchmesser; <br />
Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: d= (0,2-0,3)*d<sub>w</sub> <br />
<br />
'''s''' = Dicke der Nabenwand<br />
Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: s= (0,25...0,5)* d<sub>w</sub> für [[St]]- und GS-Naben, s= 0,75 * d<sub>w</sub> für GG-Naben<br />
<br />
'''d<sub>w</sub>''' = Wellendurchmesser<br />
<br />
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte<br />
<br />
'''&tau; <sub>zul</sub>''' = zulässige Schubspannung wie zu Gl. (9.3), für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte<br />
<br />
===== Steckstift-Verbindungen =====<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! Vorhandene Biegespannung!!Maximale mittlere Flächenpressung!!<br />
|-<br />
| [[Bild:Vorhandene_Biegespannung.gif]]|| [[Bild:Maximale mittlere Flächenpressung.gif]]<br />
|}<br />
<br />
'''M<sub>bnenn</sub>'''= Nennbiegemoment<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''F<sub>nenn</sub>''' = senkrecht zur Stiftachse wirkende Nennbiegekraft<br />
<br />
'''l''' = Hebelarm der Biegekraft<br />
<br />
'''s''' = Einstecktiefe des Stiftes<br />
<br />
'''d''' = Stiftdurchmesser<br />
<br />
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte<br />
<br />
===== Längsstift- bzw. Rundkeilverbindungen =====<br />
'''Maßgebende mittlere Flächenpressung'''<br />
<br />
[[Bild:Ma%C3%9Fgebende_mittlere_Fl%C3%A4chenpressung.gif]]<br />
<br />
'''T<sub>nenn</sub>''' = von der Verbindung zu übertragendes Nenn[[drehmoment]]<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''d''' = Stiftdurchmesser<br />
<br />
'''d<sub>w</sub>''' = Wellendurchmesser<br />
<br />
'''l''' = tragende Stiftlänge, abhängig von der Nabenbreite, üblich l = (1 ... 1,5) <b>·</b> d<sub>w</sub><br />
<br />
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7-fache Werte<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
! '''''zurück zu''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Auslegung|Auslegung]]<br />
|}<br />
<br />
== Übungsaufgabe ==<br />
<br />
Ein Zahnkranz mit z = 52 Zähnen, Modul m = 6 mm, ist mit einem Kranlaufrad 315 mm drehfest zu verbinden. Zahnkranzbohrung und Laufradzapfen werden mit einem Fügedurchmesser von 210 mm und der Übergangspassung H7/m6 ausgeführt. Nach dem Aufpressen des Zahnkranzes auf das Laufrad wird die Verbindung durch zwei um 180 Grad versetzte Zylinderstifte DIN ISO 2338 – 16 m6 x 35 – St als '''Längsstifte''' gegen Verdrehen gesichert. Zahnkranz und Laufrad sind aus GS- 52.<br />
<br />
Es ist zu prüfen, ob die beiden Längsstifte ein von den Zahnkräften verursachtes, mit mittleren Stößen schwelend auftretendes Drehmoment T = 1060 Nm übertragen können. Evtl. vorhandener Reibschluß durch die Übergangspassung wird sicherheitshalber nicht berücksichtigt.<br />
<br />
[[Bild:Bild Übungsaufgabe.GIF]]<br />
<br />
hier findest du den Rechengang und die [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#.C3.9Cbungsaufgabe|Lösung]]<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
<br />
! '''''zurück zu''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Auslegung|Auslegung]]<br />
|}<br />
<br />
== Lieferanten ==<br />
* [http://www.alstertaler.de/ Alstertaler.de]<br />
* [http://www.seeger-orbis.de/de Seeger-Orbis-GmbH]<br />
<br />
[[Benutzer:Marco Schalwat|Marco Schalwat]] <br />
<br />
[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]<br />
[[Kategorie:Fertigungstechnik]]</div>Marco Schalwathttp://bs-wiki.de/mediawiki/index.php?title=Benutzer_Diskussion:Dg&diff=13283Benutzer Diskussion:Dg2006-05-01T10:56:24Z<p>Marco Schalwat: </p>
<hr />
<div>Hier Fragen und Infos für mich platzieren:<br />
<br />
Hallo Herr Giesler,<br />
<br />
habe in meinen Artikel (Bolzen Stiftverbindungen Sicherungselemente) die besprochenen Änderungen eingebunden. Ein Problem ist übrig geblieben. Im Unterpunkt Varianten ist es mir in der Tabelle nicht gelungen, die letzte Grafik in die rechte Spalte einzubinden. Vielleicht können Sie sich das mal anschauen und evtl. beheben, bzw. mir beschreiben, was ich falsch gemacht habe. Falls Ihnen noch etwas auffällt, was ich ändern soll, lassen Sie es mich wissen.<br />
<br />
Gruß Marco Schalwat <br />
----<br />
[[/Links]] [[/to do]]</div>Marco Schalwathttp://bs-wiki.de/mediawiki/index.php?title=Bolzen-,_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen&diff=13282Bolzen-, Stiftverbindungen und Sicherungselemente: Lösungen2006-05-01T10:49:41Z<p>Marco Schalwat: /* Übungsaufgabe */</p>
<hr />
<div>== Wie werden Bolzen in der Regel beansprucht? ==<br />
<br />
In der Verbindung wird der Bolzen nicht nur auf Zug, sondern überwiegend auf Scherung belastet<br />
<br />
== Welche Verbindungsart entsteht bei einer Stiftverbindung? ==<br />
<br />
Die entstehende Verbindung ist form- und kraftschlüssig<br />
<br />
<br />
== Welche Vorteile bieten Kerbstifte gegenüber Kegel- oder Zylinderstiften? ==<br />
<br />
Der Kerbstift hält in einer glatten Bohrung rüttelfest und kann auch mehrmals wiederverwendet werden<br />
<br />
<br />
== Welche Arten von Sicherungselementen gibt es und welchem Einsatzzweck dienen sie? ==<br />
<br />
Es gibt Sicherungsringe, Splinte und Federstecker und Achshalter.<br />
<br />
Sicherungsringe dienen zum Festlegen von Bauteilen auf anderen.<br />
<br />
Splinte dienen zur Sicherung von Bauteilen wie z.B. Bolzen sie werden mit dem Bauteil unverlierbar verbunden.<br />
<br />
Achshalter sichern Achsen und Bolzen gleichzeitig gegen Verschieben und Verdrehen.<br />
<br />
<br />
<br />
== Woraus werden Bolzen für höherwertige Belastungen hergestellt und welche Besonderheiten gibt es dabei? ==<br />
<br />
Bolzen für höherwertige Belastungen stellt man aus entsprechendem Einsatz- und Vergütungsstahl her, hier empfiehlt es sich die Oberflächen zu härten und zu schleifen.<br />
<br />
<br />
== Welches ist die häufigste Anwendungsart von Stiften? ==<br />
<br />
Stiftverbindungen dienen überwiegend zur Zentrierung und Lagesicherung von Bauteilen.<br />
<br />
== Übungsaufgabe ==<br />
'''ggb:'''<br />
<br />
T<sub>nenn</sub>= 1060 Nm <br />
<br />
d= 16mm <br />
<br />
d<sub>w</sub>= 210mm <br />
<br />
l= 29mm gem. RM TB 9-3 S. 94<br />
<br />
K<sub>A</sub>= 1,3 gem. RM TB 3-5c S. 42<br />
<br />
Rm = 400 N/mm<sup>2</sup><br />
<br />
'''ges:'''<br />
<br />
p<br />
<br />
p<sub>zul</sub> <br />
<br />
'''Die Längsstiftverbindung wird auf Flächenpressung geprüft: ''' <br />
<br />
Allgemeine Formel: [[Bild:Maßgebende mittlere Flächenpressung.gif]]<br />
<br />
<br />
<br />
Lösung: [[Bild:Längsstiftverbindung,Lösung.GIF]] <br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
p<sub>zul</sub>≈ 0,25 * 400 N/mm2 ≈ 100 N/mm2 > p = 28 N/mm2 <br />
<br />
<br />
Ergebnis: Die Längsstift - Verbindung ist ausreichend bemessen, da die mittlere Flächenpressung <br />
<br />
p= 28 N/mm2 < p<sub>zul</sub> ≈ 100 N/mm2 ist. <br />
<br />
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<br />
<br />
[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]<br />
[[Kategorie:Fertigungstechnik]]</div>Marco Schalwathttp://bs-wiki.de/mediawiki/index.php?title=Bolzen-,_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen&diff=13281Bolzen-, Stiftverbindungen und Sicherungselemente: Lösungen2006-05-01T10:49:01Z<p>Marco Schalwat: /* Übungsaufgabe */</p>
<hr />
<div>== Wie werden Bolzen in der Regel beansprucht? ==<br />
<br />
In der Verbindung wird der Bolzen nicht nur auf Zug, sondern überwiegend auf Scherung belastet<br />
<br />
== Welche Verbindungsart entsteht bei einer Stiftverbindung? ==<br />
<br />
Die entstehende Verbindung ist form- und kraftschlüssig<br />
<br />
<br />
== Welche Vorteile bieten Kerbstifte gegenüber Kegel- oder Zylinderstiften? ==<br />
<br />
Der Kerbstift hält in einer glatten Bohrung rüttelfest und kann auch mehrmals wiederverwendet werden<br />
<br />
<br />
== Welche Arten von Sicherungselementen gibt es und welchem Einsatzzweck dienen sie? ==<br />
<br />
Es gibt Sicherungsringe, Splinte und Federstecker und Achshalter.<br />
<br />
Sicherungsringe dienen zum Festlegen von Bauteilen auf anderen.<br />
<br />
Splinte dienen zur Sicherung von Bauteilen wie z.B. Bolzen sie werden mit dem Bauteil unverlierbar verbunden.<br />
<br />
Achshalter sichern Achsen und Bolzen gleichzeitig gegen Verschieben und Verdrehen.<br />
<br />
<br />
<br />
== Woraus werden Bolzen für höherwertige Belastungen hergestellt und welche Besonderheiten gibt es dabei? ==<br />
<br />
Bolzen für höherwertige Belastungen stellt man aus entsprechendem Einsatz- und Vergütungsstahl her, hier empfiehlt es sich die Oberflächen zu härten und zu schleifen.<br />
<br />
<br />
== Welches ist die häufigste Anwendungsart von Stiften? ==<br />
<br />
Stiftverbindungen dienen überwiegend zur Zentrierung und Lagesicherung von Bauteilen.<br />
<br />
== Übungsaufgabe ==<br />
'''ggb:'''<br />
<br />
T<sub>nenn</sub>= 1060 Nm <br />
<br />
d= 16mm <br />
<br />
d<sub>w</sub>= 210mm <br />
<br />
l= 29mm gem. RM TB 9-3 S. 94<br />
<br />
K<sub>A</sub>= 1,3 gem. RM TB 3-5c S. 42<br />
<br />
Rm = 400 N/mm<sup>2</sup><br />
<br />
'''ges:'''<br />
<br />
p<br />
<br />
p<sub>zul</sub> <br />
<br />
'''Die Längsstiftverbindung wird auf Flächenpressung geprüft: ''' <br />
<br />
Allgemeine Formel: [[Bild:Maßgebende mittlere Flächenpressung.gif]]<br />
<br />
<br />
<br />
Lösung: [[Bild:Längsstiftverbindung,Lösung.GIF]] <br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
pzul≈ 0,25 * 400 N/mm2 ≈ 100 N/mm2 > p = 28 N/mm2 <br />
<br />
<br />
Ergebnis: Die Längsstift - Verbindung ist ausreichend bemessen, da die mittlere Flächenpressung <br />
<br />
p= 28 N/mm2 < pzul ≈ 100 N/mm2 ist. <br />
<br />
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[[Kategorie:Fertigungstechnik]]</div>Marco Schalwathttp://bs-wiki.de/mediawiki/index.php?title=Bolzen-,_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen&diff=13280Bolzen-, Stiftverbindungen und Sicherungselemente: Lösungen2006-05-01T10:48:07Z<p>Marco Schalwat: /* Übungsaufgabe */</p>
<hr />
<div>== Wie werden Bolzen in der Regel beansprucht? ==<br />
<br />
In der Verbindung wird der Bolzen nicht nur auf Zug, sondern überwiegend auf Scherung belastet<br />
<br />
== Welche Verbindungsart entsteht bei einer Stiftverbindung? ==<br />
<br />
Die entstehende Verbindung ist form- und kraftschlüssig<br />
<br />
<br />
== Welche Vorteile bieten Kerbstifte gegenüber Kegel- oder Zylinderstiften? ==<br />
<br />
Der Kerbstift hält in einer glatten Bohrung rüttelfest und kann auch mehrmals wiederverwendet werden<br />
<br />
<br />
== Welche Arten von Sicherungselementen gibt es und welchem Einsatzzweck dienen sie? ==<br />
<br />
Es gibt Sicherungsringe, Splinte und Federstecker und Achshalter.<br />
<br />
Sicherungsringe dienen zum Festlegen von Bauteilen auf anderen.<br />
<br />
Splinte dienen zur Sicherung von Bauteilen wie z.B. Bolzen sie werden mit dem Bauteil unverlierbar verbunden.<br />
<br />
Achshalter sichern Achsen und Bolzen gleichzeitig gegen Verschieben und Verdrehen.<br />
<br />
<br />
<br />
== Woraus werden Bolzen für höherwertige Belastungen hergestellt und welche Besonderheiten gibt es dabei? ==<br />
<br />
Bolzen für höherwertige Belastungen stellt man aus entsprechendem Einsatz- und Vergütungsstahl her, hier empfiehlt es sich die Oberflächen zu härten und zu schleifen.<br />
<br />
<br />
== Welches ist die häufigste Anwendungsart von Stiften? ==<br />
<br />
Stiftverbindungen dienen überwiegend zur Zentrierung und Lagesicherung von Bauteilen.<br />
<br />
== Übungsaufgabe ==<br />
'''ggb:'''<br />
<br />
T<sub>nenn</sub>= 1060 Nm <br />
<br />
d= 16mm <br />
<br />
d<sub>w</sub>= 210mm <br />
<br />
l= 29mm gem. RM TB 9-3 S. 94<br />
<br />
KA= 1,3 gem. RM TB 3-5c S. 42<br />
<br />
Rm = 400 N/mm<sup>2</sup><br />
<br />
'''ges:'''<br />
<br />
p<br />
<br />
pzul <br />
<br />
'''Die Längsstiftverbindung wird auf Flächenpressung geprüft: ''' <br />
<br />
Allgemeine Formel: [[Bild:Maßgebende mittlere Flächenpressung.gif]]<br />
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Lösung: [[Bild:Längsstiftverbindung,Lösung.GIF]] <br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
pzul≈ 0,25 * 400 N/mm2 ≈ 100 N/mm2 > p = 28 N/mm2 <br />
<br />
<br />
Ergebnis: Die Längsstift - Verbindung ist ausreichend bemessen, da die mittlere Flächenpressung <br />
<br />
p= 28 N/mm2 < pzul ≈ 100 N/mm2 ist. <br />
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<hr />
<div>== Wie werden Bolzen in der Regel beansprucht? ==<br />
<br />
In der Verbindung wird der Bolzen nicht nur auf Zug, sondern überwiegend auf Scherung belastet<br />
<br />
== Welche Verbindungsart entsteht bei einer Stiftverbindung? ==<br />
<br />
Die entstehende Verbindung ist form- und kraftschlüssig<br />
<br />
<br />
== Welche Vorteile bieten Kerbstifte gegenüber Kegel- oder Zylinderstiften? ==<br />
<br />
Der Kerbstift hält in einer glatten Bohrung rüttelfest und kann auch mehrmals wiederverwendet werden<br />
<br />
<br />
== Welche Arten von Sicherungselementen gibt es und welchem Einsatzzweck dienen sie? ==<br />
<br />
Es gibt Sicherungsringe, Splinte und Federstecker und Achshalter.<br />
<br />
Sicherungsringe dienen zum Festlegen von Bauteilen auf anderen.<br />
<br />
Splinte dienen zur Sicherung von Bauteilen wie z.B. Bolzen sie werden mit dem Bauteil unverlierbar verbunden.<br />
<br />
Achshalter sichern Achsen und Bolzen gleichzeitig gegen Verschieben und Verdrehen.<br />
<br />
<br />
<br />
== Woraus werden Bolzen für höherwertige Belastungen hergestellt und welche Besonderheiten gibt es dabei? ==<br />
<br />
Bolzen für höherwertige Belastungen stellt man aus entsprechendem Einsatz- und Vergütungsstahl her, hier empfiehlt es sich die Oberflächen zu härten und zu schleifen.<br />
<br />
<br />
== Welches ist die häufigste Anwendungsart von Stiften? ==<br />
<br />
Stiftverbindungen dienen überwiegend zur Zentrierung und Lagesicherung von Bauteilen.<br />
<br />
== Übungsaufgabe ==<br />
'''ggb:'''<br />
<br />
T<sub>nenn</sub>= 1060 Nm <br />
<br />
d= 16mm <br />
<br />
d<sub>w</sub>= 210mm <br />
<br />
l= 29mm gem. RM TB 9-3 S. 94<br />
<br />
KA= 1,3 gem. RM TB 3-5c S. 42<br />
<br />
Rm = 400 N/m <br />
<br />
'''ges:'''<br />
<br />
p<br />
<br />
pzul <br />
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'''Die Längsstiftverbindung wird auf Flächenpressung geprüft: ''' <br />
<br />
Allgemeine Formel: [[Bild:Maßgebende mittlere Flächenpressung.gif]]<br />
<br />
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Lösung: [[Bild:Längsstiftverbindung,Lösung.GIF]] <br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
pzul≈ 0,25 * 400 N/mm2 ≈ 100 N/mm2 > p = 28 N/mm2 <br />
<br />
<br />
Ergebnis: Die Längsstift - Verbindung ist ausreichend bemessen, da die mittlere Flächenpressung <br />
<br />
p= 28 N/mm2 < pzul ≈ 100 N/mm2 ist. <br />
<br />
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<hr />
<div>== Wie werden Bolzen in der Regel beansprucht? ==<br />
<br />
In der Verbindung wird der Bolzen nicht nur auf Zug, sondern überwiegend auf Scherung belastet<br />
<br />
== Welche Verbindungsart entsteht bei einer Stiftverbindung? ==<br />
<br />
Die entstehende Verbindung ist form- und kraftschlüssig<br />
<br />
<br />
== Welche Vorteile bieten Kerbstifte gegenüber Kegel- oder Zylinderstiften? ==<br />
<br />
Der Kerbstift hält in einer glatten Bohrung rüttelfest und kann auch mehrmals wiederverwendet werden<br />
<br />
<br />
== Welche Arten von Sicherungselementen gibt es und welchem Einsatzzweck dienen sie? ==<br />
<br />
Es gibt Sicherungsringe, Splinte und Federstecker und Achshalter.<br />
<br />
Sicherungsringe dienen zum Festlegen von Bauteilen auf anderen.<br />
<br />
Splinte dienen zur Sicherung von Bauteilen wie z.B. Bolzen sie werden mit dem Bauteil unverlierbar verbunden.<br />
<br />
Achshalter sichern Achsen und Bolzen gleichzeitig gegen Verschieben und Verdrehen.<br />
<br />
<br />
<br />
== Woraus werden Bolzen für höherwertige Belastungen hergestellt und welche Besonderheiten gibt es dabei? ==<br />
<br />
Bolzen für höherwertige Belastungen stellt man aus entsprechendem Einsatz- und Vergütungsstahl her, hier empfiehlt es sich die Oberflächen zu härten und zu schleifen.<br />
<br />
<br />
== Welches ist die häufigste Anwendungsart von Stiften? ==<br />
<br />
Stiftverbindungen dienen überwiegend zur Zentrierung und Lagesicherung von Bauteilen.<br />
<br />
== Übungsaufgabe ==<br />
'''ggb:'''<br />
<br />
Tnenn= 1060 Nm <br />
<br />
d= 16mm <br />
<br />
dw= 210mm <br />
<br />
l= 29mm gem. RM TB 9-3 S. 94<br />
<br />
KA= 1,3 gem. RM TB 3-5c S. 42<br />
<br />
Rm = 400 N/m <br />
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'''ges:'''<br />
<br />
p<br />
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pzul <br />
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'''Die Längsstiftverbindung wird auf Flächenpressung geprüft: ''' <br />
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Allgemeine Formel: [[Bild:Maßgebende mittlere Flächenpressung.gif]]<br />
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Lösung: [[Bild:Längsstiftverbindung,Lösung.GIF]] <br />
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<br />
pzul≈ 0,25 * 400 N/mm2 ≈ 100 N/mm2 > p = 28 N/mm2 <br />
<br />
<br />
Ergebnis: Die Längsstift - Verbindung ist ausreichend bemessen, da die mittlere Flächenpressung <br />
<br />
p= 28 N/mm2 < pzul ≈ 100 N/mm2 ist. <br />
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<hr />
<div>== Wie werden Bolzen in der Regel beansprucht? ==<br />
<br />
In der Verbindung wird der Bolzen nicht nur auf Zug, sondern überwiegend auf Scherung belastet<br />
<br />
== Welche Verbindungsart entsteht bei einer Stiftverbindung? ==<br />
<br />
Die entstehende Verbindung ist form- und kraftschlüssig<br />
<br />
<br />
== Welche Vorteile bieten Kerbstifte gegenüber Kegel- oder Zylinderstiften? ==<br />
<br />
Der Kerbstift hält in einer glatten Bohrung rüttelfest und kann auch mehrmals wiederverwendet werden<br />
<br />
<br />
== Welche Arten von Sicherungselementen gibt es und welchem Einsatzzweck dienen sie? ==<br />
<br />
Es gibt Sicherungsringe, Splinte und Federstecker und Achshalter.<br />
<br />
Sicherungsringe dienen zum Festlegen von Bauteilen auf anderen.<br />
<br />
Splinte dienen zur Sicherung von Bauteilen wie z.B. Bolzen sie werden mit dem Bauteil unverlierbar verbunden.<br />
<br />
Achshalter sichern Achsen und Bolzen gleichzeitig gegen Verschieben und Verdrehen.<br />
<br />
<br />
<br />
== Woraus werden Bolzen für höherwertige Belastungen hergestellt und welche Besonderheiten gibt es dabei? ==<br />
<br />
Bolzen für höherwertige Belastungen stellt man aus entsprechendem Einsatz- und Vergütungsstahl her, hier empfiehlt es sich die Oberflächen zu härten und zu schleifen.<br />
<br />
<br />
== Welches ist die häufigste Anwendungsart von Stiften? ==<br />
<br />
Stiftverbindungen dienen überwiegend zur Zentrierung und Lagesicherung von Bauteilen.<br />
<br />
== Übungsaufgabe ==<br />
'''ggb:'''<br />
<br />
Tnenn= 1060 Nm <br />
<br />
d= 16mm <br />
<br />
dw= 210mm <br />
<br />
l= 29mm gem. RM TB 9-3 S. 94<br />
<br />
KA= 1,3 gem. RM TB 3-5c S. 42<br />
<br />
Rm = 400 N/m <br />
<br />
'''ges:'''<br />
<br />
p<br />
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pzul <br />
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Die Längsstiftverbindung wird auf Flächenpressung geprüft: <br />
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Allgemeine Formel: [[Bild:Maßgebende mittlere Flächenpressung.gif]]<br />
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Lösung: [[Bild:Längsstiftverbindung,Lösung.GIF]] <br />
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<br />
pzul≈ 0,25 * 400 N/mm2 ≈ 100 N/mm2 > p = 28 N/mm2 <br />
<br />
<br />
Ergebnis: Die Längsstift - Verbindung ist ausreichend bemessen, da die mittlere Flächenpressung <br />
<br />
p= 28 N/mm2 < pzul ≈ 100 N/mm2 ist. <br />
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<hr />
<div>== Wie werden Bolzen in der Regel beansprucht? ==<br />
<br />
In der Verbindung wird der Bolzen nicht nur auf Zug, sondern überwiegend auf Scherung belastet<br />
<br />
== Welche Verbindungsart entsteht bei einer Stiftverbindung? ==<br />
<br />
Die entstehende Verbindung ist form- und kraftschlüssig<br />
<br />
<br />
== Welche Vorteile bieten Kerbstifte gegenüber Kegel- oder Zylinderstiften? ==<br />
<br />
Der Kerbstift hält in einer glatten Bohrung rüttelfest und kann auch mehrmals wiederverwendet werden<br />
<br />
<br />
== Welche Arten von Sicherungselementen gibt es und welchem Einsatzzweck dienen sie? ==<br />
<br />
Es gibt Sicherungsringe, Splinte und Federstecker und Achshalter.<br />
<br />
Sicherungsringe dienen zum Festlegen von Bauteilen auf anderen.<br />
<br />
Splinte dienen zur Sicherung von Bauteilen wie z.B. Bolzen sie werden mit dem Bauteil unverlierbar verbunden.<br />
<br />
Achshalter sichern Achsen und Bolzen gleichzeitig gegen Verschieben und Verdrehen.<br />
<br />
<br />
<br />
== Woraus werden Bolzen für höherwertige Belastungen hergestellt und welche Besonderheiten gibt es dabei? ==<br />
<br />
Bolzen für höherwertige Belastungen stellt man aus entsprechendem Einsatz- und Vergütungsstahl her, hier empfiehlt es sich die Oberflächen zu härten und zu schleifen.<br />
<br />
<br />
== Welches ist die häufigste Anwendungsart von Stiften? ==<br />
<br />
Stiftverbindungen dienen überwiegend zur Zentrierung und Lagesicherung von Bauteilen.<br />
<br />
== Übungsaufgabe ==<br />
'''ggb:'''<br />
<br />
Tnenn= 1060 Nm <br />
<br />
d= 16mm <br />
<br />
dw= 210mm <br />
<br />
l= 29mm gem. RM TB 9-3 S. 94<br />
<br />
KA= 1,3 gem. RM TB 3-5c S. 42<br />
<br />
Rm = 400 N/m <br />
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'''ges:'''<br />
<br />
p<br />
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pzul <br />
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Die Längsstiftverbindung wird auf Flächenpressung geprüft: <br />
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Allgemeine Formel: [[Bild:Maßgebende mittlere Flächenpressung.gif]]<br />
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Lösung: [[Bild:Längsstiftverbindung,Lösung.GIF]] <br />
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pzu≈ 0,25 * 400 N/mm2 ≈ 100 N/mm2 > p = 28 N/mm2 <br />
<br />
<br />
Ergebnis: Die Längsstift - Verbindung ist ausreichend bemessen, da die mittlere Flächenpressung <br />
<br />
p= 28 N/mm2 < pzul ≈ 100 N/mm2 ist. <br />
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<hr />
<div>== Wie werden Bolzen in der Regel beansprucht? ==<br />
<br />
In der Verbindung wird der Bolzen nicht nur auf Zug, sondern überwiegend auf Scherung belastet<br />
<br />
== Welche Verbindungsart entsteht bei einer Stiftverbindung? ==<br />
<br />
Die entstehende Verbindung ist form- und kraftschlüssig<br />
<br />
<br />
== Welche Vorteile bieten Kerbstifte gegenüber Kegel- oder Zylinderstiften? ==<br />
<br />
Der Kerbstift hält in einer glatten Bohrung rüttelfest und kann auch mehrmals wiederverwendet werden<br />
<br />
<br />
== Welche Arten von Sicherungselementen gibt es und welchem Einsatzzweck dienen sie? ==<br />
<br />
Es gibt Sicherungsringe, Splinte und Federstecker und Achshalter.<br />
<br />
Sicherungsringe dienen zum Festlegen von Bauteilen auf anderen.<br />
<br />
Splinte dienen zur Sicherung von Bauteilen wie z.B. Bolzen sie werden mit dem Bauteil unverlierbar verbunden.<br />
<br />
Achshalter sichern Achsen und Bolzen gleichzeitig gegen Verschieben und Verdrehen.<br />
<br />
<br />
<br />
== Woraus werden Bolzen für höherwertige Belastungen hergestellt und welche Besonderheiten gibt es dabei? ==<br />
<br />
Bolzen für höherwertige Belastungen stellt man aus entsprechendem Einsatz- und Vergütungsstahl her, hier empfiehlt es sich die Oberflächen zu härten und zu schleifen.<br />
<br />
<br />
== Welches ist die häufigste Anwendungsart von Stiften? ==<br />
<br />
Stiftverbindungen dienen überwiegend zur Zentrierung und Lagesicherung von Bauteilen.<br />
<br />
== Übungsaufgabe ==<br />
'''ggb:'''<br />
<br />
Tnenn= 1060 Nm <br />
<br />
d= 16mm <br />
<br />
dw= 210mm <br />
<br />
l= 29mm gem. RM TB 9-3 S. 94<br />
<br />
KA= 1,3 gem. RM TB 3-5c S. 42<br />
<br />
Rm = 400 N/m <br />
<br />
'''ges:''' p<br />
<br />
pzul <br />
<br />
Die Längsstiftverbindung wird auf Flächenpressung geprüft: <br />
<br />
Allgemeine Formel: [[Bild:Maßgebende mittlere Flächenpressung.gif]]<br />
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Lösung: [[Bild:Längsstiftverbindung,Lösung.GIF]] <br />
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<br />
pzu≈ 0,25 * 400 N/mm2 ≈ 100 N/mm2 > p = 28 N/mm2 <br />
<br />
<br />
Ergebnis: Die Längsstift - Verbindung ist ausreichend bemessen, da die mittlere Flächenpressung <br />
<br />
p= 28 N/mm2 < pzul ≈ 100 N/mm2 ist. <br />
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[[Kategorie:Fertigungstechnik]]</div>Marco Schalwathttp://bs-wiki.de/mediawiki/index.php?title=Datei:L%C3%A4ngsstiftverbindung,L%C3%B6sung.GIF&diff=13274Datei:Längsstiftverbindung,Lösung.GIF2006-05-01T10:24:46Z<p>Marco Schalwat: </p>
<hr />
<div></div>Marco Schalwathttp://bs-wiki.de/mediawiki/index.php?title=Bolzen-,_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen&diff=13273Bolzen-, Stiftverbindungen und Sicherungselemente: Lösungen2006-05-01T10:22:36Z<p>Marco Schalwat: /* Übungsaufgabe */</p>
<hr />
<div>== Wie werden Bolzen in der Regel beansprucht? ==<br />
<br />
In der Verbindung wird der Bolzen nicht nur auf Zug, sondern überwiegend auf Scherung belastet<br />
<br />
== Welche Verbindungsart entsteht bei einer Stiftverbindung? ==<br />
<br />
Die entstehende Verbindung ist form- und kraftschlüssig<br />
<br />
<br />
== Welche Vorteile bieten Kerbstifte gegenüber Kegel- oder Zylinderstiften? ==<br />
<br />
Der Kerbstift hält in einer glatten Bohrung rüttelfest und kann auch mehrmals wiederverwendet werden<br />
<br />
<br />
== Welche Arten von Sicherungselementen gibt es und welchem Einsatzzweck dienen sie? ==<br />
<br />
Es gibt Sicherungsringe, Splinte und Federstecker und Achshalter.<br />
<br />
Sicherungsringe dienen zum Festlegen von Bauteilen auf anderen.<br />
<br />
Splinte dienen zur Sicherung von Bauteilen wie z.B. Bolzen sie werden mit dem Bauteil unverlierbar verbunden.<br />
<br />
Achshalter sichern Achsen und Bolzen gleichzeitig gegen Verschieben und Verdrehen.<br />
<br />
<br />
<br />
== Woraus werden Bolzen für höherwertige Belastungen hergestellt und welche Besonderheiten gibt es dabei? ==<br />
<br />
Bolzen für höherwertige Belastungen stellt man aus entsprechendem Einsatz- und Vergütungsstahl her, hier empfiehlt es sich die Oberflächen zu härten und zu schleifen.<br />
<br />
<br />
== Welches ist die häufigste Anwendungsart von Stiften? ==<br />
<br />
Stiftverbindungen dienen überwiegend zur Zentrierung und Lagesicherung von Bauteilen.<br />
<br />
== Übungsaufgabe ==<br />
ggb: Tnenn= 1060 Nm d= 16mm dw= 210mm <br />
l= 29mm gem. RM TB 9-3 S. 94 <br />
KA= 1,3 gem. RM TB 3-5c S. 42 <br />
Rm = 400 N/m <br />
<br />
ges: p<br />
pzul <br />
<br />
Die Längsstiftverbindung wird auf Flächenpressung geprüft: <br />
<br />
Allgemeine Formel: [[Bild:Maßgebende mittlere Flächenpressung.gif]]<br />
<br />
<br />
<br />
Lösung: <br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
pzu≈ 0,25 * 400 N/mm2 ≈ 100 N/mm2 > p = 28 N/mm2 <br />
<br />
<br />
Ergebnis: Die Längsstift - Verbindung ist ausreichend bemessen, da die mittlere Flächenpressung <br />
<br />
p= 28 N/mm2 < pzul ≈ 100 N/mm2 ist. <br />
<br />
<br />
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<br />
<br />
[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]<br />
[[Kategorie:Fertigungstechnik]]</div>Marco Schalwathttp://bs-wiki.de/mediawiki/index.php?title=Bolzen-,_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen&diff=13272Bolzen-, Stiftverbindungen und Sicherungselemente: Lösungen2006-05-01T10:20:54Z<p>Marco Schalwat: /* Übungsaufgabe */</p>
<hr />
<div>== Wie werden Bolzen in der Regel beansprucht? ==<br />
<br />
In der Verbindung wird der Bolzen nicht nur auf Zug, sondern überwiegend auf Scherung belastet<br />
<br />
== Welche Verbindungsart entsteht bei einer Stiftverbindung? ==<br />
<br />
Die entstehende Verbindung ist form- und kraftschlüssig<br />
<br />
<br />
== Welche Vorteile bieten Kerbstifte gegenüber Kegel- oder Zylinderstiften? ==<br />
<br />
Der Kerbstift hält in einer glatten Bohrung rüttelfest und kann auch mehrmals wiederverwendet werden<br />
<br />
<br />
== Welche Arten von Sicherungselementen gibt es und welchem Einsatzzweck dienen sie? ==<br />
<br />
Es gibt Sicherungsringe, Splinte und Federstecker und Achshalter.<br />
<br />
Sicherungsringe dienen zum Festlegen von Bauteilen auf anderen.<br />
<br />
Splinte dienen zur Sicherung von Bauteilen wie z.B. Bolzen sie werden mit dem Bauteil unverlierbar verbunden.<br />
<br />
Achshalter sichern Achsen und Bolzen gleichzeitig gegen Verschieben und Verdrehen.<br />
<br />
<br />
<br />
== Woraus werden Bolzen für höherwertige Belastungen hergestellt und welche Besonderheiten gibt es dabei? ==<br />
<br />
Bolzen für höherwertige Belastungen stellt man aus entsprechendem Einsatz- und Vergütungsstahl her, hier empfiehlt es sich die Oberflächen zu härten und zu schleifen.<br />
<br />
<br />
== Welches ist die häufigste Anwendungsart von Stiften? ==<br />
<br />
Stiftverbindungen dienen überwiegend zur Zentrierung und Lagesicherung von Bauteilen.<br />
<br />
== Übungsaufgabe ==<br />
ggb: Tnenn= 1060 Nm d= 16mm dw= 210mm <br />
l= 29mm gem. RM TB 9-3 S. 94 <br />
KA= 1,3 gem. RM TB 3-5c S. 42 <br />
Rm = 400 N/m <br />
<br />
ges: p<br />
pzul <br />
<br />
Die Längsstiftverbindung wird auf Flächenpressung geprüft: <br />
<br />
Allgemeine Formel: <br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Lösung: <br />
<br />
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<br />
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<br />
pzu≈ 0,25 * 400 N/mm2 ≈ 100 N/mm2 > p = 28 N/mm2 <br />
<br />
<br />
Ergebnis: Die Längsstift - Verbindung ist ausreichend bemessen, da die mittlere Flächenpressung <br />
<br />
p= 28 N/mm2 < pzul ≈ 100 N/mm2 ist. <br />
<br />
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<br />
[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]<br />
[[Kategorie:Fertigungstechnik]]</div>Marco Schalwathttp://bs-wiki.de/mediawiki/index.php?title=Bolzen-,_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen&diff=13271Bolzen-, Stiftverbindungen und Sicherungselemente: Lösungen2006-05-01T10:19:54Z<p>Marco Schalwat: /* Übungsaufgabe */</p>
<hr />
<div>== Wie werden Bolzen in der Regel beansprucht? ==<br />
<br />
In der Verbindung wird der Bolzen nicht nur auf Zug, sondern überwiegend auf Scherung belastet<br />
<br />
== Welche Verbindungsart entsteht bei einer Stiftverbindung? ==<br />
<br />
Die entstehende Verbindung ist form- und kraftschlüssig<br />
<br />
<br />
== Welche Vorteile bieten Kerbstifte gegenüber Kegel- oder Zylinderstiften? ==<br />
<br />
Der Kerbstift hält in einer glatten Bohrung rüttelfest und kann auch mehrmals wiederverwendet werden<br />
<br />
<br />
== Welche Arten von Sicherungselementen gibt es und welchem Einsatzzweck dienen sie? ==<br />
<br />
Es gibt Sicherungsringe, Splinte und Federstecker und Achshalter.<br />
<br />
Sicherungsringe dienen zum Festlegen von Bauteilen auf anderen.<br />
<br />
Splinte dienen zur Sicherung von Bauteilen wie z.B. Bolzen sie werden mit dem Bauteil unverlierbar verbunden.<br />
<br />
Achshalter sichern Achsen und Bolzen gleichzeitig gegen Verschieben und Verdrehen.<br />
<br />
<br />
<br />
== Woraus werden Bolzen für höherwertige Belastungen hergestellt und welche Besonderheiten gibt es dabei? ==<br />
<br />
Bolzen für höherwertige Belastungen stellt man aus entsprechendem Einsatz- und Vergütungsstahl her, hier empfiehlt es sich die Oberflächen zu härten und zu schleifen.<br />
<br />
<br />
== Welches ist die häufigste Anwendungsart von Stiften? ==<br />
<br />
Stiftverbindungen dienen überwiegend zur Zentrierung und Lagesicherung von Bauteilen.<br />
<br />
== Übungsaufgabe ==<br />
ggb: Tnenn= 1060 Nm ges: p<br />
d= 16mm pzul<br />
dw= 210mm <br />
l= 29mm gem. RM TB 9-3 S. 94 <br />
KA= 1,3 gem. RM TB 3-5c S. 42 <br />
Rm = 400 N/m <br />
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Die Längsstiftverbindung wird auf Flächenpressung geprüft: <br />
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Allgemeine Formel: <br />
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Lösung: <br />
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pzu≈ 0,25 * 400 N/mm2 ≈ 100 N/mm2 > p = 28 N/mm2 <br />
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<br />
Ergebnis: Die Längsstift - Verbindung ist ausreichend bemessen, da die mittlere Flächenpressung <br />
<br />
p= 28 N/mm2 < pzul ≈ 100 N/mm2 ist. <br />
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[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Bolzen-, Stiftverbindungen und Sicherungselemente]]<br />
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[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]<br />
[[Kategorie:Fertigungstechnik]]</div>Marco Schalwathttp://bs-wiki.de/mediawiki/index.php?title=Bolzen-,_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen&diff=13270Bolzen-, Stiftverbindungen und Sicherungselemente: Lösungen2006-05-01T10:19:27Z<p>Marco Schalwat: /* Übungsaufgabe */</p>
<hr />
<div>== Wie werden Bolzen in der Regel beansprucht? ==<br />
<br />
In der Verbindung wird der Bolzen nicht nur auf Zug, sondern überwiegend auf Scherung belastet<br />
<br />
== Welche Verbindungsart entsteht bei einer Stiftverbindung? ==<br />
<br />
Die entstehende Verbindung ist form- und kraftschlüssig<br />
<br />
<br />
== Welche Vorteile bieten Kerbstifte gegenüber Kegel- oder Zylinderstiften? ==<br />
<br />
Der Kerbstift hält in einer glatten Bohrung rüttelfest und kann auch mehrmals wiederverwendet werden<br />
<br />
<br />
== Welche Arten von Sicherungselementen gibt es und welchem Einsatzzweck dienen sie? ==<br />
<br />
Es gibt Sicherungsringe, Splinte und Federstecker und Achshalter.<br />
<br />
Sicherungsringe dienen zum Festlegen von Bauteilen auf anderen.<br />
<br />
Splinte dienen zur Sicherung von Bauteilen wie z.B. Bolzen sie werden mit dem Bauteil unverlierbar verbunden.<br />
<br />
Achshalter sichern Achsen und Bolzen gleichzeitig gegen Verschieben und Verdrehen.<br />
<br />
<br />
<br />
== Woraus werden Bolzen für höherwertige Belastungen hergestellt und welche Besonderheiten gibt es dabei? ==<br />
<br />
Bolzen für höherwertige Belastungen stellt man aus entsprechendem Einsatz- und Vergütungsstahl her, hier empfiehlt es sich die Oberflächen zu härten und zu schleifen.<br />
<br />
<br />
== Welches ist die häufigste Anwendungsart von Stiften? ==<br />
<br />
Stiftverbindungen dienen überwiegend zur Zentrierung und Lagesicherung von Bauteilen.<br />
<br />
== Übungsaufgabe ==<br />
ggb: Tnenn= 1060 Nm ges: p<br />
d= 16mm pzul<br />
dw= 210mm <br />
l= 29mm gem. RM TB 9-3 S. 94 <br />
KA= 1,3 gem. RM TB 3-5c S. 42 <br />
Rm = 400 N/m <br />
<br />
Die Längsstiftverbindung wird auf Flächenpressung geprüft: <br />
<br />
Allgemeine Formel: <br />
<br />
<br />
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<br />
Lösung: <br />
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<br />
pzu≈ 0,25 * 400 N/mm2 ≈ 100 N/mm2 > p = 28 N/mm2 <br />
<br />
<br />
Ergebnis: Die Längsstift - Verbindung ist ausreichend bemessen, da die mittlere Flächenpressung <br />
<br />
p= 28 N/mm2 < pzul ≈ 100 N/mm2 ist. <br />
<br />
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[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#||Bolzen-, Stiftverbindungen und Sicherungselemente]]<br />
<br />
<br />
[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]<br />
[[Kategorie:Fertigungstechnik]]</div>Marco Schalwathttp://bs-wiki.de/mediawiki/index.php?title=Bolzen-,_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente&diff=13269Bolzen-, Stiftverbindungen und Sicherungselemente2006-05-01T09:37:42Z<p>Marco Schalwat: /* Übungsaufgabe */</p>
<hr />
<div>''Dieser Artikel wird zur Zeit bearbeitet von --[[Benutzer:Marco Schalwat|Marco Schalwat]] )<br />
<br><br />
[[Bild:Baustelle.gif]]<br />
<br />
----<br />
<br />
[[Bild:Flash-luemmel2.jpg|right|]]<br />
== Funktion ==<br />
Bauteile lassen sich einfach und günstig durch Bolzen, Stifte oder andere Formteile miteinander verbinden. Diese Verbindungselemente werden sowohl für lose als auch für [[Formschlüssige_Verbindungen|feste Verbindungen]], für Lagerungen, Führungen, Halterungen und zum Sichern von Bauteilen gegen Überlastung, z.B. als Brechbolzen in Sicherheits[[Kupplungen_und_Bremsen|kupplungen]], verwendet. Bei losen [[Formschlüssige_Verbindungen|Verbindungen]] und zur Aufnahme von axialen Kräften müssen die Bolzen bzw. die gelagerten oder verbundenen Teile häufig durch Sicherungselemente, wie Splinte, Sicherungsringe oder Querstifte, gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert werden.<br />
<br />
== Verwendung ==<br />
Unter einem '''Bolzen''' versteht man ein [[Maschinenelemente|Maschinenelement]] zur gelenkigen Verbindung von Werkstücken. In der Verbindung wird der Bolzen nicht nur auf [[Zugversuch|Zug]], sondern überwiegend auf Scherung belastet. Bolzen können verschraubt oder durch Sicherungsstifte in der Verbindung gehalten werden. Hochwertige Bolzenverbindungen mit großem Durchmesser werden über einen Achshalter gesichert, die zugehörige [[Passungen|Passung]] ist meist eine Spielpassung. Bolzenverbindungen werden nach dem Passungssystem Einheitsbohrung gefertigt.<br />
<br />
'''Stiftverbindungen''' werden hergestellt, indem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit Übermaß eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und kraftschlüssig. Stifte dienen zur Sicherung der Lage von Bauteilen. Neben der Lagesicherung von zwei Teilen, dienen Stiftverbindungen zur Kraftbegrenzung (Scherstift), zur Sicherung von Schrauben (Steckstift) oder zur gelenkigen Verbindung und Lagerung von Scheiben oder Rollen (Gelenkstift).<br />
<br />
Zu den '''Sicherungselemente'''n zählen Sicherungsringe, Splinte, Achshalter u.a. derartige Elemente. Diese dienen zur Sicherung von Maschinenteilen gegen axiales Verschieben. Sicherungsringe nach DIN 471 für Wellen und [[DIN]] 472 für Bohrungen werden in Ringnuten (übliche [[Toleranzen|Toleranz]] H13, H11) eingesetzt. Durch die besondere Form der aus Federstahl bestehenden Ringe wird erreicht, dass diese sich beim Einbau rund verformen und mit gleichmäßiger radialer Vorspannung in der Ringnut sitzen. Aufgrund der hohen Kerbwirkung der Nuten sollen Sicherungsringe möglichst nur an den Enden von Bolzen, Achsen oder Wellen angeordnet werden. Durch funktionsgerechte Verwendung der Sicherungsringe lässt sich oftmals eine konstruktive Vereinfachung erzielen und somit Kosten einsparen. Sicherungsringe werden üblicherweise nach Firmenangaben (z.B.[http://www.seeger-orbis.de/de Seeger-Orbis-GmbH]) gegen Umstülpen durch Axialkraft und Ablösen durch Fliehkraft berechnet.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="50%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
Wie werden Bolzen in der Regel beansprucht?<br />
<br />
Welche Verbindungsart entsteht bei einer Stiftverbindung?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#1._Wie_werden_Bolzen_in_der_Regel_beansprucht.3|Frage 1]]<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#2._Welche_Verbindungsart_entsteht_bei_einer_Stiftverbindung.3F|Frage 2]]<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
== Varianten ==<br />
<br />
=== Bolzen ===<br />
{| {{tabelle}}<br />
| Mit und ohne Kopf siehe [[DIN]] EN 22340 (Tab.B. S. 238) || [[Bild:Bolzen.gif]]<br />
|-<br />
| Mit und ohne Splintloch [[DIN]] EN 22341Einsatzgebiet ist hier als Gelenkbolzen für z.B. Stangenverbindungen || [[Bild:Bolzen_mit_Kopf.gif]]<br />
|-<br />
| Bolzen mit Kopf und Gewindezapfen [[DIN]] 1445<br />
diese werden vorwiegend als festsitzende Lager- und Achsbolzen, z.B. für Seil- und Laufrollen verwendet ||<br />
[[Bild:Bolzen_mit_Kopf_und_Gewindezapfen.jpg]]<br />
|}<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
|}<br />
<br />
=== Stifte ===<br />
<br />
werden unterteilt in... <br />
* Zylinderstifte [[DIN]] EN ISO 2338 (Tab.B.S237)[[Bild:Zylinderstift.gif]]. <br />
kommen zur Verbindung und zum Fixieren von Teilen an Vorrichtungen oder Werkzeugen in Frage. Sie haben außerdem das gleiche Einsatzgebiet wie Kegelstifte, sind allerdings schwerere lösbar als diese und sehr kostspielig.<br />
* Kegelstifte [[DIN]] EN 22339[[Bild:Kegelstift.gif]] <br />
Kegelstifte werden genutzt, um die bei häufigem Ausbau auftretenden Abnutzungen oder Lochaufweitungen auszugleichen, und somit immer wieder die genaue Lage von Bauteilen zueinander zu gewährleisten.<br />
* Kerbstifte, Spannstifte [[DIN]] EN ISO 8752 [[Bild:Kerbstift.gif]]<br />
Durch die Kerben am Umfang hält der Kerbstift in einer "glatten" Bohrung rüttelfest. Selbst bei Demontage ist es möglich, dass dieser Stift in der Bohrung weiterhin rüttelfest hält. Eine so hergestellte Verbindung ist aufgrund der einfachen Arbeitsweise sehr wirtschaftlich.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="60%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
<br />
Welche Vorteile bieten Kerbstifte gegenüber Kegel- oder Zylinderstiften?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#3._Welche_Vorteile_bieten_Kerbstifte_gegen.C3.BCber_Kegel-_oder_Zylinderstiften.3F|Frage 3]]<br />
<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
|}<br />
<br />
=== Sicherungselemente ===<br />
<br />
'''''Sicherungsringe''' (''Halteringe ugs. Sägering o.a. Sprengring) [[Bild:Sicherungsring.gif]]<br />
<br />
[[DIN]] 471 für Wellen<br />
<br />
[[DIN]] 472 für Bohrungen<br />
<br />
Sicherungsringe werden federnd in Nuten eingesetzt. Der aus der Nut ragende Sicherungsring bildet dann eine axiale belastbare Schulter und dient zum Festlegen von Bauteilen wie z.B. Wälzlagern.<br />
[[Wälzlagerungen]]<br />
<br />
<br />
'''''Splinte und Federstecker''''' [[Bild:Splint.gif]]<br />
<br />
[[DIN]] EN ISO 1234<br />
<br />
Die einfache und billige Splintsicherung wird vorwiegend bei losen, gelenkartigen Bolzenverbindungen und bei Schraubenverbindungen angewendet. Als Werkstoff für Splinte wird überwiegend weiches Material wie z.B. [[Kupfer]], [[Kupfer]]-[[Zink]]- und [[Aluminium]][[legierungen]] verwendet.<br />
<br />
Achtung: '''Splinte dürfen bei wichtigen Verbindungen nur einmal verwendet werden!'''<br />
<br />
'''''Stellringe''''' [[Bild:Stellring.gif]]<br />
<br />
[[DIN]] 705<br />
<br />
Stellringe sollen das axiale Spiel von Wellen, Achsen und Bolzen begrenzen oder lose auf diesen sitzende Teile seitlich führen. Die Stellringe werden durch Gewindestifte befestigt. Um mögliche Unfallgefahren zu vermeiden dürfen Stellringe nicht überstehen.<br />
<br />
[http://www.habermann-schrauben.de/normteile%20edelstahl/din705.php Habermann - Schrauben]<br />
<br />
'''''Achshalter''''' [[Bild:Achshalter4.GIF]]<br />
<br />
[[DIN]] 15058<br />
<br />
Achshalter sind Maschinenelemente zur Sicherung von Bolzenverbindungen gegen unbeabsichtigtes Lösen des Bolzens. Der Achshalter besteht aus einem mit zwei Befestigungsschrauben verschraubten rechteckigen Blechstreifen, der in eine in den Bolzen eingestochene Nut eingreift. Soll der Bolzen auch gegen Verdrehen gesichert werden, so wird diese Nut gefräst. Achshalter werden eingesetzt an Bolzenverbindungen mit einem Durchmesser von mehr als 18 mm, sie sind in sechs Stufen bis zu einem Bolzendurchmesser von 250 mm genormt.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="60%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
<br />
Welche Arten von Sicherungselementen gibt es und welchem Einsatzzweck dienen sie?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#4._Welche_Arten_von_Sicherungselementen_gibt_es_und_welchem_Einsatzzweck_dienen_sie.3F|Frage 4<br />
]]<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
<br />
|}<br />
----<br />
<br />
== [[Dimensionierung]] ==<br />
<br />
Für die Bolzen wählt man überwiegend einen härteren Werkstoff als für die übrigen Bauteile, um Fressgefahr und übermäßigen Verschleiß zu vermeiden. Normbolzen werden aus [[Automatenstahl]] ([[Härte]] 125 bis 245 HV) hergestellt. Bolzen für höherwertige Belastungen stellt man aus entsprechendem Einsatz- und Vergütungsstahl her. Hierbei empfiehlt es sich, die Oberflächen, zu härten und zu schleifen.<br />
<br />
Bolzen werden in der Regel auf Biegung, Schub und Flächenpressung beansprucht. Im Normalfall sind die Biegung und die Flächenpressung für die Auslegung einer Verbindung ausschlaggebend.<br />
<br />
hier kannst du dir Formeln zur [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Bolzen_2|Berechnung]] ansehen<br />
<br />
Stiftverbindungen werden hergestellt, indem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit Übermaß eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und kraftschlüssig. Stifte dienen zur Sicherung der Lage, von Bauteilen (Passstifte), zur scherfesten Verbindung von Maschinenteilen (Verbindungsstifte), zur Sicherung von Bolzen und Muttern (Sicherungsstifte) und zur Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte).<br />
Wie auch bei der Herstellung von Bolzen, werden Stifte in der Regel aus ungehärtetem Stahl gefertigt. Um ein Fressen der Stifte zu verhindern, muss ihre [[Festigkeit]] größer sein, als die der übrigen Bauteile. Bei ge[[härte]]tem Stahl oder Guss ist stets ein Stiftwerkstoff mit hoher Festigkeit zu verwenden.<br />
<br />
Stiftverbindungen, die hauptsächlich zur Zentrierung und Lagesicherung von Bauteilen dienen und nur geringe Kräfte aufnehmen, werden in der Regel nicht berechnet. Der Durchmesser der Stifte wird erfahrungsgemäß in Abhängigkeit von der Größe der zu verbindenden Teile gewählt.<br />
<br />
Die [[Dimensionierung]] bzw. der Tragfähigkeitsnachweis von Stiftverbindungen erfolgt in Abhängigkeit von der dominierenden Beanspruchung durch Bewertung der:<br />
*Schubspannung im Stift (Abscheren),<br />
*Flächenpressung zwischen Stift und Bohrung (Lochleibung) und/oder <br />
*Biegespannung im Stift.<br />
hier kannst du dir Formeln zur [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Stiftverbindungen|Berechnung]] ansehen<br />
<br />
Da sich das Materialgefüge von Splinten beim Sichern und Entsichern verändert, dürfen Standardsplinte nach ISO 1234 aus Sicherheitsgründen nach einer Demontage und Montage nicht wieder verwendet und müssen durch neue Teile ersetzt werden. Durchmesser von Splint und zugehöriger Bohrung ("Splintloch") müssen aufeinander abgestimmt sein. Sie bilden gemeinsam eine [[Spielpassung]]. Der Splint muss leicht durchsteckbar sein, darf aber radial und axial nur wenig Spiel haben. Die Schenkel werden nach dem Durchstecken gegeneinander aufgebogen (gespreizt). Sie dürfen durch Abschneiden gekürzt werden. Keinesfalls ist aber die Verwendung zu kurzer Splinte gestattet. Deshalb sollte die Länge ungefähr das Doppelte der Bohrungslänge betragen.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="50%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
<br />
Woraus werden Bolzen für höherwertige Belastungen hergestellt und welche Besonderheiten gibt es dabei?<br />
<br />
Welches ist die häufigste Anwendungsart von Stiften?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#Woraus_werden_Bolzen_f.C3.BCr_h.C3.B6herwertige_Belastungen_hergestellt_und_welche_Besonderheiten_gibt_es_dabei.3F|Frage 5]]<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#Welches_ist_die_h.C3.A4ufigste_Anwendungsart_von_Stiften.3F|Frage 6]]<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
|}<br />
<br />
----<br />
<br />
=== Berechnungsformeln ===<br />
<br />
==== Bolzen ====<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! Biegebeanspruchung des Bolzendurchmessers !!Festlegen der Bauteilabmessungen !!Berechnung der Biegemomente in Bolzenmitte!!<br />
|-<br />
| [[Bild:Biegebeanspruchung des Bolzendurchmessers.jpg]]|| [[Bild:Festlegen der Bauteilabmessung.jpg]]||[[Bild:Berechnung der Bolzenmitte.jpg]]<br />
|<br />
|}<br />
<br />
'''d'''= Durchmesser<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>'''= Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''F<sub>nenn</sub>'''= Stangenkraft<br />
<br />
'''&sigma;<sub>b zul</sub>'''= zulässige Biegespannung<br />
<br />
Abhängig von der Mindestzugfestigkeit Rm = K<sub>t</sub>*R<sub>mN</sub> gilt erfahrungsgemäß: 0,3*R<sub>m</sub> bei ruhender, 0,2*R<sub>m</sub> bei schwellender und 0,15*R<sub>m</sub> bei wechselnder Belastung<br />
<br />
'''k'''= Einspannfaktor, abhängig vom Einbaufall (Klammerwerte bei Gleitverbindungen)<br />
<br />
k= 1,6 (1,9) für Einbaufall 1 (Bolzen lose in Stange und Gabel)<br />
<br />
k= 1,1 (1,4) für Einbaufall 2 (Bolzen mit [[Übermaßpassung]] in der Gabel)<br />
<br />
k= 1,1 (1,2) für Einbaufall 3 (Bolzen mit [[Übermaßpassung]] in der Stange)<br />
<br />
'''F'''= aus maßgebender Einwirkungskombination ermittelte Stabkraft<br />
<br />
'''t<sub>m</sub>'''= Dicke der Mittelachse<br />
<br />
'''t<sub>A</sub>'''= Dicke der äußeren Laschen<br />
<br />
'''s=''' Spiel zwischen Mittel- und Außenlasche<br />
<br />
'''S<sub>M</sub>'''= Teilsicherheitsbeiwert 1,1 (DIN 18800-1)<br />
<br />
'''R<sub>e</sub>'''= [[Streckgrenze]] des Bauteilwerkstoffes unter Berücksichtigung der Erzeugnisdicke <br />
<br />
'''M<sub>b max</sub>'''= Größtes Biegemoment<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
! '''''zurück zu''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Auslegung|Auslegung]]<br />
|}<br />
<br />
----<br />
<br />
==== Stiftverbindungen ====<br />
<br />
===== Querstift- Verbindungen =====<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! mittlere Flächenpressung in der Nabenbohrung!!mittlere Flächenpressung in der Wellenbohrung!!Scherspannung!!<br />
|-<br />
| [[Bild:PN Flächenpressung.jpg]]|| [[Bild:Pw Flächenpressung.jpg]]||[[Bild:Scherspannung.jpg]]<br />
|<br />
|}<br />
'''T<sub>nenn</sub>''' = von der Verbindung zu übertragendes Nenn[[drehmoment]]<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''d''' = Stiftdurchmesser; <br />
Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: d= (0,2-0,3)*d<sub>w</sub> <br />
<br />
'''s''' = Dicke der Nabenwand<br />
Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: s= (0,25...0,5)* d<sub>w</sub> für [[St]]- und GS-Naben, s= 0,75 * d<sub>w</sub> für GG-Naben<br />
<br />
'''d<sub>w</sub>''' = Wellendurchmesser<br />
<br />
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte<br />
<br />
'''&tau; <sub>zul</sub>''' = zulässige Schubspannung wie zu Gl. (9.3), für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte<br />
<br />
===== Steckstift-Verbindungen =====<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! Vorhandene Biegespannung!!Maximale mittlere Flächenpressung!!<br />
|-<br />
| [[Bild:Vorhandene_Biegespannung.gif]]|| [[Bild:Maximale mittlere Flächenpressung.gif]]<br />
|}<br />
<br />
'''M<sub>bnenn</sub>'''= Nennbiegemoment<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''F<sub>nenn</sub>''' = senkrecht zur Stiftachse wirkende Nennbiegekraft<br />
<br />
'''l''' = Hebelarm der Biegekraft<br />
<br />
'''s''' = Einstecktiefe des Stiftes<br />
<br />
'''d''' = Stiftdurchmesser<br />
<br />
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte<br />
<br />
===== Längsstift- bzw. Rundkeilverbindungen =====<br />
'''Maßgebende mittlere Flächenpressung'''<br />
<br />
[[Bild:Ma%C3%9Fgebende_mittlere_Fl%C3%A4chenpressung.gif]]<br />
<br />
'''T<sub>nenn</sub>''' = von der Verbindung zu übertragendes Nenn[[drehmoment]]<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''d''' = Stiftdurchmesser<br />
<br />
'''d<sub>w</sub>''' = Wellendurchmesser<br />
<br />
'''l''' = tragende Stiftlänge, abhängig von der Nabenbreite, üblich l = (1 ... 1,5) <b>·</b> d<sub>w</sub><br />
<br />
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7-fache Werte<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
! '''''zurück zu''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Auslegung|Auslegung]]<br />
|}<br />
<br />
== Übungsaufgabe ==<br />
<br />
<br />
Ein Zahnkranz mit z = 52 Zähnen, Modul m = 6 mm, ist mit einem Kranlaufrad 315mm drehfest zu verbinden. Zahnkranzbohrung und Laufradzapfen werden mit einem Fügedurchmesser von 210mm und der Übergangspassung H7/m6 ausgeführt. Nach dem Aufpressen des Zahnkranzes auf das Laufrad wird die Verbindung durch zwei um 180 Grad versetzte Zylinderstifte DIN ISO 2338 – 16 m6 x 35 – St als Längsstifte gegen Verdrehen gesichert. Zahnkranz und Laufrad sind aus GS- 52.<br />
Es ist zu prüfen, ob die beiden Längsstifte ein von den Zahnkräften verursachtes, mit mittleren Stößen schwelend auftretendes Drehmoment T = 1060 Nm übertragen können. Evtl. vorhandener Reibschluß durch die Übergangspassung wird sicherheitshalber nicht berücksichtigt.<br />
<br />
[[Bild:Bild Übungsaufgabe.GIF]]<br />
<br />
hier findest du den Rechengang und die [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#.C3.9Cbungsaufgabe|Lösung]]<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
<br />
! '''''zurück zu''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Auslegung|Auslegung]]<br />
|}<br />
<br />
== Lieferanten ==<br />
* [http://www.alstertaler.de/ Alstertaler.de]<br />
* [http://www.seeger-orbis.de/de Seeger-Orbis-GmbH]<br />
<br />
[[Benutzer:Marco Schalwat|Marco Schalwat]] <br />
<br />
[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]<br />
[[Kategorie:Fertigungstechnik]]</div>Marco Schalwathttp://bs-wiki.de/mediawiki/index.php?title=Datei:Bild_%C3%9Cbungsaufgabe.GIF&diff=13268Datei:Bild Übungsaufgabe.GIF2006-05-01T09:36:44Z<p>Marco Schalwat: </p>
<hr />
<div></div>Marco Schalwathttp://bs-wiki.de/mediawiki/index.php?title=Bolzen-,_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente&diff=13267Bolzen-, Stiftverbindungen und Sicherungselemente2006-05-01T09:14:41Z<p>Marco Schalwat: /* Übungsaufgabe */</p>
<hr />
<div>''Dieser Artikel wird zur Zeit bearbeitet von --[[Benutzer:Marco Schalwat|Marco Schalwat]] )<br />
<br><br />
[[Bild:Baustelle.gif]]<br />
<br />
----<br />
<br />
[[Bild:Flash-luemmel2.jpg|right|]]<br />
== Funktion ==<br />
Bauteile lassen sich einfach und günstig durch Bolzen, Stifte oder andere Formteile miteinander verbinden. Diese Verbindungselemente werden sowohl für lose als auch für [[Formschlüssige_Verbindungen|feste Verbindungen]], für Lagerungen, Führungen, Halterungen und zum Sichern von Bauteilen gegen Überlastung, z.B. als Brechbolzen in Sicherheits[[Kupplungen_und_Bremsen|kupplungen]], verwendet. Bei losen [[Formschlüssige_Verbindungen|Verbindungen]] und zur Aufnahme von axialen Kräften müssen die Bolzen bzw. die gelagerten oder verbundenen Teile häufig durch Sicherungselemente, wie Splinte, Sicherungsringe oder Querstifte, gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert werden.<br />
<br />
== Verwendung ==<br />
Unter einem '''Bolzen''' versteht man ein [[Maschinenelemente|Maschinenelement]] zur gelenkigen Verbindung von Werkstücken. In der Verbindung wird der Bolzen nicht nur auf [[Zugversuch|Zug]], sondern überwiegend auf Scherung belastet. Bolzen können verschraubt oder durch Sicherungsstifte in der Verbindung gehalten werden. Hochwertige Bolzenverbindungen mit großem Durchmesser werden über einen Achshalter gesichert, die zugehörige [[Passungen|Passung]] ist meist eine Spielpassung. Bolzenverbindungen werden nach dem Passungssystem Einheitsbohrung gefertigt.<br />
<br />
'''Stiftverbindungen''' werden hergestellt, indem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit Übermaß eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und kraftschlüssig. Stifte dienen zur Sicherung der Lage von Bauteilen. Neben der Lagesicherung von zwei Teilen, dienen Stiftverbindungen zur Kraftbegrenzung (Scherstift), zur Sicherung von Schrauben (Steckstift) oder zur gelenkigen Verbindung und Lagerung von Scheiben oder Rollen (Gelenkstift).<br />
<br />
Zu den '''Sicherungselemente'''n zählen Sicherungsringe, Splinte, Achshalter u.a. derartige Elemente. Diese dienen zur Sicherung von Maschinenteilen gegen axiales Verschieben. Sicherungsringe nach DIN 471 für Wellen und [[DIN]] 472 für Bohrungen werden in Ringnuten (übliche [[Toleranzen|Toleranz]] H13, H11) eingesetzt. Durch die besondere Form der aus Federstahl bestehenden Ringe wird erreicht, dass diese sich beim Einbau rund verformen und mit gleichmäßiger radialer Vorspannung in der Ringnut sitzen. Aufgrund der hohen Kerbwirkung der Nuten sollen Sicherungsringe möglichst nur an den Enden von Bolzen, Achsen oder Wellen angeordnet werden. Durch funktionsgerechte Verwendung der Sicherungsringe lässt sich oftmals eine konstruktive Vereinfachung erzielen und somit Kosten einsparen. Sicherungsringe werden üblicherweise nach Firmenangaben (z.B.[http://www.seeger-orbis.de/de Seeger-Orbis-GmbH]) gegen Umstülpen durch Axialkraft und Ablösen durch Fliehkraft berechnet.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="50%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
Wie werden Bolzen in der Regel beansprucht?<br />
<br />
Welche Verbindungsart entsteht bei einer Stiftverbindung?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#1._Wie_werden_Bolzen_in_der_Regel_beansprucht.3|Frage 1]]<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#2._Welche_Verbindungsart_entsteht_bei_einer_Stiftverbindung.3F|Frage 2]]<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
== Varianten ==<br />
<br />
=== Bolzen ===<br />
{| {{tabelle}}<br />
| Mit und ohne Kopf siehe [[DIN]] EN 22340 (Tab.B. S. 238) || [[Bild:Bolzen.gif]]<br />
|-<br />
| Mit und ohne Splintloch [[DIN]] EN 22341Einsatzgebiet ist hier als Gelenkbolzen für z.B. Stangenverbindungen || [[Bild:Bolzen_mit_Kopf.gif]]<br />
|-<br />
| Bolzen mit Kopf und Gewindezapfen [[DIN]] 1445<br />
diese werden vorwiegend als festsitzende Lager- und Achsbolzen, z.B. für Seil- und Laufrollen verwendet ||<br />
[[Bild:Bolzen_mit_Kopf_und_Gewindezapfen.jpg]]<br />
|}<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
|}<br />
<br />
=== Stifte ===<br />
<br />
werden unterteilt in... <br />
* Zylinderstifte [[DIN]] EN ISO 2338 (Tab.B.S237)[[Bild:Zylinderstift.gif]]. <br />
kommen zur Verbindung und zum Fixieren von Teilen an Vorrichtungen oder Werkzeugen in Frage. Sie haben außerdem das gleiche Einsatzgebiet wie Kegelstifte, sind allerdings schwerere lösbar als diese und sehr kostspielig.<br />
* Kegelstifte [[DIN]] EN 22339[[Bild:Kegelstift.gif]] <br />
Kegelstifte werden genutzt, um die bei häufigem Ausbau auftretenden Abnutzungen oder Lochaufweitungen auszugleichen, und somit immer wieder die genaue Lage von Bauteilen zueinander zu gewährleisten.<br />
* Kerbstifte, Spannstifte [[DIN]] EN ISO 8752 [[Bild:Kerbstift.gif]]<br />
Durch die Kerben am Umfang hält der Kerbstift in einer "glatten" Bohrung rüttelfest. Selbst bei Demontage ist es möglich, dass dieser Stift in der Bohrung weiterhin rüttelfest hält. Eine so hergestellte Verbindung ist aufgrund der einfachen Arbeitsweise sehr wirtschaftlich.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="60%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
<br />
Welche Vorteile bieten Kerbstifte gegenüber Kegel- oder Zylinderstiften?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#3._Welche_Vorteile_bieten_Kerbstifte_gegen.C3.BCber_Kegel-_oder_Zylinderstiften.3F|Frage 3]]<br />
<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
|}<br />
<br />
=== Sicherungselemente ===<br />
<br />
'''''Sicherungsringe''' (''Halteringe ugs. Sägering o.a. Sprengring) [[Bild:Sicherungsring.gif]]<br />
<br />
[[DIN]] 471 für Wellen<br />
<br />
[[DIN]] 472 für Bohrungen<br />
<br />
Sicherungsringe werden federnd in Nuten eingesetzt. Der aus der Nut ragende Sicherungsring bildet dann eine axiale belastbare Schulter und dient zum Festlegen von Bauteilen wie z.B. Wälzlagern.<br />
[[Wälzlagerungen]]<br />
<br />
<br />
'''''Splinte und Federstecker''''' [[Bild:Splint.gif]]<br />
<br />
[[DIN]] EN ISO 1234<br />
<br />
Die einfache und billige Splintsicherung wird vorwiegend bei losen, gelenkartigen Bolzenverbindungen und bei Schraubenverbindungen angewendet. Als Werkstoff für Splinte wird überwiegend weiches Material wie z.B. [[Kupfer]], [[Kupfer]]-[[Zink]]- und [[Aluminium]][[legierungen]] verwendet.<br />
<br />
Achtung: '''Splinte dürfen bei wichtigen Verbindungen nur einmal verwendet werden!'''<br />
<br />
'''''Stellringe''''' [[Bild:Stellring.gif]]<br />
<br />
[[DIN]] 705<br />
<br />
Stellringe sollen das axiale Spiel von Wellen, Achsen und Bolzen begrenzen oder lose auf diesen sitzende Teile seitlich führen. Die Stellringe werden durch Gewindestifte befestigt. Um mögliche Unfallgefahren zu vermeiden dürfen Stellringe nicht überstehen.<br />
<br />
[http://www.habermann-schrauben.de/normteile%20edelstahl/din705.php Habermann - Schrauben]<br />
<br />
'''''Achshalter''''' [[Bild:Achshalter4.GIF]]<br />
<br />
[[DIN]] 15058<br />
<br />
Achshalter sind Maschinenelemente zur Sicherung von Bolzenverbindungen gegen unbeabsichtigtes Lösen des Bolzens. Der Achshalter besteht aus einem mit zwei Befestigungsschrauben verschraubten rechteckigen Blechstreifen, der in eine in den Bolzen eingestochene Nut eingreift. Soll der Bolzen auch gegen Verdrehen gesichert werden, so wird diese Nut gefräst. Achshalter werden eingesetzt an Bolzenverbindungen mit einem Durchmesser von mehr als 18 mm, sie sind in sechs Stufen bis zu einem Bolzendurchmesser von 250 mm genormt.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="60%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
<br />
Welche Arten von Sicherungselementen gibt es und welchem Einsatzzweck dienen sie?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#4._Welche_Arten_von_Sicherungselementen_gibt_es_und_welchem_Einsatzzweck_dienen_sie.3F|Frage 4<br />
]]<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
<br />
|}<br />
----<br />
<br />
== [[Dimensionierung]] ==<br />
<br />
Für die Bolzen wählt man überwiegend einen härteren Werkstoff als für die übrigen Bauteile, um Fressgefahr und übermäßigen Verschleiß zu vermeiden. Normbolzen werden aus [[Automatenstahl]] ([[Härte]] 125 bis 245 HV) hergestellt. Bolzen für höherwertige Belastungen stellt man aus entsprechendem Einsatz- und Vergütungsstahl her. Hierbei empfiehlt es sich, die Oberflächen, zu härten und zu schleifen.<br />
<br />
Bolzen werden in der Regel auf Biegung, Schub und Flächenpressung beansprucht. Im Normalfall sind die Biegung und die Flächenpressung für die Auslegung einer Verbindung ausschlaggebend.<br />
<br />
hier kannst du dir Formeln zur [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Bolzen_2|Berechnung]] ansehen<br />
<br />
Stiftverbindungen werden hergestellt, indem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit Übermaß eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und kraftschlüssig. Stifte dienen zur Sicherung der Lage, von Bauteilen (Passstifte), zur scherfesten Verbindung von Maschinenteilen (Verbindungsstifte), zur Sicherung von Bolzen und Muttern (Sicherungsstifte) und zur Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte).<br />
Wie auch bei der Herstellung von Bolzen, werden Stifte in der Regel aus ungehärtetem Stahl gefertigt. Um ein Fressen der Stifte zu verhindern, muss ihre [[Festigkeit]] größer sein, als die der übrigen Bauteile. Bei ge[[härte]]tem Stahl oder Guss ist stets ein Stiftwerkstoff mit hoher Festigkeit zu verwenden.<br />
<br />
Stiftverbindungen, die hauptsächlich zur Zentrierung und Lagesicherung von Bauteilen dienen und nur geringe Kräfte aufnehmen, werden in der Regel nicht berechnet. Der Durchmesser der Stifte wird erfahrungsgemäß in Abhängigkeit von der Größe der zu verbindenden Teile gewählt.<br />
<br />
Die [[Dimensionierung]] bzw. der Tragfähigkeitsnachweis von Stiftverbindungen erfolgt in Abhängigkeit von der dominierenden Beanspruchung durch Bewertung der:<br />
*Schubspannung im Stift (Abscheren),<br />
*Flächenpressung zwischen Stift und Bohrung (Lochleibung) und/oder <br />
*Biegespannung im Stift.<br />
hier kannst du dir Formeln zur [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Stiftverbindungen|Berechnung]] ansehen<br />
<br />
Da sich das Materialgefüge von Splinten beim Sichern und Entsichern verändert, dürfen Standardsplinte nach ISO 1234 aus Sicherheitsgründen nach einer Demontage und Montage nicht wieder verwendet und müssen durch neue Teile ersetzt werden. Durchmesser von Splint und zugehöriger Bohrung ("Splintloch") müssen aufeinander abgestimmt sein. Sie bilden gemeinsam eine [[Spielpassung]]. Der Splint muss leicht durchsteckbar sein, darf aber radial und axial nur wenig Spiel haben. Die Schenkel werden nach dem Durchstecken gegeneinander aufgebogen (gespreizt). Sie dürfen durch Abschneiden gekürzt werden. Keinesfalls ist aber die Verwendung zu kurzer Splinte gestattet. Deshalb sollte die Länge ungefähr das Doppelte der Bohrungslänge betragen.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="50%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
<br />
Woraus werden Bolzen für höherwertige Belastungen hergestellt und welche Besonderheiten gibt es dabei?<br />
<br />
Welches ist die häufigste Anwendungsart von Stiften?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#Woraus_werden_Bolzen_f.C3.BCr_h.C3.B6herwertige_Belastungen_hergestellt_und_welche_Besonderheiten_gibt_es_dabei.3F|Frage 5]]<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#Welches_ist_die_h.C3.A4ufigste_Anwendungsart_von_Stiften.3F|Frage 6]]<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
|}<br />
<br />
----<br />
<br />
=== Berechnungsformeln ===<br />
<br />
==== Bolzen ====<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! Biegebeanspruchung des Bolzendurchmessers !!Festlegen der Bauteilabmessungen !!Berechnung der Biegemomente in Bolzenmitte!!<br />
|-<br />
| [[Bild:Biegebeanspruchung des Bolzendurchmessers.jpg]]|| [[Bild:Festlegen der Bauteilabmessung.jpg]]||[[Bild:Berechnung der Bolzenmitte.jpg]]<br />
|<br />
|}<br />
<br />
'''d'''= Durchmesser<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>'''= Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''F<sub>nenn</sub>'''= Stangenkraft<br />
<br />
'''&sigma;<sub>b zul</sub>'''= zulässige Biegespannung<br />
<br />
Abhängig von der Mindestzugfestigkeit Rm = K<sub>t</sub>*R<sub>mN</sub> gilt erfahrungsgemäß: 0,3*R<sub>m</sub> bei ruhender, 0,2*R<sub>m</sub> bei schwellender und 0,15*R<sub>m</sub> bei wechselnder Belastung<br />
<br />
'''k'''= Einspannfaktor, abhängig vom Einbaufall (Klammerwerte bei Gleitverbindungen)<br />
<br />
k= 1,6 (1,9) für Einbaufall 1 (Bolzen lose in Stange und Gabel)<br />
<br />
k= 1,1 (1,4) für Einbaufall 2 (Bolzen mit [[Übermaßpassung]] in der Gabel)<br />
<br />
k= 1,1 (1,2) für Einbaufall 3 (Bolzen mit [[Übermaßpassung]] in der Stange)<br />
<br />
'''F'''= aus maßgebender Einwirkungskombination ermittelte Stabkraft<br />
<br />
'''t<sub>m</sub>'''= Dicke der Mittelachse<br />
<br />
'''t<sub>A</sub>'''= Dicke der äußeren Laschen<br />
<br />
'''s=''' Spiel zwischen Mittel- und Außenlasche<br />
<br />
'''S<sub>M</sub>'''= Teilsicherheitsbeiwert 1,1 (DIN 18800-1)<br />
<br />
'''R<sub>e</sub>'''= [[Streckgrenze]] des Bauteilwerkstoffes unter Berücksichtigung der Erzeugnisdicke <br />
<br />
'''M<sub>b max</sub>'''= Größtes Biegemoment<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
! '''''zurück zu''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Auslegung|Auslegung]]<br />
|}<br />
<br />
----<br />
<br />
==== Stiftverbindungen ====<br />
<br />
===== Querstift- Verbindungen =====<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! mittlere Flächenpressung in der Nabenbohrung!!mittlere Flächenpressung in der Wellenbohrung!!Scherspannung!!<br />
|-<br />
| [[Bild:PN Flächenpressung.jpg]]|| [[Bild:Pw Flächenpressung.jpg]]||[[Bild:Scherspannung.jpg]]<br />
|<br />
|}<br />
'''T<sub>nenn</sub>''' = von der Verbindung zu übertragendes Nenn[[drehmoment]]<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''d''' = Stiftdurchmesser; <br />
Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: d= (0,2-0,3)*d<sub>w</sub> <br />
<br />
'''s''' = Dicke der Nabenwand<br />
Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: s= (0,25...0,5)* d<sub>w</sub> für [[St]]- und GS-Naben, s= 0,75 * d<sub>w</sub> für GG-Naben<br />
<br />
'''d<sub>w</sub>''' = Wellendurchmesser<br />
<br />
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte<br />
<br />
'''&tau; <sub>zul</sub>''' = zulässige Schubspannung wie zu Gl. (9.3), für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte<br />
<br />
===== Steckstift-Verbindungen =====<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! Vorhandene Biegespannung!!Maximale mittlere Flächenpressung!!<br />
|-<br />
| [[Bild:Vorhandene_Biegespannung.gif]]|| [[Bild:Maximale mittlere Flächenpressung.gif]]<br />
|}<br />
<br />
'''M<sub>bnenn</sub>'''= Nennbiegemoment<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''F<sub>nenn</sub>''' = senkrecht zur Stiftachse wirkende Nennbiegekraft<br />
<br />
'''l''' = Hebelarm der Biegekraft<br />
<br />
'''s''' = Einstecktiefe des Stiftes<br />
<br />
'''d''' = Stiftdurchmesser<br />
<br />
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte<br />
<br />
===== Längsstift- bzw. Rundkeilverbindungen =====<br />
'''Maßgebende mittlere Flächenpressung'''<br />
<br />
[[Bild:Ma%C3%9Fgebende_mittlere_Fl%C3%A4chenpressung.gif]]<br />
<br />
'''T<sub>nenn</sub>''' = von der Verbindung zu übertragendes Nenn[[drehmoment]]<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''d''' = Stiftdurchmesser<br />
<br />
'''d<sub>w</sub>''' = Wellendurchmesser<br />
<br />
'''l''' = tragende Stiftlänge, abhängig von der Nabenbreite, üblich l = (1 ... 1,5) <b>·</b> d<sub>w</sub><br />
<br />
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7-fache Werte<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
! '''''zurück zu''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Auslegung|Auslegung]]<br />
|}<br />
<br />
== Übungsaufgabe ==<br />
<br />
<br />
Ein Zahnkranz mit z = 52 Zähnen, Modul m = 6 mm, ist mit einem Kranlaufrad 315mm drehfest zu verbinden. Zahnkranzbohrung und Laufradzapfen werden mit einem Fügedurchmesser von 210mm und der Übergangspassung H7/m6 ausgeführt. Nach dem Aufpressen des Zahnkranzes auf das Laufrad wird die Verbindung durch zwei um 180 Grad versetzte Zylinderstifte DIN ISO 2338 – 16 m6 x 35 – St als Längsstifte gegen Verdrehen gesichert. Zahnkranz und Laufrad sind aus GS- 52.<br />
Es ist zu prüfen, ob die beiden Längsstifte ein von den Zahnkräften verursachtes, mit mittleren Stößen schwelend auftretendes Drehmoment T = 1060 Nm übertragen können. Evtl. vorhandener Reibschluß durch die Übergangspassung wird sicherheitshalber nicht berücksichtigt.<br />
[[Bild:Übungsaufgabe.GIF]]<br />
<br />
hier findest du den Rechengang und die [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#.C3.9Cbungsaufgabe|Lösung]]<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
<br />
! '''''zurück zu''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Auslegung|Auslegung]]<br />
|}<br />
<br />
== Lieferanten ==<br />
* [http://www.alstertaler.de/ Alstertaler.de]<br />
* [http://www.seeger-orbis.de/de Seeger-Orbis-GmbH]<br />
<br />
[[Benutzer:Marco Schalwat|Marco Schalwat]] <br />
<br />
[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]<br />
[[Kategorie:Fertigungstechnik]]</div>Marco Schalwathttp://bs-wiki.de/mediawiki/index.php?title=Bolzen-,_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente&diff=13266Bolzen-, Stiftverbindungen und Sicherungselemente2006-05-01T09:12:31Z<p>Marco Schalwat: /* Übungsaufgabe */</p>
<hr />
<div>''Dieser Artikel wird zur Zeit bearbeitet von --[[Benutzer:Marco Schalwat|Marco Schalwat]] )<br />
<br><br />
[[Bild:Baustelle.gif]]<br />
<br />
----<br />
<br />
[[Bild:Flash-luemmel2.jpg|right|]]<br />
== Funktion ==<br />
Bauteile lassen sich einfach und günstig durch Bolzen, Stifte oder andere Formteile miteinander verbinden. Diese Verbindungselemente werden sowohl für lose als auch für [[Formschlüssige_Verbindungen|feste Verbindungen]], für Lagerungen, Führungen, Halterungen und zum Sichern von Bauteilen gegen Überlastung, z.B. als Brechbolzen in Sicherheits[[Kupplungen_und_Bremsen|kupplungen]], verwendet. Bei losen [[Formschlüssige_Verbindungen|Verbindungen]] und zur Aufnahme von axialen Kräften müssen die Bolzen bzw. die gelagerten oder verbundenen Teile häufig durch Sicherungselemente, wie Splinte, Sicherungsringe oder Querstifte, gegen Verschieben oder Verdrehen gesichert werden.<br />
<br />
== Verwendung ==<br />
Unter einem '''Bolzen''' versteht man ein [[Maschinenelemente|Maschinenelement]] zur gelenkigen Verbindung von Werkstücken. In der Verbindung wird der Bolzen nicht nur auf [[Zugversuch|Zug]], sondern überwiegend auf Scherung belastet. Bolzen können verschraubt oder durch Sicherungsstifte in der Verbindung gehalten werden. Hochwertige Bolzenverbindungen mit großem Durchmesser werden über einen Achshalter gesichert, die zugehörige [[Passungen|Passung]] ist meist eine Spielpassung. Bolzenverbindungen werden nach dem Passungssystem Einheitsbohrung gefertigt.<br />
<br />
'''Stiftverbindungen''' werden hergestellt, indem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit Übermaß eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und kraftschlüssig. Stifte dienen zur Sicherung der Lage von Bauteilen. Neben der Lagesicherung von zwei Teilen, dienen Stiftverbindungen zur Kraftbegrenzung (Scherstift), zur Sicherung von Schrauben (Steckstift) oder zur gelenkigen Verbindung und Lagerung von Scheiben oder Rollen (Gelenkstift).<br />
<br />
Zu den '''Sicherungselemente'''n zählen Sicherungsringe, Splinte, Achshalter u.a. derartige Elemente. Diese dienen zur Sicherung von Maschinenteilen gegen axiales Verschieben. Sicherungsringe nach DIN 471 für Wellen und [[DIN]] 472 für Bohrungen werden in Ringnuten (übliche [[Toleranzen|Toleranz]] H13, H11) eingesetzt. Durch die besondere Form der aus Federstahl bestehenden Ringe wird erreicht, dass diese sich beim Einbau rund verformen und mit gleichmäßiger radialer Vorspannung in der Ringnut sitzen. Aufgrund der hohen Kerbwirkung der Nuten sollen Sicherungsringe möglichst nur an den Enden von Bolzen, Achsen oder Wellen angeordnet werden. Durch funktionsgerechte Verwendung der Sicherungsringe lässt sich oftmals eine konstruktive Vereinfachung erzielen und somit Kosten einsparen. Sicherungsringe werden üblicherweise nach Firmenangaben (z.B.[http://www.seeger-orbis.de/de Seeger-Orbis-GmbH]) gegen Umstülpen durch Axialkraft und Ablösen durch Fliehkraft berechnet.<br />
<br />
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|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
Wie werden Bolzen in der Regel beansprucht?<br />
<br />
Welche Verbindungsart entsteht bei einer Stiftverbindung?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#1._Wie_werden_Bolzen_in_der_Regel_beansprucht.3|Frage 1]]<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#2._Welche_Verbindungsart_entsteht_bei_einer_Stiftverbindung.3F|Frage 2]]<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
== Varianten ==<br />
<br />
=== Bolzen ===<br />
{| {{tabelle}}<br />
| Mit und ohne Kopf siehe [[DIN]] EN 22340 (Tab.B. S. 238) || [[Bild:Bolzen.gif]]<br />
|-<br />
| Mit und ohne Splintloch [[DIN]] EN 22341Einsatzgebiet ist hier als Gelenkbolzen für z.B. Stangenverbindungen || [[Bild:Bolzen_mit_Kopf.gif]]<br />
|-<br />
| Bolzen mit Kopf und Gewindezapfen [[DIN]] 1445<br />
diese werden vorwiegend als festsitzende Lager- und Achsbolzen, z.B. für Seil- und Laufrollen verwendet ||<br />
[[Bild:Bolzen_mit_Kopf_und_Gewindezapfen.jpg]]<br />
|}<br />
{| {{Tabelle}}<br />
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[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
|}<br />
<br />
=== Stifte ===<br />
<br />
werden unterteilt in... <br />
* Zylinderstifte [[DIN]] EN ISO 2338 (Tab.B.S237)[[Bild:Zylinderstift.gif]]. <br />
kommen zur Verbindung und zum Fixieren von Teilen an Vorrichtungen oder Werkzeugen in Frage. Sie haben außerdem das gleiche Einsatzgebiet wie Kegelstifte, sind allerdings schwerere lösbar als diese und sehr kostspielig.<br />
* Kegelstifte [[DIN]] EN 22339[[Bild:Kegelstift.gif]] <br />
Kegelstifte werden genutzt, um die bei häufigem Ausbau auftretenden Abnutzungen oder Lochaufweitungen auszugleichen, und somit immer wieder die genaue Lage von Bauteilen zueinander zu gewährleisten.<br />
* Kerbstifte, Spannstifte [[DIN]] EN ISO 8752 [[Bild:Kerbstift.gif]]<br />
Durch die Kerben am Umfang hält der Kerbstift in einer "glatten" Bohrung rüttelfest. Selbst bei Demontage ist es möglich, dass dieser Stift in der Bohrung weiterhin rüttelfest hält. Eine so hergestellte Verbindung ist aufgrund der einfachen Arbeitsweise sehr wirtschaftlich.<br />
<br />
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|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
<br />
Welche Vorteile bieten Kerbstifte gegenüber Kegel- oder Zylinderstiften?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#3._Welche_Vorteile_bieten_Kerbstifte_gegen.C3.BCber_Kegel-_oder_Zylinderstiften.3F|Frage 3]]<br />
<br />
|-<br />
|}</div><br />
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<br />
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[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
|}<br />
<br />
=== Sicherungselemente ===<br />
<br />
'''''Sicherungsringe''' (''Halteringe ugs. Sägering o.a. Sprengring) [[Bild:Sicherungsring.gif]]<br />
<br />
[[DIN]] 471 für Wellen<br />
<br />
[[DIN]] 472 für Bohrungen<br />
<br />
Sicherungsringe werden federnd in Nuten eingesetzt. Der aus der Nut ragende Sicherungsring bildet dann eine axiale belastbare Schulter und dient zum Festlegen von Bauteilen wie z.B. Wälzlagern.<br />
[[Wälzlagerungen]]<br />
<br />
<br />
'''''Splinte und Federstecker''''' [[Bild:Splint.gif]]<br />
<br />
[[DIN]] EN ISO 1234<br />
<br />
Die einfache und billige Splintsicherung wird vorwiegend bei losen, gelenkartigen Bolzenverbindungen und bei Schraubenverbindungen angewendet. Als Werkstoff für Splinte wird überwiegend weiches Material wie z.B. [[Kupfer]], [[Kupfer]]-[[Zink]]- und [[Aluminium]][[legierungen]] verwendet.<br />
<br />
Achtung: '''Splinte dürfen bei wichtigen Verbindungen nur einmal verwendet werden!'''<br />
<br />
'''''Stellringe''''' [[Bild:Stellring.gif]]<br />
<br />
[[DIN]] 705<br />
<br />
Stellringe sollen das axiale Spiel von Wellen, Achsen und Bolzen begrenzen oder lose auf diesen sitzende Teile seitlich führen. Die Stellringe werden durch Gewindestifte befestigt. Um mögliche Unfallgefahren zu vermeiden dürfen Stellringe nicht überstehen.<br />
<br />
[http://www.habermann-schrauben.de/normteile%20edelstahl/din705.php Habermann - Schrauben]<br />
<br />
'''''Achshalter''''' [[Bild:Achshalter4.GIF]]<br />
<br />
[[DIN]] 15058<br />
<br />
Achshalter sind Maschinenelemente zur Sicherung von Bolzenverbindungen gegen unbeabsichtigtes Lösen des Bolzens. Der Achshalter besteht aus einem mit zwei Befestigungsschrauben verschraubten rechteckigen Blechstreifen, der in eine in den Bolzen eingestochene Nut eingreift. Soll der Bolzen auch gegen Verdrehen gesichert werden, so wird diese Nut gefräst. Achshalter werden eingesetzt an Bolzenverbindungen mit einem Durchmesser von mehr als 18 mm, sie sind in sechs Stufen bis zu einem Bolzendurchmesser von 250 mm genormt.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="60%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
<br />
Welche Arten von Sicherungselementen gibt es und welchem Einsatzzweck dienen sie?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#4._Welche_Arten_von_Sicherungselementen_gibt_es_und_welchem_Einsatzzweck_dienen_sie.3F|Frage 4<br />
]]<br />
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<br />
{| {{Tabelle}}<br />
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[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
<br />
|}<br />
----<br />
<br />
== [[Dimensionierung]] ==<br />
<br />
Für die Bolzen wählt man überwiegend einen härteren Werkstoff als für die übrigen Bauteile, um Fressgefahr und übermäßigen Verschleiß zu vermeiden. Normbolzen werden aus [[Automatenstahl]] ([[Härte]] 125 bis 245 HV) hergestellt. Bolzen für höherwertige Belastungen stellt man aus entsprechendem Einsatz- und Vergütungsstahl her. Hierbei empfiehlt es sich, die Oberflächen, zu härten und zu schleifen.<br />
<br />
Bolzen werden in der Regel auf Biegung, Schub und Flächenpressung beansprucht. Im Normalfall sind die Biegung und die Flächenpressung für die Auslegung einer Verbindung ausschlaggebend.<br />
<br />
hier kannst du dir Formeln zur [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Bolzen_2|Berechnung]] ansehen<br />
<br />
Stiftverbindungen werden hergestellt, indem in eine durch alle zu verbindenden Teile gehende Aufnahmebohrung ein Stift mit Übermaß eingedrückt wird. Die entstehende Verbindung ist form- und kraftschlüssig. Stifte dienen zur Sicherung der Lage, von Bauteilen (Passstifte), zur scherfesten Verbindung von Maschinenteilen (Verbindungsstifte), zur Sicherung von Bolzen und Muttern (Sicherungsstifte) und zur Wegbegrenzung von Maschinenteilen (Anschlagstifte).<br />
Wie auch bei der Herstellung von Bolzen, werden Stifte in der Regel aus ungehärtetem Stahl gefertigt. Um ein Fressen der Stifte zu verhindern, muss ihre [[Festigkeit]] größer sein, als die der übrigen Bauteile. Bei ge[[härte]]tem Stahl oder Guss ist stets ein Stiftwerkstoff mit hoher Festigkeit zu verwenden.<br />
<br />
Stiftverbindungen, die hauptsächlich zur Zentrierung und Lagesicherung von Bauteilen dienen und nur geringe Kräfte aufnehmen, werden in der Regel nicht berechnet. Der Durchmesser der Stifte wird erfahrungsgemäß in Abhängigkeit von der Größe der zu verbindenden Teile gewählt.<br />
<br />
Die [[Dimensionierung]] bzw. der Tragfähigkeitsnachweis von Stiftverbindungen erfolgt in Abhängigkeit von der dominierenden Beanspruchung durch Bewertung der:<br />
*Schubspannung im Stift (Abscheren),<br />
*Flächenpressung zwischen Stift und Bohrung (Lochleibung) und/oder <br />
*Biegespannung im Stift.<br />
hier kannst du dir Formeln zur [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Stiftverbindungen|Berechnung]] ansehen<br />
<br />
Da sich das Materialgefüge von Splinten beim Sichern und Entsichern verändert, dürfen Standardsplinte nach ISO 1234 aus Sicherheitsgründen nach einer Demontage und Montage nicht wieder verwendet und müssen durch neue Teile ersetzt werden. Durchmesser von Splint und zugehöriger Bohrung ("Splintloch") müssen aufeinander abgestimmt sein. Sie bilden gemeinsam eine [[Spielpassung]]. Der Splint muss leicht durchsteckbar sein, darf aber radial und axial nur wenig Spiel haben. Die Schenkel werden nach dem Durchstecken gegeneinander aufgebogen (gespreizt). Sie dürfen durch Abschneiden gekürzt werden. Keinesfalls ist aber die Verwendung zu kurzer Splinte gestattet. Deshalb sollte die Länge ungefähr das Doppelte der Bohrungslänge betragen.<br />
<br />
<div align="center"><br />
{| width="50%" {{}}<br />
|-<br />
!colspan="2" style="background-color:#b0c4de;" |Fragen zum Artikelabschnitt...<br />
<br />
Woraus werden Bolzen für höherwertige Belastungen hergestellt und welche Besonderheiten gibt es dabei?<br />
<br />
Welches ist die häufigste Anwendungsart von Stiften?<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#Woraus_werden_Bolzen_f.C3.BCr_h.C3.B6herwertige_Belastungen_hergestellt_und_welche_Besonderheiten_gibt_es_dabei.3F|Frage 5]]<br />
<br />
zur Antwort [[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#Welches_ist_die_h.C3.A4ufigste_Anwendungsart_von_Stiften.3F|Frage 6]]<br />
|-<br />
|}</div><br />
----<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
|}<br />
<br />
----<br />
<br />
=== Berechnungsformeln ===<br />
<br />
==== Bolzen ====<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! Biegebeanspruchung des Bolzendurchmessers !!Festlegen der Bauteilabmessungen !!Berechnung der Biegemomente in Bolzenmitte!!<br />
|-<br />
| [[Bild:Biegebeanspruchung des Bolzendurchmessers.jpg]]|| [[Bild:Festlegen der Bauteilabmessung.jpg]]||[[Bild:Berechnung der Bolzenmitte.jpg]]<br />
|<br />
|}<br />
<br />
'''d'''= Durchmesser<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>'''= Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''F<sub>nenn</sub>'''= Stangenkraft<br />
<br />
'''&sigma;<sub>b zul</sub>'''= zulässige Biegespannung<br />
<br />
Abhängig von der Mindestzugfestigkeit Rm = K<sub>t</sub>*R<sub>mN</sub> gilt erfahrungsgemäß: 0,3*R<sub>m</sub> bei ruhender, 0,2*R<sub>m</sub> bei schwellender und 0,15*R<sub>m</sub> bei wechselnder Belastung<br />
<br />
'''k'''= Einspannfaktor, abhängig vom Einbaufall (Klammerwerte bei Gleitverbindungen)<br />
<br />
k= 1,6 (1,9) für Einbaufall 1 (Bolzen lose in Stange und Gabel)<br />
<br />
k= 1,1 (1,4) für Einbaufall 2 (Bolzen mit [[Übermaßpassung]] in der Gabel)<br />
<br />
k= 1,1 (1,2) für Einbaufall 3 (Bolzen mit [[Übermaßpassung]] in der Stange)<br />
<br />
'''F'''= aus maßgebender Einwirkungskombination ermittelte Stabkraft<br />
<br />
'''t<sub>m</sub>'''= Dicke der Mittelachse<br />
<br />
'''t<sub>A</sub>'''= Dicke der äußeren Laschen<br />
<br />
'''s=''' Spiel zwischen Mittel- und Außenlasche<br />
<br />
'''S<sub>M</sub>'''= Teilsicherheitsbeiwert 1,1 (DIN 18800-1)<br />
<br />
'''R<sub>e</sub>'''= [[Streckgrenze]] des Bauteilwerkstoffes unter Berücksichtigung der Erzeugnisdicke <br />
<br />
'''M<sub>b max</sub>'''= Größtes Biegemoment<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#|Seitenanfang]]<br />
! '''''zurück zu''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Auslegung|Auslegung]]<br />
|}<br />
<br />
----<br />
<br />
==== Stiftverbindungen ====<br />
<br />
===== Querstift- Verbindungen =====<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! mittlere Flächenpressung in der Nabenbohrung!!mittlere Flächenpressung in der Wellenbohrung!!Scherspannung!!<br />
|-<br />
| [[Bild:PN Flächenpressung.jpg]]|| [[Bild:Pw Flächenpressung.jpg]]||[[Bild:Scherspannung.jpg]]<br />
|<br />
|}<br />
'''T<sub>nenn</sub>''' = von der Verbindung zu übertragendes Nenn[[drehmoment]]<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''d''' = Stiftdurchmesser; <br />
Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: d= (0,2-0,3)*d<sub>w</sub> <br />
<br />
'''s''' = Dicke der Nabenwand<br />
Erfahrungsgemäß wird für den Entwurf gewählt: s= (0,25...0,5)* d<sub>w</sub> für [[St]]- und GS-Naben, s= 0,75 * d<sub>w</sub> für GG-Naben<br />
<br />
'''d<sub>w</sub>''' = Wellendurchmesser<br />
<br />
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte<br />
<br />
'''&tau; <sub>zul</sub>''' = zulässige Schubspannung wie zu Gl. (9.3), für Kerbstifte gelten 0,8 fache Werte<br />
<br />
===== Steckstift-Verbindungen =====<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! Vorhandene Biegespannung!!Maximale mittlere Flächenpressung!!<br />
|-<br />
| [[Bild:Vorhandene_Biegespannung.gif]]|| [[Bild:Maximale mittlere Flächenpressung.gif]]<br />
|}<br />
<br />
'''M<sub>bnenn</sub>'''= Nennbiegemoment<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''F<sub>nenn</sub>''' = senkrecht zur Stiftachse wirkende Nennbiegekraft<br />
<br />
'''l''' = Hebelarm der Biegekraft<br />
<br />
'''s''' = Einstecktiefe des Stiftes<br />
<br />
'''d''' = Stiftdurchmesser<br />
<br />
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7 fache Werte<br />
<br />
===== Längsstift- bzw. Rundkeilverbindungen =====<br />
'''Maßgebende mittlere Flächenpressung'''<br />
<br />
[[Bild:Ma%C3%9Fgebende_mittlere_Fl%C3%A4chenpressung.gif]]<br />
<br />
'''T<sub>nenn</sub>''' = von der Verbindung zu übertragendes Nenn[[drehmoment]]<br />
<br />
'''K<sub>A</sub>''' = Anwendungsfaktor zur Berücksichtigung stoßartiger Belastung<br />
<br />
'''d''' = Stiftdurchmesser<br />
<br />
'''d<sub>w</sub>''' = Wellendurchmesser<br />
<br />
'''l''' = tragende Stiftlänge, abhängig von der Nabenbreite, üblich l = (1 ... 1,5) <b>·</b> d<sub>w</sub><br />
<br />
'''p<sub>zul</sub>''' = zulässige mittlere Flächenpressung wie zu Gl. (9.4), für Kerbstifte gelten 0,7-fache Werte<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
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! '''''zurück zu''''' <br />
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|}<br />
<br />
== Übungsaufgabe ==<br />
<br />
<br />
Ein Zahnkranz mit z = 52 Zähnen, Modul m = 6 mm, ist mit einem Kranlaufrad 315mm drehfest zu verbinden. Zahnkranzbohrung und Laufradzapfen werden mit einem Fügedurchmesser von 210mm und der Übergangspassung H7/m6 ausgeführt. Nach dem Aufpressen des Zahnkranzes auf das Laufrad wird die Verbindung durch zwei um 180 Grad versetzte Zylinderstifte DIN ISO 2338 – 16 m6 x 35 – St als Längsstifte gegen Verdrehen gesichert. Zahnkranz und Laufrad sind aus GS- 52.<br />
Es ist zu prüfen, ob die beiden Längsstifte ein von den Zahnkräften verursachtes, mit mittleren Stößen schwelend auftretendes Drehmoment T = 1060 Nm übertragen können. Evtl. vorhandener Reibschluß durch die Übergangspassung wird sicherheitshalber nicht berücksichtigt.<br />
<br />
[[Bild:Übungsaufgabe.GIF]]<br />
<br />
<br />
hier findest du den Rechengang und die Lösung[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente:_L%C3%B6sungen#.C3.9Cbungsaufgabe]]<br />
<br />
{| {{Tabelle}}<br />
! '''''zurück zum''''' <br />
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<br />
! '''''zurück zu''''' <br />
[[Bolzen-%2C_Stiftverbindungen_und_Sicherungselemente#Auslegung|Auslegung]]<br />
|}<br />
<br />
== Lieferanten ==<br />
* [http://www.alstertaler.de/ Alstertaler.de]<br />
* [http://www.seeger-orbis.de/de Seeger-Orbis-GmbH]<br />
<br />
[[Benutzer:Marco Schalwat|Marco Schalwat]] <br />
<br />
[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]<br />
[[Kategorie:Fertigungstechnik]]</div>Marco Schalwat