==Warum werden Schraubenverbindungen dimensioniert?==
[[Schraubenverbindungen]] werden [[Dimensionierung|dimensioniert]], weil ein Bruch der [[Schraubenverbindungen|Schraube]] schwerwiegende Folgen haben kann (z. B. [[Maschinen und Geräte| Kraftmaschinen]]) wenn die [[Fügen| Verbindung]] dicht sein muss (z. B. Druckbehältern) und wenn die [[Fügen| Verbindung]] nicht rutschen darf (z. B. [[Kupplungen]]). Wenn eine gefühlsmäßige Auslegung zu unsicher ist, muss [[Dimensionierung|dimensioniert]] werden.
=Berechnung der Schraubenverbindung=
Die Berechnung teilt sich in vorgespannte und nicht vorgespannte [[Fügen |Verbindungen]]. Im Maschinenbau kommen häufiger vorgespannte Verbindungen in Einsatz.
* Bei nicht vorgespannten [[Schraubenverbindungen]] sind die Schrauben nicht festgedreht , also unbelastet vor dem Angreifen einer äußeren Kraft z.B . Spannschlösser.* Bei vorgespannten [[Fügen|Verbindungen]] sind die Schrauben festgedreht (z. B. mit einer Mutter) , also mit einer [[Dimensionierung von Schraubenverbindungen#Vorspannkraft | Vorspannkraft]] ''F<sub>V</sub>'' bereits vor dem Angreifen der [[Dimensionierung von Schraubenverbindungen#Statische Betriebskraft als Längskraft | Betriebskraft]] ''F<sub>B</sub>'' belastet.
== Kraft- und Verformungsverhältnisse ==
Zum Bild:
a)Vorspannungs- (Montage-)zustand b) Betriebszustand c) Verspannungsschaubild
====Verspannungsschaubild====
Von einer Querkraft ''F<sub>Q</sub>'' ist dann die Rede, wenn die [[Dimensionierung von Schraubenverbindungen#Statische Betriebskraft als Längskraft | Betriebskraft]] (Wirkkraft) senkrecht zur Schraubenachse wirkt.
Bei einer Querbelasteten querbelasteten [[Schraubenverbindung]] sollen die Schrauben ein Verschieben der Teile verhindern. Dafür muss die Querkraft ''F<sub>Q</sub>'' von einer Reibungskraft F<sub>R</sub> aufgenommen werden.
Die Reibungskraft ''F<sub>R</sub>'' entsteht durch eine entsprechend hohe [[Dimensionierung von Schraubenverbindungen#Vorspannkraft | Vorspannkraft]] der Schrauben, zwischen den Berührungsflächen der verspannten Teile.
Die Reibungskraft muss ''F<sub>R</sub> > F<sub>Q</sub>'' sein, damit die Schrauben dann nur noch statisch auf Zug beansprucht werden.
=== Setzverhalten ===
Zur Montage einer [[Schraubenverbindung]] wird eine [[Dimensionierung von Schraubenverbindungen#Montagevorspannkraft, Anziehfaktor und Anziehverfahren | Montageverspannkraft]] F<sub>VM</sub> über den Schraubenkopf (bzw. die Mutter) in die Verbindung eingeleitet.
Bereits während der Montage gleichen sich die Berührungsflächen einander an. Nach der Montage kommt es zu einer plastischen Verformung der zusammengepressten Verschraubungselemente. Hierbei spricht man von einem Setzen der Schraubenverbindung. Dieses Setzen der Verbindung führt zu einem Vorspannkraftverlust F<sub>Z</sub>. Ist der Vorspannkraftverlust F<sub>Z</sub> so groß das die (Rest-) Klemmkraft = 0 ist, würden die Teile lose aufeinander liegen, d.h. die [[Fügen | Verbindung]] wäre locker.
Deshalb muss eine entsprechend hohe Montageverspannkraft F<sub>VM</sub> gewählt werden um eine geforderte Klemmkraft zu gewährleisten. Vorspannkraftverluste können durch [[Sicherungselemente#Setzsicherungen | Setzsicherungen ]] verhindert werden.
===Anziehdrehmoment M<sub>A</sub>===
Um eine [[Schraubenverbindung ]] Festzudrehen festzudrehen wird ein bestimmter Kraftaufwand benötigt. Beim Festdrehen der Schraube entsteht Reibung zwischen den Berührungsflächen. Deshalb muss beim Anziehen neben des Gewindemomentes M<sub>G</sub> auch das Reibungsmoment M<sub>RA</sub> überwunden werden. Daraus ergibt sich das Anziehdrehmoment M<sub>A</sub> = M<sub>G</sub> + M<sub>RA</sub>
Es gibt eine vereinfachte Formel für das Anziehdrehmoment, bei der das aufwendig zu berechnende Gewindemoment und Reibungsmoment nicht benötigt werden. Der Klammerausdruck der oben aufgeführten Formel wird ersetz ersetzt durch K ∙ d. Daraus ergibt sich für das Anziehdrehmoment '''M<sub>A</sub> = F<sub>VM</sub> ∙ K ∙ d'''. Die K-Werte liegen für die üblichen Reibungszahlen μ<sub>G</sub> und μ<sub>K</sub> von 0,08 bis 0,14 entsprechend zwischen 0,12 und 0,19.
=== Montagevorspannkraft, Anziehfaktor und Anziehverfahren ===
Die [[Dimensionierung von Schraubenverbindungen#Vorspannkraft | Vorspannkraft]] unterliegt bei der Montage einer Streuung zwischen einem Größtwert ''F<sub>Vmax</sub>'' und einem Kleinstwert ''F<sub>Vmin</sub>'', das muss bei der Auslegung einer Schraubenverbindung berücksichtigt werden.
Das Anziehen ohne Einstellkontrollen (z.B. von Hand) führt zu den größten Streuungen. Bei wichtigen Verschraubungen ist ein kontrolliertes Anziehen unbedingt erforderlich, um möglichst genau eine geforderte Vorspannkraft zu erreichen. Für das kontrollierte Anziehen der Verbindung gibt es verschiedene Schrauben AnziehgeräteSchraubenanziehgeräte.
[[Bild:Schrauben(8).png| 422px| right|Kräfte an Schraubenverbindungen]]
Zum Bild rechts: <br>
'''a)''' Signalgebender Drehmomentschlüssel mit Schnellverstellung
Beim Drehmoment gesteuertem Anziehen mit anzeigenden oder signalgebenden Drehmomentschlüssel, auftretende Streuung der MontagevorspannskraftMontagevorspannkraft, wird im Wesentlichen durch die Steuerung des Anziehdrehmoments und der Reibungen hervorgerufen.
'''b)''' Elektronischer Messschlüssel für drehmoment-, drehwinkel- und streckgrenzengesteuertes Anziehen
==Übungsaufgabe 2==
Für die Verschraubung des Deckels eines Druckbehälters sind Festigkeitsklasse und Anzahl der im Entwurf festgelegten Sechskantschrauben M20 ''überschlägig'' zu ermitteln. Es wird ein Welldichtring (''d<sub> a</sub> '' = 650 mm, d<sub> i</sub> = 610 mm) eingelegt. Der Lochkreisdurchmesser ist auf D = 700 mm festgelegt. Der Behälter hat einen Innendurchmesser von d<sub> i</sub> = 600 mm und steht unter dem konstanten inneren Gasdruck p<sub> e</sub> = 8 bar.