Dimensionierung von Schraubenverbindungen: Lösung

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

geg. :

d_a = 650 mm

d_i = 610 mm

D = 700 mm

p_e = 8 bar = 80 N/cm²

Sechskantschrauben M 20

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

ges. :

Anzahl und Festigkeitsklasse der Schrauben

Rechengang:

Berechnung des größten zulässigen Schraubenabstand l_a:

l_a / d_h ≤ 5

l_a ≈ 5 × d_h

l_a ≈ 5 × 22 mm ≈ 110 mm

Berechnung der Schraubenanzahl n:

n ≈ D × π / l_a

n ≈ 700 mm × π / 110 mm ≈ 20

Berechnung des mittleren Dichtungsdurchmesser d_m:

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

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

Berchnung der Druckkraft:

F = p_e × d_m² × π / 4

F = 80 N/cm² × (63 cm)² × π / 4

F = 249379 N ≈ 249,4 KN

Berechnung der Betriebskraft pro Schraube F_B:

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

e) In der TB 8-13 ist die nächsthöhere Laststufe zu wählen, weil das ein exzentrischer Kraftangriff ist, es gilt die Spalte "bis 25 kN". Demnach sind die Festigkeitsklassen 4.8 und 5.6 wählbar, es ist die gängige Festigkeitsklasse 5.6 zu wählen.