Dimensionierung von Schraubenverbindungen: Lösung
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Lösungen
Übungsaufgabe 1 (Druckbehälter)
1) 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 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. :
da = 650 mm
di = 610 mm
D = 700 mm
pe = 8 bar = 80 N/cm2
Sechskantschrauben M 20
dh=22 mm (aus RM TB 8-8)
ges. :
Anzahl und Festigkeitsklasse der Schrauben
Rechengang:
Berechnung des größten zulässigen Schraubenabstand la:
la / dh ≤ 5
la ≈ 5 × dh
la ≈ 5 × 22 mm ≈ 110 mm
Berechnung der Schraubenanzahl n:
n ≈ D × π / la
n ≈ 700 mm × π / 110 mm ≈ 20
Berechnung des mittleren Dichtungsdurchmesser dm:
dm = [(da - di) / 2] + di
dm = [(650 mm - 610 mm) / 2] + 610 mm = 630 mm
Berchnung der Druckkraft:
F = pe × dm2 × π / 4
F = 80 N/cm2 × (63 cm)2 × π / 4
F = 249379 N ≈ 249,4 KN
Berechnung der Betriebskraft pro Schraube FB:
FB = 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.
