Table Of ContentVieweg Programmbibliothek
Taschenrechner 8
Maschinenbau
(TI-58/59, HP-41 C, FX-502/602 P)
Vieweg Programmbibliothek
Taschenrechner
Herausgegeben von Helmut Alt/Harald Schumny
Band 1
Programmierung mathematischer Algorithmen
Band 2
Taschenrechnerarithmetik
mit erhohter Genauigkeit (TI-59/HP-41 C/CV)
Band 3
Spezielle mathematische
Algorithmen (HP-41 C/TI-58/59)
Band 4
Schreiben, Zeichnen, Tabellieren (TI-59/HP-41 C)
Band 5
Spiele (TI-56, HP-41 C)
Band 6
Geodatische Programme (HP-11 C)
Band 7
Kryptologie (HP-41 C/CV)
Band 8
Maschinenbau (TI-58/59, HP-41 C, FX 502/602 P)
Vieweg Programmbibliothek
Taschenrechner Band 8
Helmut AltlHarald Schumny (Hrsg.)
Maschinenbau
(T1-58/59, HP-41 C,
FX-502/602 P)
Verbindungstechnik, Verformungstechnik
Getriebetechnik, Warmeabfuhr
Mit 9 ausfUhrlich
erlauterten Programmen
Friedr. Vieweg & Sohn Braunschweig I Wiesbaden
Die Autoren des Bandes
Oipl.·lng. (FH) Erich Christian Konstruktionsingenieur in der
Dillstr. 5 Luftfahrttechnik
6370 Oberursel
Oipl.·lng. Jiirgen Ritzenhoff Nachrichtentechniker,
Unterbank 16 Software·Entwickler
4600 Dortmund·Dorstfeld
Ing. (grad.) Hans Krissler Konstruktionsingenieur
Brunnenwiesenweg 44
7061 Lichtenwald 2
Ing. Peter Dahms VOl Maschinenbauingenieur, zustandig fur
Zerndorfer Weg 60 die Anwendungstechnik - Hydraulik/
1000 Berlin 28 Zentralschmierung
Oipl.·lng. Gerhard Eckerle Ingenieur fUr Heizung, Luftung, Klima,
Bahnhofstr. 22 Kalte
7500 Karlstuhe 1
1984
Aile Rechte vorbehalten
© Friedr. Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH, Braunschweig 1984
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Satz: Friedr. Vieweg & Sohn, Braunschweig
ISBN-13: 978-3-528-04262-2 e-ISBN-13: 978-3-322-85906-8
DOl: 10.1007/978-3-322-85906-8
Inhaltsverzeichnis
Einfuhrung ................................................ .
Erich Christian
Berechnung von Schraubenverbindungen, TI-59 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 2
Berechnung der Volumenstrome, Druckverluste und PaBspiele fur
Ringspaltdrosseln, TI-59 ........................................ 15
Jiirgen Ritzenhoff
Breitungsgleichung nach Ekelund, TI-58/59 ........................... 24
Hans Krissler
Zahnradberechnung, HP-41 C ..................................... 32
Peter Dahms
Druckfederberechnung, FX-602 P . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 49
Raderkurbelgetriebe, FX-602 P ................................... 54
Koppelkurve, F X-602 P ........................................ 60
Gerhard Eckerle
Berechnung des optimalen Platten- und Rippenabstandes bei freier
Konvektion in Luft, FX-502 P .................................... 65
Berechnung des Warmeubergangskoeffizienten bei freier Konvektion
in Luft, FX-502 P ..... _ ...................................... 71
Einfiihrung
In diesem 8. Band der Vieweg-Programmbibliothek sind praxisorientierte Programman
wendungen aus dem Bereich Maschinenbau fur drei verschiedene Rechnertypen zusam
mengestellt.
1m ersten Beitrag befa~t sich E. Christian mit der Dimensionierung von Schraubenver
bindungen unter dem Einflu~ von Warmespannungen. Das Programm liefert als Ergebnis
die kritischen Spannungswerte und das zulassige Anzugsmoment. Der anschlie~ende
Beitrag befa~t sich mit dem Problem der Leckverluste durch Ringspalte bei Steuerschie
bern und Forderpumpen. Beide Programme sind fur den Texas-Instruments -Rechner
TI-59 konzipiert.
Das Problem der Breitenzunahme nach einem Walzvorgang greift J. Ritzenhoff zu einem
Programmvorschlag zur iterativen Losung einer Breitungsgleichung nach Ekelund mit dem
Texas-Instruments-Rechner TI-58 auf.
1m vierten Beitrag befa~t sich H. Krissler mit einer Zahnradberechnung auf dem Hewlett
Packard-Rechner HP-41 C. Die Programme liefern die Bestimmungsgro~en einer Zahnrad
paarung sowie die Koordinaten von Zwischenwellen.
Die drei folgenden Beitrage von P. Dahms basieren auf dem Casio-Rechner FX-602 P.
Das erste Beispiel Druckfederberechnung liefert als Ergebnis den Drahtdurchmesser
einer Druckfeder nach DIN 2089. 1m zweiten und dritten Beispiel werden Programme fur
ein Raderkurbelgetriebe und zur Analyse einer Kurbelschwinge behandelt, ein Thema,
das in systematischer Darstellung bereits in den Banden 10 und 13 der Reihe Anwendung
programmierbarer Taschenrechner abgehandelt wurde.
Die beiden letzten Beispiele von G. Eckerle befassen'sich mit der Oberflachengestaltung
von Maschinenteilen zur Erzielung einer optimalen Warmeabfuhr an die Umgebungsluft.
Dieser Band wird innerhalb der Vieweg-Programmbibliothek insbesondere Studenten
und Praktikern des Maschinenbaus den moglichen Einsatz programmierbarer Rechner
aufzeigen und Anregungen fur eigene Proble,l1losungen in diesem Fachgebiet liefern.
Die Herausgeber
TI-59 Schraubenverbindungen
Berechnung von Schraubenverbindungen, TI-59
von Erich Christian
1 AUFGABENSTELLUNG
Sind Sehraube und die zu versehraubenden Flansehteile
aUs versehiedenen Werkstoffen, dann treten bei Temperatur
sehwankungen aueh entsprechende Anderungen in der Vor
spannkraft und der davon abhangigen '''erkstoffspannung auf.
Dieser Umstand muB bei der Bemessung der Vorspannung,
und damit bei der Festlegung des Anzugsmomentes mit
beriieksiehtigt werden.
Vielfaeh werden Leiehtmetallflansche mit Stahlschrauben
verbunden. In sOlehen Fallen wird sieh hei Temperatur
erhohungen, infolge der unterschiedlichen Warmeausdehnung
der beiden Werkstoffe, aueh eine entspreehende Rrhohung
der Vorspannkraft einstellen, die dann bei dynamischer
Belastung aueh eine entspreehende Erhohung der Maximal
last Fo mit sich bringt.
Hier muB fur die Berechnung des Anzugsmomentes eine
entsprechend geringere Vorspannung in Ansatz gebraeht
werden.
2 LOSUNGSWEG
2.1 Theoretisehe Grundlagen
Die Langenausdehnungsdifferenz durch '''armeein1>'irkung
auf zwei versehiedene lVerkstoffe errechnet sich nach
der Gleichung
2 © Friedr. Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH. Braunschweig 1983
Schraubenverbindungen TI-59
Hierin ist ~F die Ausdehnungszahl ~ur die Flanschteile
CCs die Ausdehnungszahl ~iir die Schraube
L~ die Klemmlange
Die Veranderung der Lange lasst sich im Verspannungs
dreieck (Rotscher-Diagramm) ~olgendermaBen darstellen.
\
\
\
\
\
\
\
\
lis )..F
Es ist zu erkennen, daB hei positivem At eine Vorspannungs
erhohung und bei negativem At eine Vorspannungssenkung
eintritt. Dabei verhalt sich
F"
Setzt man ~ur
At = Lie -( O(F - O(s ) • A t
und f'iir
\ Fv
/\5 = Cs sowie
dann ergibt sich als temperaturabhangige Zusatzlast
CF'C" LK (Ct.F- cc.s )·,dt
cF + Cs
Ein negatives Ergebnis bedeutet dabei eine entsprechende
Minderung der Vorspannkra~t.
Diese zusatzliche Kra~t ~ muB hei der Berechnung des
Anzugsmomentes entweder von der Vorspannkra~t Fv
abgezogen werden, oder man muB prti~en, ob Fy + Ft bei
Beriicksichtigung der Betriebslast Fa keine unzulassigen
Spannungen erzeugt.
Unter Anwendung der Gleichung
F.o
3
TI-59 Schraubenverbindungen
erhalt man die Maximallast
+ ~. .. _--,c;:,s,--_
CF + Cs
oder Cs [F.s_ + c,.. LJ<-4t" ( O<F - «.s )]
c~ + Cs
analog steigert sich dann auch der untere Lastwert auf
c" [
Fa",.:. + CF" L/("It (O(F - 0<4 )}
CF + Cs
Mittelkraft und Ausschlagkraft ergeben sich dann nach
den bekannten Gleichungen
Fot
Fmi Fit
F..
t Fat = :!: FIJi"
2
Die Federraten werden dabei nach folgenden Gleichun~en
bestimmt:
Es
Fiir die Schraube
I.e
+ A;
hierin ist L6 die Gewindelange
m die Mutterhohe oder Einschraubtiefe
As der Spannungsquerschnitt
Lc die Lange des Schraubenschaftes
Ac der Schraubenschaftquerschnitt
E$ das Elastizitatsmodul des Schrauben
werkstoffes.
4
Schraubenverbindungen TI-59
Flir die Flanschteile
Az E.c'
LK
wobei
hierin ist s die Schliisselweite oder
der Kop£au£lagedurchmesser
k ein Werksto££korrektur£aktor
LK die Klemmlange
d~ der Rohrungsdurchmesser
EF das Elastizitatsmodul des Werksto£fs
der Flanschteile.
Die Herechnung des AnZllgsmoMentes erfolgt nach der Gleichung
hierin ist d2 d - 0,64935 p
der Flankendurchmesser des Gewindes
p die Steigung des Gewindes
d der Gewinde-Nenndurchmesser
F'
die Keilreibungszahl am Gewinde
PA die Reibungszahl an der Kopfauflage
s die SchlHsselweite oder' der
Durchmesser der Kop£au£lage
f der Steigungswinkel des Gewindes
wobei
p
tg 'f
5
