Versuche mit Schraubenverbindungen

19 Pages·1951·1.092 MB·German

by  Otto Graf (auth.)

Berichte des
Deutschen Ausschusses
für Stahlbau
Herausgegeben vom Deutschen Stahlbau-Verband, Köln a. Rh.
Heft 16
Versuche
filit
Schraubenverbindungen
Von
Otto Graf
Dr.-Ing. e. h.
o. Professor an der Technischen Hochschule Stuttgart
Mit 21 Abbildungen
Springer-Verlag
Berlin Heidelberg GmbH 1951
Inhaltsverzeichnis.
Seite
Einleitung. 3
1. Versuche mit Schraubenverbindungen nach Abb. 1. ........... 3
2. Versuche mit Schraubenverbindungen nach Abb. 18. ......... 16
ISBN 978-3-540-01532-1 ISBN 978-3-662-13374-3 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-662-13374-3
Alle Rechte, insbesondere das der Vbersetzung
in fremde Sprachen, vorbehalten.
Copyright 1951 by Springer-Verlag Berlin Heidelberg
Ursprünglich erschienen bei Springer-Verlag OHG., BerlinlGottingenlHeidelberg 1951
Einleitung.
Die im folgenden unter l. beschriebenen Versuche wurden in den Jahren 1940 bis 1945 auf Antrag
von Prof. Dr.-Ing. e. h. Schaechterle ausgeführt. Es handelte sich dabei um die Feststellung der
zulässigen Abweichungen der Lochabstände und der Bolzendurchmesser in Schraubenverbindungen
für Behelfsbrücken bei oftmals wiederholter Belastung. Die Durchführung der Versuche wurde von
Herrn Dr.-Ing. Stammbach und Herrn Dipl.-Ing. Bräunig tatkräftig unterstützt.
Die Versuche unter 2., die den Einfluß der Größe der Klemmkraft zeigen, gehen auf eine Anregung
von Prof. Dr.-Ing. Klöppel, Darmstadt, zurück.
Die Versuche wurden im Institut für Bauforschung an der Technischen Hochschule Stuttgart durch
Herrn Oberingenieur M unzinger ausgeführt unter Mitwirkung von Herrn Ingenieur Strey und
Mechanikermeister Reiner.
1. Versuche mit Schraubenverbindungen nach Abb.l.
I. I. Die Bauart der Versuchskörper ist aus Abb. 1 ersichtlich. Es handelt sich hiernach um Laschen
verbindungen mit 2 X 3 Schrauben. Zwei Bleche aus St 52, in der Regel 224 mm breit, in allen Fällen
20 mm dick, sind mit zwei 11 mm dicken Laschen aus St 52 gestoßen. Die Lochabstände in den Laschen
und in den Mittelstücken sollten 128,0 mm betragen, die Lochdurchmesser 32,0 mm, die Schaftdurch
messer der Schrauben 31,5 mm. Von diesen Sollmaßen ist bei den einzelnen Versuchsreihen syste
matisch abgewichen worden, wie die folgende Zahlen tafel 1 angibt!.
Zahlentafel 1.
I Abstände der I,
Breite der Schraubenlöcher bzw. Schaft- Grundspiel
Verbindungs- Versuchs- Mittelstücke Nietlöcher durchmesser der Verhältnis der
der Schrauben- Spannungen
mittel reihe und Laschen in den I inden
11 Mittelstückenl Laschen Schrauben2 schäfte cr : cr, : '"t"
mm mm mm mm mm
I
,
---B -
----\--H~-:~-I- :~::--I ~:~~
Schrauben --C - 1----____ 1,0: 2,0: 0,8
aus D 11~8,2 __ 1--31,~~'--0~1
StC 35.61
E I 127,8 31,5 0,.50
F I 127,8 11 31,5 I 0,50 1,0: 1,6 : 0,64
Halbrund-
niete aus G I 128,0 I 1,0: 2,0: 0,8
St 44 11
Hiernach sind die 6 Versuchsreihen B bis G ausgeführt worden. Bei den Versuchskörpern der ReihenB
und C waren die Lochabstände in den Mittelstücken und in den Laschen gleich dem Sollmaß 128,0 mm,
die Schaftdurchmesser der Schrauben hatten 0,50 bzw. 1,20 mm Grundspiel.
Die Versuchskörper der Reihen D und E erhielten in den Mittelstücken für die Lochabstände 0,2 mm
Unter- bzw. Übermaß und umgekehrt in den Laschen um 0,2 mm größere bzw. kleinere Maße; die
Schaftdurchmesser der Schrauben waren ebenso groß wie bei den Versuchskörpern der Reihe B (31,5 mm).
Mit den Reihen B bis E ist demnach der Einfluß des Grundspiels der Schrauben und der Einfluß
des Unterschieds der Lochabstände in den Mittelstücken gegen den in den Laschen verfolgt worden.
Das Verhältnis der Spannungen 0': 0',: T betrug 1,0: 2,0: 0,83•
1 Der Versuchsplan war umfassender; er ist jedoch durch die Kriegsereignisse beschränkt worden.
2 Toleranz H 11 (ISA); oberes Nennabmaß O[L, unteres Nennabmaß 160[L.
3 Bezogen auf die Nennrnaße, also Loch- und Schraubendurchrnesser 32,0 rnrn.
I'
4 Versuche mit Schraubenverbindungen nach Abb. 1.
Die Versuchskörper der Reihe F hatten die gleichen Lochabstände und Schrauben wie die der ReiheE.
Doch waren die Bleche und Laschen schmäler, wodurch 0": 0",: '! = 1,0: 1,6: 0,64 wurde.
Abb. 1. Schraubenverbindung Abb.2. Nietverbindung
mit den Sollmaßen. der Versuchsreihe G.
Die Versuchskörper der Versuchsreihe G sind Nietverbindungen nach Abb.2; 0": 0",: '! betrug
1,0: 2,0: 0,8 wie bei den Schraubenverbindungen der Reihen B bis E.
1.2. Die Prüfung der verwendeten Baustoffe ergab folgendes:
Zugfestigkeit
Bruchdehnung
Streckgrenze Zugfestigkeit aus der Kugel-
Art der Probe am kurzen Stab druckhärte
kg/mm2 kg/mm2 % kg/mm2
Breitflachstahl 230 . 20 mm ............ . 31,7 u. 35,2 53,0 u. 54,5 31 u. 32
Breitflachstahll94. 20 mm ............ . 33,6 54,3 u. 54,4 31
Breitflachstahl 230 • II mm ............ . 39,7 u. 37,0 58,2 u. 56,0 >24
Breitflachstahll90· II mm ............ . 39,2 57,5 30
Schraubenrohling ..................... . 29,5 ... 31,1 51,3 ... 55 30 ... 34
Stahl für Muttern .................... . 57 ... 61
Unterlegscheiben ..................... . 57 ... 54
Niete, geglüht ........................ . 48
Hiernach war die Fließgrenze des Stahls, aus dem die Mittelstücke hergestellt wurden, erheblich
kleiner als die des Stahls, aus dem die Laschen stammten, jedoch noch hinreichend.
Klemmkräfte in den Schrauben. 5
1.3. In bezug auf die Herstellung der Probekörper ist folgendes hervorzuheben. Die Löcher
wurden vorgebohrt und dann mit einer Reibahle auf den vorgesehenen Durchmesser gebracht. Die
Lochränder blieben in dem damit erreichten Zustand.
Die Berührungsflächen der Mittelstücke und Laschen sind mit einem trockenen Lappen gesäubert
worden; Anstriche wurden nicht aufgebracht. Das Gewinde der Schrauben war leicht geölt.
Das Anziehen der Schrauben geschah mit einem 105 cm langen Schlüssel, der eine Meßeinrichtung
für die am Schlüssel wirkende Kraft trug. Das Nieten der Versuchsstücke der Reihe G erfolgte nach
den Vorschriften der Bundesbahn.
1.4. Vor der Ausführung der Versuche ist zunächst untersucht worden, welche Klemmkräfte in
den Schrauben entstehen, wenn diese mit einem 105 cm langen Schlüssel mit mehr oder minder
großer Kraft angezogen werden, auch wenn das Anziehen der Schrauben oftmals wiederholt wird. Ein
Mann von mittlerer körperlicher
Beschaffenheit konnte in ungeöl
ten Schrauben (Schaftdurchmes
Niltelsllich
ser 31,5 mm, Schaftlänge 58 mm,
)le!Julll'
Gewinde Fis Zoll) so große An
zugsmomente erzeugen, daß die
Gewinde unbrauchbar wurden.
Die Klemmkräfte betrugen dab ei
bis 13500 kg, die in der waage
rechten Ebene erzeugten Anzugs
momente bis 86 kgm. Deshalb ist
das Anzugsmoment für alle Ver
suche auf 49 kgm beschränkt wor
den (49 kg am 1 m langen Hebel
arm). Weiterhin fand sich, daß mit
leicht geöltem Gewinde größe
re und weniger veränderliche
Klemmkräfte entstanden als mit
ungeöltem. Ferner wurde festge
NeBsleJle5
stellt, daß die Klemmkräfte, die
mit einer geölten Schraube bei ei
nem Anzugsmoment von 54 kgm NeßsIe//eG
entstanden, beim 1. bis 20. Anzie
hen unregelmäßig zwischen 9050
und 9900 kg lagen, dann allmäh
lich anstiegen, bis sie beim 45. und
50. Anziehen die Klemmkraft
11100 bzw. 11 000 kg erreichten.
Es besteht demnach die Möglich
keit, daß die Anstrengung der
Schrauben auch bei Innehaltung
des Anzugsmomentes von 49 kgm
durch oftmaligen Gebrauch der
Schrauben erheblich ansteigt und
unzulässig hoch wird.
Unter den Verhältnissen unserer
Versuche lagen die Zugspannun
gen im schwächsten Querschnitt f----o-t-----i
der Schrauben (Ausdrehung zwi
schen Schaft und Gewinde) beim Abb. 3. Anordnung der MeßstelIen an uen Schraubenverbindungen.
Anspannen bei rd. 21 kg/mm2•
1. 5. Bei der Prüfung der Schraubenverbindungen waren die Verschiebungen der Mittelstücke gegen
die Laschen, die Formänderungen der Bolzen und Bohrungen, das Verhalten beim Herausnehmen und
6 Versuche mit Schraubenverbindungen nach Abb. 1.
Wiedereinsetzen der Schrauben nach bestimmten Laststufen, schließlich die Widerstandsfähigkeit der
Versuchskörper bei oftmals wiederholter Belastung festzustellen.
Die Verschiebungen der Mittelstücke gegen die Laschen wurden zunächst bei den Laschen
enden mit Meßuhren gemessen, ebenso am Stoß, wie Abb. 3 erkennen läßt, später nur noch am Stoß.
Die Durchmesser der Schra u benschäfte sind zunächst in Abständen von 5,5, 11, 21, 31, 36,5
und 42 mm vom Schraubenkopf längs und quer zur "Kraftrichtung" , die Durchbiegungen der
Schraubenschäfte nur längs zur Kraftriehtung gemessen worden, und zwar in· Abständen von 5,5,
21 und 36,5 mm vom Schraubenkopf.
Die Durchmesser der Lochränder wurden längs und quer zur "Kraftrichtung" gemessen, in
der Mitte der Mittelstücke und der Laschen sowie 1,0 mm von den Lochrändern entfernt.
Weitere Einzelheiten der Versuchsdurchführung werden von Fall zu Fall angegeben.
1.6. Zur Veranschaulichung des
~ ,~,' / Versuchsgangs und der Versuchs
ergebnisse sei zunächst die Prüfung
20
- .- ,veRstel/en f···1{ ~ ~p des Versuchskörpers B 1 verfolgt.
1,8. r-_---_ -0>00 _f-_- "" 5S v'n. d87 1: ~ Die Lochabstände in den Mittel
---*--- " $···12 ~/' stücken und in den Laschen lagen
sehr nahe bei den Sollmaßen, die in
I
Zahlentafel 1 und Abb. 1 genannt
1/f sind. Die Abweichungen betrugen bis
. -0,04 und +0,03 mm. Das Grund
spiel der Schraubenschäfte sollte
I 0,5mm betragen. InW irklichkeit sind
.1J
L 0,52 bis 0,62 mm gemessen worden,
allerdings nur einmal über 0,57 mm.
8 Die Schraubenschäfte hatten Durch
~ ~
messer von 31,48 bis 31,51 mm. Das
-- 1""". ~ Moment zum Anziehen der Schrau
~
~ ben betrug 4820 bis 4910 kgcm. Die
Reihenfolge beim Anziehen der
T Schrauben war: Loch 1, 6, 4,3,5,2
2
(vgl. Abb. 1).
o 41 42 4.1 b4/l1e ioende4 5Il ersc/Ja/5~g Vnlen4 7 tJ,8 41 49 m.m. tO VoDni e Adinefsaenr gsGlarsut nwdalar s(jte =a 1u ksggjemhemn 2d•
folgten die Laststufen = 2, 2,8,
Abb. 4. Bleibende Verschiebungen am Versuchskörper BI. (je
4, 6, 7, 8, 10, 12, 14, 16, 18 und
21 kgjmm2• Von jeder Laststufe wurde zweimal oder dreimal auf (je = 1 kgjmm2 entlastet. Die obere
und untere Last wirkten dabei mindestens 2 Minuten. Durch die Wiederholung traten keine oder nur
unerhebliche Zunahmen der Formänderungen auf ..
U. a. fand sich bei der Stoßstelle der Mittelstücke an der Meßstelle 6 (Abb. 3) für die Laststufe 1 bis
21 kgjmm2
die bleibende gesamte federnde Verschiebung
bei der ersten Belastung zu ..... 1,28 1,00 0,28 mm,
bei der dritten Belastung zu .... 1,31 1,02 0,29 mm.
Für die Anwendung der Schraubenverbindungen sind die bleibenden Verschiebungen zu beachten.
Deshalb sind in Abb. 4: die bleibenden Verschiebungen bei mehrmaliger Belastung an den 12 in Abb. 3
ersichtlichen Meßstellen zu den Zugspannungen der Mittelstücke zeichnerisch dargestellt. Hiernach
sind die bleibenden Verschiebungen bei Belastungen bis (je = 4 kg(mm2 sehr klein geblieben; offenbar
war der Reibungsschluß der Verbindung voll wirksam. Bei Steigerung der Belastung auf (je =~ 6 kgjmm2
zeigten sich erhebliche Verschiebungen. Nach Wegnahme von (je = 6 kgjmm2 fand sich die bleibende
Verschiebung im Mittel zu 0,35 mm. Die Laststufe (je = 8 kgjmm2 brachte bleibende Verschiebungen
von 0,51 bis 0,54 mm; diese entsprachen dem Grundspiel der Schraubenschäfte. Bei weiterer Steigerung
der Belastung bis (je = 16 kgjmm2 sind die bleibenden Verschiebungen zunächst nur wenig gewachsen;
Prüfung des Versuchskörpers B 1. 7
das Mehr gegenüber dem Zustand nach (je == 8 kgjmm2 dürfte von kleinen Verdrückungen des Werk
stoffs an den Tragflächen der Schrauben herrühren. Mit weiterer Steigerung der Last, also über
(je = 16 kg/mm2, nahmen die bleibenden Verschiebungen erheblich zu.
Der Verlauf der Linienzüge in Abb. 4 weicht für die verschiedenen Meßebenen nur unerheblich
ab, wie zu erwarten war. Außerdem ist dabei erkennbar, daß die zulässige Anstrengung unter den ge
wählten Umständen nicht oder nur wenig über (je = 14 kg/mm2, entsprechend (j, = 28 kg/mm2 und
'T = 11,2 kg/mm2, gewählt werden sollte.
Nach der beschriebenen stufenweisen Belastung folgte oftmals wiederholte Zugbelastung
mit (jzu = 7 kg/mm2 und (jzo = 24 kgjmm2, und zwar minutlich 160maJ1.
Nach 106800 Lastspielen brach
ein Mittelstück im Bereich der
Bohrung 1 (Abb. 1). Die Bruch
stelle ist in Abb. 5 wiedergegeben.
Der Bruch begann an der Loch
wand etwa an der Grenze der
vom Schraubenschaft gedrückten
Fläche, zunächst geneigt zur
Kraftrichtung, dann quer dazu
verlaufend.
Unter der zweiten Bohrung ist
eine Reibfläche zu erkennen, die
durch die Verdickung des Bleches
infolge der dort wirksam gewese
nen Druckbelastung entstand.
Nach dem Bruch sind die
Muttern gelöst worden. Dabei
waren Momente von rd. 300 bis
1400 kgcm erforderlich, also viel
kleinere Momente als die beim An
ziehen angewandten. Alle Schrau
ben konnten ohne Hemmung aus
ihren Bohrungen entnommen
werden. Die Durchmesser der
Schraubenschäfte waren nach
dem Versuch, parallel zur Achse Abb.5. Bruchstelle des Versuchskörpers B 1.
des Versuchskörpers gemessen,
um 0,11 bis 0,29 mm kleiner als vor dem Versuch; quer dazu sind Vergrößerungen um 0,04 bis
0,09 mm gemessen worden.
Die bleibende Durchbiegung der Schäfte, bezogen auf Meßpunkte in 5,5 und 36,5 mm Abstand vom
Schraubenkopf, betrug unter Einschluß der Änderung der Durchmesser der Bolzen 0,19 bis 0,40 mm.
Die Verformungen der Schraubenschäfte waren nach dem Versuch deutlich sichtbar. Überdies ist
bei den Grenzen der Kraftübertragungsflächen Passungsrost vorgefunden worden.
1. 7. Die Beurteilung der Ergebnisse erfolgt in einem späteren Abschnitt des Berichtes. Hier sei nur
noch bemerkt, daß die Prüfung der Proben Cl, D 1, EI, F 1, GI wie soeben für BI beschrieben
geschah. Abweichend hiervon sind die mit dem Index 2 bezeichneten Verbindungen untersucht
worden. Dazu werden im folgenden Abschnitt als Beispiel die Einzelheiten vom Versuch mit der
Probe E 2 wiedergegeben.
1.8. Die Lochabstände des VersuchskörpersE 2 betrugen im Mittelstück 128,13 bis 128,19 mm
(Sollmaß 128,20 mm), in den Laschen 127,79 bis 127,82 mm (Sollmaß 127,80 mm). Das Grundspiel
der Schraubenschäfte war 0,50 bis 0,54 mm. Die Durchmesser der Schraubenschäfte betrugen 31,49
bis 31,52 mm. Das Moment zum Anziehen der Schrauben ist zu 4920 bis 5000 kgcm gemessen worden,
Die Reihenfolge beim Anziehen der Schrauben war: 1,6,4,3,5,2 (vgl. Abb. 1).
1 Die Grundlast erz" = 7 kg/mm2 war im Versuchsplan als ständige Last angenommen.
8 Versuche mit Schraubenverbindungen nach Abb. 1.
1.8.1. Die Anfangslast war (je = 1 kg/mm2• Von dieser Grundlast ausgehend folgten die Laststufen
(je = 2,4,6,7,8,10,12 und 14 kgjmmZ, je mit anschließender einmaliger Entlastung auf (je =
1 kgjmm2• Dabei sind die in Abb. 6 angegebenen bleibenden Verschiebungen gemessen worden; sie
betrugen nach der Entlastung von (je = 14 kgjmm2 rd. 0,6 mm.
.l Nach den Feststellungen in Abb. 6, also nach erst
j/
111I{.t --,.-- NelJs"l R//en S, .U. ,I/'1d 7 / 'l j}'- mbaarl i5g0e0r BLealsatsstpuinelge mzwiti s(cjeh =e n1 (4je k=g j7m mun2,d f o(jleg =te n1 4u nkmgjimttmel 2
12- ------j'0f _-_-_- " ~" (Zahl der Lastspiele in der Minute: 3,3). Durch diese oft
" 9.·"" 18Z
malige Belastung und Entlastung haben sich die gesamten,
I-,,~ --
10 A bleibenden und federnden Verschiebungen nur unerheblich
geändert, unter anderem bei den Meßstellen 5 und 7
8 /;1
(Abb. 3) wie folgt:
• die gesamten Verschiebungen von 0,80 auf 0,83 mm,
/ ~ die bleibenden Verschiebungen von 0,61 auf 0,65 mm,
die federnden Verschiebungen von 0,19 auf 0,18 mm .
./
"W· Nach diesen Beobachtungen wurden die Schrauben
A gelöst. Zum Lösen der Muttern auf den Schrauben im
I Loch 1 2 3 4 5 6
i sind 1900 3550 4200 3300 3550 1450 kgcm
o fit 4Z 4J (lI1 fJ,S QJj mm.4J erforderlich gewesen. Die Schrauben ließen sich leicht
IJ/e/~el/tfe I/ersc/JieiJIJngen
herausnehmen. Die Durchmesser der Schraubenschäfte im
Abb. 6. BI ib nde Verschiebungen am Versur-hs-
Loch 1 und 6 hatten sich um -0,08 und -0,15, bzw.
],ör'pCf E 2 im VCl'slIchsabschnitt 140,5'
+0,02 und +0,04mm geändert, diejenigen in den anderen
Löchern um Obis - 0,02 bzw. Obis +0,01 mm. Die bleibende Durchbiegung der Schäfte, bezogen
auf Meßpunkte in 5,5 und 36,5 mm Abstand vom Schraubenkopf, fand sich unter Einschluß der
Änderung der Durchmesser der Bolzen
im Loch 1 zu 0,10 mm,
im Loch 6 zu 0,17 mm,
in den übrigen Löchern zu 0 bis 0,02 mm.
Der bisher beschriebene Teil der Prüfung des Körpers E 2 wird Im folgenden als Versuchs
abschnitt 14",5 bezeichnet.
1.8.2. Hiernach wurde der Probekörper E 2 wie anfänglich zusammengebaut; die Schrauben hatten
die gleiche Lage wie im Versuchsabschnitt 140,5. Die Belastung erfolgte wieder mit den Stufen des Ver
suchsabschnittes 140,5; dazu kamen die Last
8, I I I I V'.- stufen (je = 16 kg/mm2 und (je = 18 kg/mm2•
-~-HeRstellen 1-'-1{. I / Nach der Messung der Verschiebungen auf
H-- ---_ -- " SUI/d7 /V' der Stufe 18 kg/mm2 folgten 500 Lastspiele
--jt--- " fi" 8 zwischen 7 und 18 kg/mm2 (Zahl der Last
111 I-----..- -- " 9'''12 spiele in der Minute 1,2) und die Bestim
/r
It - mung der zugehörigen gesamten und bleiben
12
den Verschiebungen (Versuchsabschnitt 180,5).
Anschließend wurde die Verbindung gelöst
und die Verformung der Bolzen und Bohrun
gen ermittelt.
1/,
1.8.3. Für die weitere Prüfung ist die Ver
- //:'e/·~
I bindung erneut zusammengebaut worden;
~ .
-~ dabei erhielten die Schrauben ihre alte Lage;
~~ I
'I das Anzugsmoment an den Muttern war wie
11 I I
immer rd. 49 kgm. Dann wurden die gleichen
2 t Belastungen wie im Versuchsabschnitt 180,5
aufgebracht, die Last auf 21 kgjmm2 gesteigert
o 0,1 0,2 fJ,J o,~ as M 47 Mmm49 und schließlich 500 Lastspiele von 7 bis 21
b/eibMde flersc!Jiebvn;en
kgjmm2 durchgeführt (Zahl der Lastspiele
Abb.7, Bleibcndc \' '!'Sl'hibungen nm Vel'SlIdll,!;örpcr
E 2 im VCl'll\lch abschnitt 1' ",c,o in der Minute 1,2). Anschließend sind die
Ergebnisse der Prüfung des Versuchskörpers E 2. 9
gesamten und bleibenden Formänderungen gemessen worden. Endlich wurde die Verbindung erneut
gelöst, das Lösemoment der Schrauben bestimmt und die Verformung der Bolzen und Bohrungen ge
messen (Versuchsabschnitt 210,5). Es folgte der letzte Versuchsabschnitt. Nach dem Zusammenbau
mit der bisherigen Lage der Schrauben ist die Beanspruchung durch oftmals wiederholte Belastung
zwischen (je = 7 und 21 kg/mm2 fort- zz
gesetzt worden mit der Absicht, die- l<g/mm;z "
jenige I,astspielzahl zu finden, die zum zo
.~ 1~
Bruch führt. Dabei wurde die Ver
7/
bindung nach 10000 und 100000 Last
18
spielen auseinandergenommen (Versuchs ff
-r1
abschnitte 21 und 21 der Zustand der
10 100), 15
Bolzen und Bohrungen festgestellt, dann -.-Neßslellen "'·11 1
die Verbindung jedesmal erneut ver 111 - -x- " 5u/Jd7
schraubt, je nach Versetzen der Schrau -----~:----- " 5.9·" .. 182 fi1l/
ben um 180°. Nach insgesamt 216600
li
Lastspielen brach ein Mittelstück, aus
l7./li
gehend von der Bohrung 6 (Abb. 1).
1. 8. 4. Im einzelnen sei aus den
Ergebnissen des Versuchs mit dem Ver 8 bP
suchskörper E 2 folgendes hervor -- 7
- ~
gehoben. 5 --
!--="" ~-
Abb. 7 zeigt die bleibenden Ver f.--
11
schie bungen im Abschnitt 180,5. Gegen I
über dem Abschnitt 140,5, zu dem Abb. 6
gehört, sind bleibende Verschiebungen l
von rd. 0,5 mm schon bei (je = 6 kg/mm2 1
ermittelt worden. Sie änderten sich bis o 0,1 o,J 0,11 0,5 fl,5 0,7 aa
bleibende llerscliiebvngen
zu der im Abschnitt 140,5 erreichten Last
Abb.8. Bleibende Verschiebungen am Versuchskörper E 2
(je = 14 kg/mm2 wenig und wuchsen erst im Versuchsabschnitt 210,5'
wieder erheblich bei der Steigerung der
Last auf 18 kg/mm2• Noch ausgeprägter 22
erwies sich der Einfluß vorausgegangener Kg,km;z r
Beanspruchungen in Abschnitt 210,5, über 20 _0_ 21u,,/
--0--
den Abb. 8 Auskunft gibt. Ilersvcl!sobsc/JniIl1114, /
Ein anschauliches Bild über die Wir 18 f----- " IBM VI
kung der oftmaligen Belastungen sowie _._-<}-_.- " 21M / ;
des wiederholten Auseinandernehmens 15 /teaoI' -<I}-
und Zusammenbaues in den drei Ver i
t
suchsabschnitten, die durch Abb. 6 bis 8 1~ / I
im einzelnen erläutert sind, gibt Abb. 9, ./ !
wobei der Einfachheit wegen nur die
Mittel der Meßstellen 1 bis 4 und 9 bis 12 111/4 5,/'" I;
t
herangezogen sind. Die zugehörigen /
/'
federnden Verschiebungen finden ./' i
8
sich in Abb. 10. Der Vergleich mit Abb. 9 / .'
/1 V .. .1
zeigt erneut, daß die federnden Verschie ,./
5 -=--'
bungen mit steigender Last und mit fort ------ -.:;::::::: ~ ~.
schreitendem "Einspielen" der Verbin ,&.. ~
I
dung zunächst verhältnismäßig größer
wurden, d. h. die Wirkung der Reibung 2
ist zurückgetreten. Durch die Wieder
holung der Laststufe wurden die federn o 0,1 o,Z aJ aII as aa 0,7 as 0,.9 mm. 1,0
den Verschiebungen unter hohen Lasten bleibende llersc/Jiebunffen on den />Ießs/ellen· ""11 uno' ,9"'1z(/>Iillelwerle)
verringert. Abb.9. Bleibende Verschiebungen am Versuchskörper E 2.
10 Versuche mit Schraubenverbindungen nach Abb. 1.
Das Moment zum Lösen der Muttern
in Loch 1 2 3 4 5 6
war nach dem Versuchsabschnitt 140,5 1900 3550 4200 3300 3.550 1450 kgcm
180,5 3180 2270 45.50 3730 2230 2550 kgcm
210,5 4090 3870 4140 3780 3140 2960 kgcm
21 1870 1500 2590 2960 1730 1180 kgcm,
100
In allen Fällen ist das Moment zum Lösen der Muttern kleiner gefunden worden als das Moment,
das beim Anziehen gewirkt hat (rd. 4900 kgcm)1. Die Differenz des zum Lösen erforderlichen Moments
gegenüber dem Moment beim Anziehen war - wie zu erwarten - in
'Z der Regel an den Schrauben in den Löchern 3 und 4 (vgl. Abb. 1) am
! r
kleinsten; groß war der Unterschied sowohl an den Schrauben zu den
30 Löchern 1 und 6, als auch an denen zu den Löchern 2 und 5. Die
31Mt
oftmals wiederholten Belastungen, begleitet von bleibenden und federnden
i
18 Verschiebungen, haben die Bewegungshindernisse verkleinert. Dabei
11j'8 handelt es sich wahrscheinlich vor allem um Änderungen der Oberflächen
45
16 beschaffenheit der Bleche und Unterlagen. Die Formänderungen der
~!! Schrauben und Bohrungen sind ebenfalls beteiligt; jedoch ist zu be
- r'
achten, daß mit fortschreitender Verschiebung wieder eine Erhöhung der
I ,
• 1-1~45 Reibungskraft zu erwarten ist, womit auch erläutert wird, daß nicht
VI immer die Muttern zu den Schrauben 1 und 6, sondern wiederholt auch
I die Muttern an den Löchern 2 und 5 mit dem kleinsten Moment zu
/; lösen waren.
Bei allen Versuchen ließen sich die Muttern und Schrauben ohne Nach
~f hilfe herausnehmen; allerdings war es schon im Versuchsabschnitt 140,5
nötig, alle Muttern zu lösen, ehe die Schrauben in den Löchern 1 und
6
11 6 herausgenommen werden konnten.
I
Die Durchmesser der Schraubenschäfte
- - ~ - -~rsUc/;sobsc/;niIl111r;
-0- in den löchern 1 2 .5 6
3 , ---+--- " ~5 hatten sich in der Mitte
" 2~5 ihrer Länge nach dem
o 0.I1 0.I3 aIJ m.m. 0.11 Versuchsabschnitt2 140,5 bzuwm, -+0 ,00,082 -0,00 1 -0,00 1 -+0 ,01,054 mmmm,,
federnde /lersC/;iebun;en
on den NeßsIe//en t",vundg·" f2(N!1IIilYfrle) im Versuchsabschnitt 180,5 um -+0 ,15 -+0 ,15 -+0 ,11 -+0 ,22 mm,
bzw. 0,03 0,03 0,02 0,07 mm,
Abb. 10. Federnde Verschiebun im Versuchsabschnitt 210,5 um -+0 ,17 -+0 ,20 -+0 ,16 -0,25 mm,
gen am Versuchskörper E 2. bzw. 0,03 0,03 0,03 mm,
im Versuchsabschnitt 21 um - 0,26 - 0,32 - 0,26 - 0,41 mm,
100 + + + +
bzw. 0,06 0,05 0,05 O,ll mm
geändert. An den Bolzen in den Löchern 3 und 4 blieben die Änderungen sehr klein (bis -0,02 bzw.
+0,01 mm). Selbstverständlich waren die Durchmesseränderungen über die Länge der Bolzen ver
änderlich. Beispielsweise fand sich im Versuchsabschnitt 21100
in einem Abstand von . . . 5,5 21 36,5 mm vom Schraubenkopf
am Bolzen zum Loch 1 .. - 0,18 -0,26 -0,29 mm,
am Bolzen zum Loch 6 .. - 0,25 -0,41 -0,40 mm.
Bei der Beurteilung der Durchmesseränderungen der Bolzen muß man beachten, daß der Versuchs
körper E 2 für die Abstände der Schraubenlöcher in den Mittelstücken ein Übermaß von 0,2 mm und
in den Laschen ein Untermaß von 0,2 mm aufweisen sollte. Die wirklichen Abstände betrugen
für die Löcher 1 u. 2 2 u. 3 4u.5 5 u. 6
in den Mittelstücken ... . 128,13 128,19 128,18 128,13 mm,
in den Laschen ....... . 127,81 127,81 127,81 127,82 mm,
und 127,79 127,80 127,80 127,80 mm.
Die Durchmesser der Löcher sind vor den Versuchen zu 32,02 bis 32,04 mm ermittelt worden. Das Soll
maß war 32,00 mm. Die Durchmesser der Schraubenschäfte waren 31,49 bis 31,52 mm statt 31,50 mm.
1 Das Moment zum Lösen war stets kleiner als beim Anziehen, auch wenn der Versuchskörper nicht belastet wurde.
2 Die erste Zahl, Durchmesserverkleinerungen angebend, ist jeweils parallel der Achse der Versuchskörper gemessen,
die zweite Zahl, Durchmesservergrößerungen angebend, quer zu dieser Achse.