Infobrief Nr. 151 - Mai/Juni 2015

von Fritz Ruoss

Die Eingabefenster für Reibung, Last, Anziehverfahren, Temperatur, Exzentrisch, Flansch und Berechnungsmethode erhielten "Calc"-Knöpfe. Damit wird die Schraubenverbindung berechnet und die Ergebnisse im Hintergrundfenster angezeigt. Damit findet man schneller ein Ergebnis, wenn man einen bestimmten Wert iterativ erreichen will, oder wenn man die Auswirkung bei variablen Eingabedaten testen will.

Die Programme erhielten in allen Eingabefenstern Calc-Buttons. Mit Klick auf "Calc" wird das Maschinenelement neu berechnet und das Ergebnis im Hintergrundfenster angezeigt. Dies ist nützlich, wenn man die Auswirkung eines veränderten Eingabewerts auf das Ergebnis sehen will. Bislang musste man dafür mit "OK" das Eingabefenster schließen und dann dasselbe Eingabefenster nochmals öffnen.

Die Quick4-Ansicht enthält alle Daten aus der Quick3-Ansicht, und außerdem noch Verspannungsschaubild, M-alpha-Diagramm, FM-alpha-Diagramm, FM-MA-Diagramm und bei exzentrischer Last noch die Verteilung der Flächenpressung, alles zusammen auf einer Seite in einem DIN A3 Rahmen . Ohne Vergrößerung am Computerbildschirm lesbar sind die Zahlen allerdings nur bei allerhöchster Bildauflösung:

Beim Öffnen von sr1-Dateien war der Werkstoff früher über den Werkstoffnamen identifiziert worden. Wenn in der Datenbank zwei oder mehr Werkstoffe gleichen Namens vorhanden waren, wurde deshalb der zuerst gefundene geladen. Deshalb wird jetzt der Werkstoff über die Datensatznummer identifiziert. Die Datensatznummer darf sich nicht ändern. Wenn Sie Datensätze löschen wollen, markieren Sie die Datei als gelöscht ("-" Button), aber nicht physikalisch löschen (packen unter Bearbeiten->Pack).

Wenn Sie eigene Datensätze einpflegen, haben Sie bei späteren Updates ein Problem, falls Sie erweiterte oder geänderte Datenbanken von HEXAGON übernehmen wollen. Sie müssen dann die Datenbankdateien synchronisieren, um neue und geänderte Datensätze zu übernehmen. Außerdem sind die sr1-Dateien dann nicht mehr austauschbar mit anderen SR1-Anwendern, welche mit den unveränderten dbf-Dateien arbeiten. Ich empfehle deshalb, gewünschte Datenbankerweiterungen uns zu übermitteln. Dann würden wir die Datenbank mit Ihren Daten erweitern.

Bei den Werkstoffdaten Platten und Muttern gibt es inzwischen 3 verschiedene Datenbankdateien zur Auswahl: pressung.dbf mit allen Daten, mat_p_1.dbf mit Werkstoffdaten nach VDI 2230:2003 und mat_p_2.dbf mit Werkstoffen nach VDI2230:2014. Die mat_p_1.dbf ist veraltet und wird nicht mehr verwendet und auch nicht mehr aktualisiert, diese können Sie problemlos ohne die oben genannten Nachteile für eigene Werkstoffe verwenden.

Seit Version 20.2 werden die Werkstoffdaten der Klemmstücke aus der Datenbank verglichen mit den Daten aus der SR1-Datei und bei Abweichungen ein Fehlerfenster angezeigt. Wenn nur der Werkstoffname angepasst wurde oder die Abweichungen gewollt sind, speichern Sie einfach die Datei neu ab, und die Fehlermeldung ist weg. Wenn Hilfegrad 0 konfiguriert ist, werden die Meldungen nicht angezeigt.

Die Schraubendatenbank Innensechskantschrauben wurde erweitert um Flachkopfschrauben nach DIN EN ISO 7380. Hier ist der Abrundungsradius am Schraubenkopf gleich groß wie die Kopfhöhe. Außerdem wurden die Bezeichnungen vereinheitlicht in der deutschen und englischen Version und an die ISO-Bezeichnungen angepaßt.

Seit Version 17.3 kann man den Werkstoff von Klemmteilen auch direkt eingeben, statt von Datenbank wählen. Unglücklicherweise waren jedoch die eingegebenen Daten überschrieben worden, wenn in der Werkstoffdatenbank ein Werkstoff gleichen Namens gefunden, oder zuvor ein Werkstoff von Datenbank gewählt worden war. Dies wurde jetzt korrigiert, und es werden die eingegebenen Daten von Werkstoffname, Grenzflächenpressung, E-Modul, Streckgrenze und Wämeausdehnungskoeffizient in jedem Fall korrekt übernommen.

Eine neue Fehlermeldung "lG3 bolt < 0" zeigt an, daß die nichttragende Gewindelänge der Schraube negativ berechnet wurde, weil entweder eine Taillenschraube nicht über das gesamte Muttergewinde trägt, oder ein Teil des Muttergewindes hinterschnitten ist.

In diesen Fällen muß der geklemmte Teil der Mutter als zusätzliches Klemmstück definiert werden. Dies verlängert die Klemmlänge LK, und die Mutterhöhe wird um den Teil verringert.

Anwendungsbeispiel A3 aus der VDI 2230 ist so ein Fall. Durch die Freisenkung in der Kurbelwelle und Taillierung der Schraube wird die elastische Nachgiebigkeit vergrößert. Der freigesenkte Teil der Mutter (Kurbelwelle) wird dann als Klemmstück eingegeben.

Mit der Festlegung des Sigma-Faktors wird die Ausschußquote für die festgelegten Toleranzen definiert. Die Ausschußquote in % und ppm (parts per million) für die angegebene Schließmaßtoleranz wird in der Grafik mit der Normalverteilung mit ausgedruckt.

Neue Relaxationsdiagramme sind Rx = f (tau/tauz,T,d) mit dem Faktor tau/tauz anstelle der Schubspannung, f (tau,T) mit dem Drahtdurchmesser der berechneten Feder und Schubspannung auf der x-Achse und f (T,tau) mit der Temperatur auf der x-Achse

Neu sind Relaxationskurven mit dem Drahtdurchmesser der berechneten Feder für verschiedene Temperaturen:

- Grenztemperatur T1 (min) aus Datenbank fedwstr.dbf

- Grenztemperatur T2 (max) aus Datenbank fedwstr.dbf

- Betriebstemperatur aus Bearbeiten->Anwendung

- Max. Arbeitstemperaturbereich aus Bearbeiten->Fertigungszeichnung

Falls die Betriebstemperatur oder max. Arbeitstemperatur gleich ist wie T1 oder T2, wird nur eine Kurve gezeichnet.

Ein weiteres neues Diagramm zeigt die Relaxation als Funktion der Temperatur mit den Kurven für die Schubspannungen tau1, tau2 und tauz der berechneten Feder.

Die Relaxation wird berechnet mit den Parametern aus der Datenbank fedwstr.dbf mit den Durchmessergrenzwerten D1 (min) und D2 (max) und den Temperaturgrenzwerten T1 (min) und T2 (max). Zwischenwerte werden interpoliert. Wenn die Temperatur kleiner als T1 ist, wird mit der unteren Grenztemperatur T1 gerechnet.

Wenn der Drahtdurchmesser kleiner als der untere Grenzdurchmesser D1 aus ist, wird jetzt mit D1 gerechnet. Bislang war ein kleinerer Drahtdurchmesser logarithmisch interpoliert worden, aber die berechnete Relaxation erwies sich als zu gering, und wurde sogar zu 0 bei Drahtdurchmessern kleiner als 0.5 mm.

Die Relaxationsdaten aus EN13906 werden jetzt auch verwendet für folgende Werkstoffe:

18: 1.4310: -> 26 (11R51), 27 (12R10), 42 (302/304), 59 (Loniflex)

19: 1.4568: -> 28 (9R10), 43 (17-7PH), 86 (GARBA177Supreme), 87 (GARBA177PH)

56: 1.4462 Springflex: -> 78 (1-4462-NS)

57: 1.4462 Springflex-SH: -> 79 (1-4462-HS)

8: -> 41 (CrSi)

10: VD-SiCr : geändert nach Bosch (geringere Relaxation bei hoher Spannung und Temperatur)

10: VD-SiCr: -> 49 (Oteva70SC gesch.), 50 (Oteva70n.g.)

FD CrV: 40 (CrV)

In der Relaxationsdatenbank gibt es zwei neue Infofelder "SOURCE" und "PRE_SET". In "Source" ist angegeben, woher die Daten kommen. In "Pre_set" stehen Angaben zum Vorsetzen der Federn. Eigentlich sollten die Relaxationsdiagramme für nicht vorgesetzte Federn gelten, weil das Setzverhalten aus dem Diagramm ermittelt werden soll. Tatsächlich steht aber bei den Relaxationsdiagrammen meist "vorgesetzt bei Raumtemperatur" (EN 13906), oder "kalt gesetzt", "optimal gesetzt" (Bosch) oder "warm vorgesetzt" (Oteva).

Wenn die Federn schon 10 Stunden kalt vorgesetzt sind, beträgt die Relaxation nach dem Rx=f(t) Diagramm etwa 75%., die restliche Relaxation 25%. Das heißt, die Relaxationskurven einer bereits 10 Stunden vorgesetzten Feder müssten 4 mal niedriger als bei einer nicht vorgesetzten Feder sein.

Diese neue Funktion ist nützlich, wenn man für die berechnete Feder die Relaxation mehrerer Werkstoffe vergleichen will. Im Auswahlfenster wird der Werkstoff gewählt, und im Hintergrund direkt das Relaxationsdiagramm angezeigt.

In die Federkennlinie mit Toleranzfeld wird die Relaxationskurve eingezeichnet. Dies ist die Federkennlinie nach 48 Stunden unter Last, wenn die Feder nicht vorgesetzt bzw. entsprechend den Relaxationsdaten aus der Datenbank vorgesetzt wurde..

Bei abgestützten Schenkeln werden die Kräfte F1 und F2 am Radius R berechnet und ausgegeben. Diese Kräfte bewirken an der Schenkelfeder aber nicht nur das Drehmoment F*R, sondern auch eine Radialkraft auf den Federkörper. Bei Beanspruchung gegen Windungsrichtung werden die Windungen aufgebogen, dadurch vermindert sich die Federkraft. Die Querkraft kann man berechnen wie bei der Druckfeder in FED1+. FED3+ berechnet nun aus der Federkraft F2=FQ den Querfederweg sQ2. Wenn sQ2 größer ist als der Spalt zwischen Innendurchmesser und Dorn, wird eine Warnung angezeigt (FQ! sQ=..). Wenn dann noch das dann entstehende Reibmoment zwischen Federkörper und Dorn größer als 5% vom Federmoment T2 ist, wird eine weitere Warnung ausgegeben (FQ! MQ=..). Mit MQ=F2 * µr * Di/2 wird ein Reibungskoeffizient µr=0.1 angenommen.

FED5 erhielt eine EDI-Schnittstelle zum Datenaustausch mit anderen Programmen (gleich wie in FED1+ und ZAR1+). Anwendungsbeispiel: FESTO verwendet die EDI Schnittstelle zur Übergabe von Abmessungen und Technologiedaten an das CAD-System.

In der Vorauslegung war in manchen Fällen der Rechenlauf abgebrochen worden wegen eines Fehlers "al.c<0" (Blockwinkel negativ). Jetzt wird weitergerechnet, bis eine geeignete Spiralfeder gefunden ist.

Die neue Software FED14 für Schraubenwellfedern gibt es jetzt auch in französisch.

Die Software FED4 für Tellerfedern gibt es jetzt auch in italienisch.

Daß die Fertigung nicht durcheinander kommt, werden die Nominalwerte von Kugelmaß und Zahnweite nur noch in der Quick3 und Quick4-Ansicht, aber nicht mehr in der Fertigungszeichnung angezeigt. Die "nom"-Maße sind meist noch größer als die "max"-Maße, weil oberes und unteres Abmaß Asne und Asni beide negativ sind.

ZARXP erhielt eine Quick-Ansicht mit Zahnprofil und Tabelle mit Verzahnungsdaten auf einer Bildschirmseite.

Da die Evolvente und die Fußausrundung aus unterschiedlichen Kurven berechnet werden, entstand am Übergang von Fußausrundung in die Evolvente bei Zähnen mit Unterschnitt manchmal eine kleine Lücke. Diese wird nun vermieden, indem die beiden Kurven verbunden werden.

Statt Drehmoment und Anzahl der Lastwechselanteile kann man jetzt auch Drehzahl, Drehmoment, Leistung und Zeitanteil eingeben.

Mit WN2, WN4, WN5 und WN10 haben wir schon Berechnungsprogramme für Zahnwellenverbindungen nach DIN 5480, ANSI B92.1, ISO 4156, und DIN 5482.

Mit der neuen Software WNXE kann man sehr schnell die Abmessungen von beliebigen evolventischen Passverzahnungen berechnen, auch nach exotischen Normen, oder wenn zu einem vorhandenen und ausgemessenen Teil mit Evolventenverzahnung das Gegenstück konstruiert werden soll.

WNXE ist ähnlich aufgebaut wie ZARXP, nur wird hier gleich das Gegenrad (Zahnwelle oder Zahnnabe) mit berechnet. Dabei kann man entweder die Abmessungen der Welle und das Zahnspiel (Kopf, Fuß, Flanke) eingeben, oder die Nabenabmessungen und das Zahnspiel, oder Wellen- und Nabenabmessungen eingeben und das Spiel berechnen. Auch die Abmessungen von exotischen Bauformen (wie etwa JIS-Verzahnungen mit 20° Eingriffswinkel und großer Profilverschiebung) lassen sich mit WNXE schnell berechnen. Und man kann von einer vorhandenen Zahnwelle oder Zahnnabe aus Rollenmaß oder Zahnweite die Abmessungen berechnen und das Gegenstück dazu konstruieren.

In WNXE werden direkt die Abmessungen eingegeben, wie in ZARXP. Wenn Toleranzen berücksichtigt werden sollen, muß man 2 Berechnungen durchführen: einmal mit oberen Abmaßen

für kleinstes Zahnspiel, und dann mit unteren Abmaßen für größtes Zahnspiel.

Vergleich von WNXE, WN2+ und ZARXP

	WNXE	WN2+	ZARXP
Abmessungen berechnen und Profil zeichnen	X	X	X
Festigkeit berechnen (Drehmoment etc.)	-	X	-
Toleranzen und Toleranzfelder	-	X	-
Zahnwelle/Zahnnabe zusammen berechnen	X	X	-
Gegenrad aus Zahnspiel konstruieren	X	-	-
Abmessungen aus Prüfmaßen ermitteln	X	(X)	X
Kopfhöhenfaktoren aus Durchmessern ermitteln	X	-	X

Im Temporärverzeichnis werden bei Datenbankoperationen, CAD- und Grafikausgabe temporäre Dateien angelegt, gelöscht und verschoben. Das Temporärverzeichnis sollte individuell, schnell und lokal sein.

- Wenn mehrere Anwender dasselbe Temporärverzeichnis verwenden, kann es zu Kollisionen und Programmabsturz kommen.

- Wenn das Temporärverzeichnis hohe Zugriffszeiten hat, verlangsamt das die Grafikanzeige am Bildschirm und Index- und Sortierfunktionen bei Datenbanken.

- Wenn das Temporärverzeichnis ein Netzlaufwerk ist, wird das Netzwerk unnötig belastet.

Eine Einzelplatzversion von HEXAGON Software kann auch auf einer USB-Festplatte oder einem USB-Stick installiert werden. Dann können Sie die Software z.B. auf Ihrem Arbeitsplatzrechner, auf dem Notebook unterwegs, und auf Ihrem Homecomputer zuhause verwenden.