Infobrief Nr. 42 vom März/April 1997

FED1+ Rechteck- und Ovaldraht

Mit FED1+ (nicht mit FED1) Version 13.0 können Sie unter "Rechenmethode" einen runden, quadratischen, rechteckigen und elliptischen Drahtquerschnitt einstellen. Wenn Sie rechteckigen oder elliptischen Querschnitt wählen, wird unter "Auslegung" und "Nachrechnung" anstelle das Drahtdurchmessers d die Breite b und Höhe h des Drahts abgefragt. Berechnet werden Federabmessungen und Spannungen für den gewählten Drahtquerschnitt.

Die Ausgabe einer Federzeichnung und Fertigungszeichnung ist nur für runden Drahtquerschnitt möglich.

FED1+ Vorauslegung

Für den Fall, daß Federlänge L2 und Windungsdurchmesser Dm frei festgelegt werden können, gibt es bei FED1 und FED1+ eine neue Vorauslegung. Das Programm berechnet dann eine optimal ausgenutzte Feder mit L2=Ln-Toleranz F2 / R. In der Federkennlinie sieht das so aus, daß die maximale Federkraft (F2 + obere Toleranz) an die Linie der nutzbaren Federkraft stößt. Das Wickelverhältnis (Windungsdurchmesser Dm / Drahtdurchmesser d) wird auf 9 gesetzt, die Feder wird so berechnet, daß in Federstellung 2 ca. 70% der zulässigen Schubspannung erreicht werden (tau2 = 0.7*tauzul). Die Sicherheiten sind gering bei dieser Auslegung, und die Setzgefahr ist groß, die Dauerfestigkeit muß gesondert überprüft werden. Die Auslegung von Federn bei Eingabe des Werkstoff-Schubmoduls findet man nun unter "Bearbeiten->Auslegung Werkstoff" (bisher "Bearbeiten->Vorauslegung").

FED1+ Kugelstrahlen

Das Kugelstrahlen von Federn ist nutzlos, wenn der Abstand zwischen den federnden Windungen kleiner als der Drahtdurchmesser ist. Die Oberfläche der am höchsten beanspruchten Innenseite der Windungen kann vom Strahl nicht erreicht werden. In FED1 und FED1+ wird darauf mit einer Warnung "Si0 < d !" hingewiesen. Für den Hinweis bedanke ich mich bei Marc Reiber von Reiber Präzisionsfedern in Rodgau.

FED1/FED1+ Sicherheiten

Bei Warnungen zu Unterschreiten des Mindest-Windungsabstands oder bei Überschreiten der zulässigen Schubspannung werden Kennzahlen mit angezeigt:
Warnung: L2>Ln (S=x.x): S=(L2-Lc)/Sa wird mit ausgegeben. S=1 bei L2=Ln, S=0 bei L2=Lc.
Warnung: Setzgefahr !: Warnung, wenn tau2>0.7*tauzul. Zusätzlich wird nun der Faktor tau2/tauzul angezeigt.
Warnung taun>tauz,tauc>tauz: S=tauz/taun bzw. tauz/tauc

FED7 - Import/Export mit Excel

Die Tabelle mit L,n,d,Dm für die Windungsabschnitte können Sie nun auch in Excel, Quattro Pro, StarOffice oder ein anderes Tabellenkalkulationsprogramm übernehmen, verändern, abspeichern, und dann wieder in FED7 übernehmen. Das bietet sich an, wenn Sie ein Federmodell erzeugen wollen, das nicht aus den Formen in FED7 (zylindrisch, konisch, tonnenförmig, tailliert) zusammengesetzt werden kann. So könnten Sie hier z.B. auch eine Verjüngung des Drahtdurchmessers als Formel programmieren, und die Tabelle dann in FED7 übernehmen. Als Format wird das Textformat verwendet mit Trennung der Tabellenwerte durch Tab.

FED1+/FED2+ Kalkulation

Wenn durch enge Tolerierung (feiner als Gütegrad 1) eine 100%-Prüfung mit Aussortierung des Ausschusses durchgeführt werden muß, entstehen erhebliche Mehrkosten. Das steigert sich noch, wenn mehrere Kriterien geprüft werden müssen, z.B. F1, F2 und Dm. Vom Programm wurde bisher die Summe der Mehrkosten zu niedrig angesetzt. Für den Hinweis bedanke ich mich bei Herrn Bach von Wandfluh in Frutigen/Schweiz. Jetzt geht man vom ungünstigsten Fall aus. Beispiel: Bei einer Feder wird eine 100%-Prüfung für F1, F2 und Dm durchgeführt, jeder Meßvorgang kostet eine Mark. F1 und F2 wären gut, Dm dagegen nicht. Wenn in der Reihenfolge F1, F2, Dm gemessen wird, kostet das 3 Mark. Hätte man zuerst Dm gemessen, dann hätte man nur eine Mark Prüfkosten verursacht. FED1+ und FED2+ berechnen jetzt den ungünstigsten Fall, im Beispiel also 3 Mark Mehrkosten.

FED1/FED1+ Nachrechnung

Die eingestellte Option für die Berechnung von n (L0 variabel) ist hier nicht wirksam, sonst könnte die Federlänge nicht verändert werden.

Drahtquerschnitt - Hilfebild

Im Rahmen der Erweiterung von FED1+ auf rechteckige, quadratische und elliptischen Drahtquerschnitt wurde ein neues Hilfebild erstellt, das die Formeln zur Berechnung von Federrate und Schubspannung für Schraubenfedern mit verschiedener Drahtform zeigt. Da Schraubenfedern auf Torsion beansprucht werden, bleibt die Federrate für Rechteckdraht gleich, wenn h und b vertauscht werden. Bei Schenkelfedern ist das anders, da diese auf Biegung beansprucht werden. Die höchste Schubspannung tritt bei rechteckigen und elliptischen auf Torsion beanspruchten Querschnitten an der Randfaser der schwächsten Stelle auf.

FED1+,FED6 - Blocklänge

Die Blocklänge wird berechnet nach den Formeln aus DIN 2089, z.B. bei geschliffenen Windungen: 
Lc <= dmax * nt
mit dmax = Drahtdurchmesser + obere Toleranz und nt=Gesamtwindungszahl. Da es sich bei dem berechneten Wert um die maximale Blocklänge handelt, wird in den neuen Versionen von FED1+ und FED6 außerdem die Toleranz ins Minus berechnet und mit ausgegeben: 
Lc min = dmin * nt
die Toleranz ist dann 
- tol * nt (*2)
Für die Anregung danke ich Herrn Jochim vom Hydraulik-Ring.

TOL1CON - DXF Import

Für eine Toleranzrechnung mit TOL1 mussten Sie bisher die Maße aus den Zeichnungen in eine Elementetabelle eintragen und diese in TOL1 eingeben. Mit TOL1CON können Sie die Zeichnungselemente direkt aus einer DXF-Datei übernehmen. Voraussetzung ist, daß die Bemaßung in der DXF-Datei als "DIMENSION" definiert ist. Aus Ihrer CAD-Zeichnung erstellen Sie durch Löschen der nichtbenötigten Ansichten und Zeichnungselemente eine Teilzeichnung mit allen für die Toleranzrechnung benötigten Zeichnungselementen und Maßen. Diese Teilzeichnung speichern Sie als DXF-Datei ab. In TOL1CON wählen Sie, ob die horizontalen oder vertikalen Elemente aus der DXF-Datei eingelesen werden sollen. Aus einer Liste der angezeigten Elemente wählen Sie dann das Wurzelelement 0. TOL1CON liest dann alle waagrechten bzw. senkrechten Linien ein und versucht, über die zugehörigen Maßlinien eine Verknüpfung zu der Bemaßung herzustellen. Um mögliche Abweichungen zwischen Maßlinie und Elementlinie auszugleichen, können Sie eine Bandbreite (Fangfenster) angeben. TOL1CON ermittelt dann die Beziehungen zwischen Elementen und baut eine Elementeliste auf, die Sie im TOL1-Format abspeichern können. Allerdings wird manchmal eine Nacharbeit nötig sein. Wenn auf der gleichen Maßebene zwei oder mehr Maßelemente liegen, kann das von TOL1CON nicht erkannt werden, alle von dieser Ebene ausgehenden Maße werden dem gleichen Maßelement zugeordnet.

TOL1CON - TXT Import/Export

Mit TOL1CON schaffen Sie eine Schnittstelle zwischen TOL1 und Tabellenkalkulationsprogrammen wie Excel, Quattro Pro und StarOffice. So können Sie eine TOL-Datei aus TOL1 öffnen und im TXT-Format abspeichern. Umgekehrt können Sie auch die Toleranztabellen in Excel erstellen, als TXT-Tabelle speichern, und mit TOL1CON in eine TOL-Datei für TOL1 konvertieren. Als Format wird TXT (Textformat, Spalten getrennt mit Tab) verwendet, das von den meisten Tabellenkalkulationsprogrammen unterstützt wird.

TOL2 - Toleranzrechnung für Baugruppen

Mit TOL1 berechnen Sie Größt- und Kleinstmaß jedes beliebigen Abstands in einer Maßkette, dabei werden alle Maße und Toleranzen in ein Arbeitsblatt aufgenommen. Wenn ein Bauteil in mehreren Geräten oder Baugruppen Verwendung findet, müßen die Daten in alle Arbeitsblätter übernommen werden. Das ist vor allem bei Änderungen von Maßen oder Toleranzen aufwendig und fehleranfällig, da alle Arbeitsblätter entsprechend geändert werden müssen. Mit dem neuen Programm TOL2 können mehrere TOL1-Dateien zu einer Baugruppe verknüpft werden. Mit TOL1 werden nur noch Einzelteile erfasst, die mit TOL2 zu verschiedenen Baugruppen verknüpft werden. Für das Anwendungsbeispiel Endschalter im TOL1-Handbuch werden mit TOL1 sechs Dateien (Gehäuse, Stößel, Schalter, Sicherungsring, Schalter und Deckel) erstellt. Dann geht man in TOL2 und definiert zuerst das Gehäuse als Wurzelgruppe (analog Element 0 in TOL1). Dann gibt man die Verknüpfungen an für Schaltstellung "ein": Element 1 in Gruppe Stößel mit Element 0 in Gruppe Gehäuse, dann Element 0 in Gruppe Schalter mit Element 3 in Gruppe Gehäuse usw. In Schaltstellung "aus" erfolgt die Verknüpfung über Stößel, Sicherungsring, Gehäuse, in Stellung "ein" wird der Schaltweg durch die Verknüpfung Stößel-Gehäuse begrenzt. TOL2 ist nur zusammen mit TOL1 verwendbar (es sei denn, man generiert die TOL-Dateien mit einem Texteditor).

Toleranzpaket

Bestehend aus TOL1, TOL2, TOL1CON und TOLPASS gibt es nun auch ein Toleranzpaket zum Preis von 1.850 DM. Wenn Sie bereits TOL1 mit einer Lizenznummer kleiner als 250 besitzen und den Lizenzvertrag ausgefüllt und zurückgeschickt haben, können Sie ein Upgrade auf das Toleranzpaket zum Sonderpreis von 990 DM bekommen.

SR1 - Sechskantschrauben mit Flansch

Die Verwendung von Sechskantschraubung mit Flansch vermindert die wirksame Flächenpressung zwischen Schraubenkopf und Klemmstück durch die größere Anlagefläche, man erhält einen günstigeren Spannungskegel. In die Datenbank "FLANGESC.DBF" wurden "Metric Hex Flange Screws" nach IFI 536 und "Metric Heavy Hex Flange Screws" nach IFI 538 aufgenommen. Vielen Dank für das Datenbuch "Metric Fastener Standards" vom "Industrial Fasteners Institute" an Ralph Shoberg von RS Technologies in Farmington Hills/USA.

SR1 - Setzbetrag

Nach dem Anziehen setzen sich die Klemmstücke durch Einebnen der Oberflächenrauhigkeit. Aus dem Setzbetrag wird der Setzkraftverlust berechnet. Nach VDI 2230 ist der Setzbetrag abhängig vom Verhältnis der Klemmlänge zum Gewindedurchmesser und nur in geringem Maß von der Oberflächenrauhheit. Im krassem Gegensatz dazu ist nach Bauer & Schaurte der Setzbetrag unabhängig von Klemmlänge und Gewindedurchmesser, in die Tabelle 1.14 im Schrauben-Vademecum gehen stattdessen Bearbeitung (gedreht/geschliffen), Beanspruchungsart (Zug/Schub) und Anzahl der Trennfugen ein. Mit SR1 können Sie nun verschiedene Vorschläge berechnen lassen: Bei Eingabe von 0 erhalten Sie den Setzbetrag nach VDI 2230. Bei Eingabe von -1 erhalten Sie den Setzbetrag nach Bauer & Schaurte bei gedrehten Klemmstücken, und bei -2 mit geschliffener Oberfläche. Für den Hinweis bedanke ich mich bei Herrn Faulhaber von Linde in Aschaffenburg.

SR1 - Neue Hilfebilder

Auf Anregung von Ralph Shoberg, der unsere SR1-Software zusammen mit seiner Hard- und Software zur Analyse von Schraubenverbindungen in den USA und weltweit vertreibt, wurde ein Hilfebild zu der Anziehkennlinie erstellt. Mit den Analysegeräten von RS Technologies wird der Drehwinkel-Drehmomentverlauf beim Anziehvorgang aufgezeichnet. An den linearen Teil der Kurve wird eine Tangente gelegt, daraus erhält man den Elastischen Ausgangspunkt. Wenn die gemessenen Kurven nicht identisch sind mit dem berechneten M-alpha-Diagramm aus SR1, ist die Ursache meist in der Streuung der Reibungsbeiwerte für Kopf- und Gewindereibung zu suchen.

In SR1 wurden aus den berechneten Werten Sicherheiten gegen Lösen, Überdehnen, Streckgrenze, Dauerbruch, zul.Flächenpressung und Abstreifen des Gewindes definiert, die Formeln sind im Hilfebild dargestellt.

WL1+ Werkstoffdatenbank

WL1+ verwendet für die Werkstoffdaten die beiden Dateien "WL1WST.DBF" und "WST1DYN.DBF". WST1DYN.DBF enthält die Kennwerte für die Dauerfestigkeit und stammt aus der Werkstoffdatenbank WST1. Die beiden Datenbanken sind über die Ident-Nummer verknüpft. Die Anzeige von Dauerfestigkeitswerten und Berechnung von Sicherheiten ist nur möglich, wenn unter derselben Ident-Nummer ein Eintrag in WL1WST und in WST1DYN vorhanden ist. Im Datenbank-Menü können Sie nun beide Datenbanken erweitern und verändern. Für den Hinweis bedanke ich mich bei Herrn Schürer von der Deutschen Bergbautechnik in Lünen.

ZAR1+ Drehmoment

Das Drehmoment auf das Ritzel war bisher beschränkt auf 100.000 Nm. Der zulässige Eingabebereich wurde jetzt erweitert auf maximal 10^7 Nm. Danke für den Hinweis an Herrn Andersen von Wärtsilä Propulsion in Norwegen.

SETUP-Installation

Das Setup-Programm zur Installation der Windows-Programme unterstützt nun auch tiefere Verzeichnisstrukturen, z.B. C:\PROGRAMME\HEXAGON\FED1. Allerdings wird nur das letzte Verzeichnis (z.B. FED1) vom SETUP-Programm angelegt, die übergeordneten Ordner (hier \PROGRAMME\HEXAGON\) müssen bereits existieren.

Archivierungsmodus

Wenn Sie HEXAGON-Software mit einem Archivierungsprogramm (z.B. mit AV1) aufrufen, müssen die Dateifunktionen im Programm deaktiviert werden, weil sonst die Änderungen vom Archivierungsprogramm nicht registriert werden können. Anders ist es, wenn Sie das HEXAGON-Programm durch Anklicken der Arbeitsdatei im Dateimanager oder Explorer aufrufen. Es sollte dann möglich sein, die Datei unter anderem Namen abzuspeichern, und Dateien zu öffnen. Unter "Datei->Einstellungen->externe Programme" können Sie jetzt den Archivierungsmodus ein- oder ausschalten.
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