Infobrief Nr. 56 - Juli/August 1999

Mit der neuen GEO2-Software kann man das Massenträgheitsmoment von beliebigen rotationssymmetrischen Querschnitten berechnen. Die Abmessung werden als Geraden und Kreisbogen im Halbschnitt des Körpers eingegeben. Man kann die Geometrie auch als DXF-Datei von CAD importieren, wenn die Kontur als Polylinie mit Geraden und Kreisbogen definiert ist. Eine Tabellenzeichnung mit allen Daten kann man ausdrucken oder als DXF/IGES-Datei in CAD übernehmen. GEO2 ist sofort lieferbar, der Preis beträgt 380 DM.

GEO3 ist eine neue Software zur Berechnung der Hertz'schen Pressung zwischen 2 sich berührenden Körpern (Kugel, Zylinder, Kreisgeometrie mit veränderlichem Radius in x- und y-Ebene, Ebene).

Vom Verlauf der Druckspannung, Verformung und Federkonstante in Abhängigkeit von der Anpreßkraft zeichnet GEO3 ein Diagramm. So kann man z.B. die Verformung von Innen und Außenring eines Kugellagers berechnen, sowie die für die Berechnung der Eigenfrequenz des Gesamtsystems erforderliche Federrate in Abhängigkeit von der Belastung. GEO3 ist lieferbar ab 1.9.99, der Preis beträgt 260 DM.

Beim Anziehen einer Schraubenverbindung ensteht durch Gewindereibung und Steigung der Schraube eine Torsionsspannung, die auch im Betriebszustand noch teilweise vorhanden ist. Aus dem neuen Entwurf der VDI 2230 wurde die "Ermittlung der Betriebsbeanspruchung Sigma red,B" übernommen. Aus der Schubspannung und der maximalen Zugspannung im Betriebszustand wird eine Vergleichsspannung Sigma red,B berechnet.

Sigma red,B = (sigma²z + 3 (ktau*taumax)²)^0.5

Dabei steht die Reduktionskonstante k tau für den verbleibenden Anteil der Torsionsspannung im Betriebszustand. VDI 2230 gibt als Empfehlung ktau=0.5 an. Den Idealfall mit k tau = 0 erreicht man beim hydraulisch vorgespannten Anziehen, wenn die Klemmteile zur Montage zusammengepresst werden und die Schraube ohne großes Drehmoment angezogen wird. Wenn die volle Torsionsspannung erhalten bliebe, wäre k tau = 1. In SR1 Version 8.7 wurde K_TAU in die Datenbank für die Anziehwerkzeuge aufgenommen. Dafür entfällt das Feld STREU_PROZ mit der Streuung in Prozent, weil diese aus alphaA berechnet werden kann. Da ktau jedoch nicht nur vom Anziehverfahren, sondern auch von Abmessungen und Elastizitätsmodul der Klemmstücke abhängt, kann ktau ab Version 9.1 unter "Bearbeiten->Anziehverfahren" eingegeben werden (danke für den Hinweis an Ralph Shoberg, RS Technolgies, Farmington Hills/USA).

Berechnung der Torsionsspannung:

Tau max = MG/Wp

Mit

MG = FMmax*d2/2(P/(pi*d2)+1.155*µg)

WP = pi/16 * d0³ bei elastischer Verformung

bis WP = pi/12 * d0³ bei vollplastischer Verformung

Etwas merkwürdig im VDI2230-Entwurf ist, daß für die Berechnung der Schubspannung aus MG das polare Widerstandsmoment mit WP=pi/12*d³ bei vollplastischer Verformung eingesetzt wird, da das Reibungsmoment sicher nur in den wenigsten Fällen zu vollplastischer Verformung führt. In SR1 wird deshalb die höhere Schubspannung für elastische Verformung berechnet, und das zulässige Fließen durch einen geringeren Einfluß der Schubspannung bei der Berechnung der (theoretischen) Vergleichsspannung berücksichtigt (Faktor 12/16=0.75).

Sigma red,B = (sigma²z + 3 (ktau*taumax*0.75)²)^0.5

Oder

Sigma red,B = (sigma²z + 1.69 (ktau*taumax)²)^0.5

Für einen Faktor ktau=0.5 (Empfehlung VDI2230) ergibt sich

Sigma red,B = (sigma²z + 0.42 taumax²)^0.5

Die Schubspannung wird fast bedeutungslos.

Im neuen VDI-Entwurf gibt es leider nur noch ein Anwendungsbeispiel, dies entspricht Beispiel 3 der alten Norm. Lediglich die Gewindelänge der Schraube wurde von 10 auf 20 mm verdoppelt. SR1 errechnet eine Mindesteinschraubtiefe von 12.4mm nach den Dose-Formeln. Im neuen Entwurf wurde die bisherige fehlerhafte Berechnung der Einschraubtiefe nun aber nicht durch die praxiserprobte Dose-Berechnung ersetzt, sondern durch neue Theorien.

Die Berechnung des Setzbetrags (bisher nur von Klemmlänge abhängig!) wurde ersetzt, und entsprechen jetzt etwa den in SR1 verwendeten Methoden nach Bauer & Schaurte. Im Berechnungsbeispiel wurde die Setzkraft jetzt 4 mal so groß wie nach der alten VDI2230 !

Für die Berechnung der Einschraubtiefe muß bei erhöhten Temperaturen die Abnahme der Streckgrenze und Zugfestigkeit des Muttergewindes berücksichtigt werden. Zu diesem Zweck wurde SR1 um eine Datenbank MAT_P_RE.DBF erweitert. Gleich wie bei der Berechnung der Streckgrenze Schraube wird nun auch bei der Mutter die Streckgrenze der angegebenen Arbeitstemperaturen aus der Datenbank geholt. Zwischenwerte werden interpoliert.

Die Zugfestigkeit wird abgeleitet aus der Streckgrenze, wobei vorausgesetzt wird, daß das Verhältnis von Streckgrenze zu Zugfestigkeit bei jeder Temperatur gleich ist.

Rmx = Rm20 * Rex / Re20

Die Berechnung des Setzbetrags nach dem neuen VDI-Entwurf wurde in SR1 aufgenommen. Man hat jetzt die Wahl zur Berechnung nach der alten und neuen VDI, und nach dem Schrauben-Vademecum. Die Berechnung nach Vademecum mußte korrigiert werden, die Anzahl der Trennfugen war bisher nicht berücksichtigt worden.

Bei den neuesten 32-bit Versionen gab es bei 2 und mehr Klemmstücken beim Wechsel des Werkstoffs Probleme, wenn die Datei abgespeichert und später geöffnet wurde. Der Fehler wurde behoben, außerdem werden die Werkstoffe in der Liste jetzt mit angezeigt. Für Hinweise und Verbesserungsvorschläge bedanke ich mich bei Herrn Stoll von Siemens Duewag, Krefeld-Uerdingen.

Da es bei langen Texten und großen Zahlen Probleme mit der Größe gab wurde die Schrifthöhe verkleinert und die Spalten verbreitert.

Der Reibdurchmesser wird berechnet nach VDI 2230 mit

Dkm=(dw+dh)/2

Bisher war die Formel Dkm = (dk+dh) / 2 mit dem Kopfdurchmesser Dk verwendet worden. Dadurch wird das Anziehdrehmoment etwas kleiner.

Von der SR1-Software zur Berechnung von Schraubenverbindungen gibt es nun eine erweiterte Version, mit der man die Kräfte auf einen Flansch (alle Schrauben auf einem Lochkreis) in die maximalen Kräfte FA, FQ, und Fkerf auf eine Einzelschraubenverbindung umrechnen kann. Für Anregungen und Unterlagen danke ich Herrn Dose, Laudenbach. SR1+ ist sofort verfügbar, der Preis ist 1470 DM. Ein Upgrade von SR1 auf SR1+ ist für 280 DM zu haben.

Neu in GEO1 zur Berechnung von beliebigen Profilquerschnitten ist die Ausgabe einer Zeichnung mit Geometrie und Ergebnisdaten für den berechneten Querschnitt.

Die Datenbank wurde erweitert. Hinzugefügt wurden ca. 250 Stähle bzw. Legierungen und folgende Werkstoffgruppen der Typentabelle: Hitzebeständiger Stahl, Hochwarmfester Stahl/Legierungen, legierter Werkzeugstahl, nicht magnetisierbarer Stahl, Ventilstahl, hitzebeständiger Stahlguss, rost- und säurebeständiger Stahlguss.

Korrigiert wurde die chemische Zusammensetzung folgender Werkstoffe:

1.0402, 1.0406, 1.0501, 1.0503, 1.0511, 1.0528, 1.0535, 1.0540, 1.0601, 1.0756, 1.0757, 1.0758, 1.1133, 1.1151, 1.1158, 1.1167, 1.1170, 1.1178, 1.1181, 1.1186, 1.1191, 1.1203, 1.1206, 1.1221, 1.1231, 1.1248, 1.1269, 1.1520, 1.1525, 1.2362, 1.2731, 1.3505, 1.3520, 1.3536, 1.3543, 1.3549, 1.3551, 1.4003, 1.4109, 1.4110, 1.4112, 1.4120, 1.4122, 1.4125, 1.4306, 1.4310, 1.4311, 1.4313, 1.4404, 1.4418, 1.4439, 1.4462, 1.4465, 1.4512, 1.4521, 1.5023, 1.5024, 1.5028, 1.5142, 1.5637, 1.5662, 1.5680, 1.5752, 1.5919, 1.6511, 1.6582, 1.7001, 1.7002, 1.7003, 1.7006, 1.7020, 1.7030, 1.7033, 1.7035, 1.7108, 1.7138, 1.7149, 1.7218, 1.7220, 1.7225, 1.7228, 1.7321, 1.7323, 1.7361, 1.7362, 1.7707, 1.7735, 1.7779, 1.8159

Außerdem wurden die Basisdaten von 1.7220 geändert.

Anstelle von Mittelspannung und Amplitude kann in einem neuen Dialogfenster auch Ober- und Unterspannung eingegeben werden.

In einem Dialogfenster kann man nun außer Basisdaten, chemischer Zusammensetzung und Dauerfestigkeitswerten auch die internationalen Bezeichnungen eingeben.

Bei sehr großen Federmomenten wurden die Momentangaben über den Seitenrand hinausgeschrieben, deshalb werden Drehmoment und Federwinkel nun auf 2 Zeilen verteilt. Außerdem wurde die Texthöhe leicht vergrößert, so daß die Zahlen auch auf einem Fax noch gut lesbar sind. Alle Maßpfeile werden ausgefüllt gezeichnet. Für die Verbesserungsvorschläge danke ich Herrn Rottmann von Baumann-Federn in Rüti/Schweiz.

Weil niemand gern ein Minus-Produkt kauft, wurden die bisherigen Zusatzbezeichnungen für die abgespeckten Versionen von FED1, FED2, FED4, FED7, WN1 umbenannt von "-" in "light".

Wenn nur die 1. Seite mit Kopf ausgedruckt werden soll, kann man diese Einstellung konfigurieren. Der Seitenvorschub wird dann auch ignoriert.

Für die Ausgabe des Textausdrucks wurde bisher ausschließlich der Textfont "Courier", Texthöhe 11 verwendet. Einige Anwender hatten damit Probleme, weil der verwendete Drucker diesen Textfont nicht kannte, oder weil ihnen die "Schreibmaschinenschrift" nicht gefiel. So kann man jetzt bei allen Programmen Textfont und Texthöhe konfigurieren, auch Fett- und Kursivdruck sind möglich. Allerdings sind nur Fonts mit gleichem Zeichenabstand verwendbar, weil sonst die Zahlen nicht untereinander stehen würden. Standardeinstellung ist Courier New, Texthöhe 10.

Bei den Schriftarten für den Grafikausdruck sind alle Textfonts wahlbar. Neu hinzugekommen ist hier, daß die Attribute "fettgedruckt" und "Italic"(schräg)" übernommen werden. Die Texthöhe wird nicht in Pixel angegeben, sondern als Textbreiten- und höhenfaktor. Bevorzugt sollten frei skalierbare Schriften verwendet werden. Standardeinstellung ist Arial.

Textstil: Courier New

Texthöhe: 9

Textstil: Fett Kursiv

Die neuen Schriften und Stile sind in allen HEXAGON-Programmen seit 20.08.99 konfigurierbar.

PREISLISTE VOM 01.09.1999

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