Meine Werkstatt · Schraubenverbindung

Was bleibt
an Klemmkraft?

Ich prüfe, wie eine äußere Zugkraft auf Schraube und verspannte Teile wirkt. So sehe ich, wann die Klemmkraft aufgebraucht ist und wie stark die Schraube zusätzlich belastet wird.

Statische VorbemessungEigene technische SkizzeOhne Datenübertragung
1 · Modell & Werte
Lasten
Vorspannkraft nach möglichen Setzverlusten, je Schraube.
Trennende Betriebskraft, je Schraube. Keine Querlast.
Querschnitt & Grenze
Tragender Gewindequerschnitt, nicht π·d²/4. Beispiel: M10-Regelgewinde ≈ 58 mm².
Für den konkreten Werkstoff und Nachweis festlegen.
Lastaufteilung
Anteil der äußeren Last in der Schraube, solange die Fuge geschlossen ist.
Kraft je elastischer Verlängerung der Schraube.
Kraft je elastischer Verkürzung der verspannten Teile.

Die Vorgabewerte sind ein Rechenbeispiel, keine Werkstoffempfehlung. Komma oder Punkt verwenden, keine Tausendertrennzeichen.

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3 · Ergebnis einordnen

Nachvollziehbar bis zur letzten Zahl.

Schraubenkraft gesamt—N
Verbleibende Klemmkraft—N
Axiale Schraubenspannung—N/mm²
Äußere Kraft bei Fugenöffnung—N

Formeln und eingesetzte Werte anzeigen

Φ = cs/(cs + cp). Bei geschlossener Fuge: Fs = Fv + Φ·FA und Fk = Fv − (1−Φ)·FA. Fugenöffnung bei FA,sep = Fv/(1−Φ). Danach im idealisierten Modell: Fs = FA, Fk = 0. Axiale Spannung σ = Fs/As.

Einfluss der äußeren Axialkraft

Vorspannung, Querschnitt und Steifigkeiten bleiben gleich. Die äußere Zugkraft wird schrittweise erhöht.

Einfluss der äußeren Axialkraft

Ergebnisse werden auf bis zu 12 signifikante Ziffern gerundet. Bei geänderten Eingaben werden alte Ergebnisse gelöscht.

Zentrische, rein axiale Belastung einer einzelnen Schraube; linear-elastische Steifigkeiten und direkte Lasteinleitung. Kein vollständiger VDI-2230-Nachweis: Montagetorsion, Querkräfte, Ermüdung, Temperatur, Gewindetragfähigkeit und unsymmetrische Lastverteilung sind nicht enthalten.

Kurz erklärt

Die Idee hinter den Formeln.

  1. Vorspannung hält die Teile zusammen.

    Die anfangs verspannte Schraube und die zusammengedrückten Bauteile bilden ein elastisches System. Nicht jede zusätzliche äußere Kraft erhöht die Schraubenkraft eins zu eins.

  2. Φ beschreibt die Lastaufteilung.

    Solange die Fuge geschlossen bleibt, nimmt die Schraube den Anteil Φ der äußeren Kraft auf. Der Rest entlastet die Klemmteile.

  3. Bei Fugenöffnung ändert sich das Modell.

    Sobald die Klemmkraft null erreicht, übernimmt die Schraube in diesem idealisierten Ein-Schrauben-Modell die äußere Kraft vollständig. Die Ausgabe kennzeichnet diesen Zustand ausdrücklich.

Fachliche Grundlagen & Quellen

Bolt Science: Verspannungsdiagramm · Trojan Special Fasteners: Spannungsquerschnitte

Die Oberfläche und Skizzen sind eigene Darstellungen. Die hier beschriebenen vereinfachten Modelle ersetzen keine vollständigen Normnachweise.

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