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April 2016
Tobias H. Hörnig
Beitrag zur Tragfähigkeit des Gewindeeingriffs bei Schraubenverbindungen im Leichtbau
Das Bestreben der Entwicklung im heutigen Fahrzeug- und Maschinenbaus geht vor dem Hintergrund der Ressourceneinsparung dahin, leichtere und kompaktere Bauteile mit höherer Leistungsfähigkeit zu entwickeln. Dazu kommen einerseits niedrigfeste Leichtbauwerkstoffe zum Einsatz, andererseits steigen jedoch die Belastungen auf Bauteile, was in der Verbindungstechnik größere Schraubenkräfte verursacht. Deshalb gewinnen Schrauben höchster Festigkeit an Bedeutung, die in niedrigfesten Bauteilen eine besondere konstruktive Gestaltung des Gewindeeingriffs erfordern. Gleichzeitig sind die Anwender auf effektive Dimensionierungsmethoden angewiesen, um neue Produkte mit vertretbarem Aufwand in kurzer Zeit entwickeln zu können. Es ist demnach eine Erweiterung der Dimensionierung des Gewindeeingriffs für moderne Anforderungen nötig. Im Rahmen von dieser Dissertationsschrift wird dies in zwei Dimensionen aufgegriffen. Einerseits werden Extremkonstellationen mit herkömmlichem Gewindeeingriff betrachtet. Andererseits wird als Beispiel der Gewindeverstärkung der Einsatz von genormten Drahtgewindeeinsätzen fokussiert. Die Verwendung dieser Bauteile vergrößert die Scherfläche des niedrigfesten Mutterbauteils bei gleichbleibender Schraubengröße und -gewicht. Die Ausreißkraft des Gewindes kann erhöht werden, wobei jedoch zusätzliche Einflüsse berücksichtigt werden müssen. In dieser Schrift wird eine abgesicherte und handhabbare Dimensionierungssystematik für den Gewindeeingriff im Leichtbau und in Kombination mit Drahtgewindeeinsätzen vorgestellt und der Nachweis einer Leistungssteigerung von Schraubenverbindungen mit Gewindeeinsätzen erbracht.
Schlagwörter: Schraubenverbindung; Gewindeingriff; Leichtbau; FEM; Drahtgewindeeinsatz; Montage; Schwingfestigkeit
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