Lockerungsschutz mit Federringen - funktionieren sie?

Sicherungsprinzip des Federrings Das Prinzip der Losdrehsicherung eines Federrings besteht darin, dass er, sobald er zusammengedrückt ist, eine konstante elastische Kraft erzeugt, die die Gewindeverbindung zwischen Mutter und Schraube unter Spannung hält und ein Widerstandsmoment erzeugt, wodurch ein Lösen der Mutter verhindert wird. Darüber hinaus ist der Federring [...]

Inhaltsverzeichnis

Verriegelungsprinzip der Federscheibe

Das Prinzip der Anti-Lockerungsfunktion von eine Feder Unterlegscheibe ist, dass sie, sobald sie zusammengedrückt ist, eine konstante elastische Kraft erzeugt, die die Gewindeverbindung zwischen Mutter und Schraube unter Spannung hält und ein Widerstandsdrehmoment erzeugt, wodurch verhindert wird, dass sich die Mutter löst.

Außerdem ist die Federscheibe scharfe Kanten an der Öffnung in die Oberfläche des Bolzens und des angeschlossenen Bauteils gepresst werden, wodurch jede relative Drehung zwischen dem Bolzen und dem angeschlossenen Teil verhindert wird.

Federunterlegscheibe

Wie sieht es mit der Anti-Locker-Wirkung des Federrings aus?

Federscheiben werden aufgrund ihrer geringen Kosten und einfachen Installation häufig in tragenden und nicht tragenden Teilen verschiedener mechanischer Produkte eingesetzt. Sie sind besonders für Teile geeignet, die häufig montiert und demontiert werden müssen.

Allerdings ist die Anti-Lockerungsfähigkeit von Federscheiben ist begrenzt. In entwickelten Ländern wie Europa und Amerika ist ihre Verwendung rückläufig, vor allem bei wichtigen tragenden Verbindungen, da eine hohe Zuverlässigkeit gefordert wird.

In einigen Militärindustrien wurde die Verwendung von Federscheiben durch rostfreien Stahl ersetzt. Berichten zufolge wurde die Verwendung von Federscheiben aus Stahl von der chinesischen Akademie für Raumfahrttechnik aus Sicherheitsgründen verboten, u. a. wegen der Gefahr von Wasserstoffversprödung und Müdigkeit.

Sicherungsgehäuse mit Federring

Für die Verbindung zwischen Achsgetriebe und Achsgehäuse werden Schrauben der Güteklasse 10.9 M16 x 100 mit einem Anzugsdrehmoment von (280+20) N-m verwendet, die mit einer elektrischen Präzisionsanzugsmaschine angezogen werden. Die Änderung des Drehmoments mit dem Drehwinkel während des Anziehens der Schraube wurde mit und ohne Federring gemessen.

Der Vergleich der Drehmoment-Winkel-Kurven zeigte, dass bei Verwendung eines Federrings stets ein Voranziehdrehmoment von etwa 10 N-m auftrat, während das Schraubendrehmoment ohne Federring bei 0 N-m blieb, bevor es deutlich anstieg. Dies deutet darauf hin, dass die Federscheibe mit einem Schraubenvoranziehdrehmoment von etwa 10 N-m vollständig abgeflacht werden kann. Diese Schlussfolgerung wurde durch eine Prüfung mit einem digitalen Drehmomentschlüssel bestätigt, die ergab, dass das Schraubendrehmoment 20 N-m nicht erreicht hatte und die Federscheibe vollständig abgeflacht war.

Diese Ergebnisse zeigen, dass die Federscheibe nur eine elastische Kraft von 10 N-m aufbringt, was im Vergleich zum Voranziehdrehmoment der Schraube von 280 N-m vernachlässigbar ist. Außerdem reicht eine so geringe Kraft nicht aus, um die scharfen Ecken an der Kerbe des Federrings in die Oberfläche der Schraube und des verbundenen Teils einzubetten. Bei der Demontage wurden keine offensichtlichen Einbettungsspuren auf den Oberflächen der Schraube und des Verbindungsteils festgestellt.

Dadurch kann die Anti-Locker-Wirkung der Federscheibe auf den Bolzen vernachlässigt werden.

Das Hinzufügen einer Unterlegscheibe zwischen der Schraube und dem verbundenen Teil kann ein weiteres potenzielles Sicherheitsrisiko darstellen, wenn die Unterlegscheibe Qualitätsprobleme aufweist. Bei hohen Schraubendrehmomenten (mehr als 200 N-m) ist die Verwendung einer Federscheibe als Sicherungsmechanismus nicht effektiv und kann sogar schädlich sein. Unter dem Einfluss von Stößen, Vibrationen und variablen Lasten kann die Vorspannung plötzlich verschwinden, was dazu führt, dass sich die Verbindung löst.

Auch die NASA hat die Grenzen der offenen Federscheiben erkannt. Im Kapitel über Sicherungsmuttern in der NASA-Norm heißt es: "Die typische Schraubenfederscheibe ... dient als Feder, während die Schraube angezogen wird. Die Unterlegscheibe ist jedoch normalerweise flach, wenn die Schraube vollständig angezogen ist. Zu diesem Zeitpunkt entspricht sie einer massiven flachen Unterlegscheibe, und ihre Sicherungsfähigkeit ist nicht mehr gegeben. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass diese Art von Sicherungsscheibe zum Sichern unbrauchbar ist."

In der folgenden Abbildung sind Auszüge aus dem Originaltext zu sehen. Einige Fachleute vertreten jedoch eine andere Meinung. Was ist Ihre Meinung dazu?

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Shane
Autor

Shane

Gründerin von MachineMFG

Als Gründer von MachineMFG habe ich mehr als ein Jahrzehnt meiner Karriere der metallverarbeitenden Industrie gewidmet. Meine umfangreiche Erfahrung hat es mir ermöglicht, ein Experte auf den Gebieten der Blechverarbeitung, der maschinellen Bearbeitung, des Maschinenbaus und der Werkzeugmaschinen für Metalle zu werden. Ich denke, lese und schreibe ständig über diese Themen und bin stets bestrebt, in meinem Bereich an vorderster Front zu bleiben. Lassen Sie mein Wissen und meine Erfahrung zu einem Gewinn für Ihr Unternehmen werden.

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