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Bemessung und Gestaltung eines Konsolanschlusses

Hausarbeit 2009 38 Seiten

Mathematik - Angewandte Mathematik

Leseprobe

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Verzeichnis der Formelzeichen, Abkürzungen und Indizes

A Fläche; Querschnitt AB Bolzenquerschnitt Ad3 Gewindekernquerschnitt AN Nennquerschnitt des Schraubenschaftes AP Auflagefläche AS Spannungsquerschnitt ASerf erforderlicher Spannungsquerschnitt Aw tragende Querschnittsfläche der Schweißnaht a Schweißnahtdicke cB Betriebsfaktor D Durchmesser / Nenndurchmesser des Innengewindes DA Ersatz-Außendurchmesser des Grundkörpers in der Trennfuge; gemittelter doppelter Randabstand DA,Gr Grenzdurchmesser D1 Innendurchmesser des Innengewindes D2 Flankendurchmesser des Innengewindes d Durchmesser / Nenndurchmesser des Außengewindes dh Bohrungsdurchmesser dKm mittlerer Reibdurchmesser in der Schraubenkopfauflage dw Außendurchmesser der Schraubenkopfauflage d1 Innendurchmesser des Außengewindes d2 Flankendurchmesser des Außengewindes d3 Kerndurchmesser des Außengewindes E Elastizitätsmodul EP Elastizitätsmodul der Platte(n) ES Elastizitätsmodul der Schraube f Durchbiegung F Kraft FA axiale Betriebskraft FK Klemmkraft FKerf erforderliche Mindestklemmkraft FKQ Klemmkraft zur Übertragung der Querkraft FKR Restklemmkraft FM Montagevorspannkraft

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1 Aufgabenstellung

In dieser Hausarbeit wird ein Konsolanschluss bemessen und gestaltet

nach den Vorgaben der Studienleistung WB-KON-S21-090117 in der

Version 0, der Matrikelnummer 1086970 entsprechend.

Zu diesem Zweck werden sämtliche Bauteile überschläglich in einem

ersten Entwurf berechnet, worauf die weitere Nachrechnung aufbaut.

Fachlich unterbaut wird die Ausarbeitung durch technische Zeichnungen,

Rechnungen in MDESIGNmec, weitreichende Darstellungen und einer

Konstruktionsbeschreibung.

Zur vereinfachten Problemanalyse werden zunächst die Lagerkräfte

ermittelt und veranschaulicht.

y image 29acc20b2abefac09b17db333b812e9b

M b

M b

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2 Entwurfsberechnungen

2.1 Erforderliches Widerstandsmoment des Tragarms

Aus den gegebenen Größen

S erf = 2; S235JRH 1 : R e =235 N/mm 2 , R m =340N/mm 2

(Größeneinflussfaktor K 1 bleibt unberücksichtigt)

wird durch Umstellung der Formel für Biegespannung 2 das nötige

Widerstandsmoment errechnet.

σ = 2 mm N mm N K / 282 / 235 * 2 , 1 Re *

bF 2

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2 mm N / 282 σ = 2 bF mm N / 141

b zul S erf 2

= Nmmm N l F M 16000000 320 * 50000 *

F b

image 9bba46183a930cb36790cf59814cfed3
2 M mm Nmm * 16000000

≈ = σ 3 b cmm W 113 113475

b N 141

bzul

Mit diesem Ergebnis lässt sich aus der Tabelle 1 3 das Hohlprofil DIN EN

10210-2 - 180x100x6 S235JRH ermitteln, das bei hochkant verbauter

Lage mit dem Wert W xx = 150cm 3 die vorhandene Biegespannung von

W b =113cm³ überschreitet.

2.2 Schweißnaht Träger / Grundplatte

Bei dieser Verbindung des Trägers mit der Grundplatte wird mit einer

umlaufenden Kehlnaht gearbeitet, die für diesen Einsatz typisch ist. Sie

sticht hervor (gegenüber der Stumpfnaht) durch den geringen Aufwand bei

der Nahtvorbereitung und dem gleichbleibendem Wert (=140 N/mm²) für

Zug-, Druck-, Biege- und Schubbeanspruchung 4 . Die Stumpfnaht muss bei

der Schubbeanspruchung Einbußen (=90 N/mm²) hinnehmen. Zugrunde

gelegt wurden hier die beste Bewertungsgruppe B und das

Spannungsverhältnis von =+1 für statische Belastungen.

Die Schweißnahtdicke wird wieder rechnerisch 5 ermittelt:

= ≤ = mmm T a 2 , 4 6 * 7 , 0 * 7 , 0

1 Studienbrief 9 / S.17

2 Studienbrief 2 / S.38

3 Angabenblatt der Hausarbeit S.3

4 Studienbrief 9 / S.25

5 Angabenblatt der Hausarbeit S.6

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2.3 Schraubenverbindung

Um die Schraubenverbindung berechnen zu können, werden folgende

Bedingungen getroffen:

Die Schweißbaugruppe wird gelenkig in FB gelagert, F s gibt die

erforderliche Schraubenkraft wider und es herrscht

Momentengleichgewicht vor. 8

image b73ac657eccd27b5f941314c68deeee6

M B :

= − mm F mm F image 4863895fa1f3c1dabbccab09b9b8a6e9
mmm

270 270 Durch die Kraft F A werden alle Schrauben gleichmäßig und zentrisch

belastet. Die Anzahl z und Größe der Schrauben wird anhand des

erforderlichen Schraubenquerschnitts 9 ermittelt.

+ + image c48b13aa6c070b9e2895e989c5847f06

= 2 mm A 347

Serf mm N f R 008 , 0 940 β 2 Z e mm N E * / 210000 * 8 , 0 *

α ξ st s 2 mmm l 25 2 * 19 , 1 *

k A

Folgende Werte wurden verwendet:

F Amax = S erf * F A = 2 * 59259N = 118518N

F AS = F Amax / z = 118518N / 4 = 29630N

F kerf =0N (da keine Querkräfte vorhanden sind)

fZ = (3+3+2)μm = 8μm=0,008mm

Schrauben DIN EN ISO 4017 - Gewinde bis annähernd Kopf und der

R m = 1040N/mm 2 , R e =940N/mm 2 Festigkeitsklasse 10.9:

Sicherheit Serf = 2,0 8 ; Anzugsfaktor erf = 2,0 8 ; RZ = 20μm (Grundplatte)

μGmin= μKmin=0,12 ; βS=0,8 ; ξ=1,19 10 ; lK=25mm

q=1 (Trennfuge) ; ESt = 210000N/mm 2

8 Angabenblatt der Hausarbeit S.6

9 SB 3, Gleichung 3.42, S.41

10 SB9, S.28

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Details

Seiten
38
Jahr
2009
ISBN (eBook)
9783640538676
ISBN (Buch)
9783640538416
Dateigröße
3.8 MB
Sprache
Deutsch
Katalognummer
v142014
Institution / Hochschule
Hamburger Fern-Hochschule
Note
2,3
Schlagworte
Auslegung Bemessung Gestaltung Konsolanschluss Gawehn Konstruktion Mechanik Kragarm Konsole Verbindung

Autor

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Titel: Bemessung und Gestaltung eines Konsolanschlusses