Forschung

Laufendes Projekt

Förderinstitution: AVIF-Forschungsvorhaben
Projektnummer: AVIF-Nr. A 317
Projektbearbeiter: Dipl.-Ing. Marius Hofmann
Projektstart: 01.01.2020

Kurzdarstellung

Das selbsttätige Losdrehen ist eine Form des Lösens von Schraubenverbindungen im Betrieb. Durch den einhergehenden Vorspannkraftverlust führt es zum Ausfall der Verbindung. Beim selbsttätigen Losdrehen dreht sich die Schraube durch Überwinden der Haftreibung aus dem Mutterngewinde heraus. Eine andere Form des Lockerns ist das Setzen, das einen Vorspannkraftverlust durch Einebnung der Oberflächenrauheit oder Relaxation herbeiführt. Trotz zahlreicher Forschungsbestrebungen seit der Mitte des zwanzigsten Jahrhunderts wurde bis heute keine geschlossene Beschreibung oder Auslegungsvorschrift für das selbsttätige Losdrehen gefunden. Als besonders losdrehgefährdet gelten Schraubenverbindungen, in denen die verspannten Teile transversal, also senkrecht zur Schraubenachse, relativ zueinander verschoben werden.

Das Forschungsvorhaben hat das Ziel, eine Auslegungsmethode für einschnittige Einschraubenverbindungen unter harmonisch oszillierender, transversaler Belastung zu entwickeln. In dem abgeschlossenen FAT-geförderten Forschungsvorhaben (FAT-Schriftreihe 311) gelang es in Anlehnung an Methoden der Betriebsfestigkeit Grenzkurven zu erstellen. Diese tragen für eine sinusförmige Belastung die Amplitude der relativen Verschiebung der verspannten Teile über der Schwingspielzahl bis zu einem definierten relativen Vorspannkraftverlust auf (Abbildung 1).

Die Bearbeitung des aktuellen Projektes lässt sich in einen experimentellen und einen theoretischen Teil gliedern. Der experimentelle Teil dient dazu, den Einfluss verschiedener Parameter der Schraubenverbindung auf die Grenzkurven zu ermitteln. Zu diesen Parametern gehören der Schraubendurchmesser, die Klemmlänge und die Reibungskoeffizienten. Das Versuchsprogramm umfasst die Messung der Reibungszahlen aller Kontaktstellen und die Aufnahme der Grenzkurven für eine definierte Matrix an Parametervariationen.

Im theoretischen Teil wird der Versuchsaufbau in einem Finite-Elemente-Modell nach-gebildet. Aufbauend darauf soll ein recheneffizientes vereinfachtes Modell erstellt werden.

Die angestrebte Auslegungsmethode soll es ermöglichen, mit den aufgenommenen Grenzkurven die numerisch ermittelte Relativverschiebung in einer Schraubenverbindung auf die Losdrehgefährdung hin zu bewerten. Des Weiteren soll, eine Akkumulationsmethode zur Bewertung der Losdrehgefährdung bei variierenden Amplituden zu entwickeln.