werktuigbouwbeginselen
  Schroef- en boutverbindingen
 
Schroeven zijn de meest gebruikte onderdelen om een verbinding aan te maken. Tevens kunnen schroeven ook worden gebruikt om bewegingen te maken, zoals bijvoorbeeld een boor die door rotatie dieper in het materiaal komt.

Schroefdraadtypen
Een schroef/bout kan op verschillende manieren onderscheiden worden. De vaak eerste manier die gebruikt wordt is het onderscheiden aan de hand van het type schroefdraad dat gebruikt wordt. Schroefdraad wordt getypeerd aan de hand van de vorm van het profiel, de spoed, het aantal gangen en de draairichting.
Als eerst de verschillende soorten profielen bekeken worden dan zijn er 5 typen: 
  • metrisch(normaal en fijn) 
  • pijp
  • trapezium
  • metrische zaagtand
  • rond
Bij metrisch schroefdraad is de hoek tussen de draden 60 graden. Bij pijpschroefdraad is dit 55. Trapeziumschroefdraad heeft een aparte vorm en bij rond schroefdraad is de hoek 30 graden.
Welk type schroefdraad gebruikt wordt is te zien in de naam, want het het type wordt als eerste aangegeven. Zo bevat een bout/schroef wat Tr in de naam heeft trapeziumvormig schroefdraad.

Gangen, spoed en steek
Als een asje een schroefdraad gerold of gesneden heeft, dan heet dit een enkelgangige schroefdraad. Als er meerdere draden zijn, dan heet het een meerganginge schroefdraad.Als een schroef bout aangedraaid wordt, dan gaat deze naar beneden of omhoog. De afgelegde afstand na een een volledige rotatie heet de spoed.
Bij enkelgangig schroefdraad zijn steek en spoed hetzelfde, maar bij meervoudig schroefdraad is de steek de spoed vermenigvuldigd met het aantal gangen.

De sterkteklasse van bouten
Bij bouten wordt vrijwel altijd een sterkteklasse vermeld. Dit is een mechanische eigenschap en geeft een aantal sterkten weer. Bijvoorbeeld voor een 4.6 bout
  • Treksterkte (Rm)=4*10*10 MPa
  • 0,2% rekgrens=4*6*10 MPa

Inleiding voor boutverbindingen
Voor verbindingen zijn er ontzettend veel soorten bouten beschikbaar, elk weer met voor-en nadelen. Ongeacht het type de volgende regels zijn van belang:
  • per verbinding moeten minimaal 2 bouten gebruikt worden
  • De keuze van het type hangt af van de belasting en de te verbinden onderdelen
Veelgebruikte bouten zijn M12, M16, M20, M24 en M30. Voor welke gekozen wordt hangt o.a af van de plaatdikte van de platen die verbonden moeten worden.
  • M12 5-8mm
  • M16 8-12mm
  • M20 12-22mm
  • M24 en M30 bij grotere plaatdikten
Belastingen bij boutverbindingen
Als voorbeeld de situatie hieronder waar 2 platen met elkaar verbonden zijn door middel van 3 bouten.

In deze situatie worden zowel de platen en de bouten belast. Voor de bouten:
  • trekbelasting als gevolg van het aandraaien van de bouten
  • Afschuifbelasting als gevolg van kracht F
  • momenten veroorzaakt door de krachten.
Als de 2 krachten nu verticaal zouden zijn, dan levert dit een extra trekbelasting op voor de bouten. Voor de platen:
  • stuikbelasting als gevolg van vlaktedruk
  • afschuifbelasting omdat door het aandraaien de moer/boutkop als het ware door de plaat gedraaid wordt.
  • trekbelasting veroorzaakt door kracht F en de reactiekracht van de bouten. Dit is ook van belang bij het berekenen van voorgespannen bouten. 
Afschuifbelasting in bouten
Omdat bouten kleine onderdeeltjes zijn, zou in het geval van afschuiving volstaan kunnen worden met de gemiddelde schuifspanning. Toch zijn er speciale formules beschikbaar, welke weer afhankelijk zijn van de sterkteklasse van de bout. Veelgebruikte boeken hiervoor zijn die van Roloff&Matekk.
De formules voor de toelaatbare kracht op een bout met een nominale diameter d en met gerold schroefdraad zijn:



As is hierin het oppervlak van de dwarsdoorsnede, terwijl Ab het oppervlak is van alleen de as zonder schroefdraad. In de onderste formule voor de reductiefactor is a de lengte van de rij bouten.

Trekbelasting in bouten
De toelaatbare kracht bij trekbelasting heeft niet te maken met een reductiefactor en is te berekenen met:



De plaat
Ook de platen worden belast en ook hier bestaan berekeningen voor. Tevens zijn voor platen enkele regels opgesteld ten aanzichte van de onderlinge boutafstanden om het beste resultaat te krijgen.

Benodigde gatdiameters
Voor elke bout moet er eerst een gat geboord worden. Er geldt:
  • Ø13 bij M12
  • Ø18 bij M16
  • Ø22 bij M20
  • Ø24 bij M22
  • Ø26 bij M24
  • Ø30 bij M27
  • Ø33 bij M30
Boutafstanden
Er is een minimale boutafstand welke afhankelijk is van de gatdiameter en een maximale afstand welke afhankelijk is van het soort belasting (trek/druk  corrosief/niet-corrosief) en de plaatdikte t. Hieronder is het bovenaanzicht van een plaat te zien met daarin 4 bouten. De letters e en s geven de afstanden aan.


De minimale gatafstanden zijn:


De maximale afstanden zijn afhankelijk van de plaatdikte, of het trek/druk is en of er wel of niet sprake is van corrosie. In de formules staat T voor trek D voor druk en C geeft aan dat er sprake is van corrosie.
Alle formules voor e1 gelden ook voor e2. Tevens geldt voor de maximale waarde voor s2 dezelfde formule ongeacht de omstandigheden.



Berekenen op stuik
Als een bout op afschuiving wordt belast dan drukt deze ook tegen het gat aan. Dit boutoppervlak, wat drukspanning veroorzaakt op het gatoppervlak is een verschijnsel wat vlaktedruk heet. Als gevolg van deze vlaktedruk kan het dus voorkomen dat de bout het gat tot een sleuf trekt; stuik. Ook stuik kan bepaald worden aan de hand van een toelaatbare kracht die uitgeoefend kan worden op het gat:


In de bovenstaande formule is te zien dat de afstanden van belang zijn en dat er 4 mogelijkheden zijn voor ac. Voor elke mogelijkheid is er een uitkomst en het is de kleinste die gebruikt moet worden voor de formule.

Voorspannen van bouten
Soms kunnen de bouten zo stevig aangedraaid worden dat alle belastingen via wrijving naar de platen doorgeleid worden. Boutgaten worden zo niet op stuik belast en de bouten zelf niet op afschuiving. Om dit voorspannen te bereiken moet er dus een wrijvingskracht tussen de platen worden opgewekt.


 Fkunsthars zit in de formule omdat de ruimte tussen bout en gat gevuld kan worden met kunsthars wat de wrijvingskracht vergroot. De n is hier het aantal bouten wat gebruikt wordt.
Kp is afhankelijk van hoe er aangedraaid wordt:
  • 0,5 bij momentgestuurd aandraaien
  • 0,7 bij hoekgestuurd aandraaien 

Tussen de platen zit een wrijvingscoefficiënt wat afhankelijk is van de materialen en de bewerking daarvan. De laatste factor m geeft het aantal wrijvingsvlakken tussen bout en moer weer.
 
  Today, there have been 21 visitors (25 hits) on this page!  
 
This website was created for free with Own-Free-Website.com. Would you also like to have your own website?
Sign up for free