SCHRAUBEN LEHRE Teil 1

Schrauben und Muttern gibt es in unterschiedlichen Härtegraden. Dabei wird zwischen Standard- und hochfesten Schrauben nach DIN unterschieden. Maßgebend für die Schraubengüte ist nun das Verhältnis der Mindeststreckgrenze zur Zugfestigkeit. Hochfeste Schrauben verformen sich erst, wenn 90 Prozent der maximalen Zugfestigkeit erreicht werden. Standardmäßige Schrauben dürfen sich schon bei 60 Prozent des maximalen Wertes dehnen.

Inder Physik bezeichnet man jede gegen eine Hauptachse (meistens waagrecht) geneigte Ebene als schiefe Ebene. Die schiefe Ebene ist eine der einfachen Vorrichtungen, die es ermöglichen, "Kraft zu Lasten des Weges zu sparen". Man kann auf ihr mit einer verhältnismäßig kleinen Kraft F eine große Last G aufwärts bewegen, fachlich gesagt - heben (Bild 1). Dabei ist die aufgewendete Fortbewegungsarbeit gleich der vollbrachten Hubarbeit.

Bild 1 : Kraftübersetzung bei der schiefen Ebene Quelle:
Fachkunde Kraftfahrzeuge 1956 Europa Lehrmittel

Die wichtigste Anwendung der schiefen Ebene ist die Schraube. Die Schraubenlinie entsteht durch Aufwickeln einer schiefen Ebene auf einen Zylinder (Bild 2).

Bei einer M10-Schraube z. B. ist die Steigung 1,5 mm, der Flankendurchmesser etwa 9 mm. Das Steigungsverhältnis ist dann 1,5 / 9 x 3,14 ≈ 1/20 . Dementsprechend ist die Wirkung einer Druck oder Zugkraft in der Schraubenachse etwa 20 mal größer als die Kraft, die beim Drehen der Schraube längs der Schraubenlinie aufgewendet werden muss.
Eine Druckkraft in der Schraubenachse kann zum Heben einer Last oder als Abziehkraft bei einer Abziehvorrichtung ausgenützt werden. Eine Zugkraft in der Schraubenachse tritt beim Anpressen zweier Maschinenteile auf, die durch eine Schraube verbunden werden sollen. Beim Anziehen wird die Schraube gedehnt. Ihre Zugspannung entspricht dann der Anpresskraft mit der die beiden verbundenen Teile zusammengehalten werden.

Beim Anziehen wird die Schraube gedehnt. Ihre Zugspannung entspricht dann der Anpresskraft der verbundenen Teile.
Berücksichtigt man nicht die Faktoren Reibung zwischen Schraube und Gewindegang (z.B einer Mutter), dann ist beim Anziehen einer Schraube bzw. einer Mutter die Handarbeit bei einer Umdrehung eines Schraubenziehers oder Schraubenschlüssels gleich der in der Schraubenachse ausgelösten Druck- oder Zugarbeit:

Also verhält sich :

Ist z. B. der Abstand von der Schraubenachse bis Handmitte beim Anziehen einer M 10-Mutter mit 1,5 mm Steigung 125 mm, dann ist der Handweg 250 mm x 3,14 = 750 mm
Dementsprechend ist die Kraftübersetzung etwa 1,5 : 750 bzw. 1 : 500 . Eine Handkraft F1 = 5 kp würde also in der Schraubenachse eine Kraft F2 = 2500 kp erzeugen.
Die außerordentlich große Gesamtübersetzung der Kraft beim Anziehen von Schrauben setzt sich aus der Hebelübersetzung am Schraubenschlüssel und aus der Übersetzung des Steigungsverhältnisses der Schraube zusammen. Dementsprechend ist die Gefahr des Überziehens oder Abreißens trotz der starken Reibung sehr groß. Man schützt sich dagegen durch die Benutzung eines Drehmomentschlüssels.

So kann man diese Kraftübertragung bei längerem Hebel auch sehr gut einsetzen, wenn eine Schraube fest sitzen sollte. Verlängert man den Hebel des Schraubschlüssels, erhöht sich die Hebelübersetzung, und manch festsitzende Schraube, lässt sich so einfach lösen.

Kennzeichnung vergüteter Schrauben

Schrauben sind in Normen festgelegt. Dabei unterscheidet man die DIN Norm ( der in Deutschland üblichen Norm ), der EN Norm und der ISO Norm. Die ISO Norm ist weltweit gültig und von der "International Organisation for Standards" festgelegt. EN-Normen werden vom Europäischen Komitee für Normung (CEN) erarbeitet und haben - im Gegensatz zu den ISO-Normen - eine auf die Europäische Union beschränkte Gültigkeit.

d = Gewindedurchmesser
k = Kopfhöhe
l = Länge
s = Schlüsselweite
e = Eckmaß

Was bedeutet Gewindesteigung ?

Die Gewindesteigung ist die Höhe der abgewickelten Schraubenlinie parallel zur Schraubenachse.

Die Grundlinie der schiefen Ebene entspricht dem Zylinderumfang, bei der Höhe der Schiefen Ebene spricht man von der Schraubenlinie. Die dem rechten Winkel gegenüberliegende Seite entspricht der Länge der Schraubenlinie. Der von der Grundlinie und der Schraubenlinie eingeschlossene Winkel heißt Steigungswinkel a.

Dieser Steigungswinkel und die Dimensionen der Schraube oder einem Gewinde lässt sich mit einer so genannten GEWINDELEHRE messen.

Im nächsten Teil der Schrauben Lehre Teil 2 wird das Thema welche Schraube für welchen Zweck behandelt und wie werde ich dem Problem Herr, wenn eine Schraube fest gerostet ist oder sich nicht lösen lässt.