Der Ausleger besteht aus einem warmgewalzten Flachstab entsprechend DIN EN 10058. Für diese Konstruktion stehen 10 Querschnittvarianten Höhe x Breite in Tabelle 2 der Aufgabenstellung zur Auswahl. Der Ausleger ist laut Prinzipskizze der Aufgabenstellung Abb.1 hochkant angeordnet, sodass das größere der Widerstandsmomente der beiden Hauptrichtungen belastet wird.
Nachfolgende Berechnung erfolgt ohne Berücksichtigung des Eigengewichts. Das heißt nicht, dass dies ohne Prüfung des Einflusses des Eigengewichts erfolgt ist! Ich habe die Rechnungen immer parallel mit Eigengewicht überprüft und dabei festgestellt, dass es zwar geringfügig höhere Belastungen und größere Querschnittwerte ergab, diese sich aber nicht auswirken konnten, da einerseits die Sicherheiten groß sind und andererseits die Tabellenwerte der Querschnitte größere Reserven haben.
Mit anderen Worten: Es hat sich bestätigt, was ich angenommen hatte: Die Berücksichtigung von 26,5 N mehr Eigengewicht (9 kg x 9,81 m/s2 x 0,3m = 26,5 N) bei der Berechnung ergibt keinen anderen Träger, keine breitere Schweißnaht und auch keine andere Schraube als in dieser Hausarbeit ermittelt.
Auf jeden Fall ist es wichtig und richtig, das Eigengewicht immer in jede Festigkeitsbeurteilung mit einzubeziehen und zu beurteilen und fundiert zu begründen, im Zweifelsfalle durch Vergleichsrechnungen, warum Eigengewicht nicht in einer Berechnung aufgeführt wird. In diesem Fall hier ist der Eigengewichtsanteil, mit 26,5 N / 3500 N) * 100 %= 0,75 % (von der Gewerklast) aber wirklich vernachlässigbar klein und professionell vertretbar.
Inhaltsverzeichnis
III Bemessung und Gestaltung des Konsolanschlusses
0. Aufgabenstellung Versionsnummer
1. Entwurfsberechnungen (von Ausleger, Schweißnaht, Schraubenverbindung und Bolzenverbindung)
1.1 Auslegerquerschnitt
1.1.1 Ausleger Schnittgrößen
1.1.2 Ausleger Entwurf Widerstandsmoment
1.1.3 Ausleger Auswahl Profil
1.2 Schweißnaht Ausleger/Montageplatte Vorentwurf
1.2.1 Schweißnaht Auswahl und Berechnung
1.2.2 Schweißnaht Überprüfung
1.3 Schraubenverbindung Entwurf
1.3.1 Schraubenauswahl Begründung
1.4 Bolzendurchmesser Entwurf
1.5 Ausleger Festlegung der Dimensionen
2. Rohrleitungsträger Nachrechnung der Bauteile der Baugruppe
2.1 Auslegerquerschnitt Sicherheitsnachweis
2.2 Schweißnaht Ausleger/Montageplatte Spannungsnachweis
2.3 Schraubenverbindung Spannungs- und Tragfähigkeitsnachweis
2.3.1 Berechnung Nachgiebigkeit der Schraube M8
2.3.2 Berechnung der Nachgiebigkeit der Montageplatte
2.3.3 Berechnung Kraftverhältnis
2.3.4 Berechnung Vorspannkraftverlust
2.3.5 Berechnung maximale Montagevorspannkraft
2.3.6 Überprüfung der Funktionssicherheit
2.3.7 Plausibilitätsprüfung durch Verspannungsschaubild
2.3.8 Schraube M8 Spannungsnachweis
2.3.9 Schraube M8 Grenzflächenpressung Nachweis
2.3.10 Erforderliches Anzugsmoments M Berechnung
2.3.11 Schraube M8 erforderliche Einschraubtiefe meff und Schraubenlänge Berechnung
2.3.12 Montageplatte Festlegung der Maße
2.4 Durchbiegung des Bolzens an der Krafteinleitungsstelle
2.5 Bolzen Nachrechnung mit dB= 16 mm
2.5.1 Bolzen Abmessungen und Verliersicherung
3. CAD Modell Baugruppe (siehe Anlage)
3.1 Normgerechte Zusammenbauzeichnung (siehe Anlage)
3.2 Isometrische Ansicht (siehe Anlage)
4. Stückliste (siehe Anlage)
5. Konstruktionsbeschreibung
6. Exkurs: Rohrleitungsträger im Anlagenbau
Zielsetzung & Themen
Die Arbeit befasst sich mit der technischen Auslegung und konstruktiven Gestaltung eines Konsolenanschlusses für einen Rohrleitungsträger. Das primäre Ziel besteht darin, eine tragfähige Konstruktion unter Berücksichtigung von statischen Belastungen, Werkstoffvorgaben und fertigungstechnischen Normen zu dimensionieren und nachzuweisen.
- Bemessung von Ausleger und Schweißnahtverbindungen
- Dimensionierung von Schraubenverbindungen inklusive Spannungsnachweisen
- Berechnung der Bolzenverbindungen und Festlegung maßgeblicher Geometrien
- Analyse der Funktionssicherheit und Durchführung von Plausibilitätsprüfungen
- Konstruktive Beschreibung und Berücksichtigung von Montagevorgaben
Auszug aus dem Buch
1.1.2 Ausleger Entwurf Widerstandsmoment
Gegebene Werte in der Aufgabenstellung (HFH 2021:6) - erforderliche Sicherheit gegen Fließen Serf = 2 - Werkstoff S235JR - Re = 235 N/mm2 gem. Stb 7 KN1, 2.1.5 (W.Hase, J.Hasenpath, 2019:23) - Faktor für statische Stützwirkung für Werkstoffe ohne harte Randschicht KF =1,2 gem. Stb 7 KN1, 2.1.5 (W.Hase, J.Hasenpath, 2019:23) - Grösseneinflußfaktor K(deff) bleibt unberücksichtigt.
sbF = KF * Re gem. Stb 7 KN1, 2.1.5 (W.Hase, J.Hasenpath, 2019:23)
⇒ sbF = 1,2 * 235 N/mm2 ⇒ sbF = 282 N/mm2
⇒ sbzul = σbF / Serf
⇒ sbzul = 282 / 2 N/mm2 ⇒
sbzul = 141 N/mm2 = zulässige Biegespannung für den Entwurf.
Zusammenfassung der Kapitel
0. Aufgabenstellung Versionsnummer: Definition der für die spezifische Berechnungsversion notwendigen Parameter wie Kräfte und Abmessungen.
1. Entwurfsberechnungen (von Ausleger, Schweißnaht, Schraubenverbindung und Bolzenverbindung): Durchführung der Grundlagenberechnungen zur Ermittlung notwendiger Dimensionen für alle belasteten Komponenten.
2. Rohrleitungsträger Nachrechnung der Bauteile der Baugruppe: Detaillierte Nachweise der Tragfähigkeit und Funktionssicherheit der zuvor entworfenen Bauteilgeometrien.
3. CAD Modell Baugruppe (siehe Anlage): Dokumentation der Erstellung des computergestützten Modells basierend auf den vorangegangenen Berechnungen.
4. Stückliste (siehe Anlage): Auflistung aller für die Baugruppe erforderlichen Bauteile.
5. Konstruktionsbeschreibung: Erläuterung der konstruktiven Besonderheiten sowie Hinweisen zur optimalen Montage und Qualitätssicherung.
6. Exkurs: Rohrleitungsträger im Anlagenbau: Betrachtung des Rohrleitungsträgers als notwendiger Industrieartikel mit Fokus auf Wartungsfreundlichkeit und Langlebigkeit.
Schlüsselwörter
Konsolanschluss, Rohrleitungsträger, Ausleger, Schweißnaht, Schraubenverbindung, Festigkeitsnachweis, Statische Stützwirkung, Gestaltänderungsenergiehypothese, Montagevorspannkraft, Betriebsfaktor, Bauteilnachrechnung, CAD-Konstruktion, Maschinenbauelemente.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit dokumentiert die technische Berechnung, Bemessung und konstruktive Auslegung eines Konsolenanschlusses für eine Rohrleitungsträger-Baugruppe.
Was sind die zentralen Themenfelder der Arbeit?
Zu den zentralen Themen gehören die statische Auslegung von Schweißnaht- und Schraubenverbindungen, der Festigkeitsnachweis nach Normen sowie die konstruktive Gestaltung zur Gewährleistung der Betriebssicherheit.
Welches primäre Ziel verfolgt der Autor?
Ziel ist die Erstellung einer technisch fundierten Konstruktion, die trotz variabler Lasten eine hohe Sicherheit bietet und gleichzeitig fertigungstechnisch wirtschaftlich umsetzbar bleibt.
Welche wissenschaftliche Methode wird zur Nachrechnung verwendet?
Die Arbeit nutzt unter anderem die Hypothese der Gestaltänderungsenergie sowie standardisierte Berechnungsvorschriften für Schrauben- und Schweißverbindungen aus dem Maschinenbau.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in einen Entwurfsteil mit Vorbemessungen und einen intensiven Nachrechnungsteil, in dem die gewählten Dimensionen durch Spannungsnachweise und Funktionsprüfungen validiert werden.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Wichtige Begriffe sind Konsolanschluss, Festigkeitsnachweis, Schweißnaht, Montagevorspannkraft und CAD-Konstruktion.
Wie geht der Autor mit dem Eigengewicht der Konstruktion um?
Der Autor führt Berechnungen zunächst ohne Eigengewicht durch, prüft jedoch parallel dessen Einfluss und stellt fest, dass dieser aufgrund der hohen Sicherheiten vernachlässigbar ist.
Warum wurden die Bohrlöcher in der Montageplatte auf 10,5 mm aufgebohrt?
Die Aufbohrung dient als Montagehilfe, um auch bei Imperfektionen des Baugrunds ein sattes Aufliegen der Montageplatte zu gewährleisten und die Aufnahme von Querkräften durch die Schrauben zu vermeiden.
Welche Bedeutung hat das Verspannungsschaubild?
Es dient der Plausibilitätsprüfung, um sicherzustellen, dass die berechneten Werte konsistent sind und die Schraubenverbindung auch bei minimaler Vorspannkraft sicher funktioniert.
- Quote paper
- Karl Wilck (Author), 2021, Bemessung und Gestaltung eines Konsolenanschlusses. Auslegung Schraubenverbindung, Schweißverbindung, Bolzen und Träger, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/1308944
