Verdrehsicherung von Bolzen

[Landybehr]

Moin,

an Frontlader, Baggerarmen etc. sind Bolzen oft mit einer angeschweißten Lasche versehen, so wie der hier:



Eine Schraube am schmalen Ende der Lasche (unten links im Bild) ist, was gegen Verdrehen sichert. In diesem Fall, eine M12 Schraube. Die Schraube guckt aber durch eine Bohrung, die etwa 14,5mm groß ist. Ich denke, das ÜBermaß ist, damit Ungenauigkeiten in der Fertigung ausgeglichen werden (falls die Gewindebohrung für die M12-Schraube mal etwas verrutscht ist).

Meine Frage:

Eine Schraube wird normalerweise fest angezogen. Die Verbindung ist dann spielfrei.
Ein Bolzen braucht ein bißchen Spiel, um eingeführt werden zu können. Wenn ich richtig gehe, hat man oft 2/10mm, oder 2,5/10mm.

Nun ist also ein Ende der Lasche, nämlich das mit dem Bolzen, mit ein bißchen Spiel versehen (ich will annehmen, daß die Verdrehsicherung dafür sorgt, daß das Spiel über lange Betriebsstunden nicht größer wird, Wenn doch, wird meine Frage umso interessanter für mich). Und das andere Ende, das mit der M12 Schraube, ist spielfrei fixiert.
Wie passt das zusammen? An welcher Stelle fängt Elastizität das ab? Warum lockert sich die M12-Schraube nicht über beständige Lastrichtungswechsel, die auf den Bolzen wirken?

 

[D6006A]

Moin,
na ja, wenn der Bolzen zu viel Spiel hat, halten die Verdrehsicherungen ja auch nicht mehr. Wenn der Bolzen relativ stramm in die Bohrung geht, ist alles gut, fühlbares Spiel darf er nicht haben, damit diese Art der Sicherung funktioniert. Ich habe so etwas auch schon selbst gebaut und bohre dann mit 30mm für einen 30iger Bolzen. Da ist es dann so, das der Bolzen stramm in die Bohrungen geht, frage mich nicht nach Spiel oder Toleranzen. Ich sage immer ganz schnodderig:,,Das ist eine H9-Passung!" Das habe ich mal vor 35 Jahren im technischen Unterricht in der Schule gehabt, also alles nur Halbwissen.
Gruß
Frank

 

[MaxD]

Morgen,

Oftmals sind auch Verdrehsicherungen mit Laschen angebracht, welche vorne an der schmalen Seite in einen passgenauen Bügel eingeschraubt werden. Diese sind definitiv spielfrei.

Grüße
Max

 

[GTfan]

Moin moin,

da die Bolzen und das darauf drehende Gelenk irgendwas rund um eine h7-Passung haben sollten, sie regelmäßig geschmiert werden (sollten), dürften die Belastungen auf die Schraube nicht groß werden. Andernfalls hat die Lagerung gefressen.

Einem Lockern der Schraube wird möglicherweise mit entsprechender Flüssigsicherung entgegen getreten. Aber wie gesagt, da die wirkenden Kräfte äußerst klein sein sollten, besteht schon ein deutlicher Unterschied als wenn da jetzt einige hundert Nm ihr Lastwechselspiel dran auslassen würden. Erst recht, wenn die Schraube entsprechend der Drehmomenttabelle angezogen wurde.

MfG
Fabian

 

[Kai6.05]

Moin,

des Weiteren liegt der Drehpunkt beim Kraftangriff mehr oder weniger mittig im Bolzen, dies begünstigt ein festhalten der Schraube.

Außerdem sorgt die Schraube dafür, dasss der Bolzen nicht herauswandert.

Wenn man nun statt Schraube und Unterlegscheibe eine Schraube mit großem Kopf verwendet, dann hat man weniger Schnittstellen und weniger Vorspannkraftverlust.

Bei unserem Baas Frontlader sind an den Stellen enge (bzgl. SchraubenDurchmesser und Langlochbreite) Langlöcher.

MfG Kai

PS. Eine Weitere Möglichkeit ist den Bolzen im nahezu kraftfreien Bereich mit einem Hohlspannstift zu versehen und am Frontlader eine Hülse mit Aufnahme für dessen Rundungen und einen Splint zu schweißen.
Die Verdrrehsicherung erfolgt dann über den Hohlspannsitft und die genaue Positionierung über den Splint.

 

[Landybehr]

Moment kurz: die H7 Toleranz habe ich in Lagerbuchsen. Über 0,02mm würde ich nicht so grübeln.
Zwischen dem Bolzen und dem Schnellwechselrahmen aber ist eine größere Passung. Ich meine, 0,25mm sind nicht unüblich.
Es geht hier nur um relative Bewegung zwischen Bolzen und Schnellwechselrahmen. 0.25 mm ist jetzt auch nicht viel. Aber es IST ein Bewegungsgrad. Und es sind grosse Kräfte dahinter. Und die Lasche als steifesvBauteil wird dabei etwas auf die Stell Schraube wirken.

Andererseits wird das ja oft so gebaut. Bei einem MiniBagger wären alle Bolzen so drehgesichert und auch gegen Rausrutschen mit gesichert.

Ist jetzt nur, dass ich verstehe, was da passiert. Ich übernehme das Prinzip nämlich an meiner Schwinge.

 

[Kai6.05]

Moin Hendrik,

0.25mm Spiel in der Bohrung? Oder in Längsrichtung des Bolzens, also 0.25mm dicke Scheibe einsetzen und dann ist kein Spiel mehr?
MfG Kai

 

[Christian...]

Hallo,

mir ist noch nie so richtig klar gewesen, warum eine Drehung des Bolzens verhindert werden soll/muss.

Ich könnte mir vorstellen, dass das gemacht wird, um den Verschleiß an der Buchse zu haben (und nicht an den beiden Laschen wo der Bolzen durchgeschoben wird). Das ist aber nur eine Vermutung meinerseits. Was steckt wirklich dahinter?

Viele Grüße
Christian

 

[Landybehr]

Ich bin jetzt selbst kein Ingenieur. Daher mutmaße ich, daß, ganz genau, es um den Verschleiß geht. Der Bolzen darf in der Buchse drehen. Die ist dafür da. Die ist auch so ausgelegt, gewechselt zu werden - ein Verschleißteil eben. Ein Baggerarm, oder Hubarm im Dreipunkt, oder jetzt mein Schnellwechselrahmen im Frontlader sind keine Verschleißteile. Würde sich der Bolzen in deren Aufnahmebohrungen drehen, trüge er im Laufe der Zeit MAterial ab und die Bohrung wird oval und also ausgeschlagen. Die Verdrehsicherung sorgt dafür, daß nur "Last" übertragen wird und keine Reibungskräfte wirksam werden (bzw. die Gleitbewegung und Reibung nur dort auftritt, wo sie halt hingehört - in die Buchse).

Ich weiß nicht mehr genau, wo ich die "Passung" bzw. das ÜBermaß von 0,25mm gelesen habe. Im Moment finde ich es nicht mehr im Netz. Eine Toleranz á la H7, stelle ich mir vor, ist aber zu anfällig. Der Bolzen muss ja nur mal etwas rostig werden, oder SChmutz anhaften, oder ein kleiner STahlgrat durch Überlastung etc., und schon bekäme man ich nicht mehr so einfach gezogen. Daher schienen mir 0,25mm auch plausibel. Man will den Bolzen ja auch mal wieder montieren können. Der Opa meines Kumpels soll gesagt haben "Landwirtschaft braucht Luft" . Wenn da "Luft" ist, kann man alles auch gut montieren.

Kai, neneee, die axiale Richtung meine ich nicht. Mit Paßscheiben kommen wir auf völlig falsche Baustellen. In dem oben fotographierten Fall wird der Bolzen quer durch zwei große Stege des Schnellwechselrahmens geschoben und theoretisch würde er am anderen Ende herausfliegen können, wäre da nicht die Lasche - die eben an dem ersten Steg anschlägt und ohne Zwischenspalt von besagter M12 Schraube angeklemmt wird.



So meine ich das. Der Bolzen kann in seinem Spiel je nach Lastrichtung ein Stück sich bewegen.

 

[GTfan]

Hendrik,

hast du ein "Tabellenbuch Metall" zur Hand?
Dort sind Passungsempfehlungen für verschiedene Anwendungen aufgelistet, ebenso wie die dazugehörigen ISO-Passungstabellen. Mit deren Hilfe könntest du deine Maße mal überprüfen, sprich ob sich der Hersteller überhaupt an der gängigen Auslegung orientiert hat.

MfG
Fabian

und du würdest sehen, dass die von mir erwähnte h7 natürlich Unsinn ist. Du schreibst von H7, was die Bohrung beschreiben würde. Da sich das ganze aber in einem Passungssystem Einheitswelle befindet, kommt je nach Ausprägung des Passungsspiels eine E9/h9 oder F8/h9 Passung infrage. Die Lagerbuchse hingegen müsste eher auf F8 gerieben sein. Wenn man es denn genau nimmt...

 

[Kai6.05]

Moin Fabian,

E9/h9 oder F8/h9 Passung infrage. Die Lagerbuchse hingegen müsste eher auf F8 gerieben sein. Wenn man es denn genau nimmt...

ich würde hier eher das System Einheitsbohrung anwenden, da Reibahlen für H Bohrungen häufiger anzutreffen und günstiger sind. Den Bolzen auf Passmaß zu bringen ist da mit einer guten Drehbank wesentlich einfacher.....
Also H9/e9 oder H9/f8.



Persönlich würde ich zu einer H8/f7 Passung tendieren (schlägt das Tabellenbuch so vor...)
Bei einer 30er Welle wäre man mit 0,25mm Spiel bereits gröber als die mittlere Toleranz...

MfG Kai

 

[Lois 06 DX]

Hallo Landybehr
Das Foto ist von deinem Schnellwechselrahmen, stimmts ?
Diese Bauteile sind alles Brennteile, wo die Bohrungen meist auch ausgebrannt werden und nicht gebohrt.
Daher haben diese Bohrungen auch so ein großes Spiel.
Gruß Alois

 

[christian2541]

Hallo,

grundsätzlich ist es so, dass die Bohrungen der äußeren Laschen nicht zu viel Spiel relativ zum Bolzen aufweisen sollten, da sich sonst die Schraubensicherung früher oder später löst und außerdem wird sich an diesen Stellen ein ungünstiger Verschleiß bei zu viel Spiel einstellen. Außerdem gibt es, wie Kai bereits geschrieben hat, Richtwerte für solche Passungen, an die man sich eigentlich zu halten hat.
Einer der hier wichtigsten Richtwerte ist mit Sicherheit die zulässige mittlere Flächenpressung [Auftretende Kraft/(Durchmesser Bolzen*Länge Kontaktfläche)] bei langsamen Gleitbewegungen. Diese hängt von der Paarung Lagerwerkstoff und Werkstoff Bolzen ab und beträgt z.B. bei Stahl auf Stahl so rund 25 [N/mm²]. Und genau das ist auch der Grund, warum ein Verdrehen des Bolzens verhindert werden muss. Denn die mittlere Flächenpressung ist an den "Laschen" normalerweise höher als im Lager (einfach weil im Lager die projizierte Fläche aufgrund der Auslegung größer ist). Weiters ist es so, dass in den Lagerbuchsen normalerweise ein relativ "großes" Spiel vorhanden ist, was aber wiederrum vom Anwendungsfall abhängig ist und außerdem geben Hersteller von Lagerbuchsen meistens eine zu verwendende Passung an (gilt klarerweise nur, wenn man Buchsen zukauft, ansonsten wieder an Richtlinien halten).
Alles in allem kann gesagt werden, Laschen wenig Spiel und höhere mittlere Flächenpressung, Lager mehr Spiel und geringe mittlere Flächenpressung, bei Passungen an Tabellenbücher und Richtlinien halten. Übrigens die Schraube nimmt so gut wie gar keine Kräfte auf, da diese eigentlich von den Reibkräften kompensiert werden, nur wenn zu viel Spiel vorhanden ist, wird es problematisch.

Schöne Grüße
Christian

 

[MaxD]

Moin,

Also dir Theorie mit dem Verschleiß ist gut, allerdings schlagen die Lager ja auch durch andere Kräfte aus. Ich glaube da würde der Verschleiß weil der Bolzen sich mitdreht nicht mehr so viel ausmachen.

Grüße
Max

 

[christian2541]

Hallo,

das mit dem "Verschleiß" war vielleicht etwas ungünstig formuliert. Gemeint war nämlich, wenn die Bohrungen an den seitlichen Laschen zu viel Spiel haben, dann wird ein Ausschlagen der Bohrungen eher von statten gehen, als bei einer brauchbaren Passung.
Ich möchte es jetzt nicht übertreiben, weil es ja in Wahrheit um nicht viel geht, bei so einer simplen Konstruktion. Aber trotzdem muss der Bolzen gegen ein Herausfallen und ein Verdrehen gesichert werden und das möglichst kostengünstig und zuverlässig. Wenn man ein Verdrehen konstruktiv zuließe, dann müsste man die Laschen ebenso als eine einfache Lagerstelle auslegen. Das heißt andere Passung, eventuell andere Kontaktpartner, höhere Oberflächengüten, geringere zulässige mittlere Flächenpressung und somit in weiterer Folge mehr Kontaktfläche und somit mehr Material und außerdem müsste man wiederum für Schmierung sorgen (was bei so einer Verbindung ohnehin schon grenzwertig ist), die Folge daraus ist eine teure und unnötige Verbindung. Deswegen simple und billige Schraube rein -so wie es schon Tausende zuvor gemacht haben- und alle Probleme sind gut und zuverlässig gelöst.
Außerdem wenn es die Erfahrung zulässt und bestätigt, kann man die Bohrung an den Laschen auch mit Hilfe eines Brennschneidverfahrens fertigen, sowie Alois es schrieb ... ist wenigstens günstig, wenn sonst schon nichts.

Schöne Grüße
Christian

 

[Landybehr]

Hi, damit, daß dies Prinzip seine Bewährungsprobe schon hinter sich hat, will ich mich auch zufrieden geben.

Weil ich in Momenten solcher Fragen auch immer mal die Augen offen halte, zur Vervollständigung eine Alternative, die nicht selten ist, und einfach nachzumachen:



Hab ich an einem MF entdeckt. Ein sehr gut erhaltener SChlepper. Nicht allzu viel benutzt, schön trocken untergestellt. Auf so einen Fund hofft man wohl immer., wenn er denn zu kaufen wäre. In diesem Fall werden die Besitzer ihn sicher noch lange benutzen.
Ob die bei MF damals glaubten, ohne Designer auszukommen ? Naja, Jede Mutter liebt ihre Butter.



Und an einem Minibagger auch ein einfaches Prinzip, aber das kann ich schlecht nachbauen. Denn der Bolzen und die "Fassung" müssten ja so genau gebohrt werden, daß man einen neuen Bolzen nur nach Maßangaben fertigen können müsste und der dann auch noch passen soll. Mir würde das Loch sicher nicht mittig lotrecht gelingen. Egal.
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