Verbindungstechnik

Die Verbindungstechnik kennt drei mechanische Verbindungsarten: die kraftschlüssigen, formschlüssigen und stoffschlüssigen Verbindungen.

Kraftschluss

Kraftschlüssige Verbindungen entstehen durch die Anwendung von Kraft, welche durch geeignete Vorspannung erzeugt wird. Dazu zählen z. B. Druckkräfte oder Reibungskräfte. Der Zusammenhalt der kraftschlüssigen Verbindung wird rein durch Haftreibung gewährleistet. Die zu übertragenden Kräfte treten beim Kraftschluss tangential zu den beteiligten Flächen der Verbindungspartner auf. Zugkräfte können mit kraftschlüssigen Verbindungen nur übertragen werden, solange die Haftreibung größer/gleich ist als die Zugkraft.

$F_{Zug}\leq F_{Haft}=\mu \cdot F_{N}$

$F_{Zug}\$  : Zugkraft

$F_{Haft}\$ : Haftreibungskraft

$\mu \$  : Reibungskoeffizient

$F_{N}\$  : Normalkraft

So zum Beispiel zwischen Rad und Straße beim Fahren.

Schraubverbindungen (hier zwischen Schiene und Schienenstuhl)

Nagel- und Schraubverbindungen sind meist kraftschlüssige Verbindungen. Nägel halten vor allem durch die Reibungskraft, die das umgebende Material auf sie ausübt. Schrauben werden fest angezogen (vorgespannt) und halten, weil die Reibung verhindert, dass sie sich aufgrund der Zugkräfte wieder zurückdrehen.

• Keilen
• Klemmen
• Schrauben
• Verknoten (kann auch formschlüssig sein)

Formschluss

Nietverbindungen einer alten Bahnbrücke

Kreuzknoten

Formschlüssige Verbindungen entstehen durch das Ineinandergreifen von mindestens zwei Verbindungspartnern. Beim Formschluss werden die Kräfte, welche durch die Betriebsbelastung verursacht werden, normal, d.h. rechtwinklig zu den Flächen der beiden Verbindungspartnern übertragen. Durch die mechanische Verbindung können sich die Verbindungspartner auch ohne oder bei unterbrochener Kraftübertragung nicht lösen. Beispiele sind Nietverbindungen und Klauenkupplungen.

Eine Schraubverbindung ist rein formschlüssig, wenn die Schraube keine Druckkräfte auf die zu verbindenden Teile ausübt. Dabei wird die Schraube entweder auf Zug oder auf Abscheren beansprucht. Auch zwei V-förmig eingeschlagene Nägel sind eine formschlüssige Verbindung. Der Kraftschluss verhindert hier hauptsächlich das Herausfallen der Nägel. Großenteils sind formschlüssige Verbindungen lösbar.

Beispiele:

• lösbar:
  • Schnappverbindungen
  • Verknoten
  • Eisenbahnkupplungen
  • Zahnrad und Zahnkranz
• nicht lösbar, teils auch mit kraftschlüssigen Anteilen:
  • Nieten
  • Durchsetzfügen
  • Verstiften
  • Klebeanker

Stoffschluss

Stoffschlüssige Verbindungen werden alle Verbindungen genannt, bei denen die Verbindungspartner durch atomare oder molekulare Kräfte zusammengehalten werden. Sie sind gleichzeitig nicht lösbare Verbindungen, die sich nur durch Zerstörung der Verbindungsmittel trennen lassen:

• Löten
• Schweißen
• Kleben
• Vulkanisieren
• Pressen

Siehe auch

• Verbindungstechnik (Elektrotechnik)

Weblinks

• Konstruktionsatlas (Maschinenbau)