Klemmkraft

Die Klemmkraft ist erforderlich um, zwei zu fügende Werkstücke zusammenzuhalten. Es ist zu beachten, dass diese Kraft nicht allein ausreicht, um eine Schraubenverbindung herzustellen( siehe Montagevorspannkraft).

Sie ist davon abhängig, ob die Teile einer axialen, tangentialen Last oder beiden Arten ausgesetzt sind. Die erforderliche Klemmkraft wird benötigt, um die Montagevorspannkraft zu berechnen.

Axiale Last

Die Schraube soll Formschluss gewährleisten. Die bedeutet, dass sich die gefügten Werkstücke nicht voneinander abheben dürfen. Damit ist auch gleich die zweite Funktion benannt: Die Schraube soll gleichzeitig dichtend wirken. Da oft Behälter verschlossen werden, in der eine Betriebskraft (z.B. Überdruck) vorherrscht, ist die Klemmkraft von dieser abhängig. Die Betriebskraft des gesamten Werkstücks wird auf die Anzahl der Schrauben verteilt. Stehen also mehr Schrauben zur Verfügung muss von jeder Schraube weniger Kraft aufgewandt werden. Daher wird durch die Anzahl der Schrauben geteilt.

Berechnung:

$F_{\mathrm {k} }(F_{\mathrm {A} })={\frac {S\cdot F_{\mathrm {A} }}{z}}$

Dabei ist S die zu gewährleistende Sicherheit; F_A die maximal auftretende Betriebskraft und z die Anzahl der Schrauben.

Tangentiale Last

Die Schraube soll verhindern, dass die Werkstücke sich gegeneinander verschieben, was durch eine hohe Haftreibung erreicht wird. Dies nennt man Kraftschluss (oder Reibschluss). Da die Haftreibung von der orthogonal auftretenden Normalkraft abhängig ist, wird die durch Erhöhung der Klemmkraft die Reibwirkung proportional angehoben.

Berechnung:

$F_{\mathrm {k} }(F_{\mathrm {t} })={\frac {S\cdot F_{\mathrm {t} }}{\mu \cdot z}}$

Dabei ist S die zu gewährleistende Sicherheit; F_t die tangential auftretende Kraft (auch Querkraft), $\mu$ der Reibwert und z die Anzahl der Schrauben.

Resultierende erforderliche Klemmkraft

Die erforderliche Klemmkraft ist die Summe aus axialem und tangentialem Kraftanteil:

$F_{\mathrm {kerf} }=F_{\mathrm {k} }(F_{\mathrm {A} })+F_{\mathrm {k} }(F_{\mathrm {t} })$

Siehe auch