Elastische Nachgiebigkeit
Definition und Einfluss der elastischen Nachgiebigkeit
Die elastische Nachgiebigkeit einer Schraubenverbindung beschreibt ihre Fähigkeit, sich unter axialer Belastung elastisch zu verformen. Sie resultiert aus der seriellen Nachgiebigkeit von Schraube, verspannten Bauteilen und ggf. eingesetzten federnden Verbindungselementen. Diese Nachgiebigkeit hat direkten Einfluss auf die Lastverteilung, den Verlauf der Montagevorspannkraft sowie auf die Setz- und Gleitfestigkeit der Verbindung.
Anwendungsrelevanz erhöhter Nachgiebigkeit
Eine hohe Nachgiebigkeit ist insbesondere erforderlich bei kurzen Klemmlängen (z. B. im Leichtbau), hohen thermischen Belastungen oder dynamischen Beanspruchungen. In solchen Fällen trägt sie zur Stabilisierung der Verbindung bei.
Wirkung federnder Verbindungselemente
Federnde Verbindungselemente wie Spannscheiben erhöhen die Nachgiebigkeit signifikant. Sie werden in relevanten Normen wie DIN 25201, DIN ISO 17976 und der VDI 2230 Blatt 1 ausdrücklich empfohlen. Ihre Wirksamkeit setzt jedoch voraus, dass eine reproduzierbare und relevante Federcharakteristik gegeben ist. Wirksame Federeigenschaften gem. der DIN267-26 haben z.B. Spannscheiben gem. DIN 6796 für die Festigkeitsklasse 8.8 oder NSK-Scheiben nach Festigkeitsklassen und Anwendungen differenziert.
Klassische Federelemente sind technisch überholt
Klassische Federelemente wie Federringe oder einfache Federscheiben bieten häufig keine ausreichende Federwirkung. Aufgrund ihrer begrenzten Wirksamkeit gelten sie als technisch überholt, was zur Rücknahme entsprechender Normen geführt hat.
Prüfverfahren zur Federwirkung
Die DIN 267-26 beschreibt standardisierte Prüfverfahren, z. B. die Restfederkraftprüfung, zur Ermittlung der Federwirkung von Spannscheiben in Verbindung mit Schrauben der Festigkeitsklasse 8.8. Damit lassen sich spezifische Federkennlinien für verschiedene Werkstoffe und Geometrien erfassen.
Rechnerische Bewertung gemäß VDI 2230
Die rechnerische Berücksichtigung von Spannscheiben gemäß VDI 2230 Blatt 1 zeigt, dass Vorspannkraftverluste deutlich reduziert werden können. Dies ist besonders bei kurzen Klemmlängen von Bedeutung. Spannscheiben und NSK-L-Scheiben liefern dabei vergleichbare Ergebnisse.
Technischer und wirtschaftlicher Nutzen
Federnde Verbindungselemente stellen nicht nur eine technische, sondern auch eine wirtschaftliche Lösung zur Erhöhung der Verbindungssicherheit dar. Ihr Einsatz kann die Lebensdauer und Betriebssicherheit von Schraubenverbindungen verbessern.
Gleitfestigkeit und funktionale Sicherheit
Federnde Elemente leisten einen wesentlichen Beitrag zur Erhöhung der Gleitfestigkeit und damit zur funktionalen Sicherheit der Verbindung. Ihre Berechnung ermöglicht eine optimierte Auslegung unter anspruchsvollen Bedingungen.
Zukunftsperspektiven im Kontext nachhaltiger Konstruktion
Im Kontext ressourcenschonender Konstruktionen und CO₂-Reduktion wird der Einsatz federnde Schraubensicherungselementen zukünftig noch wichtiger. Ihre Fähigkeit, konstruktive Schwächen auszugleichen, fördert nachhaltige und robuste Produktentwicklungen.
Multifunktionale Schraubensicherungselemente
Multifunktionale Sicherungselemente kombinieren mehrere Wirkprinzipien, darunter auch die elastische Nachgiebigkeit. Neben dem Schutz gegen Losdrehen tragen sie auf diese Weise zur Erhöhung der Robustheit und Zuverlässigkeit bei. Multifunktionale Schraubensicherungselementen sind zum Beispiel federnde Keilsicherungsscheiben bzw.-paare oder NSK-Scheiben.