Mit dem Bolzenflächenrechner lässt sich die Zugspannungsfläche von Bolzen bestimmen. Dies ist entscheidend, um zu verstehen, wie viel Last ein Bolzen tragen kann, wenn er einer Spannung ausgesetzt ist. Die Zugspannungsfläche ist die effektive Querschnittsfläche eines Bolzens, die die Last trägt. Die Berechnung dieser Fläche ist bei Ingenieur- und Bauprojekten unerlässlich, um sicherzustellen, dass Schraubverbindungen stark genug sind, um den aufgebrachten Kräften standzuhalten.
Diese Berechnung ist wichtig für strukturell Sicherheit und Effizienz, da es Ingenieuren hilft, die richtige Schraubengröße und -stärke für die jeweilige Aufgabe auszuwählen.
Formel des Bolzenflächenrechners
Die Formel zur Berechnung der Zugspannungsfläche einer Schraube hängt davon ab, ob es sich um eine metrische (ISO-Norm) oder imperiale Schraube (UN-/UNC-/UNF-Gewinde) handelt.
1. Für metrische Schrauben (ISO-Norm)
Bei metrischen Schrauben berechnet sich der Zugspannungsquerschnitt nach folgender Formel:
As = (π/4) * (d - 0.9382 * P)²
Kennzahlen:
- d ist der Nenndurchmesser der Schraube, gemessen in Millimetern.
- P ist die Gewindesteigung, ebenfalls in Millimetern gemessen.
2. Für Zollschrauben (UN/UNC/UNF-Gewinde)
Für Zollschrauben ist die Formel etwas anders:
As = (π/4) * (d - (0.9743 / TPI))²
Kennzahlen:
- d ist der Nenndurchmesser der Schraube, gemessen in Zoll.
- TPI ist die Anzahl der Gewindegänge pro Zoll.
Begriffserklärung:
- Nenndurchmesser (d): Der Gesamtdurchmesser der Schraube.
- Gewindesteigung (P): Der Abstand zwischen den Gewinden bei metrischen Schrauben.
- Gewinde pro Zoll (TPI): Die Anzahl der Gewinde pro Zoll für Zollschrauben.
Allgemeine Referenztabelle für den Zugspannungsbereich von Schrauben
Hier ist eine Referenztabelle mit den ungefähren Zugspannungsbereichen für gängige Schraubengrößen:
| Schraubengröße (metrisch) | Gewindesteigung (P) | Zugspannungsfläche (mm²) |
|---|---|---|
| M8 | 1.25 | 36.6 |
| M10 | 1.50 | 58.0 |
| M12 | 1.75 | 84.3 |
| M16 | 2.00 | 157.0 |
| Schraubengröße (Zoll) | Gewinde pro Zoll (TPI) | Zugspannungsfläche (in²) |
|---|---|---|
| 1 / 4 "-20 | 20 | 0.0318 |
| 3 / 8 "-16 | 16 | 0.0775 |
| 1 / 2 "-13 | 13 | 0.142 |
| 5 / 8 "-11 | 11 | 0.226 |
Diese Tabelle bietet nützliche Referenzwerte für gängige Schraubengrößen und spart Zeit auf sich wiederholenden Berechnungen.
Beispiel für einen Bolzenflächenrechner
Sehen wir uns anhand eines Beispiels an, wie der Schraubenflächenrechner funktioniert.
Szenario:
Sie haben eine metrische Schraube mit einem Nenndurchmesser von 10 mm und einer Gewindesteigung von 1.5 mm. Sie möchten deren Zugspannungsfläche berechnen.
- Verwenden Sie die Formel: As = (π/4) * (d - 0.9382 * P)²
- Setzen Sie die Werte ein: As = (π/4) * (10 - 0.9382 * 1.5)²
Als = (π/4) * (10 - 1.4073)²
Als = (π/4) * (8.5927)²
As ≈ 58.0 mm²
Die Zugspannungsfläche dieser M10 Schraube beträgt ca. 58.0 mm².
Die häufigsten FAQs
Der Zugspannungsbereich ist entscheidend, da er den Teil der Schraube darstellt, der die Last trägt. Das Verständnis dieses Bereichs trägt dazu bei, sicherzustellen, dass die Schraube den auf sie ausgeübten Kräften standhält, ohne zu versagen.
Der Nenndurchmesser ist der volle Durchmesser der Schraube, während die Zugspannungsfläche die Querschnittsfläche ist, die die Last trägt, unter Berücksichtigung der durch das Gewinde verursachten Verringerung.
Nein, für metrische und imperiale Schrauben gelten unterschiedliche Formeln, da Gewindesteigung und Durchmesser unterschiedlich gemessen werden.