Forum: Mechanik, Gehäuse, Werkzeug Schrauben und Vibrationen?


von Andre S. (robomouse)


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Was mir gerade wieder einmal aufgefallen ist, mir aber nicht erklärlich 
ist:

Warum drehen sich lockere Schrauben durch Vibrationen zu 99& AUS dem 
Gewinde, selbst wenn sie dafür nach oben müssen. Ich hab nie gesehen, 
das sich die Mutter dagegen mal festzieht .. ??

von Amateur (Gast)


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Woran siehst Du, dass sich eine Schraube nicht festgedreht hat :-)

Sicher kennst Du das Konzept des selbstsperrenden Antriebes (Schnecke).

Erhöhe die Steigung, so sperrt der Antrieb nicht mehr. Übst Du jetzt 
etwas Druck aus, so bewegt sich das System - in Druckrichtung.
Die Druckrichtung bei einer Schraube ist aber in Richtung raus und nicht 
rein. Der Schraubenkopf drückt ja auf irgendeine Fläche.

von je hoo. (Gast)


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Wenn sich eine Schraube entschliessen wuerde sich selbst festzuziehen 
wuerde sie nicht auffallen...

von Amateur (Gast)


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@ je hoo

... es sei denn Dir fällt der Schraubenkopf ohne Schraube auf. Nach Fest 
kommt bekanntlich Kaputt.

von Michael_ (Gast)


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Andre S. schrieb:
> Warum drehen sich lockere Schrauben durch Vibrationen zu 99& AUS dem
> Gewinde, selbst wenn sie dafür nach oben müssen. Ich hab nie gesehen,
> das sich die Mutter dagegen mal festzieht .. ??

So abwegig ist das nicht.
Du hast zwei Bleche, eine Schraube und eine Mutter.
Ziehst du das nur über die Schraube an, so wird sich das lösen.
Ziehst du aber die Mutter an, bleibt es fest.

von Andre S. (robomouse)


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Amateur schrieb:

> Erhöhe die Steigung, so sperrt der Antrieb nicht mehr. Übst Du jetzt
> etwas Druck aus, so bewegt sich das System - in Druckrichtung.
> Die Druckrichtung bei einer Schraube ist aber in Richtung raus und nicht
> rein. Der Schraubenkopf drückt ja auf irgendeine Fläche.

Das würde bedeuten, dass wenn ich eine Schraube mit Linksgewinde nehme, 
sich diese festziehen müsste...?

von Häsch Define (Gast)


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Eine Schraube kann sich doch sehr wohl und schnell ganz raus drehen, 
wenn eine Resonanz sie an einem Gewinde zunehmend beschleunigt. Dann 
bekommt sie auch Bewegungsenergie, um nach oben zu steigen. Weil es in 
Richtung "fest" nicht weiter geht, dann eben in Richtung "locker".

Die selbstsichernde Schraube macht das eben nicht so leicht mit, weil es 
auf dem Gewinde ordentlich Reibung gibt, und mit Zahnscheiben oder 
gekonterte Schrauben auch nicht.

von Andre S. (robomouse)


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Meine Augangssituation gestern war, dass ich in ein Gehäuse, in das ich 
8 Schrauben nur locker eingedreht hatte noch eine kleine Öffnung mit dem 
Dremel reinfräsen wollte und kurz danach alle 8 Schrauben fast 
zeitgleich auf den Tisch fielen ...

von stefanus (Gast)


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Ist doch Logisch. Wenn die Schrauben sich weiter rein wackeln würden, 
dann würde die Reibung immer größer werden. Einfacher ist die umgekehrte 
Richtung, da wird die Reibung immer geringer und die Vibration immer 
stärker.

Ob Links- oder Rechtsgewinde ist doch völlig egal. Die Drehrichtung hat 
damit nichts zu tun.

Wenn Du ziellos durch die Altsadt läuft, bleibst DU ja auch nicht 
irgendwann in einer Ritze stecken. Du suchst Dir ganz automatisch einen 
bequemen Weg. Deswegen bemühen sich Geschäfte immer um einen Platz an 
der breitesten Straße.

von Achim H. (anymouse)


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Andre S. schrieb:
> Meine Augangssituation gestern war, dass ich in ein Gehäuse, in das ich
> 8 Schrauben nur locker eingedreht hatte noch eine kleine Öffnung mit dem
> Dremel reinfräsen wollte und kurz danach alle 8 Schrauben fast
> zeitgleich auf den Tisch fielen ...

Okay, mal ein anderes Gedankenexperiment: Man nehme eine sehr lange 
Gewindestange, in der Mitte eine Mutter. Ein Ende ("geschlossenes Ende") 
verändere man so, dass die Mutter hier sich festziehen würde (z.B. 
weitere Mutter festschweißen), am anderen Ende ("offenes Ende") kann die 
Mutter herunterfallen. Diese Stange wird waagerecht ausgerichtet und 
dann in Vibrationen versetzt. Was passiert?

Meine Vermutung:

Es ist sehr, sehr unwahrscheinlich, dass die Kraft der Vibration 
ausreicht, sie am geschlossenen Ende so fest zu ziehen, dass dieselbe 
Vibrationsart sie nicht wieder losrütteln kann. Man könnte sich also das 
geschlossene Ende als einen Umkehr- oder Reflexionspunkt ansehen.

Den Rest der Zeit dürfte die Mutter etwas wie einen Random Walk auf der 
Stange ausführen. Mit der Zeit nimmt die Wahrscheinlichkeit immer mehr 
ab, dass sie auf diesem Weg nicht weiter als bis genau zum offenen Ende 
gelangt (und damit abfallen würde).

von Dieter J. (fossi)


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Lockere Schrauben sind im Maschinenbau nicht üblich! Entweder ich will 
mehrere Teile fest verschrauben oder ich brauch keine Schraubverbindung 
an dieser Stelle als Konstruktionselement. Dies mal vorneweg.

Wenn sich die Schrauben bei Vibrationen lösen, dann ist in vielen Fällen 
die Schraubverbindung falsch ausgelegt (sprich die Vorspannkraft ist zu 
nieder oder nicht vorhanden bei dynamischer Belastung).
Auch Schraubverbindungen kann man berechnen und muß die je nach 
Einsatzzweck entsprechend auslegen.
Hier ein Einstieg in die Verschraubungstechnik:

https://de.wikipedia.org/wiki/Schraube_%28Verbindungselement%29

https://de.wikipedia.org/wiki/Schraubensicherung

http://www.mitcalc.com/doc/boltcon/help/de/boltcontxt.htm

Vielleicht erklären diese Links diverses.

: Bearbeitet durch User
von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Schrauben werden immer statisch vorgespannt, sind also selbst elastisch.
Bei der Rüttelbewegung wird die Schraube beschleunigt. Ist diese 
Beschleunigung groß genug, so bekommt die Schraube aufgrund eigener 
Massenträgheit irgendwann die Gelegenheit nur noch aufzuliegen. An 
diesem Punkt kann sie sich dann um ihre Rotationsachse drehen. Von 
beiden Drehrichtungen ist nur eine förderlich, die andere wird blockiert 
da die Schraube dazu wieder vorgespannt werden müßte (diesmal dynamisch, 
extra zu der statischen obig genannten Funktionalvorspannung). Also wird 
die Schraube einen kleinen Ruck in die Lösedrehrichtung machen. 
Irgendwann ist die Beschleunigungsperiode vorbei, aber die Schraube nun 
etwas weniger vorgespannt. Das Spiel wiederholt sich, usw. Am Ende ist 
die Schraube draußen!

von Roland E. (roland0815)


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Interessanter Weise neigen vor allem DIN-Gewinde zum loseklappern (oder 
festfressen). Zöllige Gewinde sind da irgendwie "anders"...

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Die Coriolis-Kraft wurde noch nicht beschuldigt. Auf der Südhalbkugel 
ist es für Linksgewinde und Rechtsgewinde genau umgekehrt.

Und die Beiträge von Edsel Murphy zum Verständnis des Verhaltens 
unbeseelter Objekte fehlen auch noch:
http://cds.linear.com/docs/en/application-note/an47fa.pdf#page=130

von Dieter J. (fossi)


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Abdul K. schrieb:
> Schrauben werden immer statisch vorgespannt, sind also selbst elastisch.
> Bei der Rüttelbewegung wird die Schraube beschleunigt. Ist diese
> Beschleunigung groß genug, so bekommt die Schraube aufgrund eigener
> Massenträgheit irgendwann die Gelegenheit nur noch aufzuliegen. An
> diesem Punkt kann sie sich dann um ihre Rotationsachse drehen. Von
> beiden Drehrichtungen ist nur eine förderlich, die andere wird blockiert
> da die Schraube dazu wieder vorgespannt werden müßte (diesmal dynamisch,
> extra zu der statischen obig genannten Funktionalvorspannung). Also wird
> die Schraube einen kleinen Ruck in die Lösedrehrichtung machen.
> Irgendwann ist die Beschleunigungsperiode vorbei, aber die Schraube nun
> etwas weniger vorgespannt. Das Spiel wiederholt sich, usw. Am Ende ist
> die Schraube draußen!

Bevor Du über die Schraubverbindung philosophierst, lies dir erst mal 
die Artikel über Schraubverbindungen durch.
Der von dir geschilderte Fall von Massenträgheit, sollte das so sein, 
zeigt eindeutig, daß die Schraubverbindung ihre Vorspannkraft verliert, 
weil sie falsch ausgelegt wurde. Woher soll die Schraube, wenn sie nur 
noch aufliegt, das Drehmoment her bekommen, um die Verbindung zu lösen?

Manchmal hilft, vor dem Schreiben etwas im Kopf einzuschalten!

Ein Lehrer hat mal in einer Unterichtsstunde vor gut 30 Jahren zu einem 
Mitschüler gesagt:
Sagen doch Sie was zu dem Thema, Sie können mit viel Worten nichts 
sagen.

Anscheinend gibt es dieses Phänomen heute immer noch.

von Klaus W. (mfgkw)


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Roland Ertelt schrieb:
> Interessanter Weise neigen vor allem DIN-Gewinde zum loseklappern
> (oder
> festfressen). Zöllige Gewinde sind da irgendwie "anders"...

Dafür gibt es auch in den DIN-Normen die Feingewinde, die haben weniger 
Probleme mit Losdrehen.

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Auf die Gefahr hin, dass Dieter nochmal lospoltert...

"Woher soll die Schraube, wenn sie nur noch aufliegt, das Drehmoment her 
bekommen, um die Verbindung zu lösen?"
Dss Gewinde ist doch eine Art schiefer Ebene, auf der die Mutter nach 
außen geschoben werden kann - wenn das leichtgängig genug ist.

Der Wikiartikel zur Schraubensicherung nennt vor allem viele 
"unwirksame" Methoden. Gibt es überhaupt gängige "wirksame" Sicherungen?

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Dieter J. schrieb:
> Bevor Du über die Schraubverbindung philosophierst, lies dir erst mal
> die Artikel über Schraubverbindungen durch.

Ich habe ein Semester Mechanik gehört.


> Der von dir geschilderte Fall von Massenträgheit, sollte das so sein,
> zeigt eindeutig, daß die Schraubverbindung ihre Vorspannkraft verliert,
> weil sie falsch ausgelegt wurde. Woher soll die Schraube, wenn sie nur
> noch aufliegt, das Drehmoment her bekommen, um die Verbindung zu lösen?
>

Die Vorspannkraft muß die dynamisch erzeugte Gegenkraft immer 
übersteigen. Also muß das Anzugdrehmoment bei stark beschleunigten 
Gerätschaften entsprechend auch tendenziell höher liegen.

Wenn die Schraube nur noch aufliegt, ist es keine Schraubverbindung 
mehr! Ja, den Satz zweimal lesen.
Das Gerät hat natürlich immer bei Rüttelbewegung auch Kräfte in 
Rotationsrichtung der Schraube. Und weil sich das Gerät während der 
Rüttelei nicht wesentlich um diese Achse dreht, auch immer in jeweiliger 
Gegenrichtung! Das ist der obige Begriff der Periode. Damit hat die 
Schraube immer beide Möglichkeiten links oder rechts zu drehen. Damit 
ist auch die Art des Gewindes egal. Das ist natürlich kein vollständiger 
Beweis, aber ein Indiz für die Richtigkeit meiner Behauptung.


> Manchmal hilft, vor dem Schreiben etwas im Kopf einzuschalten!
>

Dann nenn uns doch einfach eine Quelle, wo dieses Phänomen besser 
erklärt wird als das was ich mir ausdachte. DENN ich habe nie irgendwo 
eine Erklärung darüber lesen dürfen. GENAU deswegen habe ich mir die 
Arbeit gemacht, anderen eine mögliche Erklärung hinzuschreiben. Ich 
meine ich bin ein fauler Mensch und es fällt mir wirklich schwer den 
Hemmschuh beiseitezustreifen und loszuschreiben und das auch zu Ende zu 
bringen!

Das einzige was ich mir vorwerfen kann, ist, daß ich nicht aktuell das 
Internet nach Erkärungen durchforstet habe. Mittlerweile findet man halt 
vieles was früher allerhöchstens irgendwo in einem Buch stand. Was man 
aber nicht gezielt suchen konnte, außer man stieß per Zufall drauf. 
Google-Index in der Bibliothek gibt es nicht. Stichworte greifen zu 
kurz.


> Ein Lehrer hat mal in einer Unterichtsstunde vor gut 30 Jahren zu einem
> Mitschüler gesagt:
> Sagen doch Sie was zu dem Thema, Sie können mit viel Worten nichts
> sagen.
>
> Anscheinend gibt es dieses Phänomen heute immer noch.

Deine Überheblichkeit teile ich nicht. Ich unterrichte sogar als Lehrer 
und da muß ich dir sagen: Mir ist ein Schüler lieber der was falsches 
sagt, als einer der nix sagt. Ganz definitiv! Auf das Falsche kann ich 
eingehen.


Das Bohrsche Atommodell ist auch definitiv falsch, reicht aber für 
einfachere Betrachtungen der sowieso nicht vollständig erfassbaren 
Wirklichkeit, völlig aus! Wenn man mehr will, bitteschön: 
Kalottenmodell. Aber bringt es dir Mehrwert? Das mußt du je nach 
Anwendung selber einscheiden.

Punkt.

von Dieter J. (fossi)


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Abdul K. schrieb:
> Ich habe ein Semester Mechanik gehört.

Dann ist da wohl nicht viel rübergebracht worden, sonst würde dir der 
Begriff Verspannungsschaubild einer Schraubverbindung etwas sagen..

Falls Du Probleme mit der Suche hast, so suche doch mal unter dem 
Begriff Verspannungs- Diagramm oder -Schaubild (gehört zu den Grundlagen 
der Mechanik der Verbindungselemente) bzw. schiefe Ebene.

Aber trotzdem noch eine weitere Quelle zur Schraubverbindung 
(umfangreiche Herstellerinfos).
http://www.kamax.com/fileadmin/user_upload/dokumente/Schraubenbrevier.pdf

"Dann nenn uns doch einfach eine Quelle, wo dieses Phänomen besser
erklärt wird als das was ich mir ausdachte."

Wenn Du dir die Erklärung ausgedacht hast, dann ist das für dich 
vielleicht eine Erklärung, aber die muß ja nicht allgemein gültig sein.
Ich hab 3 Links genannt, aber die wurden vermutlich nicht beachtet.

Für mich ist damit das Thema und die Diskussion hiermit beendet.
Lesen mußt du selbst.

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Ah danke. Nee, Links habe ich echt keine gesehen. Ich kenn auch 
niemanden der sich für die Funktion einer Schraube wirklich 
interessiert. Aber das Problem habe ich oft.
Das Semester verbrachten wir mit der Berechnung von Schrauben - also 
echt sinnleer für Elektroniker. Eine Erklärung der Physik gab es nicht! 
Hochschulen sind manchmal extrem unproduktiv. Im Fach Elektrotechnik 
genau das Gleiche: 1 Semester Berechnung von 50Hz Einphasentrafos. Toll.

von KeinGast (Gast)


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Mit den richtigen Schrauben passiert das nicht!

http://www.willkommen-im-matsch.de/Lustig/sonderschr.htm

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