Gewindestangen als Spindelersatz

Luky S. schrieb:

Hat wer Infos welche Kräfte man so ungefähr mit einer ganz gewöhnlichen Gewindestange (z.B. M8 oder M12) und einer passenden Mutter in Längsrichtung übertragen kann und wie viel Drehmoment dafür benötigt wird, also wie groß die "Getriebe"Verluste sind? Hintergrund ist der, das ich einige nur sehr selten zu verstellende Linearführungen brauche, wo sich der doch beträchtliche Preis für richtige (Trapez)Spindeln nicht lohnt.

Vor fast dreissig Jahren bauten mein Freund und ich eine CNC Gravurmaschine. Ich mit Trapezspindel, er billigerweise mit Gewindestange.

Da hat sich durch Messungen herausgestellt, daß die Gewindesteiggenaugigkeit der Gewindestangen beträchtlich schlechter war und nicht-linear. Die von mir benutzten doppelgängigen gehärteten Trapezspindeln (0.375") hatten nur 0.003" Fehler per Fuß(~30cm). Die Gewindestangen hatten da mindestens das fünffache an Totalfehler. Die Anti-Spiel Muttern waren bei ihm durch Federn verspannte Messingmuttern realisiert. Unsere Maschinen sind nicht metrisch.

Reibung war auch größer, aber das ließ sich durch Polieren und Gebrauch verbessern. An sich arbeitete die andere Maschine sonst recht ordentlich, wenn auch nicht so genau. Für die LP Herstellung machte es nicht wirklich etwas aus. Billiger war es auf alle Fälle. Kannst also machen, wenn die Genauigkeit kein No-Go ist. Naja, seine Maschine funktioniert auch heute noch.

Aber das war 1995. Heutzutage hätte ich dafür Kugelumlaufspindeln genommen. Meine 1.8m lange Trapezspindel kostete mich über $100. die Muttern waren auch nicht billig. Damals war alles beträchtlich teurer und Recherchen schwieriger.

Also, ich würde einfach eine passende Chinaspindel mit zugehörigen Anti-Spiel Muttern kaufen. So teuer sind sie ja nicht. Ich habe natürlich auch keine Ahnung wie hoch Deine Genauigkeitsanforderungen sind. Mit SW Korrektur könnte man auch die gemessenen Fehler kompensieren. Ist halt Frage des Aufwands. Also, machbar ist es mit Gewindestangen auf alle Fälle, solange die Kompromisse tragbar sind.

Gerhard

Ich habe überhaupt keine Genauigkeitsanforderungen, ist keine CNC Maschine. Da werden Dinge fixiert oder hochgehoben, mich interessieren "nur" die machbaren Kräfte

Luky S. schrieb:

Ich habe überhaupt keine Genauigkeitsanforderungen, ist keine CNC Maschine. Da werden Dinge fixiert oder hochgehoben, mich interessieren "nur" die machbaren Kräfte

Das was wirklich möglich ist wird sehr stark von dem jeweiligen Produkt abhängen, Fertigunspräzision und Material. Mutter und Gewindestange...

Ich habe (in meinem Elternhaus) noch Federspanner (Für Fahrwegsfedern, bei Stossdämpfertausch bei den alten Golfs und vielen anderen Fahrzeugen notwendig) in der Garage liegen die damals als 12er Stangen geschweisst wurde.

Ein Kollege hatte eine "provisorische Motorhalterung" zum Halten und Anheben des Motorblocks bei Getriebewechsel und ähnlichen Arbeiten wo die echten Motorhalterungen gelöst werden müssen die nur aus einer 12er Spindel bestand und Problemlos ihren Zweck erfüllt hat. (Vielleicht heute noch Erfüllt, nur sind die Selberschraubjahre bei mir weitgehend vorbei)

Vielleicht ist es Sinnvoller das du Angibst mit welchen Kräften du rechnest, und jemand sagt dann aus seiner Erfahrung ob er etwas in dieser Größenordnung schon mal hatte bzw. vielleicht sogar eines vielfaches davon.

Gruß Carsten

Luky S. schrieb:

wer Infos welche Kräfte man so ungefähr mit einer ganz gewöhnlichen Gewindestange (z.B. M8 oder M12) und einer passenden Mutter in Längsrichtung übertragen kann

Gar keine.

Ein metrisches Gewinde ist mit 60 Grad Flankenwinkel absichtlich so geschnitten damit sich die Mutter verklemmt und eben NICHT von alleine auf dem Gewinde verdreht. Die Mutter SOLL sich ja nicht mehr lösen und tut es meistens auch nicht.

Trapezgewinde sind seit China wirklich so spottbillig, es gibt keinen Grund für dermassenen Pfusch wie du ihn vor hast.

Trapezspindel habe ich eben keine rumliegen... Es geht um Gewichte in der Größenordnung von 50kg

50 kg ist Peanuts. Wenns dir um statische Kräfte geht, kannst du mit mindestens einer Tonne für eine M12-Verschraubung rechnen, je nach Material. Rechne mal selber aus für 4.6 Material... Das Moment ist extrem von der Oberfläche der Reibpartner abhängig, heutzutage gilt außerdem eine Moly-Schmierung als Best Practise.

Luky S. schrieb:

welche Kräfte man so ungefähr mit einer ganz gewöhnlichen Gewindestange (z.B. M8 oder M12) und einer passenden Mutter in Längsrichtung übertragen

Kommt auf die Festigkeisklasse an: https://www.theo-schrauben.de/blog/festigkeitsklasse-von-schrauben/ https://www.schrauben-lexikon.de/td3-werkstoffe-stahl.asp

Luky S. schrieb:

wie viel Drehmoment dafür benötigt wird, also wie groß die "Getriebe"Verluste sind?

Mit Molybdänfett im Gewinde und Axiallager unter der Mutter deutlich weniger. Irgendwann dreht sich die Mutter dann unter Last bestimmt von alleine. :-(

Die Festigkeitsklasse der Gewindestangen ist mir nicht bekannt - liegen halt rum, sind aus nichtrostendem Stahl (ich gehe mal von A2-50 aus) und vermutlich über die Jahre gesammelte Baumarktware. Danke für die Erfahrungswerte, ich werde mir da nicht allzu viele Gedanken machen und einfach eine M12 Stange nehmen, das hält die dann schon aus. Wegen dem benötigten Motor: Wenn ich 500N heben will und wir mal von 20% Wirkungsgrad ausgehen (Ist das realistisch? Mir fehlt da völlig das Gefühl für mechanische Werte...), wie wähle ich mir den geeignetsten Motor aus? Gewindesteigung ist 1,75 und knapp unter 1m Fahrweg sollten so gefühlt 20 bis max. 60s dauern dürfen, ansonsten wirds glaube ich langweilig beim daneben stehen und Knöpfchen drücken.

Ein metrisches Gewinde ist mit 60 Grad Flankenwinkel absichtlich so geschnitten damit sich die Mutter verklemmt und eben NICHT von alleine auf dem Gewinde verdreht.

Uebertreib mal nicht. Mein selbstgebauter 3D-Drucker ist >5Jahre mit Baumarkt stangen fuer die Achsen gelaufen. Ja ist, kacke, vor allem weil die Steigung von Baumarktzeugs nicht so konstant ist wie man meint. (sieht man auf dem Druck) Aber grundsaetzlich hat das funktioniert.

Aber natuerlich kann man das auch besser machen....

Vanye

Luky S. schrieb:

ich gehe mal von A2-50 aus

Wirst nicht lange Freude daran haben, die haben einen starken Hang zum "Fressen". Insbesondere wenn die Führungsmuttern aus gleichem Werkstoff sind. Dabei ist nichtmal die ausgeübte Kraft ausschlaggebend, es reichen ein paar fiese Späne oder Macken im Gewinde. Dann: Rien ne va Plus... Kein Stück vor- oder zurück mehr. Messing / Rotguss würd ich hier als Führungs/Tragmuttern empfehlen, und etwas MoS²-Pampe zum Schmieren.

50kg auf M12 ist schon ne Hausnummer wenn häufigeres Verstellen gewünscht ist. Und die Gewindestange wird sich ordentlich biegen bei gewisser Länge und Drucklast. Das bisschen Gewinde ist dann auch schnell heruntergeschruppt... M16 wäre eher meine Wahl, in Fkl. 10.9. Wenn Trapezgewinde nicht zur Debatte steht.

Luky S. schrieb:

Wegen dem benötigten Motor: Wenn ich 500N heben will und wir mal von 20% Wirkungsgrad ausgehen (Ist das realistisch? Mir fehlt da völlig das Gefühl für mechanische Werte...), wie wähle ich mir den geeignetsten Motor aus?

Probelauf mit Akkuschrauber, dann bekommst ein Gefühl dafür. Dann kannst auch mit erstem/zweiten Gang & Drehzahl herumspielen bis das Ergebnis paßt. Gibt das Handgelenk nach, muss ne andere Lösung her.

...geht natürlich auch langweiliger:

https://www.ebay.de/itm/335120065305

Linearmotoren gibt's in mannigfaltigen Ausführungen.

C. D. schrieb:

50kg auf M12 ist schon ne Hausnummer wenn häufigeres Verstellen gewünscht ist. Und die Gewindestange wird sich ordentlich biegen bei gewisser Länge und Drucklast.

50 kg, bzw. 500 N sind nix für n M12 Gewinde...gradmal ~6 MPa. Schlimmer ist bei gewisser Länge dann die Neigung zum Abknicken.

Messinglegierung oder so als Mutter, nicht zu kurz, darf gern 2xd, also 24 mm Gewindelänge haben.

Verluste hängen in erster Linie von der Reibung des Ganzen ab, das lässt sich nur schwer abschätzen.

Luky S schrieb oben vom Heben einer Last mit ~50kg und knapp 1m. In so einem Fall wäre zur Umgehung der Knickgefahr natürlich eine hängende Montage/Konstruktion zu empfehlen

Hermann S. schrieb:

50 kg, bzw. 500 N sind nix für n M12 Gewinde...gradmal ~6 MPa.

Denkfehler bzgl Bruchlast, steht hier nicht zur Debatte. Es geht um Gewindebelastbarkeit / Abrieb.

Hermann S. schrieb:

Messinglegierung oder so als Mutter,

Siehe oben.

Hat man keine sündhaft teure Gewindestange mit exakt definierten Eigenschaften auf der Werkbank liegen, muß übelster Baumarkt-Rotz als Bemessungsgrundlage herangezogen werden.

Hermann S. schrieb:

50 kg, bzw. 500 N sind nix für n M12 Gewinde.

Dir fehlen da tatsächlich etliche Grundlagen, die Vorgabe M12 für sich alleine taugt zu keinerlei Aussage oder gar Berechnungen ggü des TO's Problemstellung.

Kein Denkfehler, die Gewindeflanken halten das schon aus. Die Mutter braucht halt die Tragfähigkeit, sprich genug Gewindegänge (je Material halt) sonst reisst eher dort das Gewinde aus, wenn aus weicherem Material ald die Spindel. Von grossem Verschleiss kann eher nicht ausgehen, wenn nur sehr selten verstellt wird.

Dass die Angaben für eine Berechnung des Ganzen ungenügend sind is klar. Hab mich lediglich auf die 50 kg bezogen.

Also mal ne ganz grobe Schätzung zur Ausgangsfrage: Ne M12 er 4.6 Schraube (und höher würd ich ne Baumarkt Gewindestange nicht einschätzen) zieht man mit 32 Nm an. Spannungsquerschnitt von 84,3 mm2 x Festigkeit 240 N/mm2 = ~ 20 kN

Heisst du schaffst mit ~ 32 Nm ca. 2 T...ganz grob

ABER: Abhängig von der Reibung die du überall hast, nich nur der Reibung im Gewinde. Wenn du den "Schraubenkopf" zb mit nem Axialkugellager statt Gleitlager ausführst, wirst Du für die 20 kN weitaus weniger Drehmoment benötigen. Entsprechende Auslegung der Mutter vorrausgesetzt

HAllo,

Hippelhaxe schrieb:

Luky S. schrieb:

Hat wer Infos welche Kräfte man so ungefähr mit einer ganz gewöhnlichen Gewindestange ... (z.B. M8 oder M12) und einer passenden Mutter in Längsrichtung übertragen kann ... also wie groß die "Getriebe"Verluste sind?

Schon bei Trapezgewindespindeln ist der Wirkungsgrad mau (Richtwert: 50%); bei normalem Befestigungsgewinde würde ich mit 20% rechnen.

Ich kenne als Anhaltswerte 10% für metrisches Befestigungsgewinde, 30% für Trapezgewinde. Wobei das natürlich sehr von der Materialpaarung und der Schmierung abhängt.

Mit freundlichen Grüßen Thorsten Ostermann

Wenn das nötige Drehmoment soooo wichtig ist, dann messen: Gewindestange mit passend schweren Mörtelsäcken unter eine Leiter hängen, gegen mitdrehen abblocken und Drehmoment mit Kofferwaage am Schraubenschlüssel messen. Geht schneller, als hier lang auf Werte zu hoffen.

Man beachte die unterschiedliche Materialgüte in den Baumärkten. Man bekommt nicht immer "8.8". Der einzige Baumarkt ist meines Wissens das Bauhaus welches zwei verschiedene Güten vertreibt.

Bei mir musste wegen Bodensenkung eine Ecke des Hauses angehoben werden. Der Dachüberstand steht dort mit einem 2“ Rohr auf Fundament.

Da habe ich statt der festen Verschraubung der Fussplatte diese auf 4 M12 Gewindestangen gestellt und von Hand um ca. 4cm hochgedreht.

Das waren etliche 100kg, die da angehoben wurden. Bei weiterer Bewegung jetzt jederzeit nachstellbar 🤗🤗

Hippelhaxe schrieb:

Achtung: Endschalter und Not-Aus vorsehen; an Spindeltrieben entstehen UNHEIMLICHE Kräfte.

Uhaaaa... Ich bekomme fürchterliche Angst...

C. D. schrieb:

Gibt das Handgelenk nach, muss ne andere Lösung her.

Gibt es irgendwo günstig Austauschhandgelenke? :-)

Luky S. schrieb:

Hintergrund ist der,

das ich einige nur sehr selten zu verstellende Linearführungen brauche, wo sich der doch beträchtliche Preis für richtige (Trapez)Spindeln nicht lohnt.

"beträchtliche Preis" ??? 1,73 €

https://neff-gewindetriebe-shop.de/produkt/tgt-rpts-14x4-rh/?gad_source=1&gclid=EAIaIQobChMInqO0g-DihgMVGJKDBx37lSM7EAQYBCABEgLia_D_BwE#mutter

Re D. schrieb:

M12 ohne zusätzliche Führung kannst du bei 1m könne vergessen.

Dann muss eben die obere Lagerung so konstruiert werden, dass die Gewindestange daran hängt. Was ist an so einer Überlegung so schwierig?

Luky S. schrieb:

Wenn ich 500N heben will und wir mal von 20% Wirkungsgrad ausgehen (Ist das realistisch? Mir fehlt da völlig das Gefühl für mechanische Werte...), wie wähle ich mir den geeignetsten Motor aus? Gewindesteigung ist 1,75 und knapp unter 1m Fahrweg sollten so gefühlt 20 bis max. 60s dauern dürfen

Das lässt sich einfach rechnen: M12 hat 1,75mm Steigung. Wenn man an einem 1m langen Hebel mit 1N zieht (=1Nm Drehmoment) und dann einen ganzen Kreis zieht, also 3142mm zurücklegt, hebt sich die Last um 1,75mm. Die Übersetzung ist mit 3142:1,75 rund 1800-fach, 1Nm ergibt also 1800N Hubkraft. Für die gewünschten 500N braucht man 0,28Nm. Bei 20% Wirkungsgrad M=1,4Nm. 1m Hubweg in 20s erfordern 571 Umdrehungen in 20s entsprechend n=29U/s. P(in Watt)=2 x Pi x M x n =2 x 3,14 x 1,4 x 29 = 255W https://www.torcbrain.de/drehmoment-und-leistung/index.html Mit einem 100W Motor mit 571U/min Getriebe dauert es etwa eine Minute, falls die 20% stimmen.

Wolf17 schrieb:

Luky S. schrieb:

Wenn ich 500N heben will und wir mal von 20% Wirkungsgrad ausgehen (Ist das realistisch? Mir fehlt da völlig das Gefühl für mechanische Werte...), wie wähle ich mir den geeignetsten Motor aus? Gewindesteigung ist 1,75 und knapp unter 1m Fahrweg sollten so gefühlt 20 bis max. 60s dauern dürfen

Das lässt sich einfach rechnen: M12 hat 1,75mm Steigung. Wenn man an einem 1m langen Hebel mit 1N zieht (=1Nm Drehmoment) und dann einen ganzen Kreis zieht, also 3142mm zurücklegt, hebt sich die Last um 1,75mm. Die Übersetzung ist mit 3142:1,75 rund 1800-fach, 1Nm ergibt also 1800N Hubkraft. Für die gewünschten 500N braucht man 0,28Nm. Bei 20% Wirkungsgrad M=1,4Nm. 1m Hubweg in 20s erfordern 571 Umdrehungen in 20s entsprechend n=29U/s. P(in Watt)=2 x Pi x M x n =2 x 3,14 x 1,4 x 29 = 255W https://www.torcbrain.de/drehmoment-und-leistung/index.html Mit einem 100W Motor mit 571U/min Getriebe dauert es etwa eine Minute, falls die 20% stimmen.

Schöne Rechnung, aber völlig untauglich in der Praxis...

29 Umdrehungen pro Sekunde der Spindel??????????????????????????

Esmu P. schrieb:

Schöne Rechnung, aber völlig untauglich in der Praxis

Was ist an der Rechnung untauglich? So sieht der TO jetzt, was er da verlangt. Er muss halt mit einer Bohrmaschine probieren, ob ihm seine Konstruktion bei 10U/s (100W Motor) schon um die Ohren fliegt.

M12 hat 1,75mm Steigung. Wenn man an einem 1m langen Hebel mit 1N zieht (=1Nm Drehmoment) und dann einen ganzen Kreis zieht, also 3142mm zurücklegt, hebt sich die Last um 1,75mm. Die Übersetzung ist mit 3142:1,75 rund 1800-fach, 1Nm ergibt also 1800N Hubkraft

Ich habe leider einen Fehler gemacht, der Umfang mit r=1m ist 6,28m ...3600N Hubkraft...0,7Nm... 128W. Für 10U/s reicht dann ein 50W Motor.