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Nachricht |
ZeeChe
Anmeldungsdatum: 09.11.2022
Beiträge: 1
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 ZeeChe Verfasst am: 09. Nov 2022 12:58 Titel: Welches Drehmoment für definierten Druck auf Gewindestange M |
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Meine Frage:
Hallo Ich bitte um Unterstützung für ein brandaktuelles Thema:
Ich bin dabei ein Batteriesystem für meine Solaranlage zu erstellen. Die Batterien sind LiFePo4 Prismenzellen. (EVE 3,2V 280 Ah, Maße H:207mm, B:174mm, T:72mm)
Diese werden in einem Kasten aus Blech (jeweils 4mm Dicke bei den zu verschraubenden Teilen vorn und hinten) und Gewindestangen (Standart M8 ) über die kürzeste Seite zusammengeschraubt. Dazu werden insgesammt sechs Gewindestangen M8, je zwei links, rechts und unten, ganz nah an den Blöcken sitzend, mit einem Drehmomentschlüssel angezogen. (5Nm bis 100Nm möglich)
Daraus entsteht dann ein Block, mit 12,8V Spannung in der ungefähren Größe einer Autobatterie.
Jetzt die Aufgabe: Der Hersteller gibt vor, dass die Blöcke mit einer Kraft von 200kg (!) zusammengepresst werden müssen, um vorzeitige Alterung, bzw. mechanischen Verschleiß beim Be- und Entladen durch Ausdehnung zu verhindern. Dazu kann ich die Sechs rundum verteilten Gewindestangen mit einem genauen Drehmoment anziehen.
Für mich habe ich folgende Bedingungen festgelegt:
1. Die Durchbiegung der beiden zu verschraubenden Bleche vorn und hinten (dazwischen sind die Akkublöcke dann eingespannt) kann ich bei 4mm Blechdicke und den geforderten 200kg (!) ignorieren.
2. Die sechs Gewindestangen sind relativ gleichmäßig verteilt, so dass das gesuchte Drehmoment auf alle Schrauben die gleiche sein kann und es sind alles ungeölte M8 Standardgewinde.
3. Ich habe überhaupt keine Idee wie ich soetwas ausrechnen soll, da ich einen praxisrelevanten Wert suche und nur schulmäßige Formeln gefunden habe, welche entweder sehr niedrige (0,4 Nm) oder sehr hohe Werte (> 20 Nm) auswerfen.
Meine Ideen:
Meine Ideen:
Ich gehe erstmal davon aus, dass sich sechs Gewindestangen in die Kraft oder Druck hineinteilen.
Ich gehe weiterhin davon aus, dass die zu Verschraubende Fläche eigentlich keine Relevanz hat, da es zum Schluss 200kg Anpresskraft gesammt sein sollen. -> (Druck ist ja eigentlich Kraft auf Fläche)
Weiterhin sind 200kg eine Gewichtskraft und hat (vorerst) nichts mit Druck oder Zug zu tun, den ich erzeugen will.
Rein von der praktischen Natur, würde ich auf einen Wert zwischen 4Nm und 15Nm tippen, aber dies sind nur Erfahrungswerte beim anziehen von Schrauben.
Kann mir das mal jemand praktisch erklären? Er hilft da garantiert nicht nur mir...
Danke.
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Mathefix
Anmeldungsdatum: 05.08.2015
Beiträge: 5866
Wohnort: jwd
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| Mathefix Verfasst am: 09. Nov 2022 17:24 Titel: |
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Anhängend die Formeln zur Bestimmung des Anziehmoments bei Schrauben.
HINWEIS: SICHERHEITSFAKTOR NICHT BERÜCKSICHTIGT.
Der Sicherheitsfaktor ist bei der Vorspannkraft zu berücksichtigen.
Berechnungen führe ich nicht durch - bin kein Ingenieurbüro!
| Beschreibung: |
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Download |
| Dateiname: |
Anziehmoment.pdf |
| Dateigröße: |
211.05 KB |
| Heruntergeladen: |
105 mal |
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ZeeChe nochmal
Gast
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| ZeeChe nochmal Verfasst am: 09. Nov 2022 21:02 Titel: 1x durchgespielt und irgendwie.. |
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Ich hatte ehrlich gesagt gehofft, dass Mathefix antwortet und habe die Formeln für das Anziehdrehmoment mir angeschaut... :-)
Werte für die Schrauben gefunden bei:
Hypertext Transfer Protocol Secure Slash Slash World Wide Web Punkt schweizer-fn.de/helpdat/maschelm/help_maschelm.php
Hypertext Transfer Protocol Secure Slash Slash schraube-mutter.de/gewinde-m8/
Annahme: Reibwert der Kopfauflage analog wie das Gewinde bei 0,14
Formel für Gewindereibwert bei 60°
 = \arctan(0,14 * 1,155) = 0,160312387)
Formel für Steigungswinkel
 = \arctan(\frac{1,25}{7,188*3,14}) = 0,308169071
<br />
)
Formel für Reibdurchmesser Kopfauflage der Muttern (8mm Loch, da die Gewindestange einen My kleiner ist..)
Formel für Vorspannkraft von Kg in Newton
Die Kraft wird gleichmäßig auf sechs Gewindestangen verteilt..
Abschließend zur Ermittlung..
+\mu_{k}*\frac{d_{kr}}{2}) = 327N (\frac{7,188mm}{2} * \tan(0,308169071+0,160312387)+0,14*\frac{21}{2} ) = 1075,427415 Nmm = 1,075Nm)
Ergebnis: 1,075Nm... = -> Handfest (??)
Irgendwas ist da nicht richtig, da 1Nm sehr, sehr wenig ist oder sollte an jeder Stange doch nicht das Sechtel anliegen? (-> 6Nm)
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Mathefix
Anmeldungsdatum: 05.08.2015
Beiträge: 5866
Wohnort: jwd
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| Mathefix Verfasst am: 10. Nov 2022 16:59 Titel: |
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Da haben sich einige Fehler eingeschlichen:
Formel für Gewindereibwert bei 60°
 = \arctan(0,14 * 1,155) = 9,18°)
Formel für Steigungswinkel
 = \arctan(\frac{1,25}{7,188*3,14}) = 3,17°)
In der Formel für das Drehmoment muss der Term
)
lauten.
Rechne mit den Korrekturen nochmal neu.
Gruss
Mathefix
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roycy
Anmeldungsdatum: 05.05.2021
Beiträge: 961
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| roycy Verfasst am: 10. Nov 2022 20:50 Titel: Re: Welches Drehmoment für definierten Druck auf Gewindestan |
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| ZeeChe hat Folgendes geschrieben: | Meine Frage:
Hallo Ich bitte um Unterstützung für ein brandaktuelles Thema:
1. Die Durchbiegung der beiden zu verschraubenden Bleche vorn und hinten (dazwischen sind die Akkublöcke dann eingespannt) kann ich bei 4mm Blechdicke und den geforderten 200kg (!) ignorieren.
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Das ist ohne genaue Kenntnisse der Maße u. Konstruktion eine ganz kühne Annahme, die eine genaue Berechnung in den Bereich der Spekulation verschieben könnte.
Mache mal eine Skizze mit Maßen. Vorher lohnt sich eine Berechnung nicht.
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ZeeChe wieder
Gast
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| ZeeChe wieder Verfasst am: 10. Nov 2022 21:23 Titel: Noch nicht die finale Lösung.. |
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Es geht aufwärts und ich muss mich für mein leihenhaftes Verständiss entschuldigen. Ich benutze Excel im Hintergrund und dieses hatte mir keine Winkel sondern die Standardzahl zurückgegeben.. (Nochmals Entschuldigung, ist echt lange her)
Also, der Arkustangens soll mir zur Berechnung einen Winkel auswerfen. Verstanden!
[Für Excelnutzer wie ich: = Grad(Arctan(....)) -> gilt für alle Werte wo Winkel gefragt sind]
Dann komme ich auch weiter..
=-12,38045142)
Wenn dann davonausgehe, dass mir die eckige Klammer einen positiven Wert bescheinigt komme ich mit der diesmal richtig abgeschriebenen Formel auch mit Excel auf:
 +\mu_{k}*\frac{d_{kr}}{2}]=14549,97697Nmm)
Also:
Sauber! Jetzt liegt der Anzugswert der Mutter auf der Gewindestange im (Eingangs beschrieben) erwarteten Bereich, und für alle Excelnutzer sollte das Problem auch gelöst sein. Noch ein Wermutstropfen für die Theoretiker: "Normale" Drehmomentschlüssel haben eine akzeptierte Streuung von ca. 20% zwischen dem eingestelltem und dem tatsächlichen Wert...
Falls jemand jetzt Einwände hat, bitte melden. Ansonsten bin ich Mathefix gerade sehr, sehr dankbar für diese echt kompetente Hilfe an einem praxisrelevanten Beispiel. :-)
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ZeeChe antwortet
Gast
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| ZeeChe antwortet Verfasst am: 10. Nov 2022 21:46 Titel: Re: Welches Drehmoment für definierten Druck auf Gewindestan |
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| roycy hat Folgendes geschrieben: | | ZeeChe hat Folgendes geschrieben: | Meine Frage:
Hallo Ich bitte um Unterstützung für ein brandaktuelles Thema:
1. Die Durchbiegung der beiden zu verschraubenden Bleche vorn und hinten (dazwischen sind die Akkublöcke dann eingespannt) kann ich bei 4mm Blechdicke und den geforderten 200kg (!) ignorieren.
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Das ist ohne genaue Kenntnisse der Maße u. Konstruktion eine ganz kühne Annahme, die eine genaue Berechnung in den Bereich der Spekulation verschieben könnte.
Mache mal eine Skizze mit Maßen. Vorher lohnt sich eine Berechnung nicht. |
Sorry, dass ich jetzt mit keiner Skizze dienen kann weil ich nicht im Forum angemeldet bin. Aber um meine Annahme verständlich zu machen ist die Ausgangslage folgende:
pressender Werkstoff: 4mm Stahlblech -> relativ hart
zu pressender Werkstoff: ein vielschichtiger Lithium-Eisenphosphat Akku -> relativ weich
Eher zerdrückt es den Akku, wenn die falsche Kraft an liegt, als dass sich das Blech dann anfängt zu verbiegen. 4mm Stahlblech auf 207x174 mm ist echt eine Hausnummer und da bin ich wahrscheinlich eher ein Praktiker. Gängige Industrielösungen an diesem Problem arbeiten mit Stahlbändern und Kunststoffplatten vorn und hinten...
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roycy
Anmeldungsdatum: 05.05.2021
Beiträge: 961
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| roycy Verfasst am: 11. Nov 2022 08:42 Titel: Re: Noch nicht die finale Lösung.. |
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| ZeeChe wieder hat Folgendes geschrieben: | Es geht aufwärts und ich muss mich für mein leihenhaftes Verständiss entschuldigen. Ich benutze Excel im Hintergrund und dieses hatte mir keine Winkel sondern die Standardzahl zurückgegeben.. (Nochmals Entschuldigung, ist echt lange her)
Also, der Arkustangens soll mir zur Berechnung einen Winkel auswerfen. Verstanden!
[Für Excelnutzer wie ich: = Grad(Arctan(....)) -> gilt für alle Werte wo Winkel gefragt sind]
Dann komme ich auch weiter..
Wenn dann davonausgehe, dass mir die eckige Klammer einen positiven Wert bescheinigt komme ich mit der diesmal richtig abgeschriebenen Formel auch mit Excel auf:
Also:
Sauber! Jetzt liegt der Anzugswert der Mutter auf der Gewindestange im (Eingangs beschrieben) erwarteten Bereich, und für alle Excelnutzer sollte das Problem auch gelöst sein. Noch ein Wermutstropfen für die Theoretiker: "Normale" Drehmomentschlüssel haben eine akzeptierte Streuung von ca. 20% zwischen dem eingestelltem und dem tatsächlichen Wert...
Falls jemand jetzt Einwände hat, bitte melden. Ansonsten bin ich Mathefix gerade sehr, sehr dankbar für diese echt kompetente Hilfe an einem praxisrelevanten Beispiel. :-) |
Alles schön anzusehen, aber m.E wegen der vielen unklaren Reib- u. Elastizitätsverhältnisse u. der Drehmomentschlüssel- Ungenauigkeit völlig nutzlos.
Ich würde Gewindestangen mit passend ausgelegten Schraubenfedern (Fa. GUTEKUNST) einsetzen u. die Höhe der Zusammendrückung messen.
Damit bist du einige Ungenauigkeiten los.
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Mathefix
Anmeldungsdatum: 05.08.2015
Beiträge: 5866
Wohnort: jwd
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| Mathefix Verfasst am: 11. Nov 2022 09:45 Titel: Re: Noch nicht die finale Lösung.. |
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| ZeeChe wieder hat Folgendes geschrieben: | Es geht aufwärts und ich muss mich für mein leihenhaftes Verständiss entschuldigen.
Dann komme ich auch weiter..
Falls jemand jetzt Einwände hat, bitte melden. |
=0,22)
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