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Bolted #1 2015 - Nord-Lock

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EIN MAGAZIN ZUM THEMA OPTIMIERTE SCHRAUBENSICHERUNG
W W W.BOLTED.COM # 1 2015
GRÜNE ENERGIE
HOCHMODERNE
PRÜFSYSTEME
FÜR DIE
WINDKRAFT­­
INDUSTRIE
RAUSCH DER GESCHWINDIGKEIT
EIN TREFFEN MIT
DEM BESITZER
VON HOT BITS
THAILAND
BRÜCKEN BAUEN
GESCHICHTSTRÄCHTIGES
FÜR KÜNFTIGE
GENERATIONEN
SICHERN
DAS SPIEL HAT BEGONNEN
PADEL –
DER TRENDSPORT IST
GESICHERT
REINE
F(R)IKTION?
LÖSUNGEN FÜR DAS PROBLEM MIT DER REIBUNG IN SCHRAUBENVERBINDUNGEN
Nehmen Sie an einer Live-Vorführung
der Junker-Prüfbank teil!
± 0.3 mm
Die Junker-Prüfbank ist eine Vibrationsprüfmaschine, die
zum Einsatz kommt, um das selbsttätige Losdrehen von
gesicherten und nicht gesicherten Schraubenverbindungen
zu untersuchen. Dabei wirkt auf die Schraubenverbindung
während des Vibrationstests eine Querbelastung.
Die Klemmkraft wird über die komplette Testdauer gemessen
und angezeigt. Durch den Verlauf der Klemmkraft kann die
Schraubenverbindung beurteilt werden.
Amplitude ± 0.3 mm
Frequency 40 Hz
Nutzen Sie die Gelegenheit, anhand des härtesten
Verfahrens zum Prüfen von Schraubenverbindungen
verschiedene Verbindungselemente und
Sicherungslösungen miteinander zu vergleichen. Die
Mitarbeiter von Nord-Lock führen jedes Jahr Tausende von
Junker-Vibrationstests auf der ganzen Welt durch.
Möchten Sie an einer Live-Vorführung teilnehmen?
Ihren Ansprechpartner von Nord-Lock finden Sie hier:
www.nord-lock.com/de/kontakt
Für weitere Informationen zum
technischen Kundendienst QRCode scannen
bolted # 1 2015
Neues zum Thema optimierte Schraubensicherung – ein Kundenmagazin von Nord-Lock
EIN MAGAZIN ZUM THEMA OPTIMIERTE SCHRAUBENSICHERUNG
W W W.BOLTED.COM # 1 2015
GRÜNE ENERGIE
BRÜCKEN BAUEN
HOCHMODERNE
PRÜFSYSTEME
FÜR DIE
WINDKRAFTINDUSTRIE
GESCHICHTSTRÄCHTIGES
FÜR KÜNFTIGE
GENERATIONEN
SICHERN
RAUSCH DER GESCHWINDIGKEIT
EIN TREFFEN MIT
DEM BESITZER
VON HOT BITS
THAILAND
DAS SPIEL HAT BEGONNEN
PADEL –
DER TRENDSPORT IST
GESICHERT
REINE
F(R)IKTION?
LÖSUNGEN FÜR DAS PROBLEM MIT DER REIBUNG IN SCHRAUBENVERBINDUNGEN
Das Magazin Bolted wird von Nord-Lock
herausgegeben und soll dazu beitragen,
das Wissen über Schraubenverbindungen
zu erweitern. Die Nord-Lock Gruppe ist
ein weltweit führender Hersteller von
Schraubensicherungssystemen mit einem
breiten Produktangebot, zu dem unter anderem
die Keilsicherungstechnologie und SuperboltSpannelemente gehören. Diese einzigartigen
Lösungen halten Vibrationen und dynamischen
Lasten stand. Weitere Informationen entnehmen
Sie www.nord-lock.com
Bolted erscheint zweimal jährlich in englischer,
deutscher, japanischer, französischer, chinesischer,
schwedischer und finnischer Sprache und ist für
Nord-Lock­-Kunden weltweit kostenlos erhältlich.
Herausgegeben von Spoon in Göteborg, Schweden,
www.spoon.se
CHEFREDAKTEURIN:
Carin Esberg Lagerstedt
carin.lagerstedt@nord-lock.com
MITHERAUSGEBER:
Ewa Sewerynek
ewa.sewerynek@nord-lock.com
Jason Milburn
jason.milburn@nord-lock.com
REDAKTIONSMANAGERIN:
Lisa Lundqvist
lisa.lundqvist@spoon.se
ÜBERSETZUNGEN:
Språkbolaget
www.sprakbolaget.se
PREPRESS:
Spoon
Erweitern des Kundenstamms für Spreizbolzen
Z
unächst einmal vielen Dank an alle, die in der
letzten Ausgabe an unserer Bolted-Umfrage teilgenommen haben. Die Umfrage endete im
Januar, und so hatten wir im letzten Monat Zeit,
Ihre Antworten sorgfältig auszuwerten. Wir werden
unser Möglichstes tun, um sicherzustellen, dass sich
Ihre Gedanken und Wünsche in den kommenden
Ausgaben widerspiegeln! Haben Sie in letzter Zeit
wertvolle Erkenntnisse zu neuen Anwendungen
oder Themen rund um die Verschraubung gewonnen? Dann wenden Sie sich bitte direkt an mich oder
schicken Sie eine E-Mail an bolted@nord-lock.com
– wir freuen uns immer, von Ihnen zu hören.
2014 haben wir eine Reihe von spannenden
neuen Spreizbolzen-Projekten realisiert. Unsere Spreizbolzen ersetzen große Passbolzen oder
traditionelle Presssitze. Dabei kommen Superbolt-Spannelemente mit Vielfachschrauben
zum Einsatz, die ein unkompliziertes und sicheres Anziehen ermöglichen. In der Regel werden
Spreizbolzen bei Flanschverbindungen verwendet, und alle Kunden, die sich für dieses Produkt
entscheiden, haben eines gemeinsam: sie benötigen eine sehr hohe Vorspannkraft in Kombination mit einer radialen Spreizung. Anspruchsvolle Verbindungsanwendungen sind ein wichtiger
Bestandteil sowohl von Wasserkraftwerken, wie
auch im Bereich der Windenergie, insbesondere
da die Größe und Leistungsfähigkeit der Turbinen immer weiter zunimmt. Informationen zu
dieser innovativen Technologie finden Sie hier:
www.superbolt.com/expansionbolt.
In dieser Ausgabe von Bolted besuchen wir
die RENK Test System GmbH (RTS) in Deutschland. Dort werden die weltweit leistungsfähigsten
Prüfstände für Windturbinen hergestellt – gesichert durch fast 900 Superbolt­-Spannelemente
mit Vielfachschrauben und Spreizbolzen – um
die denkbar stärksten Windlasten zu simulieren
(siehe Seite 12). In Thailand treffen wir den Unternehmer, Rallyefahrzeug-Bauer und Automobilenthusiasten Kee und fragen nach, warum er
in seinem hochanspruchsvollen Anwendungsbereich ausschließlich Nord-Lock Sicherungsscheiben verwendet (Seite 19).
Außerdem beschäftigen wir uns eingehender
mit der Finite-Element-Analyse und erläutern,
warum sie die beste Methode ist, um das Risiko
des Versagens von Schraubenverbindungen zu berechnen (Seite 18). In der Titelgeschichte
dieser Ausgabe geht es um ein
Thema, das für Schraubenverbindungen von großer Bedeutung ist: Reibung. Wir erklären, ausführlich Pro
und Contra von Reibung. Wir hoffen,
dass Ihnen diese
Ausgabe gefällt!
CARIN LAGERSTEDT
GLOBAL MARKETING
MANAGER
TITELBLATT ILLUSTRATION
Elena Schweitzer
Unverlangt eingesandte Manuskripte werden
nicht akzeptiert. Reproduktion des in dieser
Publikation enthaltenen Materials nur nach
vorheriger Genehmigung. Anfragen werden an
die Redaktionsmanagerin gestellt: lisa.lundqvist@
spoon.se. In Bolted veröffentlichte Artikel sowie
geäußerte Meinungen und Ansichten müssen nicht
notwendigerweise die Meinung und Ansichten von
Nord-Lock oder der Redaktion wiedergeben.
Sie können uns jederzeit Ihre Kommentare oder
Anregungen zukommen lassen: bolted@spoon.se
Gedruckt in Schweden von VTT Grafiska.
Gedruckt auf UPM Finesse Gloss 100 g und
Maxigloss 200 g.
Bolted wird zu Informationszwecken
herausgegeben. Die in dem Magazin enthaltenen
Informationen sind allgemeiner Natur und sind
nicht als Ratschläge oder Entscheidungsgrundlage
für einen bestimmten Verwendungszweck
anzusehen. Die Nutzung der gelieferten
Informationen erfolgt auf alleiniges Risiko des
Nutzers, und Nord-Lock kann in keinerlei Hinsicht
für Schäden verantwortlich gemacht werden, die
direkt, unbeabsichtigt, als Folge von oder indirekt
durch die Verwendung der in Bolted enthaltenen
Informationen entstehen.
08
12
15
INHALT
08
Reibung – eine starke Kraft
Wenn es um das Anziehen von Schraubenverbindungen
geht, ist die Reibung ein Faktor, der keinesfalls übergangen werden darf. Die Reibungskräfte sind dafür
verantwortlich, dass der größte Teil des beaufschlagten
Drehmoments einfach verschwindet.
12
Turbinenprüfung
Die RENK Test System GmbH (RTS) verfügt über die leistungsfähigsten Windturbinen-Prüfstände der Welt. Sie sind
in der Lage, jede erdenkliche Windkraft zu simulieren.
04
07
MIT DER NORD-LOCK GRUPPE GESICHERT
DIE EXPERTEN
15 Branchenkenner
aus Leidenschaft
Salim Brahimi, President bei IBECA Technologies
Corp und Vorsitzender des ASTM, informiert
über die neusten Trends und Änderungen in der
Branche.
16
Wer im Glashaus sitzt ...
Bei Padel-Courts traten Probleme durch Vibration
der Glaswände auf. Nord-Lock war in der Lage,
diese Probleme zu lösen.
17
BOLTING NEWS
BOLTED # 1 2015
3
MIT DER NORD-LOCK GRUPPE GESICHERT
TEXT: NIC TOWNSEND
BRÜCKENSCHLAG
KUNDE:
THYSSENKRUPP SCHULTE GMBH
PRODUKT:
STAHLBRÜCKENSCHWELLE (SBS)
LÄNGE:
ANWENDUNGSBEREICH:
HOHENZOLLERNBRÜCKE, KÖLN, DEUTSCHLAND
410 METER/1345 FUSS
DIE HOHENZOLLERNBRÜCKE ist nicht nur eines der bekann-
testen Wahrzeichen Kölns, sondern auch eine wichtige Verbindung über den Rhein, die die zwei größten Bahnhöfe der
Stadt miteinander verbindet. Jeden Tag fahren rund 1200
Züge über die Brücke, die damit eine der am stärksten befahrenen Eisenbahnbrücken in Deutschland ist.
Da die Hohenzollernbrücke das Tor zum Hauptbahnhof
Köln ist, sind die Schwellen und Schienen der Brücke durch
beschleunigende oder bremsende Züge einer enormen Belastung ausgesetzt. Aus diesem Grund ist die Brücke mit
den einzigartigen Stahlbrückenschwellen (SBS) von ThyssenKrupp Schulte ausgestattet. Sie erfüllen die strengen Sicherheitsanforderungen des Eisenbahn-­Bundesamtes und der
Deutschen Bahn. Seit der Erstinstallation 1999 wurden mehr
GUT GESICHERT
Jede Schwelle ist durch
8 Keilsicherungsscheiben des Typs
NL16sp und 10 Keilsicherungsscheiben
des Typs NL20 gesichert.
Die Hohenzollernbrücke über
den Rhein, im Hintergrund der
Kölner Dom.
PHOTO: HIROTAKA IHARA
4
BOLTED # 1 2015
BREITE:
26 METER/85 FUSS
SCHWELLEN:
1,346
als 8000 SBS in 50 Brücken in ganz Deutschland verbaut.
Bevor die Wahl auf Nord-Lock fiel, haben ThyssenKrupp und
die Deutsche Bahn Stahlbrückenschwellen in einzelnen Testzyklen an der Technischen Universität München prüfen lassen,
die alle erfolgreich bestanden wurden. Anschließend wurde beschlossen, dass aufgrund des sehr hohen Sicherheitsstandards,
die Stahlbrückenschwellen (SBS) zusätzlich mit Nord-Lock Keilsicherungsscheiben ergänzt und gesichert werden.
Heute sind alle sicherheitskritischen Verbindungen an jeder einzelnen SBS, einschließlich der 1346 Schwellen an der
Hohenzollernbrücke, mit Nord-Lock Keilsicherungsscheiben
ausgestattet. Dies umfasst sowohl die horizontale, vertikale
und Längsposition der Schwellen, als auch das Schienenbefestigungssystem an jeder Schwelle.
BOLTED # 1 2015
5
secured
MIT
DER NORD-LOCK
by NORD-LOCK
GRUPPE GESICHERT
AUF SPRITZTOUR
Während der Saison liegt ein Teil der Rutsche
unter Wasser; daher ist es sehr schwierig,
Schraubenverbindungen nachzuziehen. Mit
Sicherungsscheiben von Nord-Lock ist ein
Nachziehen nicht notwendig.
PHOTO: FAARUP SOMMERLAND
EINE VERSCHRAUBUNGSLÖSUNG SCHLÄGT HOHE WELLEN
KUNDE:
PRODUKT:
LÄNGE:
WASSERVOLUMEN:
FAARUP SOMMERLAND
WILDWASSERBAHN
BAUJAHR:
1998
FAHRGÄSTE (2014):
488 METER/1601 FUSS 2 TONNEN PRO SEKUNDE 463.082
IM RAHMEN DER LETZTEN ÜBERHOLUNG der 16 Jahre alten Wildwasserbahn
(„Fårup Rafting“) im Freizeitpark Fårup Sommerland in Dänemark
mussten auch die Ketten der Rutsche, die zum Zurückziehen der Gondeln
dienen, ersetzt werden.
LÖSUNG MIT
TREIBENDER
KRAFT
Zur Befestigung der
größeren Komponenten an
den Hydraulikrammen des
Krans werden SuperboltSpannelemente und
Keilsicherungsscheiben
von Nord-Lock eingesetzt.
PHOTO: DFI
6
BOLTED # 1 2015
Insgesamt 96 Meter Kette, zwei Kettenräder und alle Querträger, die
die Gondeln auf die nächste Ebene heben, wurden ausgebaut und ersetzt.
Flemming Bro, Wartungsleiter des Fahrgeschäfts, erläutert: „Als es um
die Montage der 186 Querträger ging, beschlossen wir, Nord-Lock Keilsicherungsscheiben als Sicherung für die 372 M16-Schrauben zu verwenden.
Diese Schrauben neigen dazu, sich durch Vibrationen und Bewegungen loszudrehen. Wir wollen, dass unsere Fahrgeschäfte zu jeder Zeit sicher sind,
denn die Sicherheit unserer Gäste steht für uns an erster Stelle.“
„Es ist immer eine Freude, wenn sich Kunden – aus eigenem Antrieb –
für den Einsatz unserer Produkte entscheiden, um die Sicherheit ihrer Gäste zu gewährleisten und damit gleichzeitig in ein wartungsfreies System
investieren“, sagt Brian Troest, Vertriebsleiter für Nord-Lock Dänemark. 
EIN ECHTER HAMMER
KUNDE:
DFI
PRODUKT:
HYDRAULISCHE PFAHLRAMME HHB600-60
MAXIMALE RAMMENERGIE:
105 KILOJOULE/ 78.000 FT LBS PFUND
RAMMSTÖSSE PRO MINUTE:
60
UM EINEN PFAHL IN DEN BODEN zu rammen, wird ein Gewicht von 6.000
kg (13.200 Pfund) bis auf eine Höhe von 150 cm (fünf Fuß) angehoben und
dann fallen gelassen; durch die Fallbeschleunigung entsteht eine Aufprallkraft von 105 Kilojoule (78.000 Fuß/Pfund). Dieser Vorgang wiederholt sich
60 Mal in der Minute, manchmal über mehrere Stunden. Verständlicherweise ist die Ausrüstung dadurch unglaublich hohen Belastungen ausgesetzt.
Mit mehr als einer Million in den Boden gerammten Stahlpfählen, was
einer Tiefe von über 11.000 km (7.000 Meilen) entspricht, hat das kanadische Unternehmen DFI seit seiner Gründung vor fast 50 Jahren jede
Menge Erfahrung gesammelt. Neben dem Transportieren und Einrammen von Pfählen entwickelt und produziert DFI die meiste Ausrüstung
selbst und betreibt darüber hinaus eine ganze Flotte speziell konstruierter
Kräne und Rammen. Die neueste Ramme, die HHB600-60, ist die bislang
robusteste und leistungsfähigste.
Bereits seit den ersten Entwürfen 1996 setzt DFI die Superbolt-Spannelemente zur Befestigung der größeren Komponenten an den Hydraulikrammen seiner Kräne ein. Seitdem haben DFI-Ingenieure die Kräne
ständig weiter verbessert und aktualisiert und keine der Komponenten
des Originalentwurfs ist unverändert geblieben, mit einer Ausnahme: Die
Superbolt-Spannelemente. Auch die herkömmlichen Scheiben wurden
mittlerweile durch Nord-Lock Keilsicherungsscheiben ersetzt, was ihrer
nachgewiesenen Zuverlässigkeit zu verdanken ist. 
DIE EXPERTEN
KINGSLEY TANG
BRICE CALVARESE
APPLIKATIONSTECHNIKER
IM AUSSENDIENST
APPLIKATIONSTECHNIKER
Schicken Sie Ihre Fragen zum Thema Schraubensicherung per E-Mail an experts@nord-lock.com
FRAGEN SIE DIE EXPERTEN
Haben Sie Fragen zum Thema Schraubensicherung? Stellen Sie die Nord-Lock-Experten auf die Probe!
Die Vorteile von Schraubenschäften
F: Was ist ein Schraubenschaft
und welche Vorteile/welchen Nutzen bietet diese Lösung?
A: Der Schaft ist der gewindelose
Teil der Schraube zwischen Kopf und
Gewinde. Er dient zwei wesentlichen
Zwecken. Wird der Schaftdurchmesser vergrößert, ist die Verbindung in
der Lage, höhere Scherkräfte aufzunehmen. Wird er verkleinert, nimmt
die elastische Nachgiebigkeit der
Schraubenverbindung zu.
Unter einer Scherbelastung (siehe Abbildung) erfährt die Schraube
eine Kraft, die im rechten Winkel
zu ihrer Achse wirkt. Schäfte mit
größeren Flächen und ohne Spannungskonzentrationspunkte erhöhen die Beständigkeit der Schraube
gegenüber einer Scherbelastung.
Aus diesem Grund sollten Konstrukteure sicherstellen, dass sich
die Scherebene über den Schaft
erstreckt, nicht über das Gewinde.
Werden Schrauben als Spannschrauben verwendet, sollten sie
Scherebenen
Wirkrichtung
der Last
Wirkrichtung
der Last
Wirkrichtung
der Last
Schraubenschaft
elastischer als die Verbindungsbestandteile sein. Bei Hochleistungsschrauben können Schäfte bis auf
ihre Mindestzugfestigkeitsfläche
reduziert werden, um die Zunahme
der Steifigkeit aufgrund ihres hohen
Härtegrades auszugleichen, wo-
durch eine relativ elastische Schraube gewährleistet ist. In Fällen, in
denen das Versagen einer Schraube durch zyklische Biegung verursacht wird, wie sie etwa bei einer
exzentrischen Belastung entsteht,
kann die Leistungsfähigkeit der
Schraubenverbindung verbessert
werden, indem die Original-Schraube durch eine Schraube mit Dehnschaft ersetzt wird. Aufgrund seines kleineren Durchmessers würde
der Dehnschaft unter gleichen Biegebedingungen zu einer geringeren Ermüdungsbelastung führen,
wodurch sich die Lebensdauer der
Verbindung erhöht. Dies ist ein typisches Szenario, wie eine Optimierung der Schraubenverbindung die
Wartungs- und Reparaturkosten
reduzieren kann – was von vielen
Kunden übersehen wird – und bei
dem unser Team von Performance
Services behilflich sein kann.
Es gibt auch noch weitere Vorteile. Wenn beispielsweise eine lange Schraube benötigt wird, können
Herstellungszeit und -kosten verringert werden, indem der Schaft nicht
mit einem Gewinde versehen wird.
Dies kann bei der Massenproduktion von Schrauben ein wichtiger
Faktor sein.
.
KT
Tragfähigkeit ineinandergreifender Gewinde
F: Wie lautet die Empfehlung
hinsichtlich der Tragfähigkeit
bei Gewindebohrungen, damit
kein Versagen durch Abstreifen
der ineinandergreifenden Gewinde eintritt?
A: Grundlegende Konstruktionsregeln schreiben vor, Schraubenverbindungen so zu gestalten, dass
die Schraube bricht, bevor das
Gewinde ausreißt.
Bei Bauteilen mit Gewindebohrungen muss die Eingriffslänge (d.
h. die Anzahl der Gewindegänge,
die zwischen Schraube und Gewindebohrung im Eingriff sind) so angepasst werden, dass dieses Kriterium erfüllt ist.
Die kritischen Belastungsflächen
sind wie folgt: Zugspannungsfläche
der Schraube, Spannungsfläche des
Außengewindes und Spannungsfläche des Innengewindes.
Es ist allgemein bekannt, dass
der empfohlene Mindest-Gewindeeingriff etwa dem Einfachen
des Nenndurchmessers in Stahl
und dem Zweifachen des Nenndurchmessers in Aluminium entspricht, damit eine feste Verbindung für ein Bauteil mit einer
Gewindebohrung entsteht. Da
diese Werte in vielen Fällen (Gewindebohrung in einem weicheren Material, Sonderlegierungen,
usw.) jedoch nicht ausreichen,
müssen die rechts aufgeführten
Formeln angewendet werden.
Diese Formeln sind vereinfacht und geben nur einen Näherungswert an. Die Berechnung
des exakt erforderlichen Gewindeeingriffs ist ein sehr komplexes
Thema, das von E. M. Alexander
eingehend untersucht wurde.
Von ihm stammt eine analytische
Formel, in der alle Parameter berücksichtigt sind.
EINSCHRAUBTIEFE IN EINE GEWINDEBOHRUNG
2AS
RmSchraube
LeGewindebohrung ≥ ––––––––––––––– × –––––– (1)
ReGewindebohrung 0.6πd
Lemin ≥ max (LeGewindebohrung, LeSchraube)
LeSchraube
2AS
RmSchraube × –––––––
≥ ––––––––––
(2)
ReSchraube
0.6πd2
Le: Mindesteingriffslänge / Rm: Bruchfestigkeit /
Re: Dehngrenze / As: Spannungsquerschnittsfläche/ d: Nenndurchmesser/
p: Steigung/ d2 : Teilkreisdurchmesser (d2=d-0,6495.p)
Beispiel einer Schraube M16 8.8 mit Regelgewinde in einer Gewindebohrung in der
Aluminiumlegierung AlCu4Mg1-T351.
Rm Schraube = 800 MPa Rm Bohrung = 435 MPa p = 2 mm As = 156,7 mm²
Re Schraube = 640 MPa Re Bohrung = 290 MPa d = 16 mm d2 = 14,7 mm
2×156.7
800
LeGewindebohrung ≥ –––– × –––––––– = 28,7 mm
290
0.6π×16
Lemin ≥ 28,7 mm
LeSchraube
2×156.7
800
≥ –––– × –––––––––– = 14,1 mm
640
0.6π×14,7
Wenn eine analytische Berechnung noch komplizierter wird, kann
eine Finite-Element-Analyse durch-
geführt werden. Mehr über die
Finite-Element-Analyse erfahren
Sie auf Seite 18. .
BC
BOLTED # 1 2015
7
REIBUNG
EINE NATURGEWALT
Wenn es um das Vorspannen von Schrauben geht,
ist die Reibung ein Faktor, den es zu beachten gilt.
Reibung ist in einer Schraubenverbindung immer
vorhanden und sie kann sowohl Teil des Problems, als
auch Teil der Lösung sein.
TEXT:
MARTIN NEANDER
R
PHOTO:
SUNNYBEACH
ILLUSTRATIONEN:
NORD-LOCK, MATS THÖLIN
eibung ist eine Kraft, die immer dann entsteht, wenn zwei Objekte einander berühren. Sie ist das Gegenteil jeder Bewegung. Völlig egal, in welche Richtung sich etwas bewegt, Reibung zieht es in die entgegengesetzte Richtung.
Und doch brauchen wir die Reibung. Ohne sie wären wir nicht in der Lage zu Laufen, auf einem Stuhl
zu sitzen oder Treppen zu steigen. Alles würde einfach nur herumrutschen.
FRANK NAUMANN, ehemaliger Geschäftsführer des Deutschen Schrauben­
verbandes mit mehr als 50 Jahren Erfahrung auf dem Gebiet der Reibung, erklärt, dass Reibung in einer Schraubenverbindung immer vorhanden
ist. Auf der einen Seite begrenzt sie die Effizienz, das Drehmoment in die gewünschte Vorspannung zu verwandeln, auf der anderen Seite ist sie notwendig, um die Vorspannung in der Schraubenverbindung aufrecht zu erhalten,
um ein ­Lösen der Teile zu verhindern.
„Es gibt zwei Koeffizienten, die die Reibung zwischen den sich drehenden
Teilen beim Festziehen beschreiben“, führt Naumann aus.
8
BOLTED # 1 2015
BOLTED # 1 2015
9
„Zum Ersten der Reibungskoeffizient zwischen
den Lagerflächen unter dem Schraubenkopf oder
unter der Mutter µb (μb = Unterkopfreibung),
und zum Zweiten der Reibungskoeffizient zwischen
den Gewinden µth (μth = Gewindereibung). Beide
Arten der Reibung verbrauchen eine große Menge
an Energie, die in nutzlose Wärme umgewandelt
wird. In dem Fall, dass µb=µth= 0,10, werden
zum Beispiel nur 16 % des Drehmoments in Vorspannung umgewandelt. Die Größe der Koeffizienten lässt sich durch kontrollierte Schmierung
beeinflussen. In der Automobilindustrie wird
meist ein Bereich zwischen 0,08 und 0,16 verwendet.“
„Es gibt zwei Koeffizienten, die die Reibung
zwischen den sich drehenden Teilen beim
Anziehen beschreiben... zwischen den Lagerflächen unter dem Schraubenkopf oder unter
der Mutter und zwischen den Gewinden.“
FRANK NAUMANN, EXPERTE FÜR REIBUNG
IN BEZUG AUF SCHRAUBENVERBINDUNGEN ist die
Reibung manchmal sowohl Teil der Lösung,
als auch Teil des Problems. Natürlich wird die
Klemmkraft in einer Schraube hauptsächlich
durch das Drehmoment bestimmt, das zum Anziehen der Schraube erforderlich ist. Aber sie ist
auch eine Funktion von Aspekten wie z. B. des
Durchmessers und der Länge der Schraube, der
Gewindegeometrie und – nicht zu vergessen –
der Reibungskoeffizienten, die in den Gewinden
und unter dem Schraubenkopf und der Mutter
vorhanden sind.
Der Reibungskoeffizient wird zur Berechnung der Anzugsmomente und der daraus resultierenden Zugkräfte und Zugspannung der
Schraube, sowie zur Berechnung der resultierenden Reibungskraft zwischen den miteinander verbundenen Flächen benötigt.
Allerdings sind die Richtwerte der Reibungskoeffizienten, wie sie in Tabellen zu finden sind,
nur Näherungswerte. Sie sollten durch Vergleichen mit anderen Informationsquellen und vorzugsweise durch Tests bestätigt werden.
DER DREHMOMENTWERT ist abhängig von der
Gesamtreibung. Diese entsteht im Gewinde
und zwischen dem drehmomentbeaufschlagten
Schraubenkopf und der Gegenauflage, bzw. der
Unterlegscheibe, wenn vorhanden. Tatsächlich
geht beim Anziehen nahezu die gesamte Energie, die zur Überwindung der Reibung unter dem
Kopf, der Mutter und zwischen den Gewinden
eingesetzt wird, verloren. Nur ein kleiner Bruchteil des Drehmoments wird in Klemm- oder Vorspannkraft umgewandelt.
Drehmomentschlüssel geben keinen direkten
Aufschluss über die Vorspannung in der Schraube. Das beaufschlagte Drehmoment muss die
statische Reibung unter dem Schraubenkopf
oder unter der Mutter ( je nachdem, welches
Ende mit Drehmoment beaufschlagt wird) sowie auch zwischen den Gewinden überwinden.
Ein Großteil des beaufschlagten Drehmoments
geht verloren; etwa 50 Prozent durch Überwindung der Reibung unter dem drehmomentbeaufschlagten Schraubenkopf oder der Mutter, weitere
40 Prozent durch Reibung zwischen den Gewinden. Lediglich die verbleibenden zehn Prozent des
aufgebrachten Drehmoments leisten nützliche Arbeit, indem sie die Schraube dehnen und die Vorspannung zur Verfügung stellen.
Reibung wird häufig als Möglichkeit zur
Sicherung von Schraubenverbindungen verwendet. Die gebräuchlichsten Beispiele sind
verformte Gewinde, Sicherungsmuttern mit
Nyloneinsatz, oder auch Fächer-, Zahn- und
Sternscheiben. Bei diesen Lösungen basiert das
Prinzip des Kraftschlusses auf einer erhöhten
Reibung im Gewinde oder unter dem Schraubenkopf oder der Mutter.
Faktoren wie Torsion, Verschleiß und Festfressen können diese reibungsbasierten Lösungen jedoch negativ beeinflussen.
AUSSERDEM KÖNNEN BEI REIBUNGSBASIERTEN SICHERUNGSLÖSUNGEN PROBLEME durch die höhe-
re Torsionsbelastung in der Verbindung auftreten. Eine hohe Torsion kann dazu führen, dass
das Verbindungselement bei einer niedrigeren
Vorspannung als erwartet nachgibt. Da Reibungsbedingungen ungleichmäßig sind, wird
die notwendige Vorspannung möglicherweise
nicht erreicht.
Bei Verbindungselementen aus Edelstahl,
Aluminium, Titan und anderen Legierungen
kann es darüber hinaus zu einem unvorhersehbaren Gewindefressen kommen. In Schraubenverbindungen tritt das Gewindefressen beim Anziehen des Verbindungselements auf, während der
Druck zwischen den Kontakt- und Gleitflächen
der Gewinde immer weiter zunimmt.
In extremen Fällen führt das Gewindefressen zu einem Festfressen, bei dem sich die Gewinde kaltverschweißen und die Schraube sich
nicht mehr bewegen lässt. Wird das Anziehen
REIBUNG AUS SICHT VON NORD-LOCK
α>β
α
β
10
BOLTED # 1 2015
NORD-LOCK SICHERUNGSSCHEIBEN sichern Schrau-
benverbindungen durch Vorspannung anstelle von
Reibung. Die Scheiben sind so konstruiert, dass sie
eine Keilwirkung erzeugen, was sich durch die Zunahme der Vorspannung beim Lösen nachweisen lässt.
Diese Keilwirkung verhindert, dass sich die
Schraube durch Vibrationen oder Stöße selbsttätig losdreht. Bei den Schraubenverbindungen
tritt lediglich ein geringer Verlust der anfänglichen
Vorspannung durch normale Setzungsvorgänge
zwischen den Kontaktflächen auf.
Eine Reduzierung der Gewindereibung bei
einer gleichzeitig verlässlichen Sicherung der
Verbindung wird oft als unmöglich betrachtet.
Mithilfe der auf Vorspannung basierenden Keilsicherungstechnologie von Nord-Lock kann dies
jedoch mit Schmierung erreicht werden.
„Die Keilsicherungsmethode basiert auf Vorspannung anstelle von Reibung“, erklärt Lena
Kalmykova, Applikationstechnikerin bei NordLock. „Das gängigste Beispiel eines Keilsicherungssystems ist ein Scheibenpaar, bei dem die
Steigung der Keilflächen höher ist als die Gewindesteigung der Schraube. Das Scheibenpaar
nun trotzdem fortgesetzt, kann die Schraube aboder das Gewinde ausreißen.
Oft werden Schmiermittel verwendet, um
die Reibung zu verringern und eine gleichmäßige Klemmkraft zu erzielen. Durch Schmieren
der Innen- und Außengewinde kann häufig auch
das Gewindefressen beseitigt werden.
Laut Michael Stähler, Produktmanager bei
Dörken, geht der aktuelle Trend dahin, die
Schraube oder Mutter mit der für den beabsichtigten Einsatzzweck geeigneten Beschichtung zu
versehen. Dabei handelt es sich im Wesentlichen
um eine Beschichtung mit integrierter Schmierung; eine separate Schmierung, die nach der
Beschichtung hinzugefügt wird, ist nicht mehr
zeitgemäß, da sie einen zusätzlichen Arbeitsschritt darstellt. Außerdem können Beschichtungen, die nicht temperaturstabil sind, zum
Selbstlösen der Verbindung führen.
DESSEN UNGEACHTET wird die Gefahr des Fest-
fressens bei allen reibungsbasierten Methoden
erheblich reduziert oder sogar ganz beseitigt.
Eine Schmierung sollte nie in Verbindung mit
einer reibungsbasierten Sicherung erfolgen, da
sie den Sicherungsfunktionen entgegenwirkt.
Eine kontrollierte Klemmkraft ist entscheidend und lässt sich erreichen, indem die Reibung
reduziert wird. Für Verschraubungslösungen, bei
denen die Sicherung nicht auf Reibung basiert,
kann eine Schmierung verwendet werden.
Wird die Reibung durch Schmierung reduziert, verbessert sich die Kontrolle der Vorspannung und die Ausbreitung von Reibung wird signifikant verringert. So ist es möglich, die volle
Kapazität der Schraube zu nutzen und die Lebensdauer der Schraubenverbindung zu verlängern. Eine Schraube,
die aufgrund von
Ermüdung versagt,
verursacht unerwünschte Produktionsstillstände.
wird so eingesetzt, dass die innenliegenden
Keilflächen aufeinander liegen. Beim Festziehen der Schraube/der Mutter prägen sich die
Radialrippen des Scheibenpaars formschlüssig in die Gegenauflage ein, Bewegungen
sind nur noch zwischen den Keilflächen
möglich. Ein Drehen der Schraube/Mutter wird durch die Keilwirkung der Keilflächen blockiert. Die Keilsicherung wird durch
Schmierung nicht beeinträchtigt; vielmehr
können Sie durch Schmierung die volle Kapazität der Schraubenverbindung nutzen.“
Die klassischen Gesetze der Gleitreibung
wurden von Leonardo da Vinci entdeckt.
FASZINIERENDE FAKTEN ZUR REIBUNG
REIBUNG IST von den Eigenschaften
der Oberflächen abhängig, d. h. wie
flach, rund oder rau sie sind. Außerdem hängt die Reibung davon ab, in
welcher Art von Medium (nass oder
trocken) sich die Oberflächen befinden und welche Feststoffe in dem
Medium vorhanden sind.
Die Reibung ist ein sehr multidisziplinäres Feld, da sie verschiedene
Bereiche wie Mechanik, Chemie und
Strömungsdynamik beinhaltet. Um
vollständig und in allen Einzelheiten
zu erkennen, worum es bei der Reibung geht, sind Untersuchungen auf
atomarer Ebene erforderlich.
Die klassischen Gesetze der Gleitreibung wurden von Leonardo da
Vinci entdeckt. Wiederentdeckt hat
sie schließlich Guillaume Amontons,
der das Wesen der Reibung in Form
von Oberflächenunebenheiten und
der Kraft präsentierte, die erforderlich ist, um das Gewicht anzuheben,
mit dem die Oberflächen zusammen
gedrückt werden.
Im letzten Jahrhundert wurde
nachgewiesen, dass auf mikroskopischer Ebene die tatsächliche Kontaktfläche zwischen den Flächen
nur einen sehr kleinen Bruchteil der
scheinbaren Fläche ausmacht. Die
Entwicklung des Rasterelektronenmikroskop (REM) hat Wissenschaftler in die Lage versetzt, Reibung auf
atomarer Ebene zu untersuchen.
Statische Reibung tritt zwischen
zwei Flächen auf, die sich berühren und im Verhältnis zueinander
ruhen. Die Konturen jeder Fläche
haben die Möglichkeit, ineinanderzugreifen und fest aneinander zu haften.
BOLTED # 1 2015
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AUF DEM PRÜFSTAND
DIE ENERGIELÖSUNGEN VON MORGEN
Renk Test System: Komponenten der Windturbine, die für das Clemson-Projekt in den USA geliefert werden. Sämtliche Flanschverschraubungen werden mit Superbolt ausgeführt.
An der Universität Clemson wurde eine alte Werft in das
weltweit größte Prüfzentrum für Windenergie verwandelt.
Die RENK Test System GmbH (RTS), ein Unternehmen aus
Deutschland, hat die derzeit weltweit leistungsfähigsten
Prüfstände entwickelt, gebaut und geliefert. Sie sind in der
Lage, jede erdenkliche Windlast zu simulieren.
TEXT:
LINDA KARLSSON ELDH
D
PHOTO:
BARBARA HARTMANN, CARLOS CASTILLA & RENK
IE ERZEUGUNG von Energie aus
ner der Gründe, warum das Interesse an unseren
Windkraft ist weltweit auf dem Vor- Prüfständen in letzter Zeit so enorm zugenommarsch, und so hat auch die US-­ men hat.“
Regierung ihre Absicht verkündet,
Als das Clemson-Projekt vor einigen Jahren ins
die landesweite Energiegewinnung Leben gerufen wurde, erhielt RTS den Auftrag,
durch Windräder von 35 auf mehr als zwei Prüfstände zu bauen. Das Unternehmen, eine
300 Gigawatt auszubauen, was einer Tochtergesellschaft der RENK AG, entwickelt und
Leistung von etwa 270 mittelgroßen Kernkraft- produziert seit den 1960er Jahren hochmoderne
werken entspricht. Das neue Testzentrum an der Prüfanlagen für Getriebe, Antriebskomponenten
Universität Clemson in South Carolina spielt bei und Komplettfahrzeuge.
der Realisierung dieses Ziels eine entscheidende Rolle. Zum ersten Mal überhaupt können DAS CLEMSON-PROJEKT ist bis heute der größWind­rad-Prototypen mit einer Leistung von bis te Einzelauftrag in der Unternehmensgeschichte
zu 15 Megawatt (MW) jeder erdenklichen Wind- und RTS musste sein Personal in den Niederlasstärke, bis hin zum Hurrikan, ausgesetzt werden. sungen Mooresville und Augsburg aufstocken,
Wie leistungsfähig diese Testanlage tatsächlich um die Anforderungen erfüllen zu können. Das
ist, wird deutlich, wenn man bedenkt, dass heu- Unternehmen hat zwei Prüfstände entwickelt:
tige Windkraftanlagen im Durchschnitt lediglich einen 15 MW-Prüfstand mit volldynamischer
3-7 MW Strom erzeugen.
Lastbeaufschlagung, bei dem Hydraulikzylinder
zum Einsatz kommen und ein 11.000 PS-Motor
die Kraft und Momente auf die drehende Welle
„WIR BRAUCHEN nicht erst auf den Jahrhundert-Sturm zu warten“, sagt Jens Schnei- der Turbine überträgt, sowie eine kleinere Anlader, Projektmanager bei RTS in Augsburg, ge für Prüfobjekte bis 7,5 MW.
Deutschland. „Unsere Prüfstände simulieren
Der 15 MW-Prüfstand ist 30 Meter (98,5 Fuß)
die extremsten Bedingungen in nur wenigen lang, 13 Meter (42,5 Fuß) breit und 14 Meter (46
Monaten und Hersteller sparen Hunderte von Fuß) hoch. Seit Beginn des Aufschwungs der
Millionen Dollar, indem Schwachstellen bereits Windenergie in den 1980er Jahren haben sich
vor Aufstellung neuer Systeme erkannt werden. Tests auf einzelne Komponenten beschränkt,
Diese Einsparungen an Zeit und Geld sind ei- aber diese riesigen Prüfstände ermöglichen jetzt,
„Wir benötigten eine
Schraubensicherung, die
sowohl für die heutigen
Windturbinen geeignet ist,
als auch die Anforderungen
der leistungsfähigeren
Turbinen von morgen
erfüllt.“
JENS SCHNEIDER, PROJEKTMANAGER BEI RTS
BOLTED # 1 2015
13
Das neue Testzentrum an der Universität Clemson in South Carolina spielt bei der Ökologisierung der US-amerikanischen Energieerzeugung eine entscheidende Rolle. Als
erstes seiner Art ist es in der Lage, Windrad-Prototypen mit einer Leistung von bis zu 15 Megawatt (MW) jeder erdenklichen Windstärke auszusetzen, bis hin zu Hurrikanen.
eine komplette Windradgondel mit einem
Durchschnittsgewicht von 300 bis 400 Tonnen
auf dem Prüfstand zu fahren und dynamische
Belastungen in sechs Bewegungsachsen zu simulieren. Dafür musste RTS Anlagenteile mit
einem Gesamtgewicht von 800 Tonnen in die
USA verschiffen, darunter auch eine Vielzahl an
Superbolt Spann­elemente mit Vielfachschrauben
(MJTs), sowie Superbolt Spreizbolzen.
„DIESE PRÜFTECHNOLOGIE IST AUF DEM ALLERNEUSTEN STAND und sie wird auch in den nächsten
30 Jahren verwendet werden, um neue Windkraftanlagen zu testen“, sagt Jens Schneider. „Darum fiel
die Wahl auf Superbolt-­Spannelemente: Die damit
ausgestatteten Schraubenverbindungen werden
so den Beanspruchungen durch leistungsfähigere Turbinen von morgen problemlos standhalten.“
Die wichtigsten Schraubenverbindungen der
beiden Prüfstände sind mit insgesamt 874 Superbolt MJTs und Spreizbolzen in Größen von
M42 bis M125 ausgestattet. Die größten dienen
zur Befestigung der Funktionseinheiten des
Prüfstandes an den 6.000 Tonnen-Betonfundamenten. Sie gewährleisten, dass die Prüfstände
von der Hauptkonstruktion entkoppelt sind. Auf
diese Weise wird verhindert, dass sich Vibrationen übertragen und Testergebnisse verfälschen.
Die restlichen MJTs und Spreizbolzen kommen
in den Antriebssträngen der Prüfstände zum
Einsatz, die die Drehzahl des Prüfobjekts regeln,
sowie in der Wellenkupplung der Lasteinheit,
die der Simulation von Windlasten dient.
„Diese Bauteile müssen bei der Simulation härtester Offshore-Bedingungen extremen dynamischen Belastungen Stand halten, und damit alles
an Ort und Stelle bleibt, werden riesige Schrauben
benötigt“, erklärt Jens Schneider. „Für das Festziehen und Ausbauen konventioneller Schrauben
sind schwere Hydraulikwerkzeuge erforderlich.
Superbolt-Produkte bieten die gleichen oder sogar höhere Vorspannwerte, aber sie ermöglichen
uns, mit normalen Handwerkzeugen zu arbeiten,
die wesentlich flexibler sind.“
„90 Prozent der Prüfstandkomponenten
wurden in Augsburg gefertigt, aber wir hatten
nicht genug Platz, um die gesamte Anlage vorab
aufzubauen und zu testen“, führt Jens Schneider
weiter aus. “Also hatten wir nur einen Versuch,
um alles richtig zu machen. Durch die Superbolt
Spannelemente waren wir in der Lage, beide
Prüfstände in nur sechs Monaten aufzubauen.“
ALS 2013 DIE ERSTEN WINDKRAFTANLAGEN IN
CLEMSON GETESTET wurden, war die Windkraft
gerade zur primären Quelle für neue elektrische
Energie in den USA avanciert, obwohl sie
nach wie vor nur 3,5 Prozent zur Deckung des
landesweiten Strombedarfs beiträgt und bis
heute noch keine Offshore-Windparks an den
US-Küsten zu finden sind. Durch Prüfstände wie
den an der Universität Clemson kann sich diese
Situation früher als erwartet ändern.
FAKTEN:
WINDENERGIE
KAPAZITÄT DER WINDKRAFT WELTWEIT:
>336 Gigawatt (entspricht etwa dem Bedarf von bis zu 200 Millionen Haushalten).
Vorteile von
Superbolt
SeaTitan 10 MW (Rotordurchmesser: 190 m).
HÄLT extremen dynamischen
Belastungen ohne Lösen der
Schraube stand.
DAS FESTZIEHEN und Lösen
erfolgt mit normalen Handwerkzeugen.
GRÖSSTER WINDPARK DER WELT:
LOSE
DURCHSCHNITTLICHER ROTORDURCHMESSER:
97 Meter/318 Fuß.
DURCHSCHNITTLICHE NABENHÖHE:
113 Meter/370 Fuß.
GRÖSSTE WINDKRAFTANLAGE DER WELT:
ERMÖGLICHT EINE PROBLEM-
Gansu Wind Farm, China (Kapazität: 6.000 MW).
FÜHRENDE NATION AUF DEM GEBIET DER WINDKRAFT:
Dänemark (33 Prozent des Stroms werden aus
Wind erzeugt).
14
BOLTED # 1 2015
Montage vor Ort.
IM RAMPENLICHT
„Den Normungsorganisationen kommt
eine große Bedeutung zu, da Normen
wichtige Instrumente zur Erleichterung
des Handels sind“, sagt Salim Brahimi.
FA K T E N :
SALIM BRAHIMI
TITEL: President, IBECA Technologies Corp.
ALTER: 48.
WOHNHAFT: Montreal, Kanada.
HINTERGRUND: Master of Engineering in der
Metallurgie und Management-Diplom. Mehr als 25
Jahre Erfahrung mit Verbindungselementen, Qualitätssystemen und Prozessoptimierung. In mehreren Normungsorganisationen aktiv (z. B. ASTM).
Leiter des Forschungsprogramms zur Wasserstoffversprödung bei Verbindungselementen an der
McGill University in Montreal.
Aus Sicht eines Insiders
TEXT:
ULF WIMAN
PHOTO:
ALLEN MCEACHERN
W E N N S I E WIS S E N MÖ C H T EN, was auf dem Gebiet der Verbindungselemente so vor sich geht,
fragen Sie Salim Brahimi. Er ist die Autorität im
Bereich der Wasserstoffversprödung bei Verbindungselementen und aktives Mitglied mehrerer Normungsausschüsse. So ist er z. B. als
Vorsitzender des Internationalen Ausschusses
F16 des ASTM zu Verbindungselementen und
des Beratungsausschusses tätig, der Kanada
im technischen Ausschuss 2 zu Verbindungselementen der International Standards Organization (ISO) vertritt. Sein Unternehmen, IBECA
Technologies, beschäftigt sich mit der Lösung
komplexer Probleme für hochkarätige Projekte
und er leitet universitäre Forschungsprogramme
zu Materialien und Beschichtungen von Verbindungselementen.
Können Sie uns einige aktuelle Trends auf dem
Gebiet der Verbindungselemente nennen?
„Da es sich bei den meisten Verbindungselementen um serienmäßig hergestellte Massenprodukte handelt, ist die Wirtschaftlichkeit von
entscheidender Bedeutung. Die Fähigkeiten der
Hersteller variieren und obwohl die Fachkenntnisse besser werden, ist noch keine Konsistenz
vorhanden. Die Fertigung sollte sich auf die Herstellung von Mehrwertprodukten konzentrieren,
zum Beispiel für die Automobil- und Luft- und
Raumfahrtindustrie.“
Mit welchen Herausforderungen sehen wir
uns in der Zukunft konfrontiert?
„Neben der Produktion von Massenprodukten zu einem wettbewerbsfähigen Preis besteht
die Herausforderung auch darin, die Qualität und
Beständigkeit von Produkten aufrecht zu erhalten, die in kritischen Anwendungen zum Einsatz
kommen. Dies erfordert qualitativ hochwertiges
Personal, aber derzeit gibt es keinen institutionellen Ansatz für die Ausbildung, der sich auf die
Wertschöpfungskette von Verbindungselementen konzentriert. Es wird in hohem Maße darauf
vertraut, Know-how und das Wissen, wie eine
Maschine zu bedienen ist, aber auch, wie Normen funktionieren, weiterzugeben.“
Was steuern die Normungsorganisationen bei?
„Sie spielen eine wichtige Rolle, denn Normen sind die technischen Blaupausen, die den
Handel erleichtern. Ich kann gar nicht genug betonen, dass Experten aus der ganzen Welt daran beteiligt sind. Wie wichtig das ist, wissen die
Menschen nicht unbedingt zu schätzen. Aber ich
bin stolz, Teil davon zu sein.“
Erzählen Sie uns etwas über die Arbeit der
Normungsorganisationen.
„Konsensorientierte Normungsorganisationen haben alle ihre jeweiligen Perspektiven,
geografische Verbreitung und Struktur. Fachausschüsse in der ISO und der europäischen CEN
bestehen aus Expertendelegationen, die jedes
der Mitgliedsländer vertreten, während sich die
Fachausschüsse in den nordamerikanischen Organisationen, wie z. B. ASTM und ASME, aus
Personen zusammensetzen, die auf freiwilliger
Basis mitwirken. Dadurch können sie schneller
auf Markttrends reagieren. Unabhängig von
dem Modell steht am Ende der Expertenkonsens.
Wenn Sie Menschen mit unterschiedlichen Perspektiven zusammenzubringen, werden die Ergebnisse eingehend geprüft, wodurch robuste
Normen entstehen.“
Gibt es noch weitere Unterschiede?
„In Nordamerika haben wir sowohl metrische, als auch zöllige Verbindungselemente, und
um die Dinge noch komplizierter zu machen, hat
der US-Markt sein eigenes, unabhängiges metrisches System. Aber in der Praxis hat sich hinsichtlich der metrischen Norm weltweit die ISO
durchgesetzt. Der Trend geht dahin, dass sich
die USA und Kanada der ISO-Norm unterordnen.
Gleichzeitig wollen sie aber auch ein Mitspracherecht und sind in der ISO zunehmend aktiv.“ BOLTED # 1 2015
15
DIE LÖSUNG
SPIEL, SATZ UND SIEG!
Nord-Lock Keilsicherungsscheiben
werden zur Sicherung der
Muttern am Rahmen verwendet,
damit die Wände nicht einstürzen.
Ein sicherer Platz
TEXT:
LINDA KARLSSON ELDH
PHOTO:
ANTONIO GARCIA RECENA
DIE HERAUSFORDERUNG Der
Racket-Sport „Padel“ wurde vor 50
Jahren in Mexiko erfunden und wird
heute in ganz Europa gespielt. Der
schwedische Sportanlagen-Spezialist Unisport hat die Zeichen der Zeit
früh erkannt und mittlerweile rund
60 Padel-Courts gebaut. Die heftigen Frühjahrsstürme in Malmö,
16
BOLTED # 1 2015
Südschweden, haben sich jedoch
als unerwartete Herausforderung
erwiesen: Die starken Erschütterung­
en, die auf die Glaswände der
Courts einwirken, führen dazu, dass
sich Schraubenverbindungen durch
Vibrationen lösen. Im schlimmsten
Fall könnten die Wände einstürzen
DIE LÖSUNG  Auf Empfehlung
seines Werkzeuglieferanten wandte
sich Unisport an die Fachleute von
Nord-Lock, die vorschlugen, die Muttern mithilfe von Scheiben des Typs
NL10spss am Rahmen zu befestigen
und das Gewinde zwischen Schraube
und Mutter durch Klebstoff zu sichern. Die Form des Schraubenkopfes machte den Einsatz einer Sicherungstechnologie von Nord-Lock
unmöglich, da diese die Art und Weise, wie der Ball von der Oberfläche
abprallt, beeinflusst hätte.
DAS ERGEBNIS Seit der Umsetzung dieser Lösung sind keine Probleme mehr aufgetreten und Padel-Tennis ist für die Spieler sicherer geworden,
da keine Gefahr mehr besteht, dass
die Glaswände der Courts einstürzen.
Außerdem spart Unisport durch die
Lösung Geld ein, denn die Courts
müssen weniger oft gewartet werden.
Nach diesem Erfolg untersuchen NordLock und Unisport gemeinsam die
Möglichkeit, Änderungen an der Konstruktion von Padel-Courts vorzunehmen, so dass die Schrauben nicht
mehr durch Klebstoff, sondern durch
eine mechanische Verriegelung gesichert werden, um die Sicherheit noch
weiter zu erhöhen. bolting NEWS
Neuigkeiten zum Thema Nord-Lock und sichere Schraubenverbindungen
ÖL & GAS
Aus der Öl- und Gasindustrie ist zu vermelden, dass Kværner für sein Nyhamna-Erweiterungsprojekt die SC-Keilsicherungsscheiben (NLSC) von NordLock einsetzt, und dass kürzlich die Einführung des neuen Nord-Lock-Konzepts „No Need For Retightening“ (Nie wieder Nachziehen) erfolgt ist.
Kværner wählt Nord-Lock für Nyhamna
KVÆRNER, EIN IN NORWEGEN ansässiges Anlagen-
und Maschinenbauunternehmen, erhielt vor kurzem
von Shell den Auftrag, die Verarbeitungsanlage Nyhamna zu erweitern, die zu den größten Erschließungsprojekten auf dem norwegischen Festland
zählt. Kværner hat sich für Nord-Lock entschieden,
um ein Lösen der Schrauben zu verhindern. Mehr
als 300.000 Schraubenverbindungen werden mit
SC-Keilsicherungsscheiben von Nord-Lock montiert.
„Sicherheit steht immer an erster Stelle, und für unseren Kunden Shell war es sehr wichtig, die Schrauben gegen Lösen zu sichern“, erklärt Ove Sætrevik,
Projektingenieur bei Kværner. „Kværner hat schon
früher mit Nord-Lock zusammengearbeitet und wir
wissen, dass Nord-Lock die Nummer eins ist, wenn
es um Lösungen zur Sicherung von Schraubenverbindungen geht.“
die Nord-Lock SC-Keilsicherungsscheiben entschieden, die für HR/HV-Schrauben gemäß EN143993/EN14399-4 entwickelt wurden. Parallel zu dem
Statoil-Entwicklungsprojekt Aasta Hansteen in der
norwegischen Nordsee soll das Nyhamna-Erweiterungsprojekt bis Mitte 2016 abgeschlossen sein. Ove
Sætrevik ist fest davon überzeugt, dass ähnliche Projekte folgen werden.
PHOTO: SVEIN ROGER IVARSEN
FÜR DAS NYHAMNA-PROJEKT hat sich Kværner für
Luftaufnahme des Nyhamna
Erweiterungsprojekts.
LINDA KARLSSON ELDH
Ein neues Konzept ermöglicht Ölplattform-Betreibern Einsparungen
in Millionenhöhe
DIE HARTEN Arbeitsbedingungen in der Öl- und
Gasförderung Onshore und Offshore verlangen von der Branche die Einhaltung strenger
internationaler regulatorischer Anforderungen.
Diese regulatorischen Anforderungen werden
von verschiedenen Klassifizierungsgesellschaften festgelegt. Eine dieser Anforderungen
schreibt jährliche Drehmomentprüfungen für
20 Prozent aller Schraubenverbindungen an
Bohrausrüstung vor. Legt man bei den Offshore-Plattformen eine Lebensdauer von 25-30
Jahren zugrunde, so belaufen sich die Kosten
für diese Drehmomentprüfungen auf 25 bis 40
Millionen US-Dollar.
In Norwegen, das zu den größten Ölförderländern der Welt zählt, reagiert Nord-Lock auf
diese zeitraubende und kostspielige Praxis mit
der Einführung seines neuen Konzepts „No Need
for Retightening“ (NNFR), was auf Deutsch so
viel bedeutet wie „Nie wieder Nachziehen“. Das
Konzept wird zusammen mit einem Vertriebs­
partner für Verbindungselemente und Logistik
angeboten. Die entsprechenden Sets werden
vorgeschmiert geliefert und beinhalten die erforderlichen Muttern, Schrauben und Nord-Lock Sicherungsscheiben. So ist gewährleistet, dass sich
Schrauben unabhängig von dynamischen Belastungen und Vibrationen nicht lösen.
WÄHREND NNFR DIE SICHERHEIT ERHÖHT, haben
Betreiber und Eigentümer von Plattformen die
Möglichkeit, bei den Klassifizierungsgesellschaften eine Befreiung von den jährlichen
Drehmomentprüfungen zu beantragen und
damit Millionen einzusparen. Vor einer solchen
Beantragung müssen die Eigentümer oder Betreiber jedoch auch die Montageanforderungen erfüllen (die besagen, dass das NNFR-System durch entsprechend qualifizierte Monteure
eingebaut und festgezogen werden muss).
Die Lösung wurde für den ONS 2014 Innovation Award nominiert, was ihre potenzielle
Bedeutung für die weltweite Öl- und Gasindustrie unterstreicht. „Die Vorteile für Betreiber von
On- und Offshore-Plattformen sind gewaltig“,
betont Petter Viken, Business Developer Oil &
Gas bei Nord-Lock. Er fährt fort: „Mit NNFR sind
Betreiber in der Lage, erhebliche Einsparungen
bei der Wartung zu erzielen und gleichzeitig die
Sicherheit ihrer Anlagen zu gewährleisten.”
LINDA KARLSSON ELDH
BOLTED
BOLTED ##1
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2014
17
bolting NEWS
Neuigkeiten zum Thema Nord-Lock und sichere Schraubenverbindungen
Festere, sicherere Schraubenverbindungen mit der FEA-Software
NORD-LOCKS Finite-Element-Analyse (FEA) bietet
eine schnelle und einfache Möglichkeit, um das Risiko des Versagens von Schraubenverbindungen zu berechnen. Durch Eingabe der entsprechenden Daten
in die mechanische Analysesoftware, unter anderem
Material und Schraubenlänge, sind Kunden in der
Lage, Spannungskonzentrationen in einer Baugruppe zu erkennen und die Gefahr eines Versagens der
Schraubenverbindung genau zu berechnen.
„Wesentliches Ziel ist es, Kunden darin zu unterstützen, ihre Konstruktionen durch Simulation
zu überprüfen“, erläutert Maxime Thonnerieux,
Global Business Development Director bei NordLock. „Mit der Software lassen sich mathematische
Formeln und Modelle verfeinern und perfektionieren; physikalische Experimente und Tests sind nur
noch in deutlich geringerem Umfang erforderlich.“
Die FEA bietet außerdem ein bequemes Verfahren, um verschiedene Verschraubungslösungen zu
überprüfen und miteinander zu vergleichen, um
so festzustellen, welche am besten geeignet ist.
„Unsere Kunden können die Software nutzen, um
Simulationen durchzuführen und herauszufinden,
was in der entsprechenden Anwendung am bes-
ten funktioniert“, fügt Thonnerieux hinzu. „Sie
können überprüfen, ob ein Verbindungselement
überlegene Sicherheit bietet, oder ob nicht doch
ein kostengünstigeres das gleiche Maß an Sicherheit zur Verfügung stellt.“
Bis heute hat bereits eine Reihe von Nord-LockKunden die FEA verwendet, um ihre Konstruktionen zu verbessern. Wenn Sie weitere Informationen über die Software oder eine technische
Beratung benötigen, wenden Sie sich bitte per
E-Mail (performance.services@nord-lock.com) an
Nord-Lock Performance Services.
Vergleich zwischen bestehender Lösung und neuem Entwurf:
500
VM [MPa]
400
300
200
100
0
15 2025303540
Position R [mm]
Lösung 1
Lösung 2
Die neue Lösung 2 verringert die maximale Spannung in den Gewinden.
Deutsches EisenbahnBundesamt zertifiziert
SMO-Keilsicherungsscheiben
DANK DER KÜRZLICH erfolgten EBA-Zertifizierung durch
Nord-Lock hat die SMO-Sicherungsscheiben in sein Produkt­sortiment
aufgenommen, das zur Verwendung in Gleisanlagen und in Konstruktionstechnik für die Bahnindustrie in Deutschland zugelassen ist.
18
BOLTED # 1 2015
2014
das deutsche Eisenbahn-Bundesamt konnte Nord-Lock die
SMO-Keilsicherungsscheiben in sein Produktsortiment aufnehmen, das zur Verwendung im Oberbau und im Konstruktiven Ingenieursbau für die Bahnindustrie in Deutschland
zugelassen ist. Ihre mechanische Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit machen die SMO-Keilsicherungsscheiben zur
idealen Lösung für die Sicherung von beispielsweise Eisenbahnbrücken, Lärmschutzwänden und Schienensensoren.
Alles Einsatzbereiche, in denen Wind, Regen und Auftausalz
herkömmlichen Edelstahlscheiben durch Korrosion schwer
zusetzen. Es kann bis zu zwei Jahre dauern, die Zertifizierung
und technischen Unterlagen (und damit die Zulassung) von
der Deutschen Bahn (DB), Europas größtem Bahnbetreiber,
zu erhalten. Bis dahin darf niemand das Produkt verwenden.
„In Deutschland sind Produktzulassungen für die
Bahnindustrie manchmal schwieriger zu bekommen als für
die Luftfahrt“, sagt Jochen Süßenbach, Railway Manager
bei Nord-Lock. „Aber das Warten lohnt sich. Die deutsche
Bahnindustrie boomt, und dies öffnet den Markt für NordLock immer mehr. Wir liefern der DB Laser-markierte
Sicherungsscheiben, um eine vollständige Rückverfolgbarkeit
und höchste Sicherheit zu gewährleisten.“
Sichere Schraubenverbindungen
auf der Rallye-Strecke
MOTORSPORT-FAHRZEUGEN wird al-
les abverlangt. Hohe Drehzahlen,
große Drehmomente, Vibrationen,
G-Kräfte und harte Schläge setzen
die Fahrzeuge und deren Komponenten enormen Belastungen aus.
Bolted traf sich mit Kee, dem Geschäftsführer und Inhaber von Hot
Bits (Thailand) Co., Ltd, Tochtergesellschaft der Hot Bits Sdn Bhd, einem führenden Hersteller von Stoßdämpfern und Federungssystemen,
hauptsächlich für anspruchsvolle
Kunden im Motorsport – Rennen,
Rallyes, Drift und Drag-Racing.
Was steckt hinter Hot Bits?
„Hot Bits Sdn Bhd wurde 1997
von meinem Freund Toh Soon Hin
in Malaysia gegründet. Wir haben
diese Marke zusammen aufgebaut.
Heute verfügt Hot Bits über ein weltweites Netzwerk aus Vertriebshändlern und Servicezentren in vierzehn
Ländern.
Wir sind ein kleiner Vertreiber von
Stoßdämpfern – die ganze Palette –
für verschiedene Motorsportarten
und auch für Serienfahrzeuge. Wir
verkaufen und tunen Fahrwerke für
die meisten japanischen Allradfahr-
zeuge. Außerdem produzieren wir
4x4-Stoßdämpfer für den australischen Markt unter einem speziellen
Markennamen. Seit vielen Jahren
unterstützen wir die Teams, die an
der Asia Cross Country Rallye teilnehmen, beim Tuning und der Modifikation ihrer Fahrwerke, beispielsweise Mazda­speed, RalliArt Thailand,
das Toyota-­Team Thailand, sowie die
Teams von Nissan und Isuzu. Aktuell
hat uns Isuzu Thailand mit dem Aufbau ihrer Rallye-Fahrzeuge betraut.“
Welche Rennen stehen in nächster Zeit an?
„2015 werden wir an zwei
Cross-Country-Rallyes teilnehmen:
an der Asia Cross Country Rally 2015
und der Australasian Safari 2015,
eine sehr schwierige Rallye mit extrem anspruchsvollen Streckenabschnitten. Außerdem nehmen wir an
einigen lokalen Rallye-Meisterschaften in Thailand teil. Unser Ziel ist
es, bei allen Rallyes unter die ersten
Drei zu kommen. Für das Isuzu Thailand-Team verwenden wir Nord-Lock
Keilsicherungsscheiben in verschiedenen Größen, um sicherzustellen,
dass dessen Rallye-Fahrzeuge den
Strecken in Australien gewachsen
sind und die lokalen Teams schlagen
können.“
Wie sind Sie darauf gekommen,
Nord-Lock-Produkte einzusetzen?
„Ich war auf der Suche nach einer guten Sicherungsmutter für die
Rallye-Fahrzeuge, die wir unterstützen. Nach dem letzten Rennen jeder Wertungsprüfung kontrollieren
wir alle Schrauben und Muttern der
Aufhängung und meistens stoßen
wir auf lose Muttern. Wir mussten
sie immer und immer wieder festziehen. Anfang dieses Jahres stellte uns
dann ein Vertreter von Nord-Lock
das Produktportfolio des Unternehmens vor. Wir haben die Nord-Lock
Keilsicherungsscheiben getestet und
es traten keine Probleme mehr mit
losen Muttern an den Radaufhängungen auf. Dieses erste Rennen
haben wir gewonnen und seitdem
verwenden wir Nord-Lock Produk-
„Wir haben die Nord-Lock Keilsicherungsscheiben getestet und es traten
keine Probleme mehr mit losen Muttern
an den Radaufhängungen auf. Dieses
erste Rennen haben wir gewonnen und
seitdem verwenden wir Nord-Lock Produkte“, sagt Kee.
te. Außerdem ist die Arbeit unserer
Mechaniker unter den Fahrzeugen
dadurch einfacher und sicherer geworden.“
ULF WIMAN
FAKTEN:
NATTAWAT
RATTANASAKSOPANA (KEE)
ALTER: 57.
HINTERGRUND:
Nach seinem Universitätsstudium half er seinem
Vater in der Schmuckbranche.
1978 begann er mit dem Import
von Gebrauchtteilen für japanische Fahrzeuge, 1984 folgten
Fahrzeuge des Premiumsegments. Seit 1997 importiert er
Fahrwerke aus Australien.
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LESERUMFRAGE
Vielen Dank für
Ihre Teilnahme!
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die an unserer Leserumfrage teilgenommen haben. Ihre
Kommentare und Antworten sind für uns sehr und wir
freuen uns, dass Sie uns Einblicke in Ihr Leseerlebnis
gewährt haben.
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gazin Bolted. Wenn Sie Nord-Lock-Produkte in einem einzigartigen Produkt oder einer
interessanten Anwendung einsetzen, würden wir uns freuen, wenn Sie uns davon
erzählen. Kontaktieren Sie uns bitte unter: info@nord-lock.de.
BOLTED # 1 2015
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19
Zeit sparen mit Spreizbolzen
Schwere Maschinen erfordern Verschraubungselemente, die sich einfach
ein- und ausbauen lassen. Das gilt insbesondere für große und hochbelastete
Flanschkupplungen. Um hohe Drehmomente zu übertragen werden die
Bauteile oft aufwendig mit Passbolzen verspannt. Der starre Passbolzen ist
schwer zu fügen und beim axialen Vorspannen verjüngt sich der Bolzen im
Bereich der Passung. Das radiale Spiel vergrößert sich und im Betrieb kommt
es zu zerstörenden Mikrobewegung. Spreizbolzen lassen sich wesentlich
einfacher ein- und ausbauen und können problemlos axial und radial
vorgespannt werden. Mikrobewegungen im Betrieb sind ausgeschlossen, da
der Spreizbolzen die Bohrung radial und das Flanschpaar axial vorspannt.
Einfach: Die mit Spielpassung konstruierten Konushülsen können leicht
in die Bohrungen eingesetzt werden, selbst wenn diese aufgrund von
Fluchtungsfehlern schlecht ausgerichtet sind. Spreizbolzen müssen nicht
gekühlt oder die Bohrung erwärmt werden. Zum Spannen wird lediglich ein
handgeführter Drehmomentschlüssel benötigt.
Schnell: Das Spannen kann pro Element in nur wenigen Minuten erfolgen.
Sicher: Bei der Montage sind Verletzungen durch schwere
Hydraulikwerkzeuge auszuschließen. Durch gesteigertes
Übertragungsverhalten wird die Kupplung sicherer.
Wirtschaftlich: Das Übertragungsverhalten eines Spreizbolzens
gegenüber einem Passbolzen ist höher. Dadurch ist eine Reduzierung der
Anzahl der Bolzen oder eine Verringerung der Durchmesser möglich. Bei
Wiederverwendung ist keine Überarbeitung der Flanschbohrungen notwendig.
Hier geht es zum Download der Spreizbolzenbroschüre:
www.superbolt.com/expansionbolt
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