Ich will mal wieder was bauen. Dieses Mal: Kugelkopf AHK für den Dexheimer

[Fastnachter]

Kriegst du. Spätestens am Wochenende bin ich 3 Tage dort.
Wollte nur erstmal überschlagen.

Gruß

Jan.

[Fastnachter]

[jo.gi]

Schnell Gegoogelter Kerndurchmesser M12 wären 9,853. Fläche 76,248mm².

76*1000*4 wäre bei M12 mit 10.9 die Bruchlast oben, ja? Wären 304.000N oder knapp 31to.

Richtig?

Hieße: ich hänge den Schlepper senkrecht an einen Kran und könnte unten 30to an die Kupplung hängen ohne, dass es knack macht?

Jetzt wirds methodisch noch dünner:
3,5to erzeugen bei 30cm ein Drehmoment von 10,3to. Heißt: ich könnte an meinen hängenden Traktor auch noch den 3,5to Anhänger an den Hebelarm (H Träger) hängen? Also frei baumelnd?
(...)

Ich senfe nochmal was dazu.

Frei nach Radio Eriwan, im Prinzip schon, aber ...
In der Kalkulation setzt Du voraus das alle vier Schrauben oben gleichmäßig belastet werden. Durch den Hebel wird aber eine Schraubenreihe stärker beansprucht, ich denke die Zweite von oben.
Und, wenn die Bruchkraft feststeht kannst Du zwar den Trecker plus die errechneten Tonnen dranhängen, aber nicht baumeln lassen. Das Ergebnis gilt nur rein statisch.
(Ähnlich: Du kannst Dein Gewicht auf 3-4 rohe Eier stellen, das soll wohl gehen. Aber die kleinste Bewegung/Gewichtsverlagerung läßt das System zusammenbrechen.)
In der Tabelle 3.4.5 hier:
https://www.schrauben-lexikon.de/td3-werkstoffe-stahl.asp
ist die Bruchkraft mit 87700N sogar noch höher. Liegt wohl daran das bei der Querschnittsberechnung ein Teil des angeschnittenen Gewindes mitgenommen wurde.



(Bei dem, was jetzt kommt, bin ich nicht wirklich sicher. Das ist schon so lange her ...
Wenn es Blödsinn ist bitte ich um Korrektur. Es werden hoffentlich doch auch Maschinenbauer mitlesen.)

Bleiben wir mal bei einer Schraube.
Die soll ja nicht versagen. Vorher verformt (dehnt) sie sich noch bleibend. Das ist im Betrieb aber nicht gewünscht.
Da kommt die ,,.9" ins Spiel. Also 10x9x10=900N/mm² x deine 76mm² ergibt 68400N. Eine Schraube kann danach 6,8t statisch ab bevor sie sich dauerhaft verformt.

ABER, die Schraube ist ja schon am Trecker, die Mutter also fest angezogen. Welches Drehmoment bei diesen Verschraubungen benutzt wird weiß ich natürlich nicht.
Wenn man dem Rechner folgt:
https://www.bossard.com/de-de/assembly-technology-expert/technische-informationen-und-tools/online-konverter-und-rechner/drehmoment-und-vorspannkraft-berechnen/
und bei ,,Ausnutzung der Streckgrenze" 50% eingibt heißt es bei einen Anzugsdrehmoment von 70Nm werden rund 35kN Vorspannkraft (logisch, die Hälfte der Streckgrenze) auf die Schraube gebracht.
Ist auch nachvollziehbar das sich die ,,Traglast" einer Schraube um die aufgebrachte Vorspannung reduziert.
Im Umkehrschluß kann eine nur lose angezogene Schraube die größte Zuglast aufnehmen, aber das ist ja nicht unbedingt praxisgerecht.

Die ganze Betrachtung ist bislang nur statisch, also ohne irgendwelche Sicherheit für das Geruckel beim Fahrbetrieb.
Auch wenn sich Last über den Hebel auf vier Schrauben verteilt erscheinen mir die 12er langsam unterdimensioniert.
Wo ist mein Denkfehler???

[rolf.soler]

Hieße: ich hänge den Schlepper senkrecht an einen Kran und könnte unten 30to an die Kupplung hängen ohne, dass es knack macht?
Heißt: ich könnte an meinen hängenden Traktor auch noch den 3,5to Anhänger an den Hebelarm (H Träger) hängen? Also frei baumelnd?

probiers doch mal aus und berichte mit Video...wenns nicht hält kannst Dus Top gear verkaufen

[Einzylindär]

Siehe #22....

Das, was jo. gi schreibt stimmt soweit. Frage ist immer in welche Richtung die Betriebskräfte wirken...
In Schraubenrichtung ändert es die Vorspannkraft der Schraube, quer dazu nicht. Bei deiner Kupplung hast du beides! Bremsen/Beschleunigen wirkt in Schraubenrichtung, die Stützlast quer dazu....

Gruß. Stefan, der Einzylindär

[Stefan]

Ich würde es überschlägig so rechnen: Stützlast wegen Geringfügigkeit ignorieren und den Lastfall wie folgt annehmen: Bremsbeschleunigung max. 1 g und der Halter will um die Unterkante des Anschraubbleches am Traktor kippen (da, wo in meiner Skizze die Maßpfeile von a und b aufeinandertreffen). Dazu noch die unteren beiden Schrauben wegdenken und nur die Belastung der oberen rechnen, weil die unteren weniger gestreckt werden, daher später abreißen würden, aber die oberen entlasten.

Daraus ergibt sich F=35 kN und F(eine Schraube)=(0,5*F*b/a)*Sicherheitsfaktor

Den Sicherheitsfaktor sollte der Prüfer nennen.

[Fastnachter]

Wäre Pi Daumen eingesetzt (ohne messen, reine Schätzung!)

F(eine Schraube)= (0,5*35kN*300/150)*Sicherheitsfaktor
Wären 35kN * Sicherheitsfaktor pro M12 Schraube.

76kN kann eine M12 ab.

Könnte doch klappen.
Sonst nehme ich halt M14.

Gruß

Jan (jetzt hilft nur noch messen).

[Stefan]

Bei b tendiere ich eher zu 80 mm.

[Fastnachter]

Ne, der Kugelkopf muss ja 350 +/- über Grund sein.
Das Zugmaul ist irgendwie Oberschenkelhöhe. 700 oder so.
Der Kopf muss also mindestens 200,300 vielleicht sogar 400 runter und 300-400 nach hinten.
bei 80 könnte ich ja so ein ABE konformes Plättchen nehmen mit 12mm stärke.
Das wäre zu einfach, das kann ja jeder 

Gruß

Jan.

[Stefan]

Ich berichtige mich: Bei a tendiere ich eher zu 80 mm.

150 mm kann ja jeder 

[Fastnachter]

OK, dann würden wir, ohne den Sicherheitsfaktor, bei ~65kN liegen pro Schraube.
dann wäre ein Wechsel auf M14 schon nicht schlecht. Da wären wir pro Schraube dann bei 103,5kN.

Hatte ich gesagt, dass wir Messwerte brauchen? 

[Fastnachter]

So, ich war am Dexheimer.

a=75mm
b=150mm

Daraus ergibt sich F=35 kN und F(eine Schraube)=(0,5*F*b/a)*Sicherheitsfaktor

Wäre Pi Daumen eingesetzt:

F(eine Schraube)= (0,5*35kN*150/75)*Sicherheitsfaktor
Wären 35kN * Sicherheitsfaktor pro M12 Schraube.

76kN kann eine M12 ab.

Könnte doch klappen.
[/quote]

Auch der H muss nur 150 breit und 100 hoch sein, 250 lang.
Das ist ja alles viel filigraner als gedacht. Schade! 

    

Gruß

Jan

P.S. Die 2 Bolzen, die das Zugmaul halten, sind übrigens 20mm stark und oben und unten geführt.

P.P.S. und mit Kraftheber hoch ist locker genug Platz zum Schwenken.

[Fastnachter]

Hallo zusammen,

so, wir werden konkret!

Ich habe unsere bisherigen Überlegungen in einem PDF zusammengefasst.
Es fehlen Seitennummern, Bildnummern, Sprachlicher Schliff, ...
ABER:
Das wäre die "Geschichte", die ich dem Prüfer präsentieren möchte.
Ich bitte um kritisches Feedback!
Ich möchte mich ja nicht zum Clown machen. 



Vielen Dank schon jetzt für eure Hilfe und viele Grüße

Jan.

[Anulu]

Alter!
Wenn der das nicht einträgt, will er einfach nicht und du fragst woanders!

Sehr gut gemacht. Mal wieder (!) eine Top Forumsleistung!

Unfassbar.


Hochachtungsvoll, Manuel

[cledrera]

Nimm alles raus, was "hoffe","könnte" oder so lautet.

1. Du machst das so, weil es so technisch richtig ist.
Der Prüfer soll anstreichen, was er im Detail für falsch hält.

2. Versieh das Ganze mit Seitenzahlen, ändere auf Seite 4 oberhalb der Handskizze die Formatierung, damit es einheitlich ist. Blocksatz ist in meinen Augen schöner/ordentlicher.

[Fastnachter]

Seitenzahl, Bildnummern, Links und Verweise sind selbstredend. Aktuell geht's mir erstmal und die Geschichte.

Viele Grüße

[Knaudel]

Hallo Jan,

mir gefällt die Skizze nicht. Kannst du das richtig zeichnen? Auch ist die Position und der Sinn der Ausgleichsscheiben nicht gut zu erkennen...

An einigen Stellen ist die Formulierung etwas unklar und interpretationsfähig.
Es ist mir aber zu mühsam, das in der PDF zu ändern.
Gerne kannst du mir das als Word schicken, dann mache ich gerne einen Formulierungsvorschlag...

Gruß Knaudel

[Fastnachter]

Hallo Knaudel,

Skizze ist noch ein Platzhalter. Mache ich noch auf dem Zeichenbrett in 1:4.
Formulierungen sind auch klar.
Word: schicke ich dir gerne.
Für den Moment ging es mir um die Werte, Rechnungen und die Geschichte an sich. Wenn das ok ist mache ich das hübscher

Gruß

Jan.

[Stefan]

Die Berechnung der Schraubenkräfte ist unvollständig. Schrauben dürfen nur bis zu ihrer Streckgrenze belastet werden. Schrauben mit Festigkeit 10.9 dürfen mit max. 900 N/mm2 belastet werden, deine M12 also bis 0,9*76 kN=68,4 kN.
Dazu hast du die Vorspannkraft noch nicht berücksichtigt, die sich durch das Anzugsmoment ergibt. Wenn du die Schrauben mit 80 Nm anziehst hast du eine Vorspannkraft von etwa 40 kN. Da wirds eng mit deinen Schräubchen, die Mimik ist eben nicht für solche Belastungen ausgelegt, wie sie mit dem Hebel entstehen. Vielleicht liege ich aber auch falsch, damit habe ich mich zuletzt während des Studiums beschäftigt und mir das hier kurz zusammengegoogelt. Gibts hier sonst keinen, der das rechnen kann oder will?

Gruß
Stefan

[Einzylindär]

Ja, so wie Stefan schreibt, habe ich es auch im Kopf und auch mehrfach schon geschrieben...

Vorspannkraft plus Betiebskraft..

Wenn du über die Streckgrenze gehst, dann längt sich die Schraube und die Verbindung ist lose. Dann führen Querkräfte (Stützlast!) zu einer Scherbeanspruchung der Schraube.

Das "Problem" der Konstruktion ist der Hebelarm und die waagerechte Lage der Schrauben, da hier die Vorspannkraft und Betriebskraft in der gleichen Richtung wirken. Wirkt die Beteiebskraft quer zur Schraube, dann wird die Betriebskraft durch die Reibung der verspannten Teile übertragen. Die Vorspannkraft muss dann so hoch sein, daß die Teile fest aufeinanderliegen bei Einwirkung der Betriebskraft. Sonst entsteht Scherbelastung, die Schraube reißt.

Soviel zu Theorie...

Gruß
Stefan, der Einzylindär

[Fastnachter]

Danke euch beiden für eure Rückmeldung.

Heißt: so funktioniert es nicht?
Oder nur mit dickeren Schrauben?

Ganz neu ist die Idee ja nicht. Die Höhenverstellbar am Auto gibt es ja. Ebenso die von dem Schweißgetrieb.
Wenn ich das richtig verstehe ist das Problem identisch?

Gruß

Jan.

[Stefan]

Wenn du ungebremste 3,5 Tonnen ziehen willst, dann sind die Schrauben vermutlich überlastet. Aber sind so große Hänger nicht immer gebremst? Dann wäre die Belastung während der Bremsung ja deutlich geringer. Aber wieviel geringer? Frag doch mal deinen Prüfer.

Gruß
Stefan

[Fastnachter]

Ungebremst endet bei Kugelkopf bei 750kg. Alles drüber muss gebremst sein.

https://www.nakatanenga.de/zubehoer-nach-rubrik/anbauteile/anhaengerkupplung/40/dixon-bate-hoehenverstellung-mit-wechselsystem?number=AHKDIX-DB2020-90

200mm Tiefer mit E-Nummer.
Da dran die Westfalia mit ABE.

Ob das stabiler ist als unser Vorschlag?

Gruß

Jan.

[Stefan]

Na dann rechne doch mit 750 Kg und damit, daß die Belastung bei gebremsten Hängern nicht größer ist.

[Fastnachter]

Naja, n steilen Berg rauf ziehen die 3,5to ja doch nach hinten.

Was meinst du denn zu dem Dixon bate Adapter aus meinem link?

Gruß

[jo.gi]

(...) Vielleicht liege ich aber auch falsch, damit habe ich mich zuletzt während des Studiums beschäftigt und mir das hier kurz zusammengegoogelt. (...)

Bin ich froh, daß es nicht nur mir so geht ... 
Ich hadere auch noch etwas mit der Verschraubung.

-Eine Schraube M12 10.9:
Streckgrenze 10.9: 10×9×10 = 900 N/mm²
Spannungsquerschnitt M12: 84,30 mm² ( https://schraube-mutter.de/zugfestigkeit-von-gewindestangen/ )
=> 75,87kN
(Mit geringerem Festigkeitswert und größerem Querschnitt lustigerweise etwa das Ergebnis der bisherigen Rechnung. Ist aber Zufall, mit 8.8 sähe es anders aus.)

-Hebel:
Beim Bremsen wirkt die Last an der Kugel nach vorn.
Drehpunkt ist etwa Unterkante Wechselbock (Lastarm ,,b" in der Handskizze), Hauptbelastung wird auf der oberen Schraubenreihe liegen (Kraftarm ,,a").

Beim Anfahren wirkt die Last nach hinten, der Drehpunkt wird an der Oberkante vom ,,H" liegen (Lastarm ,,a" + ,,b" + ein bisschen) Die Hauptbelastung wird auf der unteren Schraubenreihe liegen (Kraftarm ,,c" + ein bisschen).

Mit a=72mm, b=150mm, c=56mm, ,,ein bisschen"=16mm (meist nach Bildern geschätzt), und Kraft x Kraftarm = Last x Lastarm,
beim Bremsen:  Kraft = Last*150mm/72mm = 2,08*Last
beim Anfahren: Kraft = Last*(72mm+150mm+16mm)/(56mm+16mm) = 3,31*Last

Bitte die Annahmen und Rechnungen mal gegenprüfen. Ich verzettel mich da gerne.
Aber so sieht es aus als wären die Hebelverhältnisse beim Anfahren heftiger.

Bis hierhin bin ich auch noch einigermaßen sicher, aber jetzt fang ich an zu schwimmen.
-Last:
Die 3,5kN bedeuten eigentlich den Trecker senkrecht zu stellen und den vollbeladenen Anhänger unten dranzuhängen.
Im normalen Betrieb ist die Belastung sicherlich geringer (ich kann ein 250kg-Gespann locker schieben, aber nicht anheben). Jetzt kommt noch die Unsicherheit beim Anfahren mit blockierter Bremse oder im Schlamm versunkener Räder.
Mit der Annahme 3,5kN sollte der Sicherheitsfaktor aber doch abgedeckt sein? Ansonsten wäre bei der dynamischen Belastung noch ein Faktor von 1,5-2 anzusetzen.

Beim Anfahren käme man so auf eine Last von 3,31*3,5kN=11,6kN (23,3kN mit einem Faktor von 2).
Beim Bremsen ist die Last wegen der anderen Hebelverhältnisse geringer.

Bei einem Anzugsdrehmoment von 80Nm steht weiter oben eine Vorspannkraft von etwa 40kN. Bleiben also noch etwa 36kN pro Schraube, was bedeuten würde das eine Schraube alleine (rechnerisch) reichen würde. Hätte ich nicht gedacht (Rechenfehler?).

Der ,,Crash" ist wie bremsen, nur krasser. Bei den errechneten 168kN (ca.350kN mit Hebel) darf hier mit Zugfestigkeit der Schrauben bis zum Versagen gerechnet werden. Also 1000 N/mm² x 84,30 mm² = 84,3kN.
Damit die Kupplung da hält wären also 4 Schrauben in der oberen Reihe notwendig, plus die beiden Unteren.
Aber ob dieser Lastfall berücksichtigt werden muß?

Holt nochmal die Rechenschieber raus und kontrolliert die Werte.
Jörg

[Stefan]

Die 3,5kN bedeuten eigentlich den Trecker senkrecht zu stellen und den vollbeladenen Anhänger unten dranzuhängen.

Leider entwickeln 3,5 t bei 1 g eine Kraft von 35 kN, sonst wären wir fast am Ziel.

Ich denke, Jan sollte seinen Prüfer fragen, auf welcher Grundlage AHK berechnet werden. Auf der nakadingsbumsseite werden ein S- und ein D-Wert angegeben. Was könnte das sein?

Gruß
Stefan

[Fastnachter]

Hallo zusammen,

Jörg: Klingt plausibel. Mehr kann ich nicht sagen 

Vergesst den Dixon Bate Adapter. Ich hatte den schon verworfen weil er zu schmal ist.

ABER:

Wir brauchen uns auch nicht ZU SEHR an der M12 festhalten.
Ewig viel Platz zum Rand ist da nicht, aber 2mm aufbohren halte ich für unkritisch. Dann halt M14.
Davon ab habe ich dieses Foto gefunden. SW21 wäre nach ISO doch M14, oder?

Damit wären wir pro Schraube dann schon bei einem Spannungsquerschnitt von 115mm².

==> 103,5kN

Gruß

Jan.

[Tino]

Nur mal als Denkanstoß in welche Richtung die 3,5t wirken.
Oder glaubt jemand, der Typ zieht mit 140t am Flieger?

Warum kann ich ein Auto schieben, welches über 1t wiegt?
Kann ich 1t stemmen? Bestimmt nicht!

Wir berechnen Schraubverbindungen bei uns im Stahlbau einfach auf Lochleibung.
So ist wenigstens beim Durchrutschen der Nachweis noch immer erbracht.

[Fastnachter]

Tino das ist schon klar.
Wenn ich aber schon einen pragmatischen Prüfer finde (so hoffe ich) und ich den dann mit übertriebenen Beispielen davon überzeugen kann, dass das hält, dann hätte ich einen Freund fürs Leben gefunden 

Daher finde ich die Beispiele "3,5to hängen am Kugelkopf" und "Aufprall auf Betonwand" nicht schlecht.
Dennoch muss das ganze selbstverständlich vollständig und plausibel sein.

Viele Grüße

Jan.

[Stefan]

Nur mal als Denkanstoß in welche Richtung die 3,5t wirken.
Oder glaubt jemand, der Typ zieht mit 140t am Flieger?

Warum kann ich ein Auto schieben, welches über 1t wiegt?
Kann ich 1t stemmen? Bestimmt nicht!

Wir berechnen Schraubverbindungen bei uns im Stahlbau einfach auf Lochleibung.
So ist wenigstens beim Durchrutschen der Nachweis noch immer erbracht.

So weit sind wir auch schon. Der Typ beschleunigt den Flieger aber auch nur mit ungefähr 0,0001 g. Und wenn Jan eine Vollbremsung macht, dann sind das im schlimmsten Fall 1 g. Das sollten die Schrauben m.E. aushalten.

Gruß
Stefan