DIN 25201-4-2004 Design guide for railway vehicles and their components - Bolted joints - Part 4 Securing of bolted joints《铁路车辆及其组件的设计指南 螺栓连接 第4部分 螺栓连接的安全》.pdf

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1、Juni 2004DEUTSCHE NORM Normenausschuss Schienenfahrzeuge (FSF) im DINPreisgruppe 9DIN Deutsches Institut f r Normung e.V. Jede Art der Vervielf ltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut f r Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS 21.060.10; 21.060.30= ! 9552627www.din.d

2、eXDIN 25201-4Konstruktionsrichtlinie f r Schienenfahrzeuge und deren Komponenten Schraubenverbindungen Teil 4: Sichern von SchraubenverbindungenDesign guide for railway vehicles and their components Bolted joints Part 4: Securing of bolted jointsMthode de conception pour vhicules ferroviaires et ses

3、 constituants Raccords vis Partie 4: Protection des raccords visAlleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 BerlinTeilweiser Ersatz f rDIN 25201:198611,DIN 25202:199204 undDIN 25203:199204www.beuth.deGesamtumfang 13 SeitenDIN 25201-4:2004-062InhaltSeiteVorwort 31 Anwendungsbereich. 32 No

4、rmative Verweisungen. 43 Begriffe 44 Allgemeines. 64.1 Schraubenverbindungen fr maschinenbauliche Anwendungen . 64.2 Schraubenverbindungen fr elektrische Anwendungen 65 Manahmen . 75.1 Allgemeines. 75.2 Manahmen gegen Lockern 85.3 Manahmen gegen selbstttiges Losdrehen. 85.4 Manahmen gegen Verlieren.

5、 96 Sichern mit anaeroben Flssigklebstoffen (FK) 96.1 Allgemeines. 96.2 Anaerobe Flssigklebstoffe. 96.2.1 Anforderungen 96.2.2 Prfung 106.2.3 Bezeichnung 10Anhang A (normativ) bersicht zur Schraubensicherung 11Literaturhinweise . 13DIN 25201-4:2004-063VorwortDiese Norm wurde vom Arbeitsausschuss 5.1

6、 Verbindungselemente des Normenausschusses Schienen-fahrzeuge (FSF) erstellt.Die Normen der Reihe DIN 25201 Konstruktionsrichtlinie fr Schienenfahrzeuge und deren Komponentenbestehen aus:Gbe Teil 1: Einteilung, Kategorien der SchraubenverbindungenGbe Teil 2: Konstruktion maschinenbauliche Anwendunge

7、nGbe Teil 3: Konstruktion elektrische AnwendungenGbe Teil 4: Sichern von SchraubenverbindungenGbe Teil 5: KorrosionsschutzGbe Teil 6: AnschlussmaeGbe Teil 7: MontageAlle Teile zusammen werden die im Ersatzvermerk angegebenen Normen ersetzen.nderungenGegenber DIN 25201:1986-11, DIN 25202:1992-04 und

8、DIN 25203:1992-04 wurden folgende nderungenvorgenommen:a) Die Normen wurden zusammengefasst;b) vollstndige redaktionelle berarbeitung;c) elektrische Verbindungen wurden aufgenommen.Frhere AusgabenDIN 25201: 1986-11DIN 25202: 1992-04DIN 25203: 1992-041 AnwendungsbereichDiese Norm gilt fr das Sichern

9、von Schraubenverbindungen im Schienenfahrzeugbereich. Sie soll denKonstrukteur bei der grundlegenden Auswahl von Schraubenverbindungen untersttzen und ihm gewisseSystematiken und Begriffe nher bringen. Grundstzlich befreit die Norm nicht von experimentellen und/odernumerischen (FEM-Finite element me

10、thod, BEM- Boundary element method) Untersuchungen zurVerifizierung der Ergebnisse. Dies trifft insbesondere fr kritische Verbindungen zu.DIN 25201-4:2004-0642 Normative VerweisungenDiese Norm enthlt durch datierte oder undatierte Verweisungen Festlegungen aus anderen Publikationen.Diese normativen

11、Verweisungen sind an den jeweiligen Stellen im Text zitiert, und die Publikationen sindnachstehend aufgefhrt. Bei datierten Verweisungen gehren sptere nderungen oder berarbeitungendieser Publikationen nur zu dieser Norm, falls sie durch nderung oder berarbeitung eingearbeitet sind. Beiundatierten Ve

12、rweisungen gilt die letzte Ausgabe der in Bezug genommenen Publikation (einschlielichnderungen).DIN 267-27, Mechanische Verbindungselemente Teil 27: Schrauben aus Stahl mit klebenderBeschichtung; Technische Lieferbedingungen.DIN 267-28, Mechanische Verbindungselemente Teil 28: Schrauben aus Stahl mi

13、t klemmenderBeschichtung; Technische Lieferbedingungen.DIN 6796, Spannscheiben fr Schraubenverbindungen.DIN 7349, Scheiben fr Schrauben mit schweren Spannhlsen.DIN 8140-1, Gewindeeinstze aus Draht fr Metrisches ISO-Gewinde Teil 1: Mae, Technische Liefer-bedingungen.DIN 54453, Prfung von Metallklebst

14、offen und Metallklebungen Bestimmung der dynamischen Viskosittvon anaeroben Klebstoffen mittels Rotationsviskosimetern.DIN EN ISO 7040, Sechskantmuttern mit Klemmteil (mit nicht metallischem Einsatz), Typ 1 Festigkeits-klassen 5, 8 und 10 (ISO 7040:1997); Deutsche Fassung EN ISO 7040:1997.DIN EN ISO

15、 7042, Sechskantmuttern mit Klemmteil (Ganzmetallmuttern), Typ 2 Festigkeitsklassen 5, 8, 10und 12 (ISO 7042:1997); Deutsche Fassung EN ISO 7042:1997.DIN EN ISO 7089, Flache Scheiben Normale Reihe, Produktklasse A (ISO 7089:2000); Deutsche FassungEN ISO 7089:2000.DIN EN ISO 7090, Flache Scheiben mit

16、 Fase Normale Reihe, Produktklasse A (ISO 7090:2000); DeutscheFassung EN ISO 7090:2000.DIN EN ISO 7092, Flache Scheiben Kleine Reihe, Produktklasse A (ISO 7092-1:2000); Deutsche FassungEN ISO 7092-1:2000.DIN EN ISO 7093-1, Flache Scheiben Groe Reihe Teil 1: Produktklasse A (ISO 7093-1:2000);Deutsche

17、 Fassung EN ISO 7093-1:2000.DIN EN ISO 10964, Klebstoffe Bestimmung der Drehfestigkeit von anaeroben Klebstoffen aufBefestigungselementen mit Gewinde (ISO 10964:1993); Deutsche Fassung EN ISO 10964:1997.3 BegriffeFr die Anwendung dieser Norm gelten folgende Begriffe.3.1Lockernder Schraubenverbindung

18、 bedingt durch Verlust der Vorspannkraft infolge von Setz- und/oderKriechvorgngenDIN 25201-4:2004-0653.1.1Setzendas Einebnen von Oberflchen in den Trennfugen, im Gewinde und unter dem Kopf3.1.2Kriechendas zeitabhngige berschreiten der Werkstofffliegrenze der verschraubten Teile infolge einer zu groe

19、nFlchenpressung3.2selbstttiges Losdrehendurch das Wirken von Krften auf eine Schraubenverbindung, die eine Querverschiebung auslsen, ist dieSchraubenverbindung je nach der vorliegenden Vorspannkraft und Gre der Querverschiebung der Gefahrdes selbstttigen Losdrehens ausgesetzt. Verursacht wird dieses

20、 Losdrehen durch zeitlich die Richtungwechselnde, vibrierende Querkrfte senkrecht zur Schraubenachse. Dabei wird die Reibung bzw. dieSelbsthemmung im Gewinde und an den Auflageflchen des Kopfes der Schraube und der Mutteraufgehoben. Die Folge ist selbstttiges Losdrehen. Dies kann zum vlligen Auseina

21、nderfallen der Verbindungfhren3.3Losbrechmoment MLBAnfangsdrehmoment, das bentigt wird, um in einer vorgespannten Verbindung eine Axialbelastung zuvermindern oder zu eliminierenDIN EN ISO 10964:1997-103.4Ausschraubdrehmoment MAusDrehmoment, das nach der ersten Relativbewegung der Schraubenverbindung

22、 bei einem festgelegtenDrehwinkel der Mutter gemessen wirdDIN EN ISO 10964:1997-103.5Vergleichsfestigkeit G74verFestigkeitsbereich, der den einzelnen Beanspruchungsklassen zugeordnet ist. Sie ergibt sich im Allgemeinenaus dem Losbrechdrehmoment. Ist jedoch das Ausschraubdrehmoment grer, wird dieses

23、zur Bestimmungder Vergleichsfestigkeit eingesetzt.ldM2G70G3d22LBverG74 oderldM2G70G3d22AusverG743.6Flankendurchmesser d2Durchmesser des Bolzengewindes3.7berdeckungslnge lLnge, die vom Auen- und Innengewinde berdeckt wirdDIN 25201-4:2004-0664 Allgemeines4.1 Schraubenverbindungen fr maschinenbauliche

24、AnwendungenSie sind konstruktiv so auszulegen, dass ihre aufgebrachte Vorspannkraft erhalten bleibt. Grundstzlich gilt,dass bei einer hoch vorgespannten Schraubenverbindung mit geringer Trennfugenzahl und einemKlemmlngenverhltnis von lk/d 5 eine ausreichende Sicherung ohne weitere Manahmen gegeben i

25、st. Istdieses nicht mglich und ist mit dynamischen Querbelastungen zu rechnen, sind Sicherungsmanahmenerforderlich.4.2 Schraubenverbindungen fr elektrische AnwendungenSie sind konstruktiv so auszulegen, dass ein Mindestkontaktdruck erhalten bleibt. Um das zu gewhrleisten,ist immerGbe bei Einschraubv

26、erbindungen mindestens ein Sicherungselement undGbe bei Durchsteckverbindungen auf beiden Seiten mindestens ein Sicherungselementals Lockerungssicherung mit zu verspannen.DIN 25201-4:2004-0675 Manahmen5.1 AllgemeinesIm Bild 1 werden die Zusammenhnge des selbstttigen Lsens dargestellt und Manahmen au

27、fgezeigt, diedem selbstttigen Lsen entgegenwirken.Relativbewegungenzwischen den KontaktflchenKriechenzeitabhngigesberschreitender Werkstoff-fliegrenzeSetzenEinebnen vonOberflchen-rauheitenbis zumendgltigenGleichgewicht:inneres Losdreh-moment Ga3 Selbst-hemmungs-momentbis zumAuseinander-fallen infolg

28、e desAufhebens desSelbsthemmungs-momentesMechanismusdes selbstttigenLsensLockern Selbstttiges LosdrehenVorspannkraftabfallKraftschluss (Vorspannung) erhalten LosdrehenverhindernAuseinander-fallenverhindernManahmenFlchenpressungherabsetzenSetzbetragausgleichenMaterial-schlussherstellenForm-schlussher

29、-stellenSelbst-hemmungerhhenLockerungssicherung vorsehen LosdrehsicherungvorsehenVerlier-sicherungvorsehenBild 1 Darstellung der Zusammenhnge des selbstttigen LsensDIN 25201-4:2004-0685.2 Manahmen gegen LockernTabelle 1 Manahmen gegen LockernWirksam gegenManahmeSetzen KriechenGestaltung von Verbindu

30、ngen mit groem Nachgiebigkeitsverhltnis (harterSchraubfall)ja jaVerringern der Flchenpressung durch Vergrerung der Auflageflchen jaVerringerung der Anzahl der Trennfugen ja bedingtVerwenden von Schrauben mit erhhter Festigkeit zur Vergrerung derAusgangsspannung (Vorspannkraft)ja neinVergrern der Kle

31、mmlnge ja neinVerwenden von federnden Verbindungselementen, jedoch unter der Bedingung, dass die wirksame Federkraft dieser Elemente der erforderlichen Vorspannkraftder Schraubenverbindung angepasst ist das eingefgte Teil nicht das Risiko einer zustzlichen Setzung mit sich bringt die Elastizitt der

32、Verbindungselemente whrend der gesamten Lebensdauerder Verbindung erhalten bleibtjaaneinVerringern der Rautiefen ja neinZweckmige Form- und Lagetoleranzen whlen ja jaVermeiden von dicken Beschichtungen ja neinaNur zum Ausgleich von Oberflchenrauheiten5.3 Manahmen gegen selbstttiges LosdrehenGbe Erhh

33、ung der Ausgangsspannung (Vorspannkraft);Gbe Erhhung der Elastizitt der Schraube;Gbe Erhhung der Reibung an den Auflageflchen von Schraube und Mutter und/oder im Gewinde;Gbe Begrenzung eines eventuellen Querschlupfes (Verwendung von Passschrauben oder Stiften);Gbe Verwendung von sperrenden Verbindun

34、gselementen zur Verhinderung der Relativbewegung vonSchraube bzw. Mutter;Gbe Verkleben (Flssigklebstoff oder mikroverkapselter Klebstoff).DIN 25201-4:2004-0695.4 Manahmen gegen VerlierenDie Selbsthemmung kann durch den Einsatz von entsprechenden klemmenden Elementen im Gewinde derSchraube oder der M

35、utter erhht werden.6 Sichern mit anaeroben Flssigklebstoffen (FK)6.1 AllgemeinesDie Anwendung der Klebstoffe mit den in diesem Abschnitt genannten Eigenschaften dienenGbe der Erhaltung der Vorspannkraft bei Schraubenverbindungen;Gbe der Vibrationssicherung bei nicht vorgespannten Schraubenverbindung

36、en;oder sie verhindernGbe ungewolltes Verdrehen der Verschraubung undGbe Korrosion im Bereich der Gewindeberdeckung.6.2 Anaerobe Flssigklebstoffe6.2.1 Anforderungen6.2.1.1 TemperaturbereichDie Anforderungen gelten fr den Temperaturbereich 40 C bis 100 C.6.2.1.2 BeanspruchungsklassenJe nach Anforderu

37、ng wird fr die klebende Schraubensicherung nach drei Beanspruchungsklassenunterschieden. Diese werden durch Vergleichsfestigkeiten abgegrenzt.Tabelle 2 Kurzzeichen, Beanspruchungsklasse und zugehrige VergleichsfestigkeitKurzzeichen BeanspruchungsklasseVergleichsfestigkeitG74verN/mm2N niedrigfest, le

38、icht demontierbar 3 bis 6M mittelfest, demontierbar 7 bis 15H hochfest, schwer demontierbar ber 16DIN 25201-4:2004-06106.2.1.3 ViskosittsbereicheDurch die Wahl unterschiedlicher Viskosittsbereiche kann je nach Gewinde bzw. Spaltbreite ein Auslaufendes Flssigklebstoffes whrend der Aushrtung vermieden

39、 werden.Tabelle 3 Viskosittsbereiche in Abhngigkeit von Gewinde bzw. SpaltbreiteKennzahlViskosittsbereichmPa sGewindeMaximaleSpaltbreiteMm1 niedrigviskos: 200 Ga3 M 10 0,12 mittelviskos: von 200 bis 1 000 Ga3 M 24 0,23 hochviskos: von 1 000 bis 8 000 Gb3 M 16 0,256.2.2 PrfungDie Zugehrigkeit des Kle

40、bstoffes zu einer Beanspruchungsklasse wird an der Originalschraubenverbindungdurch Ermittlung des Losbrechdrehmomentes MLBoder des Ausschraubdrehmomentes MAusgeprft. DiePrfung erfolgt nach DIN EN ISO 10964.Die Viskositt wird nach DIN 54453 geprft.6.2.3 BezeichnungBezeichnung eines Flssigklebstoffes

41、 (FK), der Beanspruchungsklasse H und mit Viskosittsbereiche derKennzahl 3.Klebstoff DIN 25201 FK H3DIN 25201-4:2004-0611Anhang A(normativ)bersicht zur SchraubensicherungTabelle A.1 bersicht zur SchraubensicherungUrsachen desVorspannkraftabfallsSicherungsartFunktionsartSicherungselementAnwendungshin

42、weiseSchrauben/MutternScheibenFestigkeitsklasseHrteklasse200 HV300 HVLockernLockerungs-Sicherungmit verspanntFlchenpressungherabsetzendScheibe nachDIN ENISO 7089DIN ENISO 7090DIN 7349DIN ENISO 7092DIN ENISO 7093-18.8/810.9/10A2-70/A2-70JaNeinJaJa JaNeinmit verspanntfederndSpannscheibe nach DIN 6796,

43、profilierte SpannscheibeaKontaktscheibe gezahntaZur Reduzierung von Setzbetrgen max.20 G6dm.Federkraft muss auf die Vorspannkraft abgestimmt sein.Rippschraube, Rippmutterasperrend,z. T.mit verspanntprofilierte SpannscheibeaKeilscheibenpaarSperrkantscheibeaProfilringa(aus nicht rostendemStahl)berall

44、dort anzuwenden, wohoch vorgespannte Schraubenverbindungenwechselnden Querbelastungen ausgesetzt sind und keine gehrtetenOberflchen vorhanden sind.Hrte der Auflageflche muss niedriger als die der Auflageflchen vonSchraube und Mutter bzw. der mitverspannten Elemente sein.Diese Sicherungselemente sind

45、 nur wirksam, wenn sie direkt unter demSchraubenkopf und der Mutter angeordnet sind.Fr elektrische Anwendungen.Selbstttiges LosdrehenLosdrehsicherungklebendmikroverkapselter Klebstoffentsprechend DIN 267-27berall dort anzuwenden, wohoch vorgespannte Schraubenverbindungenwechselnden Querbelastungen a

46、usgesetzt sind und gehrtete Oberflchenden Einsatz sperrender Verbindungselemente nicht erlauben.Temperaturabhngig. Einsatz bei elektrischen Anwendungen nicht erlaubt.Bei Einsatz von Klebstoffen drfen die Gewinde nicht geschmiert werden.FlssigklebstoffAbschnitt 6 dieser NormDie Temperaturgrenzen fr d

47、ie zur Anwendung kommenden Klebstoffe sindunbedingt zu beachten. Einsatz bei elektrischenAnwendungen nicht erlaubt.Bei Einsatz von Klebstoffen drfen die Gewinde nicht geschmiert werden.DIN 25201-4:2004-06 12Tabelle A.1(fortgesetzt)Ursachen desVorspannkraftabfallsSicherungsartFunktionsartSicherungsel

48、ementAnwendungshinweiseVerliersicherungklemmendMuttern mit KlemmteilnachDIN ENISO 7040,DIN ENISO 7042,Gewindeeinstze Form B nachDIN 8140-1,Schrauben mit Kunststoff-Beschichtung im Gewindenach DIN 267-28Dort einzusetzen, woes bei Schraubenverbindungen primr darum geht, einerestlicheVorspannkraft zu e

49、rhalten und die Verbindung gegenAuseinanderfallen zu sichern. Fr Muttern und Schrauben mitKunststoffeinsatz ist die Temperaturabhngigkeit zu beachten. Beielektrischen Anwendungen darf es zu keiner Spanbildung durchGanzmetallmuttern kommen.aSiehe LiteraturhinweiseDIN 25201-4:2004-0613Literaturhinweise1 BN 205031-01, Schrauben Sechskantsc