DIN 7190-1-2017 Interference fits - Part 1 Calculation and design rules for cylindrical self-locking pressfits《过盈配合 第1部分 圆柱形自锁压入的计算和设计规则》.pdf

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1、Februar 2017DEUTSCHE NORM Preisgruppe 18DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS 17.040.10; 21.120.10!%LPb“2414563www.din.deDIN 7190-1Pressverbnde Teil 1: Berechnung

2、sgrundlagen und Gestaltungsregeln fr zylindrische PressverbndeInterference fits Part 1: Calculation and design rules for cylindrical self-locking pressfitsAssemblages fretts Partie 1: Bases de calculs et rgles de construction pour assemblages fretts cylindrique autoadhrentAlleinverkauf der Normen du

3、rch Beuth Verlag GmbH, 10772 BerlinMit DIN 7190-2:2017-02Ersatz frDIN 7190:2001-02www.beuth.deGesamtumfang 47 SeitenDDIN-Normenausschuss Maschinenbau (NAM)DIN 7190-1:2017-02 2 Inhalt Seite Vorwort 3 1 Anwendungsbereich . 4 2 Normative Verweisungen . 4 3 Symbole und Abkrzungen 5 3.1 Symbole . 5 3.2 I

4、ndizes 7 4 Berechnung von Pressverbnden 7 4.1 Grundlagen. 7 4.2 Berechnung rein elastisch beanspruchter Pressverbnde 10 4.3 Berechnung elastisch-plastisch beanspruchter Pressverbnde 11 5 Haftbeiwerte von Pressverbnden . 15 5.1 Allgemeines . 15 5.2 Haftbeiwerte fr Lngspressverbnde 16 5.3 Haftbeiwerte

5、 fr Querpressverbnde . 16 6 Gestaltung von Pressverbnden 16 6.1 Allgemeines . 16 6.2 Allgemeine Gestaltungsregeln 16 6.3 Gestaltungsregeln fr schwingend beanspruchte Pressverbnde 17 7 Angaben in technischen Unterlagen . 19 8 Fgen von Pressverbnden 21 8.1 Fgen von Lngspressverbnden 21 8.2 Thermisches

6、 Fgen von Querpressverbnden . 22 9 Hinweise fr die Herstellung von Pressverbnden 23 9.1 Allgemeingltige Hinweise 23 9.2 Herstellen von Pressverbnden durch Einpressen . 23 9.3 Herstellen von Pressverbnden durch Schrumpfen und/oder Dehnen 25 10 Besondere Hinweise . 27 10.1 Nachweis der Gestaltfestigke

7、it . 27 10.2 Beanspruchung durch Fliehkraft . 27 10.3 Prfbescheinigung 28 10.4 Kennzeichnung . 28 Anhang A (informativ) Berechnungsbeispiele . 30 A.1 Rein elastische Auslegung eines Pressverbandes bei gegebenem Fugendruck p 30 A.2 Rein elastische Auslegung eines Pressverbandes bei gegebenem berma U

8、30 A.3 Rein elastische Auslegung eines Pressverbandes bei gegebenem Fugendruck p 31 A.4 Rein elastische Auslegung eines Pressverbandes bei gegebenem berma U 31 A.5 Elastisch-plastische Auslegung eines Pressverbandes bei gegebenem Fugendruck p . 32 A.6 Nachrechnung eines elastisch-plastischen Pressve

9、rbandes bei vorgegebenem berma U . 33 A.7 Geometrie- und Werkstoffdaten wie im Beispiel A.1 . 34 Anhang B (informativ) Verfahren zur iterativen Berechnung des dimensionslosen Plastizittsdurchmessers . 35 Anhang C (informativ) Beispiel Abnahmeprfzeugnis 36 Anhang D (informativ) Erluterungen. 38 Liter

10、aturhinweise . 46 DIN 7190-1:2017-02 3 Vorwort Diese Norm wurde vom Arbeitsausschuss NA 060-34-32 AA Wellen und Welle-Nabe-Verbindungen“ im Fachbereich Antriebstechnik“ des DIN-Normenausschusses Maschinenbau (NAM) erarbeitet. Dieses Dokument beinhaltet die berarbeitete Fassung der DIN 7190:2001-02.

11、Die neue DIN 7190-2 erweitert den Anwendungsbereich dieser Reihe auf kegelige, selbsthemmende Pressverbindungen. Sie bietet damit eine Berechnungsgrundlage fr diese Pressverbindungen, die insbesondere aus Montagegrnden bei greren Wellendurchmessern an Bedeutung gewinnen. Die in der bisherigen Ausgab

12、e DIN 7190:2001-02 enthaltenen Berechnungsgleichungen zur elastisch plastischen Auslegung von Pressverbnden wurden beibehalten. Lediglich der Glttungsfaktor wurde halbiert, da die praktischen Erfahrungen wie auch neuere Forschungsergebnisse zeigen, dass die bisherige Vorgehensweise zu konservativ wa

13、r. Es wird auf die Mglichkeit hingewiesen, dass einige Elemente dieses Dokuments Patentrechte berhren knnen. DIN und/oder die DKE sind nicht dafr verantwortlich, einige oder alle diesbezglichen Patentrechte zu identifizieren. nderungen Gegenber DIN 7190:2001-02 wurden folgende nderungen vorgenommen:

14、 a) die Norm wurde in zwei Teile untergliedert. DIN 7190-1 ersetzt inhaltlich DIN 7190:2001-02. DIN 7190-2 erweitert den Anwendungsbereich auf kegelige, selbsthemmende Pressverbindungen; b) das Dokument wurde redaktionell berarbeitet; c) die Normativen Verweisungen wurden aktualisiert; d) der Glttun

15、gsfaktor wurde aufgrund von Erfahrungswerten von 0,8 auf 0,4 reduziert. Frhere Ausgaben DIN 7182-3: 1942-06, 1977-08 DIN 7190: 1943-08, 1977-08, 1981-03, 1988-07, 2001-02 DIN 7190-1:2017-02 4 1 Anwendungsbereich Diese Norm legt Berechnungsgrundlagen fr Pressverbnde mit zylindrischen Wirkflchen fest,

16、 deren Teile aus metallischen Werkstoffen bestehen. Diese Norm gilt berwiegend fr den Maschinenbau. Sie kann sinn-gem auch in anderen Fachgebieten (z. B. Feinwerktechnik) angewendet werden. Zweck dieser Norm ist die Erhhung der Zuverlssigkeit von Pressverbnden und die Verringerung der Herstellkosten

17、. 2 Normative Verweisungen Die folgenden Dokumente, die in diesem Dokument teilweise oder als Ganzes zitiert werden, sind fr die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Be

18、zug genommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen). DIN 743-1, Tragfhigkeitsberechnung von Wellen und Achsen Teil 1: Grundlagen DIN 743-2, Tragfhigkeitsberechnung von Wellen und Achsen Teil 2: Formzahlen und Kerbwirkungszahlen DIN 743-3, Tragfhigkeitsberechnung von Wellen und Achsen Teil 3: We

19、rkstoff-Festigkeitswerte DIN EN 10052, Begriffe der Wrmebehandlung von Eisenwerkstoffen DIN EN ISO 286-1, Geometrische Produktspezifikation (GPS) ISO-Toleranzsystem fr Lngenmae Teil 1: Grundlagen fr Toleranzen, Abmae und Passungen DIN EN ISO 1101, Geometrische Produktspezifikation (GPS) Geometrische

20、 Tolerierung Tolerierung von Form, Richtung, Ort und Lauf DIN EN ISO 1302, Geometrische Produktspezifikation (GPS) Angabe der Oberflchenbeschaffenheit in der technischen Produktdokumentation DIN EN ISO 4287, Geometrische Produktspezifikation (GPS) Oberflchenbeschaffenheit: Tastschnitt-verfahren Bene

21、nnungen, Definitionen und Kenngren der Oberflchenbeschaffenheit DIN EN ISO 6892-1, Metallische Werkstoffe Zugversuch Teil 1: Prfverfahren bei Raumtemperatur DIN 7190-1:2017-02 5 3 Symbole und Abkrzungen 3.1 Symbole Symbol Benennung Einheit A Bruchdehnung % a axialer berstand mm b Bohrungsabsatz mm A

22、ooberes Abma des Fugendurchmessers DFmm Auunteres Abma des Fugendurchmessers DFmm DaAuendurchmesser mm DiInnendurchmesser mm DFDurchmesser der Fuge (Nennma) mm DPPlastizittsdurchmesser mm DwDurchmesser bei Wellenabsatz mm E Elastizittsmodul N/mm2e Basis der natrlichen Logarithmen (Eulersche Zahl) Fa

23、xbertragbare Axialkraft N FeEinpresskraft N gFGlttungsfaktor K Hilfsgre fr Auslegung elastischer Pressverbnde lFLnge der Fuge mm leLnge der Einpressfase mm n Drehzahl 1/s p Fugendruck im Stillstand N/mm2pnFugendruck bei Drehzahl n N/mm2pPAGrenzfugendruck fr vollplastisches Auenteil N/mm2pPIGrenzfuge

24、ndruck fr vollplastisches Innenteil N/mm2Q Durchmesserverhltnis qARingflche des Auenteils mm2qPAplastisch beanspruchte Ringflche des Auenteils mm2Ra Arithmetischer Mittenrauwert m ReLuntere Streckgrenze N/mm2Rp,0,20,2-%-Dehngrenze N/mm2Rz gemittelte Rautiefe der Fgeflche m r bergangsradius mm DIN 71

25、90-1:2017-02 6 Symbol Benennung Einheit SPSicherheit gegen plastische Dehnung (Sollwert) SrSicherheit gegen Rutschen (Sollwert) T bertragbares Drehmoment Nmm u Umfangsgeschwindigkeit der Auenkontur des Auenteils mm/s uabUmfangsgeschwindigkeit der Auenkontur des Auenteils, bei der Auenteil abhebt mm/

26、s U berma mm UiIstberma mm Umaxgrtes fgbares berma mm UgHchstberma mm UsFgespiel mm UkMindestberma mm UFberma beim Fgen mm Uwwirksames berma mm Z Brucheinschnrung % Lngenausdehnungskoeffizient 1/C bezogener Plastizittsdurchmesser zulzulssiger bezogener Plastizittsdurchmesser des Auenteils ATemperatu

27、r des Auenteils beim Fgen C Aerferforderliche Temperatur des Auenteils beim Fgen C Azulzulssige Temperatur des Auenteils beim Fgen C ITemperatur des Innenteils beim Fgen C RRaumtemperatur C Querdehnzahl Haftbeiwert (allgemein) lHaftbeiwert bei Lsen rHaftbeiwert bei Rutschen wbezogenes wirksames berm

28、a Dichte kg/dm3 Fasenwinkel grad DIN 7190-1:2017-02 7 3.2 Indizes Index Benennung A Auenteil I Innenteil l in Lngsrichtung u in Umfangsrichtung 4 Berechnung von Pressverbnden 4.1 Grundlagen Die Berechnungsverfahren dieser Norm gelten fr Pressverbnde mit gleicher konstanter axialer Lnge von Innen- un

29、d Auenteil (siehe Bild 1). Bild 1 Berechnungsmodell Bild 2 Realer Pressverband Nherungsweise knnen die Berechnungsverfahren auch auf Pressverbnde nach Bild 2 angewendet wer-den, wobei allerdings Spannungsberhhungen im Bereich der Nabenkante 1, 15 nicht erfasst werden. Beim Fugendruck p im Stillstand

30、, der Soll-Sicherheit Srgegen Rutschen und dem Haftbeiwert ru(vgl. hierzu Abschnitt 5) betrgt das bertragbare Drehmoment =2F2Frur(1) Fr die bertragbare Axialkraft gilt ax= FFrlr(2) DIN 7190-1:2017-02 8 Der Durchmesser DFder Fgeflche ist das Nennma der zu fgenden Teile des Pressverbandes. Aus den Ist

31、maen DiAund DaIergibt sich das Istberma i= |iAaI| (3) Fr Innen- und Auenteil werden im allgemeinen Passungen mit den oberen Abmaen AoA, AoIund den unteren Abmaen AuA, AuIfestgelegt. Dann gilt bei gleichem Nennma fr Welle und Nabe fr das Hchstberma g= oIuA 0 (4) und fr das Mindestberma k= uIoA 0 (5)

32、Das Istberma liegt im Bereich k i g(6) Infolge der Glttung von Rauheitsspitzen beim Fgen steht im gefgten Zustand nur noch das wirksame berma Uwzur Verfgung. Sofern keine experimentellen Werte vorliegen, gilt fr Lngs- und Querpress-verbnde mit dem Glttungsfaktor gF = 0,4 w= 0,4(zA+ zI) (7) Je nach A

33、nwendung ist fr U das Mindest-, Hchst- oder Istberma einzusetzen. Sind Zahlenwerte fr den arithmetischen Mittelwert der Profilordinaten Ra (frher arithmetischer Mittenrauwert Ra) nach DIN EN ISO 4287 vorgegeben, so knnen hierfr die nach Tabelle 1 ermittelten Mittelwerte der grten Hhendifferenz des P

34、rofils Rz (gemittelte Rautiefe Rz) eingesetzt werden. Tabelle 1 Vergleich der arithmetischen Mittenrauwerte Ra mit der gemittelten Rautiefe Rz; Zeichnungseintragung nach DIN EN ISO 1302 Ra in m Rz in m von 3,15 6,3 12,5 bis 10 20 31,5 Gemittelte Rautiefe Rz in m Hinweise fr die Berechnung der fgbare

35、n Passung von Querpressverbnden werden in Abschnitt 8 gegeben. DIN 7190-1:2017-02 9 Je nach Hhe der Beanspruchungen von Auen- und Innenteil infolge des Fgens wird zwischen rein elasti-schen, elastisch-plastischen und vollplastischen Pressverbnden unterschieden. Bei rein elastischen Press-verbnden si

36、nd im Innen- und Auenteil keine plastischen Dehnungen mglich. Bei elastisch-plastischen Pressverbnden treten im Innen- und/oder Auenteil elastisch sowie plastisch beanspruchte Bereiche auf. Bei vollplastischen Pressverbnden knnen im Innen- und/oder Auenteil unbegrenzte plastische Dehnungen auftreten

37、, weswegen vollplastisch beanspruchte Pressverbnde nicht zulssig sind. Fr die in dieser Norm aufgefhrten Berechnungen wird als Grenzfestigkeit des Werkstoffes die untere Streckgrenze ReLverwendet. Bei verfestigenden Werkstoffen ist ReLdurch Rp0,2zu ersetzen, sofern ausrei-chende Verformbarkeit des W

38、erkstoffes vorliegt. Zur Beurteilung der Verformbarkeit knnen die nach DIN EN ISO 6892-1 ermittelten Kennwerte Bruchdehnung A und Brucheinschnrung Z herangezogen werden. Als Richtwerte fr ausreichende Verformbarkeit gelten 10 % (8) 30 % (9) Werden diese Richtwerte unterschritten, so muss mit sprdem

39、Werkstoffverhalten gerechnet werden, bei dem nur eine rein elastische Auslegung zulssig ist. Fr die Auslegung von Pressverbnden werden die Durchmesserverhltnisse A=FaA(10) I=iIF(11) und das bezogene wirksame berma w=wF(12) bentigt. Bei der Auslegung von Pressverbnden treten zwei Rechengnge auf: Rech

40、engang 1: Fugendruck p gegeben, wirksames berma Uwbzw. berma U gesucht. Rechengang 2: berma U bzw. wirksames berma Uwgegeben, Fugendruck p gesucht. In beiden Rechengngen wird zunchst geprft, ob die vorgegebenen Rechengren (Rechengang 1: Fu-gendruck p; Rechengang 2: berma U bzw. wirksames berma Uw) a

41、uf zulssige Beanspruchungen im Innen- und Auenteil fhren. Anschlieend werden die gesuchten Bestimmungsgren berechnet. DIN 7190-1:2017-02 10 4.2 Berechnung rein elastisch beanspruchter Pressverbnde 4.2.1 Allgemeines Fr die Berechnung wird die Hilfsgre =AI1 + I21 I2I +1 + A21 A2+ A(13) eingefhrt. Bei

42、vollem Innenteil (QI= 0) gilt =AI(1 I) +1 + A21 A2+ A(14) Fr den Fall, dass I= 0, A= Iund A= Isind, braucht K nicht berechnet zu werden (vgl. Gleichungen (19) und (25). 4.2.2 Rechengang 1 fr vorgegebenen Fugendruck p Damit eine Soll-Sicherheit SPgegen plastische Dehnung sicherzustellen ist, muss gel

43、ten: fr das Auenteil 1 A23 PAeLA(15) fr ein hohles Innenteil (QI 0) 1 I23 PIeLI(16) fr ein volles Innenteil (QI= 0) 2 eLI3PI(17) Das fr die Ausbildung des Fugendruckes p erforderliche bezogene wirksame berma wbetrgt w= A(18) Daraus folgt mit den Gleichungen (7) und (12) das zulssige berma U. Fr den

44、Sonderfall, dass bei einem vollen Innenteil die Elastizittskonstanten mit denen des Auenteils bereinstimmen (I= A= ;A= I= ), entfllt die Berechnung der Hilfsgre K nach Gleichung (13), und Gleichung (18) wird ersetzt durch w=21 A2(19) DIN 7190-1:2017-02 11 4.2.3 Rechengang 2 fr vorgegebenes berma U A

45、us dem vorgegebenen berma U werden nach Gleichung (7) das wirksame berma Uwund aus diesem nach Gleichung (12) das bezogene wirksame berma wberechnet. Damit das Auenteil eine Soll-Sicherheit SPgegen plastische Dehnung aufweist, muss gelten w 1 A23 PAeLAA(20) und entsprechend fr ein hohles Innenteil w

46、 1 I23 PIeLIA(21) Falls ein volles Innenteil die gleichen Elastizittskonstanten aufweist wie das Auenteil (A= I= ; A= I= ), treten an die Stelle von Gleichung (20) w2 eLA3 PA(22) und von Gleichung (21) unter Bercksichtigung der Gleichungen (17) und (19) w4 eLI3 (1 A2) PI(23) Damit eine elastische Be

47、anspruchung von Auen- und Innenteil vorliegt, mssen die beiden Bedingungen (20) und (21) bzw. (22) und (23) erfllt sein. Der zum bezogenen wirksamen berma wgehrende Fugendruck p wird berechnet aus =wA(24) Bei einem vollen Innenteil und gleichen Elastizittskonstanten (I= A= ;A= I= ) wird hieraus =1 A22 w(25) 4.3 Berechnung elastisch-plastisch beanspruchter Pressverbnde 4.3.1 Allgemeines In der vorliegenden Norm wird fr elastisch-plastisch beanspruchte