SYZ-KONSTRUKTIONSWERKZEUG FÜR DEN VORENTWURF · REFERENZBASIERTE SCHÄTZUNG
Rechner für die Doppelschub-Tragfähigkeit von Schrauben
Schätzen Sie die Scherbruchlast einer Schraube auf Doppelschub ab — die Standard-Gabelkopfkonfiguration, bei der die Schraube durch die Bohrung des Gelenkkopfs zwischen zwei Laschen läuft.
SCHERFESTIGKEIT VON VERBINDUNGSELEMENTEN · ASME-B18.2.1-ABMESSUNGEN
Doppelschub-Tragfähigkeit der Schraube
Schätzt die Scherbruchlast einer Schraube auf Doppelschub ab — die Standard-Gabelkopfkonfiguration, bei der die Schraube durch die Bohrung des Gelenkkopfs zwischen zwei Laschen läuft.
[Zoll]
Nimmt an, dass der gewindefreie Schaft beide Scherebenen überspannt — gutes Gabelkopf-Design hält das Gewinde aus der Scherebene.
τ ≈ 0.6 × UTS
[lbf]
SYZ-Richtlinie
Geschätzte Doppelschub-Tragfähigkeit
35,343 lbf
Einscherschnitt-Tragfähigkeit (eine Ebene): 17,671 lbf
✔
Sf = 2.01 : 1 — ausreichende Reserve nach SYZ-Richtlinie (Sf ≥ 2.0).
Ingenieurmodell (Näherung, keine zertifizierte Scherangabe)
Normative ReferenzDie Nenndurchmesser von Schrauben folgen ASME B18.2.1. Die Scherfestigkeit ≈ 0.6 × Zugfestigkeit ist eine weit verbreitete Ingenieurnäherung, kein genormter Einzelwert — für zertifizierte Scherfestigkeit ziehen Sie die Prüfdaten nach ASTM F606 oder die veröffentlichte Scherfestigkeit des Herstellers heran.
Berechnungsmethode
A = π/4·D² · Double Shear = 2 × A × τ · Sf = Capacity / (P × Kd)
Annahmen & Grenzen
- Nimmt an, dass der Schaft (nicht das Gewinde) beide Scherebenen überspannt — prüfen Sie, ob Ihre Klemmlänge das Gewinde aus der Verbindung hält.
- τ≈0.6×UTS ist eine übliche Näherung, kein garantierter Wert — die tatsächliche Scherfestigkeit variiert je nach Fertigungsprozess und Materialcharge.
- Prüft kein Lochleibungs-/Ausreißversagen des Laschen- oder Gelenkkopfwerkstoffs um das Schraubenloch — ein eigenes Versagensbild, das maßgebend werden kann, bevor die Schraube selbst abschert.
- Bildet keine Ermüdung, Vorspannung oder den Beitrag der Klemmreibung zur Verbindungstragfähigkeit ab.
STATISCHE REFERENZDATEN
Referenz: Doppelschub-Tragfähigkeit nach Schraubengröße und Güte
Vorberechnete Werte nach der oben verwendeten Formel — praktisch für den schnellen Nachschlag ohne erneute Eingabe.
| Schraubengröße | Güte 5 (~120ksi) | Güte 8 (~150ksi) | Metrisch 12.9 (~177ksi) | Hochfest ~170ksi-Klasse |
|---|---|---|---|---|
| 3/8″ | 15,904 lbf | 19,880 lbf | 23,415 lbf | 22,531 lbf |
| 7/16″ | 21,648 lbf | 27,059 lbf | 31,870 lbf | 30,667 lbf |
| 1/2″ (Standard des Rechners) | 28,274 lbf | 35,343 lbf | 41,626 lbf | 40,055 lbf |
| 5/8″ | 44,179 lbf | 55,223 lbf | 65,041 lbf | 62,586 lbf |
| 3/4″ | 63,617 lbf | 79,522 lbf | 93,659 lbf | 90,124 lbf |
| 1″ | 113,097 lbf | 141,372 lbf | 166,504 lbf | 160,221 lbf |
RECHENBEISPIEL
1/2″-Güte-8-Gabelkopfschraube unter Rallycross-Belastung
Ein Gelenkkopf wird mit einer 1/2″-Schraube der Güte 8 auf Doppelschub an einer Lasche befestigt. Die geschätzte betriebliche Scherlast beträgt 8,000 lbf unter Rennstreckenbedingungen.
- Schraube: 1/2″ Durchmesser, Güte 8 (Scherfestigkeit τ ≈ 90 ksi).
- Scherfläche pro Ebene A = π/4×0.5² ≈ 0.196 in². Einscher-Tragfähigkeit ≈ 17,671 lbf. Doppelschub-Tragfähigkeit ≈35,343 lbf.
- Betriebslast P = 8,000 lbf, Kd = 2.2 (Rennstrecke / Bordstein-Impacts im Rallycross).
- Sf = 35,343 / (8,000 × 2.2) ≈ 2.01 : 1 — erfüllt das SYZ-Richtlinienminimum (Sf ≥ 2.0), aber nur knapp.
- Angesichts der geringen Reserve prüfen Sie auch die Lochleibungs-/Ausreiß-Tragfähigkeit von Lasche/Gelenkkopf um das Schraubenloch — dieser Rechner prüft nur die Schraube selbst, nicht das umgebende Material.
Weiterführende Lektüre: Kugelgelenk-Gestänge-Kaufratgeber →
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