Anwendungen in der Frühzeit:
Archimedische Schraube zur Wasserförderung.
Spindel für z.B. Pressen.
Im ersten Fall ist ein Beispiel gegeben für die Verwendung von Schrauben als Förderorgan, d.h., die geometrische Form war auch schon um 250 v. Chr. bei Archimedes bekannt. Im zweiten Fall wird die Schraube zur Kraftumsetzung, d.h. Vergrößerung einer Kraftwirkung, eingesetzt.
Historische Druckwerkstatt des Deutschen Museums
Das wichtigste Einsatzgebiet der Anwendung von schraubenförmigen Körpern sind heute die Befestigungsschrauben. Die Schrauben sind heute das am häufigsten verwendete Verbindungselement.
Bei den Schrauben wird ein definiertes und im allgemeinen genormtes Profil mit ansteigendem Winkel um einen zylindrischen Körper gelegt.
Die Geometrie dieses schraubenförmig gelegten Profils und der Steigungswinkel bestimmen die Wirkung und dadurch den Einsatzzweck.
Die Geometrie und der Steigungswinkel sind hierbei so gestaltet, dass auf jeden Fall Selbsthemmung erreicht wird, d.h. die Reibung zwischen den Flanken verhindert ein Lösen der Verbindung. Nur mit äußerer zusätzlicher Einwirkung kann eine Verbindung wieder gelöst werden.
Dienen zum Umwandeln von Drehbewegungen in Längsbewegungen oder umgekehrt. Dabei entsteht auch eine Kraftübersetzung. Hierbei kann sowohl Selbsthemmung auftreten als auch nicht.
Ein Beispiel für Bewegungsschrauben sind Wagenheber, wobei möglichst mit geringer Kraft ein Anheben erfolgen, jedoch auch Selbsthemmung vorliegen soll.
Dichtungsschrauben dienen zum Verschliessen von Öffnungen. Es soll Selbsthemmung vorliegen, damit es nicht zum Lösen ohne äußere Krafteinwirkung kommt. Da praktisch keine Kräfte übertragen werden müssen, haben Dichtungsschrauben besondere Formen, im allgemeinen kurze Gewinde mit sehr kleiner Steigung.
Während Bewegungsschrauben zur Kraftübersetzung eingesetzt werden, werden Einstellschrauben zur Wegübersetzung eingesetzt. Dabei können je nach gewähltem Steigungswinkel große Drehbewegungen in kleine Längsbewegungen umgesetzt werden. Dies wird eingesetzt zum Ausrichten von Geräten und Instrumenten.
Hinweis: In diesem Modul werden nur Befestigungsschrauben näher behandelt.
Formen von Schraubverbindungen
Beispiele von Flanschverbindungen
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Flanschverbindung
mit Durchsteckschraube |
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Flanschverbindung
mit Stiftschraube |
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Flanschverbindung
mit Kopfschraube |
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Flanschverbindung
mit
Durchsteckdehnschraube
und Distanzstück
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Flanschverbindung
mit
Doppelmutter-Dehnschraube |
Herstellung
Große Schrauben und Mutterngewinde werden spanend erzeugt.
Massenschrauben werden spanlos hergestellt. Das Gewinde wird durch "Rollen" erzeugt. Hierbei wird die Werkstofffaser nicht zerschnitten, d.h. der Kraftfluss nicht unterbrochen.
Durch das Rollen werden Druckeigenspannungen im Gewindegrund erzeugt. Die Schraubengewinde sind immer auf Zug beansprucht. Durch die Kerbwirkung ist die Maximalbeanspruchung im Kerbgrund vorhanden. Durch die Druckeigenspannungen wird die Belastbarkeit der Schrauben erhöht.
Das Mutterinnengewinde - auch bei kleinen Muttern - wird im allgemeinen spanend hergestellt.