Boutverbinding

boutverbinding.png

Boutverbinding

Voor berekeningen van drukvaten zijn de AD-merkbladen in dit geval AD-blad B7 maatgevend voor het berekenen van een boutverbinding. Het gaat hier om een excentrisch gespannen en excentrisch belaste boutverbinding met niet direct op elkaar liggende delen, waaraan hoge eisen worden gesteld.

Voor de constructie van flensverbindingen zijn de volgende constructieregels voor de vormgeving van belang:

  • Een zo groot aantal bouten leidt tot een gelijkmatige en veilige afdichting, met n ≥ 4.
  • De verhouding van de steek tot de gatdiameter moet zijn, la/dh ≤ 5.
  • Schroeven onder de M10 zijn niet toelaatbaar.

la = Boutafstand

dh= Doorvoergat bout

n = Aantal bouten

Aantal bouten kiezen

Voor het vaststellen van het aantal bouten die je nodig hebt voor een boutverbinding geldt;

n=(D*π)/l_a

D = Diameter steek

Op grond van voorwaarde la/dh ≤ 5 wordt de grootste toelaatbare boutafstand bepaald, door:

l_a=5*d_h

boutverbinding

 

Drukkracht boutverbinding

Bij het bepalen van de uitgeoefende drukkracht die werkzaam is op de afdichting, wordt de optredende druk vermenigvuldigd met de oppervlakte.

Voor de drukkracht bij een boutverbinding geldt:

F=P*(d^2*π)/4

F = Op basis van 1 bar = 1 daN/cm2

De bedrijfslast per bout wordt dan:

F_b=F/n

Sterkteklasse boutverbinding

Nu dat de bedrijfslast per bout bekend is kan de vereiste sterkteklasse bepaald worden. Onderstaande tabel geeft de richtwaarden voor de keuze van schroefbouten:

richtwaardenboutverbinding

In de regel ‘statisch axiaal’ staat voor de centrische krachtaangrijpingen de bedrijfslasten per schroef aangegeven. Bij de excentrische krachtaangrijping moet bij de ‘statisch axiaal’ belasting de eerstvolgende hogere belastinggroep gekozen worden. Op basis daarvan kan op grond van de nominale diameter de gebruikelijke sterkteklasse bepaald worden.

Controle berekening boutverbinding

De controle berekening wordt volgens AD-blad b7 uitgevoerd. Als eerst worden de bouten op voorspanning gebracht, hierbij wordt de bedrijfslast per bout vermenigvuldigd met de aanhaalfactor. Voor de juiste aanhaalfactor zie richtwaarden voor de aanhaalfactor kA.

Dus voor de voorspankracht (Fv) geldt:

Fv = Fb x kA

Nu dat de voorspankracht (Fv)  bekend is kan via (bijlage 11 tabel 8-4) de vloeigrens gekozen worden bij de passende sterkteklasse. Hierbij geldt dat door de voorspankracht Fv veroorzaakte voorspanning in de bout, maar 70% van de 0,2-rekgrenswaarde mag bedragen.

Voor de vloeigrens geldt:

σ_v=0,7*σ_0,2

Uit de bovenstaande gegevens kan de spanningsdoorsnede van het draadgedeelte As bepaald worden door:

A_s=F_v/σ_v

De richtwaarden voor de aanhaalfactor Ka zijn hieronder gegeven:

richtwaardenaanhaalfactor

Boutdiameter kiezen

De boutdiameter kan worden afgeleid uit de oppervlakte van het draadgedeelte As. Omdat het een oppervlakte van een cirkel is kan uit de volgende formule de diameter afgeleid worden:

A=R^2*π

Waarbij voor R geldt:

R=√(A_s/π)

Hieruit kan de diameter verkregen worden door de straal te vermenigvuldigen met twee:

D=R*2

Aanhaalmoment boutverbinding

Tijdens het vastdraaien van de schroef moet behalve het aandraaimoment in de schroefdraad ook het draagvlakwrijvingsmoment Mwd en het wrijvingsmoment op het draagvlak van de schroefkop of de moer overwonnen worden. Hieruit volgt het aanhaalmoment:

M_A=F_V*(d_2/2*tan(φ+p’)+μ_k*d_k/2)

FV = Voorspankracht

d2 = Flankdiameter van de schroefdraad volgens tabel 1

φ = Hellingshoek van de schroefdraad volgens tabel 1

p’ = Wrijvingshoek van de schroefdraad, afhankelijk van de oppervlaktetoestand smering. (p’ uit tan p’ =1,155*μG, zie tabel 2a

μk = Wrijvingscoëfficiënt voor de draagvlakken volgens tabel 2c

dk = Werkzame wrijvingsdiameter voor MWD op het draagvlak van de schroefkop of moer. Voor zeskantbouten en cilinderschroeven geldt ongeveer: dk/2 = 0,65 * D

Tabel 1: Metrisch ISO-schroefdraad

metrische iso-schroefdraad

Tabel 2a en 2b: Wrijvingscoëfficiënten voor schroefverbindingen

wrijvingscoefficientboutverbinding

Tabel 2c: Wrijvingscoëfficiënten μk 

wrijvingscoefficientvervolg

Schroefdraad soorten

Voor bouten en schroeven bestaan er twee grote families:

Metrisch (ISO) boutverbinding

Bij de metrische bouten en schroeven zijn de diameter en spoed afgeleid van de millimeter. Bij metrisch-fijn is de spoed kleiner. Bij metrisch draad is de vorm van de tophoek 60°.

Unified Thread Standard (UTS) boutverbinding

De Unified Thread Standard (UTS) definieert een standaard schroefdraad vorm en series-samen met toelagen, toleranties en aanduidingen voor schroefdraad die algemeen gebruikt worden in de Verenigde Staten en Canada. Het heeft dezelfde 60° profiel als de ISO metrische schroefdraad, maar wordt als inch aangeduid.

boutverbinding

FEM analyse boutverbinding

Een boutverbinding komt veel voor in mechanische systemen en constructies. Door gebruik te maken van een FEM analyse is het gemakkelijker en sneller om hoogwaardige ontwerp en verificatie van boutverbindingen uit te voeren. HIGTEC kan u ondersteunen in het dimensioneren van de juiste boutverbindingen tijdens uw ontwerpproces.

boutverbinding