Frage zu Holzschraubengewinde

[Carlo2301]

Hallo,
kann jemand Aussagen zu folgendem Thema machen.

Habe eine Rampamuffe mit Außengewinde 16 mm Durchmesser. Gewindesteigung 4 mm. Was passiert wenn ich eine Gewindesteigung von 8 mm benutze.

Einschraubdrehmoment??
Eindrehwiderstand ??
Spaltwirkung??
Sonstige Auswirkung??

Alles ist auf das Eindrehen in Holz gemünzt. Ich weiß natürlich dass das alles mit Formeln im Internet zu finden ist, kann jedoch damit nichts anfangen, da ich Kaufmann bin. Mit diesen Berechnungen und Formeln bin ich nie konfrontiert worden.

Mir würden einfache, verständliche, Aussagen reichen.

Ich hoffe das es Spzialisten gibt die mir weiter helfen können.

Ich sage schon einmal herzlichen Dank im voraus.


Herzliche Grüße Carlo

 

[carsten]

Hallo

nur ne kurze Frage gibt es die überhaupt?

 

[Löfe]

mit der gewindesteigung isses doch fast schon wieder ein holzgewinde


aber prinzipiell ist es stahl und mit genug kraft gehts schon rein...am Außendurchmesser der Muffe dürfte sich nichts ändern, also das holz außenrum nicht anders beeinflussen als mit ner normalen schraube...

 

[Carlo2301]

Hallo

nur ne kurze Frage gibt es die überhaupt?

Ja, jedoch nicht "Rampa" sonder Anfertigungen für ein spezielles Vorhaben, wie sie von Rampa jedoch nicht zu haben sind.

 

[Löfe]

ach die steigung bezieht sich auf das außengewinde?

 

[Unregistriert]

Auh Backe,

wovon Ihr alles Ahnung habt!

Gruß Andre

 

[raftinthomas]

bei 16er durchmesser und 8er steigung könnte ich mir vorstellen, dass die nicht mehr selbsthemmend ist, das heisst bei belastung sich heraus arbeitet. müsste man nachrechnen bzw besser noch ausprobieren.
alle anderen faktoren (momente etc) sind sicherlich vor allem von der holzart abhängig.
kannste dein vorhaben mal konkretisieren ???

 

[Felix49 (RIP)]

Steil

Hi,
bei 16 mm Durchm. eine Steigung von 8 mm ist sehr steil u. sicher nicht mehr selbsthemmend.
Masch. Schrauben M16 haben eine Steigung von 2mm, M20 von 2,5 mm.
Für was wird die Steigung bzw. Weg benötigt?

 

[Carlo2301]

bei 16er durchmesser und 8er steigung könnte ich mir vorstellen, dass die nicht mehr selbsthemmend ist, das heisst bei belastung sich heraus arbeitet. müsste man nachrechnen bzw besser noch ausprobieren.
alle anderen faktoren (momente etc) sind sicherlich vor allem von der holzart abhängig.
kannste dein vorhaben mal konkretisieren ???

Ich versuche konkreter zu werden:

Habe mir für ein Vorhaben eine/mehrere Hülsen drehen lassen, die ich in Holz( Tanne/Fichte/Kiefer) einschrauben möchte. Diese Teile mit einer Gewindesteigung von 4 mm ( Gesamtlänge der Hülse 50 mm ) zerstören durch den engen Gewindegang ja viel Holz im inneren, so dass ich bei hoher Zugbelastung durch eben diesen engen Gewindegang eine Schwächung herbei führe. Ich habe nun gedacht das, wenn ich eine Steigung von 8 mm habe, mehr Holz für die Zugbelastung stehenbleibt. Zum nächsten brauche ich nur die halbe Drehzahl um die Hülse einzudrehen. Aber.............welchen Kraftaufwand benötige ich bei dieser Gewindesssteigung von 8 mm. Ist es mehr als bei 4 mm ????? Ist es evtl. sogar günstiger, was ein Erfolg für mich wäre. Ich könnte mir einfach die Hülsen drehen
lassen, leider liegen die Kosten jeweils bei 1 - 100 Stück konstant 400,- Euro. Die würde ich sehr gerne investieren für ärmere Leute aber nicht unbedingt für diesen
Zweck. Vielleicht helfen meine Angaben ein wenig weiter. Ich sage trotzden allen schon mal danke, dass sie sich beteiligen.

Gruß Carlo

 

[Carlo2301]

Auh Backe,

wovon Ihr alles Ahnung habt!

Gruß Andre

Lieber Andre,

Dein Beitrag ist nun doch auch nicht berauschend. Lass doch Teilnehmer sich äußern, jeder Hinweis ist mir sehr wichtig, denn nur zusammen ist man stark und führt zu Ergebnisse. Jeder kann von anderen noch lernen, nicht hinzuhören ist sträflich. Ermutige lieber die Teilnehmer sich zu äußern und schüchtere sie nicht ein. Den anderen Mitgliedern möchte ich empfehlen, macht weiter so, es ist wichtig zu informieren.

Gruss Carlo

 

[Ihr Tischler]

Welchen Sinn und Zweck soll die fertige Konstruktion haben?
Macht es da Sinn Geld in Teile zu stecken die käuflich schon zu erwerben sind?

Und je höher die Steigung desto weniger Reibung und die Selbsthemmung geht
irgendwann flöten,wie schon erwähnt wurde.

Auch ist es klar das die Muffen in Harthölzern besser halten als in Weichhölzern.

Aber bei ein Hülse von 50mm länge kann man schon einiges an Gewicht dranhängen,
auch bei 4mm Steigung.

 

[Löfe]

Aber.............welchen Kraftaufwand benötige ich bei dieser Gewindesssteigung von 8 mm. Ist es mehr als bei 4 mm ????? Ist es evtl. sogar günstiger, was ein Erfolg für mich wäre.

der Kraftaufwand ist denke ich ein wenig höher...

theoretisch: doppelte steigung = doppelt zurückgelegte strecke pro umdrehung.

und: dadurch dass mehr raum zwischen den einzelnen gewindegängen ist bleibt - wie du schon sagst - mehr holz stehen das hält. und das ist ja auch holz dass du nicht durchtrennen musst, also für das du auch keine kraft aufwenden musst.

ergo: du musst zwar mehr energie aufwenden, benötigst aber weniger zeit weil die muffe ja schneller reingeht. das heisst die verrichtete arbeit bleibt die selbe

weiterhin: die muffe geht auch leichter raus weil ja -würden wir das ganze weiterspinnen- kein gewinde sondern lamellen da sind (gewinde mit der steigung "unendlich", und da hält ja quasie garnichts mehr)

so, genug im physikunterricht rumgekramt


---edit: sorry, teilweise überschneidung

 

[Norbert]

Hallo Carlo,

ich fürchte, durch die Änderung der Steigung kannst Du Dein Problem nicht lösen. Begründung:

Maßgebend für den Widerstand gegen Abscherung ist die Scherfestigkeit des Holzes (angegeben in N/qmm) x der abgescherten Fläche.

Die abgescherte Fläche ist unabhängig von der Gewindesteigung: Länge x Umfang der Muffe = 50 mm * 16 mm * pi ≈ 2510 qmm

Bei einer Scherfestigkeit in Längsrichtung von 7 bzw. 10 N/qmm (Fichte bzw. Kiefer, lt. if-holzarten) sind also 17 590 N bzw. 25 100 N (≈ 1,75 t bzw. 2,5 t) Zugkraft aufzubringen, um die Muffe herauszuziehen.

Die an der Muffe angreifende Kraft teilt sich gemäß der Gewindesteigung in eine axiale Komponente, die das Holz auf Abscherung beansprucht, und eine radiale Komponente, die versucht, die Muffe herauszudrehen.

Dementsprechend wirkt beim steileren Gewinde ein geringerer Anteil der angreifenden Kraft in Richtung Abscherung, aber ein höherer Anteil in Richtung Ausdrehen (Kräftedreieck).

Für Dein Beispiel: Bei 4 (8) mm Steigung, entsprechend 4,5°(9°) wirken von 100 N Zugkraft 99,7 (98,7) N in Längsrichtung und 8 (16) N in Drehrichtung, d.h. die Ausdrehneigung verdoppelt sich, wohingegen die Verringerung der Scherbeanspruchung (= Erhöhung des Ausziehwiderstands) marginal ist.

Die Angaben stellen nur die grundsätzlichen Verhältnisse dar. Wenn bereits beim Eindrehen größere Flächenanteile abgeschert werden, vermindert sich die Tragkraft natürlich dementsprechend. Deshalb ist auch ein zu knapp bemessener Kernloch-Ø, der zu einem "Verwürgen" und Abreißen der verdrängten Holzfasern führen kann (und zudem Eindrehwiderstand/Spaltneigung erhöht), eher schädlich, als nützlich (man sieht an Einbohrbändern mit gewöhnlichem metrischen Gewinde, welche Auszugswiderstände - allerdings meist in Querholz - erzielt werden können). Die durch das steilere Gewinde gewonnen unverletzte Fläche dürfte bei richtig bemessenem Bohrloch nur einen sehr geringen Anteil darstellen.

Die Reibung Metall/Holz ebenso wie eine anderweitige Fixierung der Muffe (z.B. durch den angeschlossenen Bolzen) kann das Ausdrehen komplett verhindern.

Bedenke auch, daß die angegebene Scherfestigkeit des Holzes nur ein Anhaltswert ist, von dem je nach Holzqualität auch stärkere Abweichungen zu erwarten sind.

Um Dein Problem mit einer Eindrehmuffe zu lösen gibt es m. E. nur die folgenden Wege:

- Verlängerung der Muffe
- Vergrößerung des Muffen-Ø

Da der eingeschraubte Metallbolzen nur einen Bruchteil der verfügbaren Länge benötigt, um die Kräfte sicher aufzunehmen, könntest Du die Muffe vor dem inneren Ende z.B. durch zusätzliche Stabdübel vor dem Ausziehen und Verdrehen sichern.

Die Verwendung anderer Hölzer bringt vermutlich nicht viel, da die Scherfestigkeit in Längsrichtung nur wenig von der Holzart abhängt.

Hast Du schon mal an andere Verbindungen gedacht? Laschen mit Bolzen, Klemmen o.ä.?

Gruß

Norbert

 

[raftinthomas]

oder ans kleben ?

 

[Carlo2301]

Hallo Carlo,

ich fürchte, durch die Änderung der Steigung kannst Du Dein Problem nicht lösen. Begründung:

Maßgebend für den Widerstand gegen Abscherung ist die Scherfestigkeit des Holzes (angegeben in N/qmm) x der abgescherten Fläche.

Die abgescherte Fläche ist unabhängig von der Gewindesteigung: Länge x Umfang der Muffe = 50 mm * 16 mm * pi ≈ 2510 qmm

Bei einer Scherfestigkeit in Längsrichtung von 7 bzw. 10 N/qmm (Fichte bzw. Kiefer, lt. if-holzarten) sind also 17 590 N bzw. 25 100 N (≈ 1,75 t bzw. 2,5 t) Zugkraft aufzubringen, um die Muffe herauszuziehen.

Die an der Muffe angreifende Kraft teilt sich gemäß der Gewindesteigung in eine axiale Komponente, die das Holz auf Abscherung beansprucht, und eine radiale Komponente, die versucht, die Muffe herauszudrehen.

Dementsprechend wirkt beim steileren Gewinde ein geringerer Anteil der angreifenden Kraft in Richtung Abscherung, aber ein höherer Anteil in Richtung Ausdrehen (Kräftedreieck).

Für Dein Beispiel: Bei 4 (8) mm Steigung, entsprechend 4,5°(9°) wirken von 100 N Zugkraft 99,7 (98,7) N in Längsrichtung und 8 (16) N in Drehrichtung, d.h. die Ausdrehneigung verdoppelt sich, wohingegen die Verringerung der Scherbeanspruchung (= Erhöhung des Ausziehwiderstands) marginal ist.

Die Angaben stellen nur die grundsätzlichen Verhältnisse dar. Wenn bereits beim Eindrehen größere Flächenanteile abgeschert werden, vermindert sich die Tragkraft natürlich dementsprechend. Deshalb ist auch ein zu knapp bemessener Kernloch-Ø, der zu einem "Verwürgen" und Abreißen der verdrängten Holzfasern führen kann (und zudem Eindrehwiderstand/Spaltneigung erhöht), eher schädlich, als nützlich (man sieht an Einbohrbändern mit gewöhnlichem metrischen Gewinde, welche Auszugswiderstände - allerdings meist in Querholz - erzielt werden können). Die durch das steilere Gewinde gewonnen unverletzte Fläche dürfte bei richtig bemessenem Bohrloch nur einen sehr geringen Anteil darstellen.

Die Reibung Metall/Holz ebenso wie eine anderweitige Fixierung der Muffe (z.B. durch den angeschlossenen Bolzen) kann das Ausdrehen komplett verhindern.

Bedenke auch, daß die angegebene Scherfestigkeit des Holzes nur ein Anhaltswert ist, von dem je nach Holzqualität auch stärkere Abweichungen zu erwarten sind.

Um Dein Problem mit einer Eindrehmuffe zu lösen gibt es m. E. nur die folgenden Wege:

- Verlängerung der Muffe
- Vergrößerung des Muffen-Ø

Da der eingeschraubte Metallbolzen nur einen Bruchteil der verfügbaren Länge benötigt, um die Kräfte sicher aufzunehmen, könntest Du die Muffe vor dem inneren Ende z.B. durch zusätzliche Stabdübel vor dem Ausziehen und Verdrehen sichern.

Die Verwendung anderer Hölzer bringt vermutlich nicht viel, da die Scherfestigkeit in Längsrichtung nur wenig von der Holzart abhängt.

Hast Du schon mal an andere Verbindungen gedacht? Laschen mit Bolzen, Klemmen o.ä.?

Gruß

Norbert

Hallo Norbert,

da hast Du mir aber einen hervorragenden Dienst erwiesen. Deine Ausführung ist sehr verständlich und könnte besser nicht rüber gebracht werden. Ich bin sehr happy, bin einen großen Schritt weiter. Um ehrlich zu sein, mein Vorhaben soll
im Bereich Holzbau die Welt verändern. Ich habe vor 8 Monate ein EU-Patent angemeldet. Es geht um eine Holzverbindung, wie sie einfacher und effektiver nicht sein kann.
Anwendung soll es im Holzrahmenbau als auch im Möbelbau und überall da wo Holz mit Holz verbunden werden soll, finden. Ich habe vor einigen Woche einen ersten Beitrag hier geschrieben, in dem ich nach einer geeigneten Bohrschablone
suchte. Auch hier wurde ich durch tolle Beiträge fündig. Diesem Beitrag habe ich auch ein Foto in der Anwendung beigefügt. Das ich hier im Board aktiv bin hat zu dem folgenden Grund. Die Kosten bezüglich Patentanmeldung sind so hoch, dass ein normal Bürger die Sache garnicht erst beginnt. Ich habe bereits insgesamt eine fünfstellige Summe bezahlt und der nächste Betrag in Höhe von ca. 5000,- steht an. Ich selber bin Normalverdiener, somit kommen mir solche Informationen, wie ich sie von Dir bekommen habe, entgegen, ohne wieder in die Tasche greifen zu müssen. Irgendwann sind die Mittel erschöpft, deshalb suche ich die Mithilfe.
Wir sollten in Verbindung bleiben, im August wird das Patent erteilt sein. Danach findet noch die Prüfung durch das "Institut für Bautechnik"; Berlin in Zusammenarbeit mit einem zusätzlichen Prüfinstitut statt, um die bautechnische Zulassung zu bekommen. Wenn das erledigt ist, bin ich sicher "Pleite" werde aber
trotzdem die Welt umarmen.

Eine Erkenntnis hat das Ganze gebracht, Patent in Deutschland als Privatmann anmelden ist fast aussichtslos, sei denn man wende sich an Investoren. Diese werden dann die Sache an sich reißen und man ist nicht mehr der, der bestimmen kann sonder wird ab da bestimmt. Mann sollte am besten gleich in die USA gehen, da wird alles viel einfacher gehandelt. Ich werden diesen Weg USA zusätzlich in Kürze gehen, um ein weltweites Patent zu bekommen, die stehen mit offenen Armen da. Die Kosten sind viel geringer, leider habe ich das in meiner Euphorie zu spät erkannt.
Nunmehr zunächst noch einmal danke, wir hören voneinander.

Gruß Carlo