Quellkraft von Eiche???

[Oliver109]

Hallo,

vor ein paar Wochen habe ich unter https://www.woodworker.de/forum/haltbarkeit-schrauben-holz-t95357.html ein Thema über die Haltbarkeit von Schrauben aus Holz erstellt. Dabei ging es um die Pfetten eines Zirkuswagens, die ich ggfs. mit Schrauben aus Holz verbinden wollte.
Leztendlich mache ich die Verbindung jetzt mit Edelstahlgewindestangen, da mir das Ganze mit Schrauben aus Holz zu heikel war.
Die Pfetten haben insgesamt eine Breite von 300mm. Pi mal Auge gibt es ein Schwund, bzw. Quellmaß von rund 4mm. Damit mir das Holz nicht reißt, möchte die 4 mm durch Tellerfedern puffern.
Für die Berechnung der Federkraft müßte ich die Quellkaft von Eiche wissen.
Kann mir da jemand helfen?

Viele Grüße

Oliver

 

[SimonS]

Hallo Oliver,
zahlenmäßige Angaben habe ich jetzt nicht. Jedoch könnte die maximale "Quellkraft" anhand der Druckfestigkeit abgeschätzt werden. Wenn die Holzoberfläche mit einem Druck (Kraft pro Fläche) beaufschlagt wird, gibt das Holz ab einem gewissen Punkt nach, d.h. wird eingedrückt. Ich würde jetzt mal die These aufstellen, dass die "Quellkraft" nicht größer sein kann wie die maximale Druckfestigkeit. Die Druckfestigkeit hängt wiederum von vielen Faktoren ab, auch stark von der Richtung längs oder quer zur Faser. Aber ganz prakmatisch könntest Du die Druckfestigkeit experimentell schnell ermitteln, indem Du mit einer gewissen Kraft (z.B. Gewichtskraft) auf eine bekannte Fläche Druck ausübst. Ab dem Punkt, wo eine Delle zu sehen ist, ist die Druckfestigkeit erreicht/überschritten.
Dies meine Anmerkungen zu Deiner Frage.
Grüße
Simon

 

[falco]

Vielleicht könntest du eine Zeichnung machen, was du genau meinst? Ich wüsste nicht wo man hier Tellerfedern einsetzen sollte.

Wenn ich mir deine Zeichnung aus dem anderen Thred anschaue spielt die Breite der Pfette doch keine Rolle, wenn du die Stange mittig setzt? Oder geht es dir um die Höhe der Pfette, denn das kannst du vernachlässigen wenn du trocken einbaust.

 

[Friederich]

Halo falco, ich denk er meint die Höhe.

300 mm durch Holz schrauben, ist schon ein wenig problematisch.
Ist das Holz beim Einbau trocken, dann wird es irgendwann quellen.
Die Schraube wird sich dann ins Holz drücken, indem sie Fasern zerquetscht. Unter dauernder Zugbelastung wird der Stahl auch "kriechen", also länger werden.
Trocknet das Holz irgendwann wieder aus, wg. starker Sonneneinstrahlung oder Beheizung, dann sitzt die Schraube zwangsläufig locker.
Einfachste Abhilfe, außer den Tellerfedern, ist zuerstmal, die Schraube in ein möglichst tiefes Sackloch zu setzen.
Und sie sollte zugänglich sein, damit man bei Bedarf nachziehen kann.

 

[magmog]

Guuden,

die Quellkaft von Holz ist so groß, dass mit ihr Felsen im Bergbau gesprengt wurden.

 

[Oliver109]

Danke für Eure Vorschläge.
Das mit dem Abdruck im Holz ist ein guter Punkt. Ich werde den Versuch machen und mit einem Drehmomentschlüssel prüfen, ab wieviel Nm es einen Abdruck gibt. Beim Zusammenbau wird das Ganze dann einen Tick leichter angezogen.
Mit dem Puffermedium bin ich noch nicht weiter gekommen. Wenn ich die Formel richtig angewendet habe, brauchen Tellerfedern ein sehr hohen Druck, um komprimiert zu werden (bin aber nicht gut mit Formeln und rechnen). Siehe Tellerfeder-Berechnung von Prof. Dr.-Ing. Frank Rieg / Bayreuther Maschinenelemente-Programme / BayMP.de und zB. Produktfinder
Man kann die Teile aber auch in Reihe schalten, dann wird weniger Kraft benötigt. Leider weiß ich nicht, wie man das wiederum berechnet. Wenn jemand fit mit soetwas ist freue ich mich, wenn er mir helfen kann. Die Federn sollen einen Innendurchmesser von 12,2mm haben, und außen nicht mehr als 35mm. Der Minimum-Federweg sollte 4mm sein. Die Aufbauhöhe max. 30mm. Pi mal Auge müßte der Anzugsmoment 500Nm betragen.

Eventuell käme ein Elastomere in Frage, den aber scheint man nur in großen Mengen beziehen zu können.

Hey Falco, Friedrich hat es ganz gut erklärt, nur ein tiefes Sackloch will ich nicht unbedingt bohren, die Pfetten haben eh schon so viel Löcher)-:

Lieber Mamog, eben weil Holz eine gewisse Kraft hat das ganze Gedöns. Mehr als 4mm auf die besagten 300 mm wird es aber nicht quellen oder schwinden, deswegen eben der Puffer.

 

[dieweltistrund]

Guten Morgen Oliver,

wie Simon schon schreibt, wäre ein Ansatz, über die Druckfestigkeit zu gehen. In den Schneider Bautabellen ist dazu im Kapitel Holzbau eine gute Erklärung mit Formel enthalten. Dazu benötigst Du allerdings die tatsächliche Einbaufeuchte. Die Formel arbeitet mit einem mittleren Schwind - und Quellmaß a bei LH von 0,35. delta w ist die Änderung der Holzfeuchte in %.

Delta B bzw. H = a * delta w/100 * B bzw. H

Die Druckfestigkeit bei Laubholz wird parallel zur Faser mit 23-32 N/mm² und quer zur Faser mit 8-10,5 N/mm² angenommen.

Gruß

Jörg

PS @ Oliver Bei Rückfragen zu den Scheider Bautabellen bitte PN

 

[Oliver109]

Hey Jörg danke, hatte vorher gerade geantwortet, magst es dir es mal durchlesen.

 

[Sägenbremser]

Guten Morgen Oliver

bin jetzt nicht sicher ob die Quellkraft wirklich so
wichtig ist, entscheidend ist doch ob das Federteil
in der Lage ist die Strecke mitzugehen.

Dazu braucht es schon die die beiden extremsten
Feuchtewerte. Da die Eichenbohle in dem Format
wohl tangential geschnitten ist wäre Schmindmass
je Prozent Holzfeuchtedifferenz 0.30 bei Eiche. Das
Holz wird bei Einbau/Betrieb max.16-18% haben.
Als niedrigsten Wert ist etwas um die 8% zu denken.
Also hast du 18-8=10% x 0.30 ist 3% von der Werk-
stückbreite = 1.2 cm Maximalbewegung. Die Hälfte
von diesem Wert müßte die Tellerfeder als Vorspannung
bereit stellen können.

Gruss Harald

 

[Oliver109]

Hallo Harald,

ja, das ist mir dann in den letzten Tagen auch klar geworden. Die wirkliche Herausforderung ist ein geeignetes Puffermedium zu finden, mit geringer Aufbauhöhe und halbwegs niedrigem Durchmesser. Die Pfette ist 60mm stark.

 

[wasmachen]

Bei 500 Nm Anzugsmoment auf ne 35er 'Beilagscheibe' dürftest Dir das Rechnen sparen können.
Die wirst 'durchziehen'...

 

[Oliver109]

Tue ne Null weg, dann dürfte es hinkommen.

 

[blueball]

Wobei aber 50Nm nicht wirklich viel ist. Entspricht einem 5ltr Wassereimer. Jedoch sind 500Nm schon ordentlich. Da braucht es schon gut einen 1mtr langen Schlüssel zum anziehen.

 

[Oliver109]

Na ja, ich habe das Pi mal Daumen gerechnet, da Autoradmuttern im Durchschnitt mit 100Nm angezogen werden. Da es Holz ist, habe ich was abgezogen. Aber wie oben beschrieben, wird der Versuch noch gemacht, sobald ich einen Drehmomentschlüssel zu Hand habe.

Viel wichtiger wäre mir gerade, ob jemand ausrechnen kann, ob sich die weiter oben benannten Tellerfedern, evtl. in Reihe geschaltet, dafür verwenden lassen!!!???
Formeln und deren Begrifflichkeiten sind leider nicht meine Stärke.

 

[falco]

Korrigier mich falls du andere Tellerfedern kennst, aber mein Googleergebnis sagt, dass bei deinen Abmessungen der maximale Federweg (ohne Berücksichtigung der benötigten kraft) pro Teller bei etwa einem halben Millimeter liegt. Du würdest minimum 8 Teller benötigen, ich weiß nicht ob das zielführend ist. (Der maximale Federweg geht natürlich nur bei maximaler Last, in diesem Fall etwa 2500N pro Feder, proportional ansteigend, das wäre zu machen).

Ich würde es nachwievor vernachlässigen und das Ganze mal nachziehen, ansonsten vier oben und unten und los gehts.

Edit: Das sind Federn, da brauchst du nicht viel rumrechnen, die Gesetzte sind bei allen gleich: http://www.sodemann-federn.de/faq/tellerfedern/wie-stapelt-man-tellerfedern

 

[Oliver109]

Hallo Falco,

danke für deine Ausführung und den Link(-:

Ja ich denke wir meinen die gleichen Federn.

"Mit nachziehen" meinst du, keinen Puffer einbauen und ab und zu überprüfen ob die Muttern noch fest sind?

 

[falco]

Richtig, so meine ich es. Die dürften sich, wenn überhaupt, nur einmal lockern, danach nochmal festziehen und gut.

Sollte sich zeigen, dass die Federn tatsächlich notwendig sind, kann man sie ja immernoch einbauen. Als Platzhalter kann man im Vorwege eine entsprechende Anzahl Unterlegscheiben vorsehen, wenn das nötig ist.

Ansonsten kannst du es natürlich mit den Federn versuchen, ich habe da keine Erfahrung wie die sich verhalten, müsstest du mal bestellen und testen. Schönes trockenes Holz nehmen, deine Anordnung anbringen und ab damit nach draußen. Da dürfte sich ja recht bald was tun.

 

[Friederich]

Hey Falco, Friedrich hat es ganz gut erklärt, nur ein tiefes Sackloch will ich nicht unbedingt bohren, die Pfetten haben eh schon so viel Löcher)-:

Hallo Oliver, die übrigen Löcher sind ja unabhängig zu sehen. Entscheidend ist nur, inwiefern das jeweilige Loch an genau dieser Stelle die Statik schwächt.
Die Schraubenlänge so kurz als möglich zu halten, ist meiner Meinung nach der sauberste Weg das Lockern durch Schwinden zu reduzieren.
Mir sind die 300mm nicht geheuer. Unter einem Hausdach wärs nicht so erheblich, aber unter direkt unter einem Blechdach könnten wirklich extreme Schwankungen auftreten.

 

[Oliver109]

Hallo nochmal,

ja danke nochmal, werde darüber nachdenken.

 

[Sägenbremser]

Zum helfen beim Nachdenken, Oliver.

Die angedachten 50 Nm dürften schon etwas
sehr weich sein. So als Vergleichsgrösse wären
die 500 Nm so der Anzugswert bei Treckern, die
haben da aber auch M22 Gewindebolzen sitzen.

Habe hier Tellerfederscheiben von 40/20/2.5
im Regal liegen. die sind um die Materialstärke
aufgesprengt, daher bleiben 2mm Anzugswert
übrig. Würde nach meiner Rechnung 3 Scheiben
mit Zwischenscheiben auf jeder Seite ergeben.

Ob das so bei dir geht?
Gruss Harald

 

[Oliver109]

Hallo Harald,

na ja, fragt sich wirklich ob ich es nicht auf einen Versuch drauf ankommen lassen und mir Tellerfedern besorgen soll?

Viele Grüße

Oliver

 

[tirogast_2018]

Hallo Oliver,
Zuallererst darf ich sagen dass ich von deinem Vorhaben beeindruckt bin,
ein tolles Projekt!
Wenn du die Teile aus angeführten Gründen nicht einfach so durch schrauben willst,
und auch nicht ein tiefes Sackloch wie angeregt bohren möchtest, wäre eventuell
eine Verschraubung mittels Quermutterbolzen eine Lösung? Somit ginge die Schraube
auch nicht durch den kompletten Querschnitt.
Wenn du die Schraube dann noch ein wenig versenkst bist du ja bald auf der halben Querschnittshöhe.

Oder möglicherweise die kürzlich in einem anderen Tread diskutierten Kropfschrauben
(Treppenbauschrauben) verwenden? Früher wurden diverse Maschinenuntergestelle
zuhauf aus Hartholz gefertigt ( Kreissägen, Dreschmaschinen, etc...), dort fanden diese
Schrauben auch ihren Einsatz.

 

[Oliver109]

Hallo Hannes,

war ziemlich mit dem Wagen beschäftigt, deswegen eine Antwort erst jetzt.

Danke für deine Wertschätzung mein Projekt betreffend und die Anregung.

Nun habe ich unter woodworker
mal ein paar Bilder vom Stand des Daches reingestellt.

Hier Abschließendes zum Thema Quellkraft von Eiche.....

Ich habe Stunden damit verbracht herauszufinden, ob es Federn gibt die ich verwenden könnte.
Einer der Hauptprobleme war, dass mir nicht wirklich einer sagen konnte ob es Federn für den besagten Verwendungszweck gibt. Auch die ganzen Händler im Internet konnten mir nicht wirklich weiterhelfen.
Hinzu kam, dass Tellerfedern nach Newton und Federn nach Newtonmeter berechnet werden oder umgekehrt.
...und wie gesagt, Formeln sind nicht mein Ding.

Letzendlich habe ich folgende Versuche gemacht:

Versuch I
- Einen Eichenabschnitt mit 70/70 mm und 25mm Stärke habe ich mit einem 12,5 mm Bohrer durchbohrt und meine 12er Gewindesangen durchgeführt, mit je einer Beilagscheibe von 40mm Ø und 2,5 mm Stärke oben und unten, sowie den Muttern drauf, habe ich das Ganze mit 50 Nm angezogen. Schon bei 40 Nm haben sich die Scheiben in das Holz gedrückt (stehende Jahresringe). Bei 50 Nm sind dann noch die Beilagscheiben bauchig geworden.
Auge mal Daumen würde ich sagen 35 Nm reichen aus.

Versuch II

Ich habe einen gefederten Fahrradsattel von CaneCreek. Die Federung basiert auf zwei Elastomere und ist hervorragend.
Von daher habe ich mir von der Firma Gummi Salberg verschieden Elastomereplatten zukommen lassen und nach Gefühl den dafür geeignetsten ausgewählt.
Diesen, 14 mm starken Elastomere habe ich mir auf 40mm Ø rund drechseln lassen und mit dem 12.5er Loch versehen.
- Einen weiteren Eichenabschnitt mit den selben Maßen wie oben, habe ich mit einem Sackloch von 40 Ø mm und 1,6 mm Tiefe gebohrt. Den Elastomere reingesteckt, Stange, Scheiben und Muttern dazu und angezogen. Bei 40 Nm hat sich das Elastomere soweit ausgedehnt, dass der Eichenabschnitt gesprungen ist.

Auch wenn mir viele befreundete Handwerker sagten, ich solle nur die Gewindestangen ohne Puffer einbauen und das Drehmoment ab und zu überprüfen, ist mir das zu riskant.

Folgendermaßen habe ich die Sache jetzt gelöst.
Ich werde Sacklöcher von 30 mm Tiefe und 36 mm Ø bohren. In die Sacklöcher werden Rohrabschnitte aus Edelstahl eingeschoben, von 20mm Höhe/Länge und einem Außen-/Innen Ø von 36/34 mm.
In diese Abschnitte kommt je ein Elastomere von 34Ø /14mm, mit einem Loch für dir Gewindestangen. Wenn die Gewindestange eingeführt ist, kommen 3mm starke, 33er Ø Unterlegscheiben drauf, und das Ganze wird mit der Mutter leicht angezogen. Leicht, weil das Holz seit längerem in der Werkstatt ist und trocken.

Für den übrigbleibenden Zentimeter werde mir von meinem Bruder schöne Abdeckkappen aus Holz drechseln lassen.

Danke für Eure Vorschläge.

Schöne Grüße

Oliver