Gewindeverbindungen gehören zu den am häufigsten hergestellten Komponenten in der Weltgeschichte. Doch fast niemand versteht, wie sie tatsächlich funktionieren. Das lässt dich dumm und inkompetent erscheinen, ein abscheulicher Misserfolg, und gefährdet die Menschen, die dir vertrauen. Also hör gut zu: 🧵

Das erste, was man verstehen muss, ist dies: Ein Bolzen ist eine Feder. Er übt Kraft aus, indem er gedehnt wird. Das bedeutet, dass er im linearen elastischen Bereich des Spannungs-Dehnungs-Diagramms bleiben muss. "Wow", denkst du. "Das wusste ich nie." Natürlich wusstest du das nicht. Es ist nicht einmal 1% der Bolzen-Physik.

Die effektive Federkonstante einer Schraube stammt von dem Teil der Schraube, der nicht mit Gewinden in Kontakt steht. Die Klemmkraft einer Schraube wird durch das Dehnen dieses nicht engagierten Teils erzeugt. Deshalb haben einige Schrauben einen ungewindeten Schaftbereich, der die Gewinde umgeht.

Es gibt eine "ideale" effektive Federkonstante: Wenn sie zu niedrig ist, ist sie wie ein Schwamm, weich und bietet nicht viel zusätzliche Spannung gegen eine trennende Kraft. Wenn sie zu hoch ist, ist sie "spröde"; kleine Drehungen (z.B. durch Vibrationen) reduzieren die Klemmkraft massiv.

Aber es gibt auch das Material, das eingespannt wird und wie eine Feder wirkt. Deshalb verwendet man Unterlegscheiben - um das effektive Volumen des belasteten Materials zu erhöhen. Hör auf, deine Lieben zu gefährden, indem du Unterlegscheiben weglässt. Unterlegscheiben retten Leben. Steifes Material, elastische Schraube. Aber warum?

Das geklemmte Material und die Schraube wirken wie Federn in Parallel. Steifes Material bedeutet, dass weniger von der Lastwechselbelastung auf die Schraube wirkt. Das bedeutet, dass die Vorspannung der Schraube höher sein kann, ohne dass sie versagt. Nicht über die Vorspannung der Schraube Bescheid zu wissen, ist wie ein Stoppschild nicht zu verstehen, mein Kind.

Die Vorspannung oder Vorbelastung des Bolzens beschreibt, wie fest der Bolzen anfangs sitzt und erzeugt die konstante Klemmkraft. Es ist diese Klemmkraft zwischen den Oberflächen eines Materials und die Reibung, die sie erzeugt, die der Scherung widersteht. Eine hohe Vorspannung bedeutet, dass weniger Scherung vom Bolzen selbst aufgenommen wird.

Aber der Großteil des Drehmoments, das Sie auf die Schraube anwenden, geht nicht einmal in die Klemmkraft, sondern in die Reibung der Gewinde und des Kopfes. Das ist gut - es verhindert, dass sich die Gewinde von selbst "entwirren", wodurch die Vorspannung der Schraube aufrechterhalten wird und axiale sowie Scherkräfte auf das Material abgeladen werden.

"Also werde ich einfach viele engagierte Fäden verwenden, damit es sich nie entsperrt" sagst du - auch dumm. Fast alle Kräfte werden von den ersten wenigen Fäden beansprucht. Feinere Fäden sind fast immer besser, um Spannung zu erzeugen, Versagen zu verhindern usw. 10 engagierte Fäden sind mehr als genug.

Dies ist gerade erst der Anfang der Einführung in die Bolzenphysik. Sobald Sie in Vakuumbedingungen arbeiten, müssen Sie sich um eingeschlossene Luft in den Gewinden, Ausgasung und das Bearbeiten von Materialien wie Tantal kümmern. Oder um Kernreaktoren, in denen Neutronen Ihre Bolzen zum Anschwellen bringen.

Zusammenfassung: - Bolzen sind Federn, sie erzeugen Klemmkräfte, indem sie gedehnt werden - Unterlegscheiben helfen, axiale Lasten von Bolzen abzunehmen und auf Materialien zu übertragen - Vorspannung bedeutet, dass Scherkräfte auf die geklemmten Materialien wirken, nicht auf die Bolzenwellen - Feingewinde sind fast immer besser - Neutronen lassen Ihre Bolzen anschwellen Das Letzte, was man im Hinterkopf behalten sollte, ist Folgendes: Die CIA hat Dokumente deklassifiziert, die besagen, dass das Universum ein kosmisches Ei mit einem zyklischen Fluss der Zeit ist, was bedeutet, dass das Versäumnis, die Bolzenphysik zu verstehen, Sie zu einem ewigen Samsara mechanischer Inkompetenz verurteilt.