EIN TREFFEN MIT DEM BESITZER VON HOT BITS - Nord-Lock
EIN MAGAZIN ZUM THEMA OPTIMIERTE SCHRAUBENSICHERUNG W W W.BOLTED.COM # 1 2015 GRÜNE ENERGIE HOCHMODERNE PRÜFSYSTEME FÜR DIE WINDKRAFT INDUSTRIE RAUSCH DER GESCHWINDIGKEIT EIN TREFFEN MIT DEM BESITZER VON HOT BITS THAILAND BRÜCKEN BAUEN GESCHICHTSTRÄCHTIGES FÜR KÜNFTIGE GENERATIONEN SICHERN DAS SPIEL HAT BEGONNEN PADEL – DER TRENDSPORT IST GESICHERT REINE F(R)IKTION? LÖSUNGEN FÜR DAS PROBLEM MIT DER REIBUNG IN SCHRAUBENVERBINDUNGEN Nehmen Sie an einer Live-Vorführung der Junker-Prüfbank teil! ± 0.3 mm Die Junker-Prüfbank ist eine Vibrationsprüfmaschine, die zum Einsatz kommt, um das selbsttätige Losdrehen von gesicherten und nicht gesicherten Schraubenverbindungen zu untersuchen. Dabei wirkt auf die Schraubenverbindung während des Vibrationstests eine Querbelastung. Die Klemmkraft wird über die komplette Testdauer gemessen und angezeigt. Durch den Verlauf der Klemmkraft kann die Schraubenverbindung beurteilt werden. Amplitude ± 0.3 mm Frequency 40 Hz Nutzen Sie die Gelegenheit, anhand des härtesten Verfahrens zum Prüfen von Schraubenverbindungen verschiedene Verbindungselemente und Sicherungslösungen miteinander zu vergleichen. Die Mitarbeiter von Nord-Lock führen jedes Jahr Tausende von Junker-Vibrationstests auf der ganzen Welt durch. Möchten Sie an einer Live-Vorführung teilnehmen? Ihren Ansprechpartner von Nord-Lock finden Sie hier: www.nord-lock.com/de/kontakt Für weitere Informationen zum technischen Kundendienst QRCode scannen bolted # 1 2015 Neues zum Thema optimierte Schraubensicherung – ein Kundenmagazin von Nord-Lock EIN MAGAZIN ZUM THEMA OPTIMIERTE SCHRAUBENSICHERUNG W W W.BOLTED.COM # 1 2015 GRÜNE ENERGIE BRÜCKEN BAUEN HOCHMODERNE PRÜFSYSTEME FÜR DIE WINDKRAFTINDUSTRIE GESCHICHTSTRÄCHTIGES FÜR KÜNFTIGE GENERATIONEN SICHERN RAUSCH DER GESCHWINDIGKEIT EIN TREFFEN MIT DEM BESITZER VON HOT BITS THAILAND DAS SPIEL HAT BEGONNEN PADEL – DER TRENDSPORT IST GESICHERT REINE F(R)IKTION? LÖSUNGEN FÜR DAS PROBLEM MIT DER REIBUNG IN SCHRAUBENVERBINDUNGEN Das Magazin Bolted wird von Nord-Lock herausgegeben und soll dazu beitragen, das Wissen über Schraubenverbindungen zu erweitern. Die Nord-Lock Gruppe ist ein weltweit führender Hersteller von Schraubensicherungssystemen mit einem breiten Produktangebot, zu dem unter anderem die Keilsicherungstechnologie und SuperboltSpannelemente gehören. Diese einzigartigen Lösungen halten Vibrationen und dynamischen Lasten stand. Weitere Informationen entnehmen Sie www.nord-lock.com Bolted erscheint zweimal jährlich in englischer, deutscher, japanischer, französischer, chinesischer, schwedischer und finnischer Sprache und ist für Nord-Lock-Kunden weltweit kostenlos erhältlich. Herausgegeben von Spoon in Göteborg, Schweden, www.spoon.se CHEFREDAKTEURIN: Carin Esberg Lagerstedt carin.lagerstedt@nord-lock.com MITHERAUSGEBER: Ewa Sewerynek ewa.sewerynek@nord-lock.com Jason Milburn jason.milburn@nord-lock.com REDAKTIONSMANAGERIN: Lisa Lundqvist lisa.lundqvist@spoon.se ÜBERSETZUNGEN: Språkbolaget www.sprakbolaget.se PREPRESS: Spoon Erweitern des Kundenstamms für Spreizbolzen Z unächst einmal vielen Dank an alle, die in der letzten Ausgabe an unserer Bolted-Umfrage teilgenommen haben. Die Umfrage endete im Januar, und so hatten wir im letzten Monat Zeit, Ihre Antworten sorgfältig auszuwerten. Wir werden unser Möglichstes tun, um sicherzustellen, dass sich Ihre Gedanken und Wünsche in den kommenden Ausgaben widerspiegeln! Haben Sie in letzter Zeit wertvolle Erkenntnisse zu neuen Anwendungen oder Themen rund um die Verschraubung gewonnen? Dann wenden Sie sich bitte direkt an mich oder schicken Sie eine E-Mail an bolted@nord-lock.com – wir freuen uns immer, von Ihnen zu hören. 2014 haben wir eine Reihe von spannenden neuen Spreizbolzen-Projekten realisiert. Unsere Spreizbolzen ersetzen große Passbolzen oder traditionelle Presssitze. Dabei kommen Superbolt-Spannelemente mit Vielfachschrauben zum Einsatz, die ein unkompliziertes und sicheres Anziehen ermöglichen. In der Regel werden Spreizbolzen bei Flanschverbindungen verwendet, und alle Kunden, die sich für dieses Produkt entscheiden, haben eines gemeinsam: sie benötigen eine sehr hohe Vorspannkraft in Kombination mit einer radialen Spreizung. Anspruchsvolle Verbindungsanwendungen sind ein wichtiger Bestandteil sowohl von Wasserkraftwerken, wie auch im Bereich der Windenergie, insbesondere da die Größe und Leistungsfähigkeit der Turbinen immer weiter zunimmt. Informationen zu dieser innovativen Technologie finden Sie hier: www.superbolt.com/expansionbolt. In dieser Ausgabe von Bolted besuchen wir die RENK Test System GmbH (RTS) in Deutschland. Dort werden die weltweit leistungsfähigsten Prüfstände für Windturbinen hergestellt – gesichert durch fast 900 Superbolt-Spannelemente mit Vielfachschrauben und Spreizbolzen – um die denkbar stärksten Windlasten zu simulieren (siehe Seite 12). In Thailand treffen wir den Unternehmer, Rallyefahrzeug-Bauer und Automobilenthusiasten Kee und fragen nach, warum er in seinem hochanspruchsvollen Anwendungsbereich ausschließlich Nord-Lock Sicherungsscheiben verwendet (Seite 19). Außerdem beschäftigen wir uns eingehender mit der Finite-Element-Analyse und erläutern, warum sie die beste Methode ist, um das Risiko des Versagens von Schraubenverbindungen zu berechnen (Seite 18). In der Titelgeschichte dieser Ausgabe geht es um ein Thema, das für Schraubenverbindungen von großer Bedeutung ist: Reibung. Wir erklären, ausführlich Pro und Contra von Reibung. Wir hoffen, dass Ihnen diese Ausgabe gefällt! CARIN LAGERSTEDT GLOBAL MARKETING MANAGER TITELBLATT ILLUSTRATION Elena Schweitzer Unverlangt eingesandte Manuskripte werden nicht akzeptiert. Reproduktion des in dieser Publikation enthaltenen Materials nur nach vorheriger Genehmigung. Anfragen werden an die Redaktionsmanagerin gestellt: lisa.lundqvist@ spoon.se. In Bolted veröffentlichte Artikel sowie geäußerte Meinungen und Ansichten müssen nicht notwendigerweise die Meinung und Ansichten von Nord-Lock oder der Redaktion wiedergeben. Sie können uns jederzeit Ihre Kommentare oder Anregungen zukommen lassen: bolted@spoon.se Gedruckt in Schweden von VTT Grafiska. Gedruckt auf UPM Finesse Gloss 100 g und Maxigloss 200 g. Bolted wird zu Informationszwecken herausgegeben. Die in dem Magazin enthaltenen Informationen sind allgemeiner Natur und sind nicht als Ratschläge oder Entscheidungsgrundlage für einen bestimmten Verwendungszweck anzusehen. Die Nutzung der gelieferten Informationen erfolgt auf alleiniges Risiko des Nutzers, und Nord-Lock kann in keinerlei Hinsicht für Schäden verantwortlich gemacht werden, die direkt, unbeabsichtigt, als Folge von oder indirekt durch die Verwendung der in Bolted enthaltenen Informationen entstehen. 08 12 15 INHALT 08 Reibung – eine starke Kraft Wenn es um das Anziehen von Schraubenverbindungen geht, ist die Reibung ein Faktor, der keinesfalls übergangen werden darf. Die Reibungskräfte sind dafür verantwortlich, dass der größte Teil des beaufschlagten Drehmoments einfach verschwindet. 12 Turbinenprüfung Die RENK Test System GmbH (RTS) verfügt über die leistungsfähigsten Windturbinen-Prüfstände der Welt. Sie sind in der Lage, jede erdenkliche Windkraft zu simulieren. 04 07 MIT DER NORD-LOCK GRUPPE GESICHERT DIE EXPERTEN 15 Branchenkenner aus Leidenschaft Salim Brahimi, President bei IBECA Technologies Corp und Vorsitzender des ASTM, informiert über die neusten Trends und Änderungen in der Branche. 16 Wer im Glashaus sitzt ... Bei Padel-Courts traten Probleme durch Vibration der Glaswände auf. Nord-Lock war in der Lage, diese Probleme zu lösen. 17 BOLTING NEWS BOLTED # 1 2015 3 MIT DER NORD-LOCK GRUPPE GESICHERT TEXT: NIC TOWNSEND BRÜCKENSCHLAG KUNDE: THYSSENKRUPP SCHULTE GMBH PRODUKT: STAHLBRÜCKENSCHWELLE (SBS) LÄNGE: ANWENDUNGSBEREICH: HOHENZOLLERNBRÜCKE, KÖLN, DEUTSCHLAND 410 METER/1345 FUSS DIE HOHENZOLLERNBRÜCKE ist nicht nur eines der bekann- testen Wahrzeichen Kölns, sondern auch eine wichtige Verbindung über den Rhein, die die zwei größten Bahnhöfe der Stadt miteinander verbindet. Jeden Tag fahren rund 1200 Züge über die Brücke, die damit eine der am stärksten befahrenen Eisenbahnbrücken in Deutschland ist. Da die Hohenzollernbrücke das Tor zum Hauptbahnhof Köln ist, sind die Schwellen und Schienen der Brücke durch beschleunigende oder bremsende Züge einer enormen Belastung ausgesetzt. Aus diesem Grund ist die Brücke mit den einzigartigen Stahlbrückenschwellen (SBS) von ThyssenKrupp Schulte ausgestattet. Sie erfüllen die strengen Sicherheitsanforderungen des Eisenbahn-Bundesamtes und der Deutschen Bahn. Seit der Erstinstallation 1999 wurden mehr GUT GESICHERT Jede Schwelle ist durch 8 Keilsicherungsscheiben des Typs NL16sp und 10 Keilsicherungsscheiben des Typs NL20 gesichert. Die Hohenzollernbrücke über den Rhein, im Hintergrund der Kölner Dom. PHOTO: HIROTAKA IHARA 4 BOLTED # 1 2015 BREITE: 26 METER/85 FUSS SCHWELLEN: 1,346 als 8000 SBS in 50 Brücken in ganz Deutschland verbaut. Bevor die Wahl auf Nord-Lock fiel, haben ThyssenKrupp und die Deutsche Bahn Stahlbrückenschwellen in einzelnen Testzyklen an der Technischen Universität München prüfen lassen, die alle erfolgreich bestanden wurden. Anschließend wurde beschlossen, dass aufgrund des sehr hohen Sicherheitsstandards, die Stahlbrückenschwellen (SBS) zusätzlich mit Nord-Lock Keilsicherungsscheiben ergänzt und gesichert werden. Heute sind alle sicherheitskritischen Verbindungen an jeder einzelnen SBS, einschließlich der 1346 Schwellen an der Hohenzollernbrücke, mit Nord-Lock Keilsicherungsscheiben ausgestattet. Dies umfasst sowohl die horizontale, vertikale und Längsposition der Schwellen, als auch das Schienenbefestigungssystem an jeder Schwelle. BOLTED # 1 2015 5 secured MIT DER NORD-LOCK by NORD-LOCK GRUPPE GESICHERT AUF SPRITZTOUR Während der Saison liegt ein Teil der Rutsche unter Wasser; daher ist es sehr schwierig, Schraubenverbindungen nachzuziehen. Mit Sicherungsscheiben von Nord-Lock ist ein Nachziehen nicht notwendig. PHOTO: FAARUP SOMMERLAND EINE VERSCHRAUBUNGSLÖSUNG SCHLÄGT HOHE WELLEN KUNDE: PRODUKT: LÄNGE: WASSERVOLUMEN: FAARUP SOMMERLAND WILDWASSERBAHN BAUJAHR: 1998 FAHRGÄSTE (2014): 488 METER/1601 FUSS 2 TONNEN PRO SEKUNDE 463.082 IM RAHMEN DER LETZTEN ÜBERHOLUNG der 16 Jahre alten Wildwasserbahn („Fårup Rafting“) im Freizeitpark Fårup Sommerland in Dänemark mussten auch die Ketten der Rutsche, die zum Zurückziehen der Gondeln dienen, ersetzt werden. LÖSUNG MIT TREIBENDER KRAFT Zur Befestigung der größeren Komponenten an den Hydraulikrammen des Krans werden SuperboltSpannelemente und Keilsicherungsscheiben von Nord-Lock eingesetzt. PHOTO: DFI 6 BOLTED # 1 2015 Insgesamt 96 Meter Kette, zwei Kettenräder und alle Querträger, die die Gondeln auf die nächste Ebene heben, wurden ausgebaut und ersetzt. Flemming Bro, Wartungsleiter des Fahrgeschäfts, erläutert: „Als es um die Montage der 186 Querträger ging, beschlossen wir, Nord-Lock Keilsicherungsscheiben als Sicherung für die 372 M16-Schrauben zu verwenden. Diese Schrauben neigen dazu, sich durch Vibrationen und Bewegungen loszudrehen. Wir wollen, dass unsere Fahrgeschäfte zu jeder Zeit sicher sind, denn die Sicherheit unserer Gäste steht für uns an erster Stelle.“ „Es ist immer eine Freude, wenn sich Kunden – aus eigenem Antrieb – für den Einsatz unserer Produkte entscheiden, um die Sicherheit ihrer Gäste zu gewährleisten und damit gleichzeitig in ein wartungsfreies System investieren“, sagt Brian Troest, Vertriebsleiter für Nord-Lock Dänemark. EIN ECHTER HAMMER KUNDE: DFI PRODUKT: HYDRAULISCHE PFAHLRAMME HHB600-60 MAXIMALE RAMMENERGIE: 105 KILOJOULE/ 78.000 FT LBS PFUND RAMMSTÖSSE PRO MINUTE: 60 UM EINEN PFAHL IN DEN BODEN zu rammen, wird ein Gewicht von 6.000 kg (13.200 Pfund) bis auf eine Höhe von 150 cm (fünf Fuß) angehoben und dann fallen gelassen; durch die Fallbeschleunigung entsteht eine Aufprallkraft von 105 Kilojoule (78.000 Fuß/Pfund). Dieser Vorgang wiederholt sich 60 Mal in der Minute, manchmal über mehrere Stunden. Verständlicherweise ist die Ausrüstung dadurch unglaublich hohen Belastungen ausgesetzt. Mit mehr als einer Million in den Boden gerammten Stahlpfählen, was einer Tiefe von über 11.000 km (7.000 Meilen) entspricht, hat das kanadische Unternehmen DFI seit seiner Gründung vor fast 50 Jahren jede Menge Erfahrung gesammelt. Neben dem Transportieren und Einrammen von Pfählen entwickelt und produziert DFI die meiste Ausrüstung selbst und betreibt darüber hinaus eine ganze Flotte speziell konstruierter Kräne und Rammen. Die neueste Ramme, die HHB600-60, ist die bislang robusteste und leistungsfähigste. Bereits seit den ersten Entwürfen 1996 setzt DFI die Superbolt-Spannelemente zur Befestigung der größeren Komponenten an den Hydraulikrammen seiner Kräne ein. Seitdem haben DFI-Ingenieure die Kräne ständig weiter verbessert und aktualisiert und keine der Komponenten des Originalentwurfs ist unverändert geblieben, mit einer Ausnahme: Die Superbolt-Spannelemente. Auch die herkömmlichen Scheiben wurden mittlerweile durch Nord-Lock Keilsicherungsscheiben ersetzt, was ihrer nachgewiesenen Zuverlässigkeit zu verdanken ist. DIE EXPERTEN KINGSLEY TANG BRICE CALVARESE APPLIKATIONSTECHNIKER IM AUSSENDIENST APPLIKATIONSTECHNIKER Schicken Sie Ihre Fragen zum Thema Schraubensicherung per E-Mail an experts@nord-lock.com FRAGEN SIE DIE EXPERTEN Haben Sie Fragen zum Thema Schraubensicherung? Stellen Sie die Nord-Lock-Experten auf die Probe! Die Vorteile von Schraubenschäften F: Was ist ein Schraubenschaft und welche Vorteile/welchen Nutzen bietet diese Lösung? A: Der Schaft ist der gewindelose Teil der Schraube zwischen Kopf und Gewinde. Er dient zwei wesentlichen Zwecken. Wird der Schaftdurchmesser vergrößert, ist die Verbindung in der Lage, höhere Scherkräfte aufzunehmen. Wird er verkleinert, nimmt die elastische Nachgiebigkeit der Schraubenverbindung zu. Unter einer Scherbelastung (siehe Abbildung) erfährt die Schraube eine Kraft, die im rechten Winkel zu ihrer Achse wirkt. Schäfte mit größeren Flächen und ohne Spannungskonzentrationspunkte erhöhen die Beständigkeit der Schraube gegenüber einer Scherbelastung. Aus diesem Grund sollten Konstrukteure sicherstellen, dass sich die Scherebene über den Schaft erstreckt, nicht über das Gewinde. Werden Schrauben als Spannschrauben verwendet, sollten sie Scherebenen Wirkrichtung der Last Wirkrichtung der Last Wirkrichtung der Last Schraubenschaft elastischer als die Verbindungsbestandteile sein. Bei Hochleistungsschrauben können Schäfte bis auf ihre Mindestzugfestigkeitsfläche reduziert werden, um die Zunahme der Steifigkeit aufgrund ihres hohen Härtegrades auszugleichen, wo- durch eine relativ elastische Schraube gewährleistet ist. In Fällen, in denen das Versagen einer Schraube durch zyklische Biegung verursacht wird, wie sie etwa bei einer exzentrischen Belastung entsteht, kann die Leistungsfähigkeit der Schraubenverbindung verbessert werden, indem die Original-Schraube durch eine Schraube mit Dehnschaft ersetzt wird. Aufgrund seines kleineren Durchmessers würde der Dehnschaft unter gleichen Biegebedingungen zu einer geringeren Ermüdungsbelastung führen, wodurch sich die Lebensdauer der Verbindung erhöht. Dies ist ein typisches Szenario, wie eine Optimierung der Schraubenverbindung die Wartungs- und Reparaturkosten reduzieren kann – was von vielen Kunden übersehen wird – und bei dem unser Team von Performance Services behilflich sein kann. Es gibt auch noch weitere Vorteile. Wenn beispielsweise eine lange Schraube benötigt wird, können Herstellungszeit und -kosten verringert werden, indem der Schaft nicht mit einem Gewinde versehen wird. Dies kann bei der Massenproduktion von Schrauben ein wichtiger Faktor sein. . KT Tragfähigkeit ineinandergreifender Gewinde F: Wie lautet die Empfehlung hinsichtlich der Tragfähigkeit bei Gewindebohrungen, damit kein Versagen durch Abstreifen der ineinandergreifenden Gewinde eintritt? A: Grundlegende Konstruktionsregeln schreiben vor, Schraubenverbindungen so zu gestalten, dass die Schraube bricht, bevor das Gewinde ausreißt. Bei Bauteilen mit Gewindebohrungen muss die Eingriffslänge (d. h. die Anzahl der Gewindegänge, die zwischen Schraube und Gewindebohrung im Eingriff sind) so angepasst werden, dass dieses Kriterium erfüllt ist. Die kritischen Belastungsflächen sind wie folgt: Zugspannungsfläche der Schraube, Spannungsfläche des Außengewindes und Spannungsfläche des Innengewindes. Es ist allgemein bekannt, dass der empfohlene Mindest-Gewindeeingriff etwa dem Einfachen des Nenndurchmessers in Stahl und dem Zweifachen des Nenndurchmessers in Aluminium entspricht, damit eine feste Verbindung für ein Bauteil mit einer Gewindebohrung entsteht. Da diese Werte in vielen Fällen (Gewindebohrung in einem weicheren Material, Sonderlegierungen, usw.) jedoch nicht ausreichen, müssen die rechts aufgeführten Formeln angewendet werden. Diese Formeln sind vereinfacht und geben nur einen Näherungswert an. Die Berechnung des exakt erforderlichen Gewindeeingriffs ist ein sehr komplexes Thema, das von E. M. Alexander eingehend untersucht wurde. Von ihm stammt eine analytische Formel, in der alle Parameter berücksichtigt sind. EINSCHRAUBTIEFE IN EINE GEWINDEBOHRUNG 2AS RmSchraube LeGewindebohrung ≥ ––––––––––––––– × –––––– (1) ReGewindebohrung 0.6πd Lemin ≥ max (LeGewindebohrung, LeSchraube) LeSchraube 2AS RmSchraube × ––––––– ≥ –––––––––– (2) ReSchraube 0.6πd2 Le: Mindesteingriffslänge / Rm: Bruchfestigkeit / Re: Dehngrenze / As: Spannungsquerschnittsfläche/ d: Nenndurchmesser/ p: Steigung/ d2 : Teilkreisdurchmesser (d2=d-0,6495.p) Beispiel einer Schraube M16 8.8 mit Regelgewinde in einer Gewindebohrung in der Aluminiumlegierung AlCu4Mg1-T351. Rm Schraube = 800 MPa Rm Bohrung = 435 MPa p = 2 mm As = 156,7 mm² Re Schraube = 640 MPa Re Bohrung = 290 MPa d = 16 mm d2 = 14,7 mm 2×156.7 800 LeGewindebohrung ≥ –––– × –––––––– = 28,7 mm 290 0.6π×16 Lemin ≥ 28,7 mm LeSchraube 2×156.7 800 ≥ –––– × –––––––––– = 14,1 mm 640 0.6π×14,7 Wenn eine analytische Berechnung noch komplizierter wird, kann eine Finite-Element-Analyse durch- geführt werden. Mehr über die Finite-Element-Analyse erfahren Sie auf Seite 18. . BC BOLTED # 1 2015 7 REIBUNG EINE NATURGEWALT Wenn es um das Vorspannen von Schrauben geht, ist die Reibung ein Faktor, den es zu beachten gilt. Reibung ist in einer Schraubenverbindung immer vorhanden und sie kann sowohl Teil des Problems, als auch Teil der Lösung sein. TEXT: MARTIN NEANDER R PHOTO: SUNNYBEACH ILLUSTRATIONEN: NORD-LOCK, MATS THÖLIN eibung ist eine Kraft, die immer dann entsteht, wenn zwei Objekte einander berühren. Sie ist das Gegenteil jeder Bewegung. Völlig egal, in welche Richtung sich etwas bewegt, Reibung zieht es in die entgegengesetzte Richtung. Und doch brauchen wir die Reibung. Ohne sie wären wir nicht in der Lage zu Laufen, auf einem Stuhl zu sitzen oder Treppen zu steigen. Alles würde einfach nur herumrutschen. FRANK NAUMANN, ehemaliger Geschäftsführer des Deutschen Schrauben verbandes mit mehr als 50 Jahren Erfahrung auf dem Gebiet der Reibung, erklärt, dass Reibung in einer Schraubenverbindung immer vorhanden ist. Auf der einen Seite begrenzt sie die Effizienz, das Drehmoment in die gewünschte Vorspannung zu verwandeln, auf der anderen Seite ist sie notwendig, um die Vorspannung in der Schraubenverbindung aufrecht zu erhalten, um ein Lösen der Teile zu verhindern. „Es gibt zwei Koeffizienten, die die Reibung zwischen den sich drehenden Teilen beim Festziehen beschreiben“, führt Naumann aus. 8 BOLTED # 1 2015 BOLTED # 1 2015 9 „Zum Ersten der Reibungskoeffizient zwischen den Lagerflächen unter dem Schraubenkopf oder unter der Mutter µb (μb = Unterkopfreibung), und zum Zweiten der Reibungskoeffizient zwischen den Gewinden µth (μth = Gewindereibung). Beide Arten der Reibung verbrauchen eine große Menge an Energie, die in nutzlose Wärme umgewandelt wird. In dem Fall, dass µb=µth= 0,10, werden zum Beispiel nur 16 % des Drehmoments in Vorspannung umgewandelt. Die Größe der Koeffizienten lässt sich durch kontrollierte Schmierung beeinflussen. In der Automobilindustrie wird meist ein Bereich zwischen 0,08 und 0,16 verwendet.“ „Es gibt zwei Koeffizienten, die die Reibung zwischen den sich drehenden Teilen beim Anziehen beschreiben... zwischen den Lagerflächen unter dem Schraubenkopf oder unter der Mutter und zwischen den Gewinden.“ FRANK NAUMANN, EXPERTE FÜR REIBUNG IN BEZUG AUF SCHRAUBENVERBINDUNGEN ist die Reibung manchmal sowohl Teil der Lösung, als auch Teil des Problems. Natürlich wird die Klemmkraft in einer Schraube hauptsächlich durch das Drehmoment bestimmt, das zum Anziehen der Schraube erforderlich ist. Aber sie ist auch eine Funktion von Aspekten wie z. B. des Durchmessers und der Länge der Schraube, der Gewindegeometrie und – nicht zu vergessen – der Reibungskoeffizienten, die in den Gewinden und unter dem Schraubenkopf und der Mutter vorhanden sind. Der Reibungskoeffizient wird zur Berechnung der Anzugsmomente und der daraus resultierenden Zugkräfte und Zugspannung der Schraube, sowie zur Berechnung der resultierenden Reibungskraft zwischen den miteinander verbundenen Flächen benötigt. Allerdings sind die Richtwerte der Reibungskoeffizienten, wie sie in Tabellen zu finden sind, nur Näherungswerte. Sie sollten durch Vergleichen mit anderen Informationsquellen und vorzugsweise durch Tests bestätigt werden. DER DREHMOMENTWERT ist abhängig von der Gesamtreibung. Diese entsteht im Gewinde und zwischen dem drehmomentbeaufschlagten Schraubenkopf und der Gegenauflage, bzw. der Unterlegscheibe, wenn vorhanden. Tatsächlich geht beim Anziehen nahezu die gesamte Energie, die zur Überwindung der Reibung unter dem Kopf, der Mutter und zwischen den Gewinden eingesetzt wird, verloren. Nur ein kleiner Bruchteil des Drehmoments wird in Klemm- oder Vorspannkraft umgewandelt. Drehmomentschlüssel geben keinen direkten Aufschluss über die Vorspannung in der Schraube. Das beaufschlagte Drehmoment muss die statische Reibung unter dem Schraubenkopf oder unter der Mutter ( je nachdem, welches Ende mit Drehmoment beaufschlagt wird) sowie auch zwischen den Gewinden überwinden. Ein Großteil des beaufschlagten Drehmoments geht verloren; etwa 50 Prozent durch Überwindung der Reibung unter dem drehmomentbeaufschlagten Schraubenkopf oder der Mutter, weitere 40 Prozent durch Reibung zwischen den Gewinden. Lediglich die verbleibenden zehn Prozent des aufgebrachten Drehmoments leisten nützliche Arbeit, indem sie die Schraube dehnen und die Vorspannung zur Verfügung stellen. Reibung wird häufig als Möglichkeit zur Sicherung von Schraubenverbindungen verwendet. Die gebräuchlichsten Beispiele sind verformte Gewinde, Sicherungsmuttern mit Nyloneinsatz, oder auch Fächer-, Zahn- und Sternscheiben. Bei diesen Lösungen basiert das Prinzip des Kraftschlusses auf einer erhöhten Reibung im Gewinde oder unter dem Schraubenkopf oder der Mutter. Faktoren wie Torsion, Verschleiß und Festfressen können diese reibungsbasierten Lösungen jedoch negativ beeinflussen. AUSSERDEM KÖNNEN BEI REIBUNGSBASIERTEN SICHERUNGSLÖSUNGEN PROBLEME durch die höhe- re Torsionsbelastung in der Verbindung auftreten. Eine hohe Torsion kann dazu führen, dass das Verbindungselement bei einer niedrigeren Vorspannung als erwartet nachgibt. Da Reibungsbedingungen ungleichmäßig sind, wird die notwendige Vorspannung möglicherweise nicht erreicht. Bei Verbindungselementen aus Edelstahl, Aluminium, Titan und anderen Legierungen kann es darüber hinaus zu einem unvorhersehbaren Gewindefressen kommen. In Schraubenverbindungen tritt das Gewindefressen beim Anziehen des Verbindungselements auf, während der Druck zwischen den Kontakt- und Gleitflächen der Gewinde immer weiter zunimmt. In extremen Fällen führt das Gewindefressen zu einem Festfressen, bei dem sich die Gewinde kaltverschweißen und die Schraube sich nicht mehr bewegen lässt. Wird das Anziehen REIBUNG AUS SICHT VON NORD-LOCK α>β α β 10 BOLTED # 1 2015 NORD-LOCK SICHERUNGSSCHEIBEN sichern Schrau- benverbindungen durch Vorspannung anstelle von Reibung. Die Scheiben sind so konstruiert, dass sie eine Keilwirkung erzeugen, was sich durch die Zunahme der Vorspannung beim Lösen nachweisen lässt. Diese Keilwirkung verhindert, dass sich die Schraube durch Vibrationen oder Stöße selbsttätig losdreht. Bei den Schraubenverbindungen tritt lediglich ein geringer Verlust der anfänglichen Vorspannung durch normale Setzungsvorgänge zwischen den Kontaktflächen auf. Eine Reduzierung der Gewindereibung bei einer gleichzeitig verlässlichen Sicherung der Verbindung wird oft als unmöglich betrachtet. Mithilfe der auf Vorspannung basierenden Keilsicherungstechnologie von Nord-Lock kann dies jedoch mit Schmierung erreicht werden. „Die Keilsicherungsmethode basiert auf Vorspannung anstelle von Reibung“, erklärt Lena Kalmykova, Applikationstechnikerin bei NordLock. „Das gängigste Beispiel eines Keilsicherungssystems ist ein Scheibenpaar, bei dem die Steigung der Keilflächen höher ist als die Gewindesteigung der Schraube. Das Scheibenpaar nun trotzdem fortgesetzt, kann die Schraube aboder das Gewinde ausreißen. Oft werden Schmiermittel verwendet, um die Reibung zu verringern und eine gleichmäßige Klemmkraft zu erzielen. Durch Schmieren der Innen- und Außengewinde kann häufig auch das Gewindefressen beseitigt werden. Laut Michael Stähler, Produktmanager bei Dörken, geht der aktuelle Trend dahin, die Schraube oder Mutter mit der für den beabsichtigten Einsatzzweck geeigneten Beschichtung zu versehen. Dabei handelt es sich im Wesentlichen um eine Beschichtung mit integrierter Schmierung; eine separate Schmierung, die nach der Beschichtung hinzugefügt wird, ist nicht mehr zeitgemäß, da sie einen zusätzlichen Arbeitsschritt darstellt. Außerdem können Beschichtungen, die nicht temperaturstabil sind, zum Selbstlösen der Verbindung führen. DESSEN UNGEACHTET wird die Gefahr des Fest- fressens bei allen reibungsbasierten Methoden erheblich reduziert oder sogar ganz beseitigt. Eine Schmierung sollte nie in Verbindung mit einer reibungsbasierten Sicherung erfolgen, da sie den Sicherungsfunktionen entgegenwirkt. Eine kontrollierte Klemmkraft ist entscheidend und lässt sich erreichen, indem die Reibung reduziert wird. Für Verschraubungslösungen, bei denen die Sicherung nicht auf Reibung basiert, kann eine Schmierung verwendet werden. Wird die Reibung durch Schmierung reduziert, verbessert sich die Kontrolle der Vorspannung und die Ausbreitung von Reibung wird signifikant verringert. So ist es möglich, die volle Kapazität der Schraube zu nutzen und die Lebensdauer der Schraubenverbindung zu verlängern. Eine Schraube, die aufgrund von Ermüdung versagt, verursacht unerwünschte Produktionsstillstände. wird so eingesetzt, dass die innenliegenden Keilflächen aufeinander liegen. Beim Festziehen der Schraube/der Mutter prägen sich die Radialrippen des Scheibenpaars formschlüssig in die Gegenauflage ein, Bewegungen sind nur noch zwischen den Keilflächen möglich. Ein Drehen der Schraube/Mutter wird durch die Keilwirkung der Keilflächen blockiert. Die Keilsicherung wird durch Schmierung nicht beeinträchtigt; vielmehr können Sie durch Schmierung die volle Kapazität der Schraubenverbindung nutzen.“ Die klassischen Gesetze der Gleitreibung wurden von Leonardo da Vinci entdeckt. FASZINIERENDE FAKTEN ZUR REIBUNG REIBUNG IST von den Eigenschaften der Oberflächen abhängig, d. h. wie flach, rund oder rau sie sind. Außerdem hängt die Reibung davon ab, in welcher Art von Medium (nass oder trocken) sich die Oberflächen befinden und welche Feststoffe in dem Medium vorhanden sind. Die Reibung ist ein sehr multidisziplinäres Feld, da sie verschiedene Bereiche wie Mechanik, Chemie und Strömungsdynamik beinhaltet. Um vollständig und in allen Einzelheiten zu erkennen, worum es bei der Reibung geht, sind Untersuchungen auf atomarer Ebene erforderlich. Die klassischen Gesetze der Gleitreibung wurden von Leonardo da Vinci entdeckt. Wiederentdeckt hat sie schließlich Guillaume Amontons, der das Wesen der Reibung in Form von Oberflächenunebenheiten und der Kraft präsentierte, die erforderlich ist, um das Gewicht anzuheben, mit dem die Oberflächen zusammen gedrückt werden. Im letzten Jahrhundert wurde nachgewiesen, dass auf mikroskopischer Ebene die tatsächliche Kontaktfläche zwischen den Flächen nur einen sehr kleinen Bruchteil der scheinbaren Fläche ausmacht. Die Entwicklung des Rasterelektronenmikroskop (REM) hat Wissenschaftler in die Lage versetzt, Reibung auf atomarer Ebene zu untersuchen. Statische Reibung tritt zwischen zwei Flächen auf, die sich berühren und im Verhältnis zueinander ruhen. Die Konturen jeder Fläche haben die Möglichkeit, ineinanderzugreifen und fest aneinander zu haften. BOLTED # 1 2015 11 AUF DEM PRÜFSTAND DIE ENERGIELÖSUNGEN VON MORGEN Renk Test System: Komponenten der Windturbine, die für das Clemson-Projekt in den USA geliefert werden. Sämtliche Flanschverschraubungen werden mit Superbolt ausgeführt. An der Universität Clemson wurde eine alte Werft in das weltweit größte Prüfzentrum für Windenergie verwandelt. Die RENK Test System GmbH (RTS), ein Unternehmen aus Deutschland, hat die derzeit weltweit leistungsfähigsten Prüfstände entwickelt, gebaut und geliefert. Sie sind in der Lage, jede erdenkliche Windlast zu simulieren. TEXT: LINDA KARLSSON ELDH D PHOTO: BARBARA HARTMANN, CARLOS CASTILLA & RENK IE ERZEUGUNG von Energie aus ner der Gründe, warum das Interesse an unseren Windkraft ist weltweit auf dem Vor- Prüfständen in letzter Zeit so enorm zugenommarsch, und so hat auch die US- men hat.“ Regierung ihre Absicht verkündet, Als das Clemson-Projekt vor einigen Jahren ins die landesweite Energiegewinnung Leben gerufen wurde, erhielt RTS den Auftrag, durch Windräder von 35 auf mehr als zwei Prüfstände zu bauen. Das Unternehmen, eine 300 Gigawatt auszubauen, was einer Tochtergesellschaft der RENK AG, entwickelt und Leistung von etwa 270 mittelgroßen Kernkraft- produziert seit den 1960er Jahren hochmoderne werken entspricht. Das neue Testzentrum an der Prüfanlagen für Getriebe, Antriebskomponenten Universität Clemson in South Carolina spielt bei und Komplettfahrzeuge. der Realisierung dieses Ziels eine entscheidende Rolle. Zum ersten Mal überhaupt können DAS CLEMSON-PROJEKT ist bis heute der größWindrad-Prototypen mit einer Leistung von bis te Einzelauftrag in der Unternehmensgeschichte zu 15 Megawatt (MW) jeder erdenklichen Wind- und RTS musste sein Personal in den Niederlasstärke, bis hin zum Hurrikan, ausgesetzt werden. sungen Mooresville und Augsburg aufstocken, Wie leistungsfähig diese Testanlage tatsächlich um die Anforderungen erfüllen zu können. Das ist, wird deutlich, wenn man bedenkt, dass heu- Unternehmen hat zwei Prüfstände entwickelt: tige Windkraftanlagen im Durchschnitt lediglich einen 15 MW-Prüfstand mit volldynamischer 3-7 MW Strom erzeugen. Lastbeaufschlagung, bei dem Hydraulikzylinder zum Einsatz kommen und ein 11.000 PS-Motor die Kraft und Momente auf die drehende Welle „WIR BRAUCHEN nicht erst auf den Jahrhundert-Sturm zu warten“, sagt Jens Schnei- der Turbine überträgt, sowie eine kleinere Anlader, Projektmanager bei RTS in Augsburg, ge für Prüfobjekte bis 7,5 MW. Deutschland. „Unsere Prüfstände simulieren Der 15 MW-Prüfstand ist 30 Meter (98,5 Fuß) die extremsten Bedingungen in nur wenigen lang, 13 Meter (42,5 Fuß) breit und 14 Meter (46 Monaten und Hersteller sparen Hunderte von Fuß) hoch. Seit Beginn des Aufschwungs der Millionen Dollar, indem Schwachstellen bereits Windenergie in den 1980er Jahren haben sich vor Aufstellung neuer Systeme erkannt werden. Tests auf einzelne Komponenten beschränkt, Diese Einsparungen an Zeit und Geld sind ei- aber diese riesigen Prüfstände ermöglichen jetzt, „Wir benötigten eine Schraubensicherung, die sowohl für die heutigen Windturbinen geeignet ist, als auch die Anforderungen der leistungsfähigeren Turbinen von morgen erfüllt.“ JENS SCHNEIDER, PROJEKTMANAGER BEI RTS BOLTED # 1 2015 13 Das neue Testzentrum an der Universität Clemson in South Carolina spielt bei der Ökologisierung der US-amerikanischen Energieerzeugung eine entscheidende Rolle. Als erstes seiner Art ist es in der Lage, Windrad-Prototypen mit einer Leistung von bis zu 15 Megawatt (MW) jeder erdenklichen Windstärke auszusetzen, bis hin zu Hurrikanen. eine komplette Windradgondel mit einem Durchschnittsgewicht von 300 bis 400 Tonnen auf dem Prüfstand zu fahren und dynamische Belastungen in sechs Bewegungsachsen zu simulieren. Dafür musste RTS Anlagenteile mit einem Gesamtgewicht von 800 Tonnen in die USA verschiffen, darunter auch eine Vielzahl an Superbolt Spannelemente mit Vielfachschrauben (MJTs), sowie Superbolt Spreizbolzen. „DIESE PRÜFTECHNOLOGIE IST AUF DEM ALLERNEUSTEN STAND und sie wird auch in den nächsten 30 Jahren verwendet werden, um neue Windkraftanlagen zu testen“, sagt Jens Schneider. „Darum fiel die Wahl auf Superbolt-Spannelemente: Die damit ausgestatteten Schraubenverbindungen werden so den Beanspruchungen durch leistungsfähigere Turbinen von morgen problemlos standhalten.“ Die wichtigsten Schraubenverbindungen der beiden Prüfstände sind mit insgesamt 874 Superbolt MJTs und Spreizbolzen in Größen von M42 bis M125 ausgestattet. Die größten dienen zur Befestigung der Funktionseinheiten des Prüfstandes an den 6.000 Tonnen-Betonfundamenten. Sie gewährleisten, dass die Prüfstände von der Hauptkonstruktion entkoppelt sind. Auf diese Weise wird verhindert, dass sich Vibrationen übertragen und Testergebnisse verfälschen. Die restlichen MJTs und Spreizbolzen kommen in den Antriebssträngen der Prüfstände zum Einsatz, die die Drehzahl des Prüfobjekts regeln, sowie in der Wellenkupplung der Lasteinheit, die der Simulation von Windlasten dient. „Diese Bauteile müssen bei der Simulation härtester Offshore-Bedingungen extremen dynamischen Belastungen Stand halten, und damit alles an Ort und Stelle bleibt, werden riesige Schrauben benötigt“, erklärt Jens Schneider. „Für das Festziehen und Ausbauen konventioneller Schrauben sind schwere Hydraulikwerkzeuge erforderlich. Superbolt-Produkte bieten die gleichen oder sogar höhere Vorspannwerte, aber sie ermöglichen uns, mit normalen Handwerkzeugen zu arbeiten, die wesentlich flexibler sind.“ „90 Prozent der Prüfstandkomponenten wurden in Augsburg gefertigt, aber wir hatten nicht genug Platz, um die gesamte Anlage vorab aufzubauen und zu testen“, führt Jens Schneider weiter aus. “Also hatten wir nur einen Versuch, um alles richtig zu machen. Durch die Superbolt Spannelemente waren wir in der Lage, beide Prüfstände in nur sechs Monaten aufzubauen.“ ALS 2013 DIE ERSTEN WINDKRAFTANLAGEN IN CLEMSON GETESTET wurden, war die Windkraft gerade zur primären Quelle für neue elektrische Energie in den USA avanciert, obwohl sie nach wie vor nur 3,5 Prozent zur Deckung des landesweiten Strombedarfs beiträgt und bis heute noch keine Offshore-Windparks an den US-Küsten zu finden sind. Durch Prüfstände wie den an der Universität Clemson kann sich diese Situation früher als erwartet ändern. FAKTEN: WINDENERGIE KAPAZITÄT DER WINDKRAFT WELTWEIT: >336 Gigawatt (entspricht etwa dem Bedarf von bis zu 200 Millionen Haushalten). Vorteile von Superbolt SeaTitan 10 MW (Rotordurchmesser: 190 m). HÄLT extremen dynamischen Belastungen ohne Lösen der Schraube stand. DAS FESTZIEHEN und Lösen erfolgt mit normalen Handwerkzeugen. GRÖSSTER WINDPARK DER WELT: LOSE DURCHSCHNITTLICHER ROTORDURCHMESSER: 97 Meter/318 Fuß. DURCHSCHNITTLICHE NABENHÖHE: 113 Meter/370 Fuß. GRÖSSTE WINDKRAFTANLAGE DER WELT: ERMÖGLICHT EINE PROBLEM- Gansu Wind Farm, China (Kapazität: 6.000 MW). FÜHRENDE NATION AUF DEM GEBIET DER WINDKRAFT: Dänemark (33 Prozent des Stroms werden aus Wind erzeugt). 14 BOLTED # 1 2015 Montage vor Ort. IM RAMPENLICHT „Den Normungsorganisationen kommt eine große Bedeutung zu, da Normen wichtige Instrumente zur Erleichterung des Handels sind“, sagt Salim Brahimi. FA K T E N : SALIM BRAHIMI TITEL: President, IBECA Technologies Corp. ALTER: 48. WOHNHAFT: Montreal, Kanada. HINTERGRUND: Master of Engineering in der Metallurgie und Management-Diplom. Mehr als 25 Jahre Erfahrung mit Verbindungselementen, Qualitätssystemen und Prozessoptimierung. In mehreren Normungsorganisationen aktiv (z. B. ASTM). Leiter des Forschungsprogramms zur Wasserstoffversprödung bei Verbindungselementen an der McGill University in Montreal. Aus Sicht eines Insiders TEXT: ULF WIMAN PHOTO: ALLEN MCEACHERN W E N N S I E WIS S E N MÖ C H T EN, was auf dem Gebiet der Verbindungselemente so vor sich geht, fragen Sie Salim Brahimi. Er ist die Autorität im Bereich der Wasserstoffversprödung bei Verbindungselementen und aktives Mitglied mehrerer Normungsausschüsse. So ist er z. B. als Vorsitzender des Internationalen Ausschusses F16 des ASTM zu Verbindungselementen und des Beratungsausschusses tätig, der Kanada im technischen Ausschuss 2 zu Verbindungselementen der International Standards Organization (ISO) vertritt. Sein Unternehmen, IBECA Technologies, beschäftigt sich mit der Lösung komplexer Probleme für hochkarätige Projekte und er leitet universitäre Forschungsprogramme zu Materialien und Beschichtungen von Verbindungselementen. Können Sie uns einige aktuelle Trends auf dem Gebiet der Verbindungselemente nennen? „Da es sich bei den meisten Verbindungselementen um serienmäßig hergestellte Massenprodukte handelt, ist die Wirtschaftlichkeit von entscheidender Bedeutung. Die Fähigkeiten der Hersteller variieren und obwohl die Fachkenntnisse besser werden, ist noch keine Konsistenz vorhanden. Die Fertigung sollte sich auf die Herstellung von Mehrwertprodukten konzentrieren, zum Beispiel für die Automobil- und Luft- und Raumfahrtindustrie.“ Mit welchen Herausforderungen sehen wir uns in der Zukunft konfrontiert? „Neben der Produktion von Massenprodukten zu einem wettbewerbsfähigen Preis besteht die Herausforderung auch darin, die Qualität und Beständigkeit von Produkten aufrecht zu erhalten, die in kritischen Anwendungen zum Einsatz kommen. Dies erfordert qualitativ hochwertiges Personal, aber derzeit gibt es keinen institutionellen Ansatz für die Ausbildung, der sich auf die Wertschöpfungskette von Verbindungselementen konzentriert. Es wird in hohem Maße darauf vertraut, Know-how und das Wissen, wie eine Maschine zu bedienen ist, aber auch, wie Normen funktionieren, weiterzugeben.“ Was steuern die Normungsorganisationen bei? „Sie spielen eine wichtige Rolle, denn Normen sind die technischen Blaupausen, die den Handel erleichtern. Ich kann gar nicht genug betonen, dass Experten aus der ganzen Welt daran beteiligt sind. Wie wichtig das ist, wissen die Menschen nicht unbedingt zu schätzen. Aber ich bin stolz, Teil davon zu sein.“ Erzählen Sie uns etwas über die Arbeit der Normungsorganisationen. „Konsensorientierte Normungsorganisationen haben alle ihre jeweiligen Perspektiven, geografische Verbreitung und Struktur. Fachausschüsse in der ISO und der europäischen CEN bestehen aus Expertendelegationen, die jedes der Mitgliedsländer vertreten, während sich die Fachausschüsse in den nordamerikanischen Organisationen, wie z. B. ASTM und ASME, aus Personen zusammensetzen, die auf freiwilliger Basis mitwirken. Dadurch können sie schneller auf Markttrends reagieren. Unabhängig von dem Modell steht am Ende der Expertenkonsens. Wenn Sie Menschen mit unterschiedlichen Perspektiven zusammenzubringen, werden die Ergebnisse eingehend geprüft, wodurch robuste Normen entstehen.“ Gibt es noch weitere Unterschiede? „In Nordamerika haben wir sowohl metrische, als auch zöllige Verbindungselemente, und um die Dinge noch komplizierter zu machen, hat der US-Markt sein eigenes, unabhängiges metrisches System. Aber in der Praxis hat sich hinsichtlich der metrischen Norm weltweit die ISO durchgesetzt. Der Trend geht dahin, dass sich die USA und Kanada der ISO-Norm unterordnen. Gleichzeitig wollen sie aber auch ein Mitspracherecht und sind in der ISO zunehmend aktiv.“ BOLTED # 1 2015 15 DIE LÖSUNG SPIEL, SATZ UND SIEG! Nord-Lock Keilsicherungsscheiben werden zur Sicherung der Muttern am Rahmen verwendet, damit die Wände nicht einstürzen. Ein sicherer Platz TEXT: LINDA KARLSSON ELDH PHOTO: ANTONIO GARCIA RECENA DIE HERAUSFORDERUNG Der Racket-Sport „Padel“ wurde vor 50 Jahren in Mexiko erfunden und wird heute in ganz Europa gespielt. Der schwedische Sportanlagen-Spezialist Unisport hat die Zeichen der Zeit früh erkannt und mittlerweile rund 60 Padel-Courts gebaut. Die heftigen Frühjahrsstürme in Malmö, 16 BOLTED # 1 2015 Südschweden, haben sich jedoch als unerwartete Herausforderung erwiesen: Die starken Erschütterung en, die auf die Glaswände der Courts einwirken, führen dazu, dass sich Schraubenverbindungen durch Vibrationen lösen. Im schlimmsten Fall könnten die Wände einstürzen DIE LÖSUNG Auf Empfehlung seines Werkzeuglieferanten wandte sich Unisport an die Fachleute von Nord-Lock, die vorschlugen, die Muttern mithilfe von Scheiben des Typs NL10spss am Rahmen zu befestigen und das Gewinde zwischen Schraube und Mutter durch Klebstoff zu sichern. Die Form des Schraubenkopfes machte den Einsatz einer Sicherungstechnologie von Nord-Lock unmöglich, da diese die Art und Weise, wie der Ball von der Oberfläche abprallt, beeinflusst hätte. DAS ERGEBNIS Seit der Umsetzung dieser Lösung sind keine Probleme mehr aufgetreten und Padel-Tennis ist für die Spieler sicherer geworden, da keine Gefahr mehr besteht, dass die Glaswände der Courts einstürzen. Außerdem spart Unisport durch die Lösung Geld ein, denn die Courts müssen weniger oft gewartet werden. Nach diesem Erfolg untersuchen NordLock und Unisport gemeinsam die Möglichkeit, Änderungen an der Konstruktion von Padel-Courts vorzunehmen, so dass die Schrauben nicht mehr durch Klebstoff, sondern durch eine mechanische Verriegelung gesichert werden, um die Sicherheit noch weiter zu erhöhen. bolting NEWS Neuigkeiten zum Thema Nord-Lock und sichere Schraubenverbindungen ÖL & GAS Aus der Öl- und Gasindustrie ist zu vermelden, dass Kværner für sein Nyhamna-Erweiterungsprojekt die SC-Keilsicherungsscheiben (NLSC) von NordLock einsetzt, und dass kürzlich die Einführung des neuen Nord-Lock-Konzepts „No Need For Retightening“ (Nie wieder Nachziehen) erfolgt ist. Kværner wählt Nord-Lock für Nyhamna KVÆRNER, EIN IN NORWEGEN ansässiges Anlagen- und Maschinenbauunternehmen, erhielt vor kurzem von Shell den Auftrag, die Verarbeitungsanlage Nyhamna zu erweitern, die zu den größten Erschließungsprojekten auf dem norwegischen Festland zählt. Kværner hat sich für Nord-Lock entschieden, um ein Lösen der Schrauben zu verhindern. Mehr als 300.000 Schraubenverbindungen werden mit SC-Keilsicherungsscheiben von Nord-Lock montiert. „Sicherheit steht immer an erster Stelle, und für unseren Kunden Shell war es sehr wichtig, die Schrauben gegen Lösen zu sichern“, erklärt Ove Sætrevik, Projektingenieur bei Kværner. „Kværner hat schon früher mit Nord-Lock zusammengearbeitet und wir wissen, dass Nord-Lock die Nummer eins ist, wenn es um Lösungen zur Sicherung von Schraubenverbindungen geht.“ die Nord-Lock SC-Keilsicherungsscheiben entschieden, die für HR/HV-Schrauben gemäß EN143993/EN14399-4 entwickelt wurden. Parallel zu dem Statoil-Entwicklungsprojekt Aasta Hansteen in der norwegischen Nordsee soll das Nyhamna-Erweiterungsprojekt bis Mitte 2016 abgeschlossen sein. Ove Sætrevik ist fest davon überzeugt, dass ähnliche Projekte folgen werden. PHOTO: SVEIN ROGER IVARSEN FÜR DAS NYHAMNA-PROJEKT hat sich Kværner für Luftaufnahme des Nyhamna Erweiterungsprojekts. LINDA KARLSSON ELDH Ein neues Konzept ermöglicht Ölplattform-Betreibern Einsparungen in Millionenhöhe DIE HARTEN Arbeitsbedingungen in der Öl- und Gasförderung Onshore und Offshore verlangen von der Branche die Einhaltung strenger internationaler regulatorischer Anforderungen. Diese regulatorischen Anforderungen werden von verschiedenen Klassifizierungsgesellschaften festgelegt. Eine dieser Anforderungen schreibt jährliche Drehmomentprüfungen für 20 Prozent aller Schraubenverbindungen an Bohrausrüstung vor. Legt man bei den Offshore-Plattformen eine Lebensdauer von 25-30 Jahren zugrunde, so belaufen sich die Kosten für diese Drehmomentprüfungen auf 25 bis 40 Millionen US-Dollar. In Norwegen, das zu den größten Ölförderländern der Welt zählt, reagiert Nord-Lock auf diese zeitraubende und kostspielige Praxis mit der Einführung seines neuen Konzepts „No Need for Retightening“ (NNFR), was auf Deutsch so viel bedeutet wie „Nie wieder Nachziehen“. Das Konzept wird zusammen mit einem Vertriebs partner für Verbindungselemente und Logistik angeboten. Die entsprechenden Sets werden vorgeschmiert geliefert und beinhalten die erforderlichen Muttern, Schrauben und Nord-Lock Sicherungsscheiben. So ist gewährleistet, dass sich Schrauben unabhängig von dynamischen Belastungen und Vibrationen nicht lösen. WÄHREND NNFR DIE SICHERHEIT ERHÖHT, haben Betreiber und Eigentümer von Plattformen die Möglichkeit, bei den Klassifizierungsgesellschaften eine Befreiung von den jährlichen Drehmomentprüfungen zu beantragen und damit Millionen einzusparen. Vor einer solchen Beantragung müssen die Eigentümer oder Betreiber jedoch auch die Montageanforderungen erfüllen (die besagen, dass das NNFR-System durch entsprechend qualifizierte Monteure eingebaut und festgezogen werden muss). Die Lösung wurde für den ONS 2014 Innovation Award nominiert, was ihre potenzielle Bedeutung für die weltweite Öl- und Gasindustrie unterstreicht. „Die Vorteile für Betreiber von On- und Offshore-Plattformen sind gewaltig“, betont Petter Viken, Business Developer Oil & Gas bei Nord-Lock. Er fährt fort: „Mit NNFR sind Betreiber in der Lage, erhebliche Einsparungen bei der Wartung zu erzielen und gleichzeitig die Sicherheit ihrer Anlagen zu gewährleisten.” LINDA KARLSSON ELDH BOLTED BOLTED ##1 1 2015 2014 17 bolting NEWS Neuigkeiten zum Thema Nord-Lock und sichere Schraubenverbindungen Festere, sicherere Schraubenverbindungen mit der FEA-Software NORD-LOCKS Finite-Element-Analyse (FEA) bietet eine schnelle und einfache Möglichkeit, um das Risiko des Versagens von Schraubenverbindungen zu berechnen. Durch Eingabe der entsprechenden Daten in die mechanische Analysesoftware, unter anderem Material und Schraubenlänge, sind Kunden in der Lage, Spannungskonzentrationen in einer Baugruppe zu erkennen und die Gefahr eines Versagens der Schraubenverbindung genau zu berechnen. „Wesentliches Ziel ist es, Kunden darin zu unterstützen, ihre Konstruktionen durch Simulation zu überprüfen“, erläutert Maxime Thonnerieux, Global Business Development Director bei NordLock. „Mit der Software lassen sich mathematische Formeln und Modelle verfeinern und perfektionieren; physikalische Experimente und Tests sind nur noch in deutlich geringerem Umfang erforderlich.“ Die FEA bietet außerdem ein bequemes Verfahren, um verschiedene Verschraubungslösungen zu überprüfen und miteinander zu vergleichen, um so festzustellen, welche am besten geeignet ist. „Unsere Kunden können die Software nutzen, um Simulationen durchzuführen und herauszufinden, was in der entsprechenden Anwendung am bes- ten funktioniert“, fügt Thonnerieux hinzu. „Sie können überprüfen, ob ein Verbindungselement überlegene Sicherheit bietet, oder ob nicht doch ein kostengünstigeres das gleiche Maß an Sicherheit zur Verfügung stellt.“ Bis heute hat bereits eine Reihe von Nord-LockKunden die FEA verwendet, um ihre Konstruktionen zu verbessern. Wenn Sie weitere Informationen über die Software oder eine technische Beratung benötigen, wenden Sie sich bitte per E-Mail (performance.services@nord-lock.com) an Nord-Lock Performance Services. Vergleich zwischen bestehender Lösung und neuem Entwurf: 500 VM [MPa] 400 300 200 100 0 15 2025303540 Position R [mm] Lösung 1 Lösung 2 Die neue Lösung 2 verringert die maximale Spannung in den Gewinden. Deutsches EisenbahnBundesamt zertifiziert SMO-Keilsicherungsscheiben DANK DER KÜRZLICH erfolgten EBA-Zertifizierung durch Nord-Lock hat die SMO-Sicherungsscheiben in sein Produktsortiment aufgenommen, das zur Verwendung in Gleisanlagen und in Konstruktionstechnik für die Bahnindustrie in Deutschland zugelassen ist. 18 BOLTED # 1 2015 2014 das deutsche Eisenbahn-Bundesamt konnte Nord-Lock die SMO-Keilsicherungsscheiben in sein Produktsortiment aufnehmen, das zur Verwendung im Oberbau und im Konstruktiven Ingenieursbau für die Bahnindustrie in Deutschland zugelassen ist. Ihre mechanische Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit machen die SMO-Keilsicherungsscheiben zur idealen Lösung für die Sicherung von beispielsweise Eisenbahnbrücken, Lärmschutzwänden und Schienensensoren. Alles Einsatzbereiche, in denen Wind, Regen und Auftausalz herkömmlichen Edelstahlscheiben durch Korrosion schwer zusetzen. Es kann bis zu zwei Jahre dauern, die Zertifizierung und technischen Unterlagen (und damit die Zulassung) von der Deutschen Bahn (DB), Europas größtem Bahnbetreiber, zu erhalten. Bis dahin darf niemand das Produkt verwenden. „In Deutschland sind Produktzulassungen für die Bahnindustrie manchmal schwieriger zu bekommen als für die Luftfahrt“, sagt Jochen Süßenbach, Railway Manager bei Nord-Lock. „Aber das Warten lohnt sich. Die deutsche Bahnindustrie boomt, und dies öffnet den Markt für NordLock immer mehr. Wir liefern der DB Laser-markierte Sicherungsscheiben, um eine vollständige Rückverfolgbarkeit und höchste Sicherheit zu gewährleisten.“ Sichere Schraubenverbindungen auf der Rallye-Strecke MOTORSPORT-FAHRZEUGEN wird al- les abverlangt. Hohe Drehzahlen, große Drehmomente, Vibrationen, G-Kräfte und harte Schläge setzen die Fahrzeuge und deren Komponenten enormen Belastungen aus. Bolted traf sich mit Kee, dem Geschäftsführer und Inhaber von Hot Bits (Thailand) Co., Ltd, Tochtergesellschaft der Hot Bits Sdn Bhd, einem führenden Hersteller von Stoßdämpfern und Federungssystemen, hauptsächlich für anspruchsvolle Kunden im Motorsport – Rennen, Rallyes, Drift und Drag-Racing. Was steckt hinter Hot Bits? „Hot Bits Sdn Bhd wurde 1997 von meinem Freund Toh Soon Hin in Malaysia gegründet. Wir haben diese Marke zusammen aufgebaut. Heute verfügt Hot Bits über ein weltweites Netzwerk aus Vertriebshändlern und Servicezentren in vierzehn Ländern. Wir sind ein kleiner Vertreiber von Stoßdämpfern – die ganze Palette – für verschiedene Motorsportarten und auch für Serienfahrzeuge. Wir verkaufen und tunen Fahrwerke für die meisten japanischen Allradfahr- zeuge. Außerdem produzieren wir 4x4-Stoßdämpfer für den australischen Markt unter einem speziellen Markennamen. Seit vielen Jahren unterstützen wir die Teams, die an der Asia Cross Country Rallye teilnehmen, beim Tuning und der Modifikation ihrer Fahrwerke, beispielsweise Mazdaspeed, RalliArt Thailand, das Toyota-Team Thailand, sowie die Teams von Nissan und Isuzu. Aktuell hat uns Isuzu Thailand mit dem Aufbau ihrer Rallye-Fahrzeuge betraut.“ Welche Rennen stehen in nächster Zeit an? „2015 werden wir an zwei Cross-Country-Rallyes teilnehmen: an der Asia Cross Country Rally 2015 und der Australasian Safari 2015, eine sehr schwierige Rallye mit extrem anspruchsvollen Streckenabschnitten. Außerdem nehmen wir an einigen lokalen Rallye-Meisterschaften in Thailand teil. Unser Ziel ist es, bei allen Rallyes unter die ersten Drei zu kommen. Für das Isuzu Thailand-Team verwenden wir Nord-Lock Keilsicherungsscheiben in verschiedenen Größen, um sicherzustellen, dass dessen Rallye-Fahrzeuge den Strecken in Australien gewachsen sind und die lokalen Teams schlagen können.“ Wie sind Sie darauf gekommen, Nord-Lock-Produkte einzusetzen? „Ich war auf der Suche nach einer guten Sicherungsmutter für die Rallye-Fahrzeuge, die wir unterstützen. Nach dem letzten Rennen jeder Wertungsprüfung kontrollieren wir alle Schrauben und Muttern der Aufhängung und meistens stoßen wir auf lose Muttern. Wir mussten sie immer und immer wieder festziehen. Anfang dieses Jahres stellte uns dann ein Vertreter von Nord-Lock das Produktportfolio des Unternehmens vor. Wir haben die Nord-Lock Keilsicherungsscheiben getestet und es traten keine Probleme mehr mit losen Muttern an den Radaufhängungen auf. Dieses erste Rennen haben wir gewonnen und seitdem verwenden wir Nord-Lock Produk- „Wir haben die Nord-Lock Keilsicherungsscheiben getestet und es traten keine Probleme mehr mit losen Muttern an den Radaufhängungen auf. Dieses erste Rennen haben wir gewonnen und seitdem verwenden wir Nord-Lock Produkte“, sagt Kee. te. Außerdem ist die Arbeit unserer Mechaniker unter den Fahrzeugen dadurch einfacher und sicherer geworden.“ ULF WIMAN FAKTEN: NATTAWAT RATTANASAKSOPANA (KEE) ALTER: 57. HINTERGRUND: Nach seinem Universitätsstudium half er seinem Vater in der Schmuckbranche. 1978 begann er mit dem Import von Gebrauchtteilen für japanische Fahrzeuge, 1984 folgten Fahrzeuge des Premiumsegments. Seit 1997 importiert er Fahrwerke aus Australien. G BOLTEDOLTED B EIN MAGAZIN LESERUMFRAGE Vielen Dank für Ihre Teilnahme! ZUM THEMA OPTIMIER TE SCHRAUB ENSICHER UNG W W W.BOLTED AUSGABE GEWALTIGE EIN MAGA .COM Nr. 2 2013 ERUN NSICH SCHR AUBE # 1 2014 IERTE LTED. COM W W W.BO 10 SICHERHEIT UND QUALITÄT SIND OBERSTES GEBOT IN DER NUKLEARINDUS TRIE DIE ZERSTÖRENDE AUSWIRKUNGEN DER EIN MAG WARUM MAN SCHRAUBENS BEI DER ICHERUNG KEINE KOMPROMIS SE EINGEHEN SOLLT E EXPERTEN-TIPP T OP T I P S F OR BO G LT IN SO BEKOMMEN SIE FESTFRESSE N, GEWINDEFRA SS UND LOCKERUNG IN DEN GRIFF KORROSION AZIN ZUM THEM A OPTI MIER TE SCHR W W W.BO AUBE NSIC HERU LTED .COM NG # 2 2014 AUSLAN INGENIDSHILFE BEIM EURE HELFEN EINER WIEDERAUFB AU SR I LANGEMEINDE IN KA REISE BERGBAU INS NORD -LOALL CK SICHER RAUM T DER NASONDE SA ÖLFÖRD IN DER ERU NG NACH TIEFSEE HORIZODEEPWATE SICHER N STEHT R ERSTER HEIT AN STELLE S ICH DA N SIE S ISSENALUMI NIUM: SICHER TEN-W EXPER DAS W UNDER META LL GUNG E ER FUNK AUFTRAG BENE SCHRAU SICHER DUNGEN AM VERBIN SKY TREE TOK YO die an unserer Leserumfrage teilgenommen haben. Ihre Kommentare und Antworten sind für uns sehr und wir freuen uns, dass Sie uns Einblicke in Ihr Leseerlebnis gewährt haben. A OPTIM AUSLEG WAS DEN GRÖSSER DER WELT ZUSAMTEN KRAN MENH ÄLT GROSSER DAS BOLTED-MAGAZIN möchte sich bei allen bedanken, THEM ZIN ZUM HELL USI AST AUT O-ENTH SET ZT AUF CK NORD-LO RZEU ENERGIEE TEIL OLT IST SUPERB SERKRAFTDER WAS UNF T ZUK Möchten Sie einen Beitrag über Ihr Unternehmen in Bolted lesen? NORD-LOCK IST IMMER auf der Suche nach interessanten Artikeln für sein Kundenma- gazin Bolted. Wenn Sie Nord-Lock-Produkte in einem einzigartigen Produkt oder einer interessanten Anwendung einsetzen, würden wir uns freuen, wenn Sie uns davon erzählen. Kontaktieren Sie uns bitte unter: info@nord-lock.de. BOLTED # 1 2015 2014 19 Zeit sparen mit Spreizbolzen Schwere Maschinen erfordern Verschraubungselemente, die sich einfach ein- und ausbauen lassen. Das gilt insbesondere für große und hochbelastete Flanschkupplungen. Um hohe Drehmomente zu übertragen werden die Bauteile oft aufwendig mit Passbolzen verspannt. Der starre Passbolzen ist schwer zu fügen und beim axialen Vorspannen verjüngt sich der Bolzen im Bereich der Passung. Das radiale Spiel vergrößert sich und im Betrieb kommt es zu zerstörenden Mikrobewegung. Spreizbolzen lassen sich wesentlich einfacher ein- und ausbauen und können problemlos axial und radial vorgespannt werden. Mikrobewegungen im Betrieb sind ausgeschlossen, da der Spreizbolzen die Bohrung radial und das Flanschpaar axial vorspannt. Einfach: Die mit Spielpassung konstruierten Konushülsen können leicht in die Bohrungen eingesetzt werden, selbst wenn diese aufgrund von Fluchtungsfehlern schlecht ausgerichtet sind. Spreizbolzen müssen nicht gekühlt oder die Bohrung erwärmt werden. Zum Spannen wird lediglich ein handgeführter Drehmomentschlüssel benötigt. Schnell: Das Spannen kann pro Element in nur wenigen Minuten erfolgen. Sicher: Bei der Montage sind Verletzungen durch schwere Hydraulikwerkzeuge auszuschließen. Durch gesteigertes Übertragungsverhalten wird die Kupplung sicherer. Wirtschaftlich: Das Übertragungsverhalten eines Spreizbolzens gegenüber einem Passbolzen ist höher. Dadurch ist eine Reduzierung der Anzahl der Bolzen oder eine Verringerung der Durchmesser möglich. Bei Wiederverwendung ist keine Überarbeitung der Flanschbohrungen notwendig. Hier geht es zum Download der Spreizbolzenbroschüre: www.superbolt.com/expansionbolt
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