arbeit ver - Nord-Lock

EIN MAGAZIN ZUM THEMA OPTIMIERTE SCHRAUBENSICHERUNG
W W W.BOLTED.COM # 1 2016
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G
ÄUSSERST WICHTIG, ABER KAUM BEACHTET
STERNENGUCKER
BLICK IN DEN
HIMMEL
IN HOHER
AUFLÖSUNG
NEHMEN SIE ZUG „A“
MIT NORD-LOCK
BLEIBT ALLES
AUF DEN
SCHIENEN
GEFAHR VON OBEN
ZUSAMMEN
ARBEIT VER
BESSERT DIE
SICHERHEIT
ENTSPANNUNG
SO WIRD
DIE NEGATIVE
KERBWIRKUNG
MINIMIERT
Schraubensicherung in
Stahlkonstruktionen
Für hochfeste Schraubverbindungen im Metallbau werden vorspannbare
Schraubengarnituren nach HR- oder HV-Standard (DIN EN 14399-3 / DIN EN
14399-4) eingesetzt. Mit den neuen Nord-Lock SC-Keilsicherungsscheiben
(„steel construction washers“) die speziell für HV-Schrauben und –Muttern
entwickelt wurden (Innen- und Außendurchmesser gemäß DIN EN 14399-6),
werden diese Verbindungen zuverlässig gegen Losdrehen bei Stoßbelastungen
oder erheblicher Schwingungsbeanspruchung gesichert.
Um eine optimale Kontaktfläche zwischen dem Schraubenkopf und der
Keilsicherungsscheibe zu gewährleisten, ist jedes SC-Scheibenpaar mit Fasen am
Innendurchmesser versehen. Die bewährte Keilsicherungstechnologie verhindert,
dass sich die Schraube durch Vibrationen oder Stöße selbsttätig losdreht.
SC-Keilsicherungsscheiben von Nord-Lock besitzen die CE-Kennzeichnung
zur Verwendung in Kombination mit HV-Schraubengarnituren nach DIN
EN 14399-4 oder DIN EN 14399-8. Sie sind bauaufsichtlich zugelassen und
besitzen eine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung Nr. Z-14.4-629 sowie eine
europäisch technische Zulassung ETA-13/0246.
Weitere Informationen finden Sie unter www.nord-lock.de oder konaktieren
Sie Ihren direkten Nord-Lock Ansprechpartner.
bolted # 1 2016
Neues zum Thema optimierte Schraubensicherung – ein Kundenmagazin von Nord-Lock
EIN MAGAZIN ZUM THEMA OPTIMIERTE SCHRAUBENSICHERUNG
W W W.BOLTED.COM # 1 2016
INDENORMEN
GEW
ÄUSSERST WICHTIG, ABER KAUM BEACHTET
STERNENGUCKER
BLICK IN DEN
HIMMEL
IN HOHER
AUFLÖSUNG
NEHMEN SIE ZUG „A“
MIT NORD-LOCK
BLEIBT ALLES
AUF DEN
SCHIENEN
GEFAHR VON OBEN
ZUSAMMENARBEIT VERBESSERT DIE
SICHERHEIT
ENTSPANNUNG
SO WIRD
DIE NEGATIVE
KERBWIRKUNG
MINIMIERT
Das Magazin Bolted wird von Nord-Lock heraus
gegeben 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, Superbolt Spannelemente
und die hydraulischen Vorspannwerkzeuge von
Boltight 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.
CHEFREDAKTEURIN:
Carin Esberg Lagerstedt
[email protected]
MITHERAUSGEBER:
Ewa Sewerynek
[email protected]
PRODUKTION:
Spoon, Malmö
www.spoonagency.com
REDAKTIONSMANAGER:
Ulf Wiman
[email protected]
SPRACHKOORDINATION:
Kristin Ludvigsson
[email protected]
ÜBERSETZUNGEN:
Språkbolaget www.sprakbolaget.se
PREPRESS:
Spoon
Ausbau unseres Angebots an Vorspannlösungen
I
n dieser Ausgabe von Bolted präsentieren
wir Ihnen unseren neuesten Nord-LockGeschäftsbereich, Boltight. Durch die
Übernahme von Boltight konnten wir mit der
hydraulischen Vorspanntechnik ein starkes
Produktangebot hinzufügen und von der vielfach
bewährten Kompetenz und Erfahrung profitieren,
die in unserem Industriezweig einmalig ist.
Mit dem Know-how, den technischen Fähigkeiten und der internationalen Aufstellung fügt
sich Boltight perfekt in das bestehende Portfolio der Nord-Lock-Gruppe ein. Die Kombination aus den hydraulischen Vorspannwerkzeugen
von Boltight und den Superbolt Spannelementen
mit Vielfachschrauben bildet ein extrem starkes
Fundament, auf dem die Gruppe weiter aufbauen kann. Dieses Wissen und Angebotsspektrum
ist in der Branche einzigartig und wir freuen uns
darauf, das Thema in der aktuellen Ausgabe von
Bolted ausführlicher zu erläutern.
In dieser Ausgabe können Sie in zwei Artikeln,
Boltight besser kennenlernen. Auf Seite 7 führen
wir ein Gespräch mit Boltight-Gründer Fred Heaton, und in dem Anwendungsfall auf Seite 6
machen wir Sie unter der Überschrift „MIT DER
NORD-LOCK GRUPPE GESICHERT“ näher
mit den Fähigkeiten des Unternehmens vertraut.
Im Leitartikel dieser Ausgabe (Seite 8) konzentrieren wir uns auf Gewindenormen im Maschinenbau. Auf jedem Gebiet ist eine Standardisierung
stets umstritten und in der langen Geschichte der
Verbindungselemente mit Gewinde hat es bis zum
heutigen Tag schon immer verschiedene Gewindenormen gegeben, die nebeneinander existieren.
Der Artikel führt Sie durch dieses manchmal verwirrende Thema und Sie erfahren, worauf es bei der
Auswahl der richtigen Norm wirklich ankommt.
Wir statten dem größten Einzelteleskop der Welt
einen Besuch ab (Seite 13), fahren in Indonesien und
Südafrika mit der Eisenbahn (Seiten 4 und 17) und
erfahren mehr darüber, wie die negative Kerbwirkung minimiert werden kann (Seite 12).
Und falls Ihnen unser Bolted-Magazin gefällt,
vergessen Sie nicht, unserem Blog zu folgen, uns
auf www.bolted.com zu besuchen oder bei unserem YouTube-Kanal vorbei zu schauen. Außerdem würden wir uns freuen, Sie über unsere
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suchen Sie auf Facebook, LinkedIn, Twitter, Instagram, Google+ und YouTube
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mit uns in Kontakt!
Viel Spaß mit der aktuellen Ausgabe!
CARIN LAGERSTEDT
MARKETING
MANAGER
TITELBLATT:
Illustrationen: Justus Hultgren,
Bilder: Getty, Anders Härnqvist
Unverlangt eingesandte Manuskripte werden
nicht akzeptiert. Reproduktion des in dieser
Publikation enthaltenen Materials nur nach
vorheriger Genehmigung. Anfragen werden an den
Redaktionsmanager gestellt. 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: [email protected]
Gedruckt in Schweden von V-TAB 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
13
07
INHALT
07
Eine Vielzahl neuer Lösungen
Lernen Sie Fred Heaton kennen, den Gründer der
Firma Boltight, die das Nord-Lock-Portfolio nun durch
hydraulische Vorspannwerkzeuge weiter verstärkt.
08
Entscheidende Gewindenormen
Bolted wirft einen näheren Blick auf die Geschichte,
Entwicklung und Zukunft von Gewindenormen. Es
gibt eine Vielzahl dieser Normen und wenn Sie die
falsche auswählen, kann es teuer werden.
04
12
MIT DER NORD-LOCK GRUPPE GESICHERT
DIE EXPERTEN
13
Jenseits der Milchstraße
Mit dem Large Binocular Telescope (LBT) in Arizona
sind Astronomen bald in der Lage, mit einer bisher
unerreichten Bildschärfe in das Zentrum weit entfernter Galaxien zu blicken.
17
Immer in Kontakt
Durch die Umstellung auf Keilsicherungsscheiben
von Nord-Lock war Wam Metals bei seinen Eisenbahnanwendungen in der Lage, die Wartungskosten
zu senken und die Anzahl von Zwischenfällen durch
Kontaktunterbrechungen drastisch zu reduzieren.
18 AUSBLICK – DIE WELT DER SCHRAUBEN
VERBINDUNGEN
BOLTED # 1 2016
3
MIT DER NORD-LOCK GRUPPE GESICHERT
TEXT: NIC TOWNSEND FOTO: RENDRA SWARIYAN HABIB
SICHER IN BEWEGUNG
Mit Nord-Lock Keilsicherungs
scheiben tritt während des Betriebs
kein Verlust der Vorspannung auf
und die Verbindungen zwischen
den Drehgestellen und dem
Untergestell brauchen nur im
Rahmen der planmäßigen Wartung
überprüft werden.
4
BOLTED # 1 2016
ZUVERLÄSSIG AUF DEN SCHIENEN
KUNDE:
PT. INKA
LEERGEWICHT:
15.000 KG
LÄNGE:
12,5 METER
PRODUKT:
CONTAINER-FLACHWAGEN
KAPAZITÄT:
57.000 KG
ACHSLAST:
16.000 KG
ENDNUTZER:
PT. INDUSTRI KERETA API (PERSERO)
SPURWEITE:
1.067 MM
BREITE:
2,4 METER
BEI SEINER GRÜNDUNG 1981 in Indonesien
war PT. INKA der erste voll integrierte
Schienenfahrzeug- und Automobilhersteller
in Südostasien. Im Laufe der Jahre ist das
Unternehmen ständig gewachsen und hat sich
zu einem Weltklasse-Lieferanten von Lösungen
für den Schienen- und Stadtverkehr entwickelt.
Heute umfasst die Produktpalette von PT. INKA
Güterwaggons, Reisezugwagen und elektrische
Triebwagen. PT. INKA ist nicht nur eines der
führenden Unternehmen in Indonesien,
sondern exportiert seine Produkte auch
nach Bangladesch, auf die Philippinen, nach
Malaysia, Thailand, Singapur und Australien.
Wie in der Eisenbahnindustrie üblich, sind
die Produkte von PT. INKA starken Vibrationen
ausgesetzt. Daher ist es extrem wichtig, dass alle
Verbindungselemente sicher befestigt sind. Auf
eine der kritischsten Verbindungen zwischen
Drehgestell und Untergestell wirkt bei jedem
Beschleunigungs- und Bremsvorgang die volle
Zug- und Bremskraft ein. Aus diesem Grund
muss die Verbindung stets mit der richtigen
Klemmkraft beaufschlagt sein. Jedes Lösen führt
zu einer Beschädigung der Schrauben und im
schlimmsten Fall sogar zum Entgleisen des Zuges.
Durch den Einsatz von Nord-Lock
Keilsicherungsscheiben kann sich PT. INKA nun
darauf verlassen, dass während des Betriebs
kein Verlust der Vorspannung auftritt und die
Verbindungen zwischen den Drehgestellen
und dem Untergestell nur noch im Rahmen
der planmäßigen Wartung überprüft werden
müssen. n
BOLTED # 1 2016
5
secured
MIT
DER NORD-LOCK
by NORD-LOCK
GRUPPE GESICHERT
WERKZEUGE MIT
SICHERER LEISTUNG
HSOS hat gute Erfahrungen
mit dem Einsatz von Boltight
Vorspannwerkzeugen auf
Ölplattformen gemacht, da sie
den höchsten
Sicherheits
standards
entsprechen.
VOR ORT, OFFSHORE, UNTER DRUCK
KUNDE:
ENDKUNDE:
HEAT SOLUTIONS ON SITE BV (HSOS)
ORT:
207 KM ÖSTLICH VON ABERDEEN
OFFSHORE-ÖLPLATTFORM
VERWENDETES PRODUKT:
BOLTIGHT VORSPANNWERKZEUG
ANWENDUNGSBEREICH:
VORSPANNEN VON SCHRAUBENVERBINDUNGEN/
DRUCKPRÜFUNG VON ROHRLEITUNGEN
DAS NIEDERLÄNDISCHE Unternehmen Heat
Solutions on Site BV (HSOS) ist ein führender Dienstleister in der Metallbranche. Das
Angebotsspektrum umfasst die Wärmebehandlung, maschinelle Bearbeitungsvorgänge vor Ort, das Flansch-Management
und die Abdichtung von Lecks.
Zu den vielen Aufgaben des Unternehmens zählt auch das Vorspannen von
Schraubenverbindungen und die Druckprüfung von Rohrleitungen auf Offshore-Plattformen, ein Bereich, in dem Lecks schnell
zu einer Katastrophe führen können.
Die Kunden von HSOS sind mit den Ergebnissen sehr zufrieden und bisher sind
noch keine Lecks aufgetreten. Ein Beispiel
dafür ist Talisman Energy UK, die HSOS beim
Bau einer neuen 9.500 Tonnen-Ölplattform
vor der Küste von Aberdeen in Schottland
als Subunternehmer einsetzten. Obwohl
HSOS die Drückprüfungen dieses Mal nicht
selbst durchführte, stellte das Unternehmen
alle Berechnungen und die Boltight Vorspannwerkzeuge der 1.500 Bar-Serie für
das Projekt zur Verfügung.
„Die Boltight-Ausrüstung ist von hoher Qualität, sehr benutzerfreundlich und
mit einfacher Kolbenrückstellung.“, sagt
Marcus Sutton, Flansch-Management,
HSOS. „Die Mitarbeiter von Boltight sind
schnell und effizient und bieten ein hohes
Maß an technischer Unterstützung. Sie
verkaufen nicht nur ein Produkt; sie verkaufen eine Lösung. Und wenn sie keine
parat haben, konstruieren sie die passende Lösung für Sie.“
FOTO: EPFL/ALAIN HERZOG
FUSIONSENERGIE
KUNDE:
EPFL (ÉCOLE POLYTECHNIQUE FÉDÉRALE DE LAUSANNE)
BETREIBER:
SCHWEIZER ZENTRUM FÜR PLASMAFORSCHUNG (SWISS PLASMA CENTER, SPC)
PRODUKT:
SCHWUNGRAD DES SYNCHRON-STOSSGENERATORS
KAPAZITÄT:
254,40 MW
SICHERE
FUSION
Für die Kupplung
zwischen der
Schwungmasse
und dem Generator
kommen 12 Superbolt Spreizbolzen
(EBB ø65x150) zum Einsatz.
MIT DEM SCHWINDEN FOSSILER Brennstoffe und der immer dringenderen Notwendigkeit, Treib-
hausgase zu reduzieren, kann die Fusionsenergie die Antwort auf die Frage nach einer langfristigen Energieversorgung für die ganze Welt sein. Das Schweizer Zentrum für Plasmaforschung (Swiss Plasma Center, SPC) der weltberühmten Universität École Polytechnique
Fédérale de Lausanne (EPFL) ist eine der weltweit führenden Einrichtungen, die sich
mit der Erforschung dieser neuen Energiequelle beschäftigen.
Im Mittelpunkt der Forschungsarbeiten steht der Tokamak mit variabler Konfiguration (TCV), ein experimenteller Fusionsreaktor, in dem das Plasma in einem Torus
mit ringförmigem Querschnitt durch ein Magnetfeld in der Schwebe gehalten wird.
Um die gewünschte Energie zu liefern, werden ein Synchrongenerator und dessen
Schwungrad auf eine Drehzahl von bis zu 3.600 U/min beschleunigt. Während des
Experiments wird die Energie entnommen, was zu einer schnellen Verzögerung der
rotierenden Masse führt. Dieser Vorgang, der etwa 3.000 Mal pro Jahr stattfindet, übt
enormen Druck auf die Kupplung und Schrauben des Generators aus.
In der Vergangenheit hatte das Schweizer Zentrum für Plasmaforschung mit Problemen durch vertikale, horizontale und axiale Schwingungen zu kämpfen. Bei Drehzahlen
von bis zu 3.600 Umdrehungen pro Minute können die Kupplung und der gesamte Generator durch die Vibrationen beschädigt werden.
Daher wurden nach eingehenden Gesprächen mit den Ingenieuren von Nord-Lock, die bei
den Berechnungen und Entwürfen behilflich waren, Superbolt Spreizbolzen installiert.
Der wesentliche Vorteil dieser Spreizbolzen besteht darin, dass sie eine präzise und reproduzierbare Ausrichtung der Kupplungsflansche bei der Montage ermöglichen; dadurch reduziert
sich der Aufwand für die schwierige Auswuchtung der Wellenanlage beträchtlich. 
6
BOLTED # 1 2016
Das Herzstück eines Tokamaks ist seine
torusförmige Vakuumkammer. Die durch
die Verschmelzung (Fusion) von Atomen
erzeugte Energie wird als Wärme in den
Wänden der Kammer absorbiert.
IM RAMPENLICHT
Obwohl er das Unternehmen
gegründet hat, betont Fred
Heaton immer wieder, dass der
Erfolg von Boltight dem Engagement von Dave Metzger,
Phil Jarvis, Chris Howell und all
den anderen Teammitgliedern
zu verdanken ist, die im Laufe
der Jahre zu dem Unternehmen
hinzugestoßen sind. „Ohne sie
wäre Boltight nicht das, was es
heute ist.”
FA K T E N :
FRED HEATON
POSITION: Gründer und Geschäftsführer
der Firma Boltight.
HINTERGRUND: Startete seine Berufslauf
bahn im Alter von 15 Jahren bei GKN Bolt
& Nuts. Nach zehn Jahren bei GKN gründe
te er 1975 die Firma Hydratight Ltd, die er
1979 an T&N verkaufte. Er blieb 17 Jahre
lang Geschäftsführer von Hydratight, be
vor er Leiter für die Geschäftsentwicklung
bei der T&N General Products Group wur
de. Nachdem T&N von dem Automobil
unternehmen Federal Mogul übernom
men wurde, verließ er das Unternehmen
und gründete seine eigene Unternehmens
beratung, die später zu Boltight wurde.
„Eine Vielzahl neuer Lösungen”
TEXT:
NIC TOWNSEND
FOTO:
SAM LEE
hat sich seine Leidenschaft, die
1999 als Hobby begann, schnell zu einem florierenden Unternehmen entwickelt, das auf hydraulische Vorspannwerkzeuge spezialisiert ist.
Nun wurde Boltight von der Nord-Lock-Gruppe
übernommen – ein Schritt, der zur Stärkung beider Unternehmen beitragen wird.
Was genau macht Boltight?
„Wie der Name schon andeutet, bieten wir
Werkzeuge für das Vorspannen von Schrauben
an. Schraubenverbindungen werden in der
Entwurfsphase nicht immer angemessen
berücksichtigt, was später zu Problemen beim
Anziehen führen kann. Und hier kommen wir ins
Spiel, um geeignete Lösungen anzubieten.”
„Die meisten unserer Kunden kommen
aus der Öl- und Gasindustrie, dem OffshoreBereich, der Energieerzeugung und dem
Schwermaschinenbau. Bei etwa 50 Prozent
aller Anfragen sind wir in der Lage, eine Lösung
unter Verwendung von Standardwerkzeugen zur
Verfügung zu stellen; für die restlichen 50 Prozent
entwickeln und fertigen wir Spezialwerkzeuge, die
exakt an die Bedürfnisse des Kunden angepasst
FÜR FRED HEATON
sind. Wir verwenden ein 3D CAD-System, um
sowohl die Problemstellung beim Kunden, als
auch unsere Lösung zu modellieren.”
Was sind Boltights Stärken?
„Wir können schnell reagieren und liefern, und
wir verfügen über langjährige Erfahrung bei der
Lösung von Verschraubungsproblemen unserer
Kunden. Jedes Werkzeug, das wir irgendwann
einmal entwickelt haben, bleibt in unserer 3D-
Datenbank gespeichert, sodass wir es als Referenz
verwenden können, wenn wir mit einem neuen
Problem konfrontiert werden.”
Was wird Boltight zur Nord-Lock Gruppe
beitragen?
„Da die Nord-Lock-Gruppe nun in der Lage
ist, auf unsere gesamte Produktpalette zuzugreifen, steht ihr ein größerer Bereich an Lösungen
zur Verfügung. Eine universelle Anzugslösung,
die für alle Anwendungen geeignet ist, gibt es
nicht; daher ist es wichtig, aus einer Reihe von
unterschiedlichen Produkten – und nicht nur mechanischen – wählen zu können. Einige Kunden
benötigen eine hydraulische Lösung, und davon
bietet Boltight ein ganzes Programm.“
Was kann die Nord-Lock-Gruppe zu Boltight
beitragen?
„Wir haben gute Produkte und gute Ingenieure, aber wir sind ein kleines Unternehmen und
nicht besonders stark, wenn es um Vertrieb und
Marketing geht. Wir haben ein Vertriebsnetz aufgebaut und 95 Prozent unserer Produkte werden
aus Großbritannien exportiert, aber eigentlich haben wir bisher nur die Oberfläche des verfügbaren Marktes angekratzt. Mit den Vertriebs- und
Marketing-Ressourcen von Nord-Lock können wir
neue Märkte und Anwendungsgebiete erreichen,
und wir erwarten ein gutes Wachstum. Zum Beispiel neigen wir dazu, unsere Produkte an große,
einmalige Projekte zu verkaufen; mit dem Netzwerk von Nord-Lock jedoch können wir nun damit
beginnen, auch Erstausrüster zu beliefern.“
Passt die Nord-Lock-Gruppe zu Boltight?
„Ja, Nord-Lock verfügt über eine klare Strategie und sieht dies als eine langfristige Investition.
Nord-Lock beschränkt sich nicht nur auf den Kauf
und Verkauf von Unternehmen, sondern erwartet
einen langfristigen Wert und will, dass Boltight
weiter wächst.“
BOLTED # 1 2016
7
8
BOLTED # 1 2016
NORMEN:
AUF DER SUCHE
NACH DEM
ROTEN FADEN
Gewindenormen zählen zu den ältesten Normen der Welt – alle
Kategorien eingeschlossen. Bis heute haben sich die DIN-, ISO- und
UTS-Normen – neben zahllosen anderen – zu den bestimmenden
Normen entwickelt und so ein potenzielles Minenfeld geschaffen,
in dem eine falsche Entscheidung zu einem teuren Versagen der
Schraubenverbindung führen kann. In dieser Ausgabe wirft Bolted
einen näheren Blick auf die Geschichte, Entwicklung und Zukunft
dieser äußerst wichtigen, aber kaum beachteten Normen.
TEXT:
MARTIN NEANDER
A
FOTO:
ANDERS HÄRNQVIST, GETTY
uf den ersten Blick mag es kontraintuitiv erscheinen, dass etwas mit im Grunde nur einigen wenigen Funktionen so viele Normen hervorgebracht
hat. Im Allgemeinen hat ein Gewinde zwei Hauptfunktionen: Es wandelt eine Drehbewegung in eine
lineare Bewegung um, wie es bei einem Antriebsgewinde der Fall ist, oder es hält Teile zusammen
und verhindert deren Öffnen oder Gleiten, wie im
Fall von Verbindungselementen mit Gewinde.
Die Standardisierung von Gewinden ist Anfang des 19. Jahrhunderts entstanden, um Kompatibilität zwischen verschiedenen Herstellern und Anwendern zu ermöglichen. Im späten 19.
und frühen 20. Jahrhundert stellten Ingenieure fest, dass die
Gewährleistung einer zuverlässigen Austauschbarkeit von Gewinden eine facettenreiche und herausfordernde Aufgabe ist,
die mehr erfordert als nur die Standardisierung des Außendurchmessers und der Steigung für ein bestimmtes Gewinde.
Während dieser Zeit machten kompliziertere Analysen deutlich, wie wichtig Variablen wie etwa der Flankendurchmesser
ILLUSTRATIONEN:
JUSTUS HULTGREN
und die Oberflächengüte sind.
Metrische Gewinde wurden größtenteils im Jahr 1898
durch den „Internationalen Kongress zur Vereinheitlichung
der Gewinde“ vereinheitlicht, aber in Frankreich, Deutschland
und Japan galten weiterhin landesspezifische Normen für metrische Gewinde, und die Schweizer verwendeten eine Reihe
spezieller Uhrengewinde.
DER STANDARDISIERUNGSPROZESS IST nach wie vor nicht abge-
schlossen und konkurrierende Normen für metrische und zöllige Gewinde sind noch immer weit verbreitet. Normgewinde
sind im Allgemeinen durch kurze Buchstabencodes gekennzeichnet, die auch das Präfix der standardisierten Bezeichnungen einzelner Gewinde beinhalten.
Weitere Produktnormen auf Grundlage der Gewindenormen geben bevorzugte Geometrien für Schrauben und Muttern
an, um spezielle Anwendungsanforderungen zu erfüllen und
die Kompatibilität mit Werkzeugen und Schlüsseln zum Anziehen der Verbindungselemente zu gewährleisten.
BOLTED # 1 2016
9
„Die Wahl der falschen Norm
kann Fertigungsprobleme mit
steigenden Produktionskosten
aufgrund von Stillständen verursachen.“
HENDRIK HUBBERTZ, AFS
Nach Hendrik Hubbertz von AFS (Advanced
Fastening Solutions GmbH), einem Spin-off-Unternehmen der Universität Siegen in Deutschland,
haben sich im Laufe der Zeit unterschiedliche
Normen entwickelt. Dies ist auf die Notwendigkeit zurückzuführen, bestimmten Anforderungen gerecht zu werden, wie z. B. einfache Handhabung, Belastbarkeit, Montagedrehzahl oder die
für das Anziehen benötigte Zeit, die bei einer größeren Steigung höher bzw. kürzer ist.
„Für Antriebsgewinde und Verbindungselemente mit Gewinde sind extrem viele unterschiedliche Gewindenormen vorhanden, obwohl in der Regel nur eine begrenzte Anzahl von
Normen für Gewindebefestigungen verwendet
wird”, erklärt er.
Die wichtigsten sind die ISO- und
UTS-Normgewinde, die hauptsächlich im Maschinenbau eingesetzt werden.
„Außerdem gibt es Normen für selbstschneidende und gewindeformende Gewinde, die zunehmend im Maschinenbau bei Metallen und
Kunststoffen verwendet werden“, führt Hubbertz
weiter aus.
Darüber hinaus sind Normen für Rohrgewinde und Gewinde in Spezialprofilen vorhanden.
Bei den Antriebsgewinden decken Normen beispielsweise Kugelumlaufspindeln (Rollspindeln)
und Trapezgewinde ab.
„Der große Nachteil dieser vielen Normen ist
der, dass sie eine hohe Komplexität schaffen“,
erklärt Hubbertz. „Andererseits ermöglichen
Normen den einfachen Austausch von Bauteilen sowie eine kostengünstige Großserienfertigung, und daraus ist die Standardisierung ja ursprünglich entstanden.“
In der Großserienfertigung werden Gewinde aus Kostengründen nicht perfekt scharf gefertigt. Neben einem ausreichend großen Kerndurchmesser müssen sie einen gut definierten
Gewindekernradius für eine hohe Belastbarkeit
bei Schwingungsbelastungen besitzen, um Ermüdungsbrüche zu vermeiden. Gewinde müssen
immer eine enge Durchmessertoleranz aufweisen, da ansonsten Probleme mit dem Gegengewinde auftreten können. Die Toleranz des Gewindedurchmessers ist auch wichtig, um bei
Anwendungen ein Abstreifen des Muttergewindes zu verhindern.
Die zwei wichtigsten Dinge, die nach Aussage von Hubbertz bei der Auswahl von Gewinden für eine Anwendung berücksichtigt werden
müssen, sind die Funktion – Belastbarkeit über
die gesamte Lebensdauer – und die Handhabung
– Logistik, Montage und Anwenderkenntnisse.
„Die Wahl der falschen Norm kann Fertigungsprobleme mit steigenden Produktionskosten aufgrund von Stillständen verursachen“, sagt er. „Eine
falsche Norm kann überdies zu einem Funktionsverlust führen, was ein fehlerhaftes Produkt und
damit einen teuren Rückruf zur Folge hat.“
BOLTED # 1 2016
1800
1841
1864
ANDERE GEWINDEPROFILE als die metrischen
ISO-Gewinde werden noch immer häufig in speziellen Anwendungen und bestimmten Regionen
eingesetzt, meist aus Gründen der Rückwärtskompatibilität. Auch heute, mehr als ein halbes Jahrhundert, nachdem die vereinheitlichte
Gewindenorm (Unified Thread Standard, UTS)
frühere Serien ersetzt hat, verkaufen einige Unternehmen noch immer Hardware mit den alten
Bezeichnungen wie etwa „SAE“ und „USS“, um
zöllige Größen von der UTS zu unterscheiden.
DIE MEISTEN DREIECKIGEN Gewindeformen baTatsächlich wird der größte Teil dieser Hardware
sieren auf einem Flankendreieck und werden nach UTS-Normen hergestellt, aber die Kennaufgrund der Form des Buchstabens V als V- zeichnungs- und Katalogisierungsterminologie ist
Gewinde bezeichnet. Um genau zu sein, ist nicht immer präzise, was weiter zu der Verwirrung
das gleichschenklige Dreieck bei 60-Grad-V- um Gewindenormen beiträgt.
Gewinden ein gleichseitiges Dreieck. Für Säge„In Zukunft werden Sachverhalte wie z. B. die
zahngewinde ist das Dreieck ungleichseitig.
Optimierung von Funktionen in Form einer höDie für Befestigungen am häufigsten verwen- heren Belastbarkeit und eines besseren Montadete Gewindeform ist das 60 Grad-Gewinde, geverhaltens die Entwicklung von Normen bewie es im metrischen ISO-Gewinde und in der einflussen“, erklärt Hubbertz. „Wahrscheinlich
UN-Serie vorhanden ist. Für Spezialanwendun- wird es eine Umstellung von Werknormen auf
gen, wie etwa in der Medizintechnik oder in der allgemeine Normen geben. Außerdem wird weltLuft- und Raumfahrt, werden gelegentlich auch weit eine Vereinheitlichung von Normen stattandere Gewindenormen benutzt.
finden.“
10
3. JAHRHUNDERT VOR CHRISTUS
1898
1947
1949
DIE SUCHE
NACH EINER
GEMEINSAMEN
NORM
Fakten zu Gewindenormen
P
60°
PD
D
EINE UNVOLLSTÄNDIGE GESCHICHTE
DER GEWINDENORMEN
A
REGELGEWINDE
Archimedes, der im Griechenland des 3. Jahrhunderts vor Christus lebte, wird manchmal
als der Erfinder der Schraube bezeichnet.
Ganz sicher weiß das aber niemand.
P = Steigung, D = Außen- oder Nenndurchmesser, 60° = Flankenwinkel, PD = Flankendurchmesser, A = Achse des Gewindes
DIE HEUTE AM HÄUFIGSTEN eingesetzten Gewinde sind das metrische
Henry Maudslay entwickelt die erste industriell einsetzbare Leit- und Zugspindeldrehmaschine zum Gewindeschneiden und ebnet
damit den Weg für die Standardisierung von
Gewindegrößen.
Joseph Whitworth entwirft das britische Whitworth-Gewinde-System, das erste landesweit
einheitliche System.
William Sellers stellt das Zoll-basierte United
States Standard-Gewinde (USS-Gewinde) vor,
eines seiner mehr als 90 Patente, das das Gewindeschneiden vereinfacht.
In einem mutigen Schritt vereinheitlicht der
„Internationale Kongress zur Vereinheitlichung der Gewinde“ in Zürich die verwirrenden metrischen Gewindenormen.
Die Internationale Organisation für Normung
(ISO) wird gegründet und fördert die Verbreitung des metrischen Systems.
Die vereinheitlichte Gewindenorm (Unified
Thread Standard, UTS) wird eingeführt mit
dem Ziel, die zollbasierten Gewindenormen
zu vereinheitlichen.
Quelle: Wikipedia
ISO-Gewinde (M) für die meisten allgemeinen Verwendungszwecke und
das BSP-Gewinde (R, G) für Rohre. Diese zählten 1947 bei Gründung der
Internationalen Organisation für Normung (ISO) zu den ersten international
vereinbarten Normen.
Die Konstruktionsprinzipien der metrischen ISO-Gewinde allgemeiner
Anwendung (Gewinde der Serie „M“) sind in der internationalen Norm ISO
68-1 festgelegt. Jedes Gewinde ist durch seinen Außendurchmesser D und
seine Steigung P gekennzeichnet.
Das metrische ISO-Gewinde nach DIN 13-1 ist ein weltweit standardisiertes Gewindeprofil. Die Gewindebezeichnung besteht aus dem Buchstaben M,
gefolgt von einer Zahl, die den Nenndurchmesser angibt. Der Flankenwinkel
beträgt 60 Grad. Bei Regelgewinden ist dem Nenndurchmesser jeweils eine
bestimmte Steigung zugeordnet.
Metrische ISO-Feingewinde nach DIN 13-2 bis 13-11: Im Vergleich zu Regelgewinden weisen Feingewinde kleinere Steigungen auf, wodurch sie sie höhere
Vorspannkräfte ermöglichen und sich bei Lastspitzen nicht so leicht selbsttätig Losdrehen. Feingewinde werden beispielsweise auch für Stellschrauben in
Messinstrumenten verwendet, da sie feinere Einstellungen ermöglichen. Die
Gewindebezeichnung besteht aus dem Buchstaben M, dem Nenndurchmesser und der Steigung; der Flankenwinkel beträgt auch hier wieder 60 Grad.
DER UNIFIED THREAD STANDARD, UTS definiert eine Standardgewindeform
und -serie – zusammen mit Zugaben, Toleranzen und Bezeichnungen – für
Gewinde, die noch häufig in den Vereinigten Staaten und Kanada verwendet werden. Sie ist die wesentliche Norm für Schrauben, Muttern und eine
Vielzahl anderer Verbindungselemente mit Gewinde, die in diesen Ländern
zum Einsatz kommen.
UTS-Gewinde besitzen das gleiche 60 Grad-Profil wie metrische ISO-Gewinde, aber für die charakteristischen Abmessungen jedes UTS-Gewindes
(Außendurchmesser und Steigung) wurden Bruchteile von Zollwerten anstelle von Millimeterwerten gewählt. Die Festlegung der zulässigen Toleranzen
erfolgt in Toleranzgruppen, die sich von denen der metrischen ISO-Gewinde
unterscheiden. Der UTS wird derzeit durch ASME/ANSI in den Vereinigten
Staaten verwaltet.
Die Standardbezeichnung für ein UTS-Gewinde besteht aus einer Zahl, die
den Außen- oder Nenndurchmesser des Gewindes angibt, gefolgt von der
Anzahl der Gewindegänge pro Zoll (z.B. 3/8 - 12). Bei Durchmessern von weniger als 1/4 Zoll ist der Durchmesser durch eine in der Norm definierte Ganzzahl angegeben; für alle anderen Durchmesser wird der Zollwert verwendet.
UNC-Gewinde nach ANSI B1.1: UNC (Unified Coarse Thread) bezeichnet
ein amerikanisches Regel-gewinde. NC- und UNC-Gewinde sind austauschbar, analog zu dem metrischen Gewinde und dem metrischen ISO-Gewinde.
Der Flankenwinkel beträgt 60 Grad.
BOLTED # 1 2016
11
DIE EXPERTEN
JOCHEN SÜSSENBACH
MAX BASTIAANSEN
GLOBAL INDUSTRY
MANAGER RAILWAY
SALES
ENGINEER
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Die Kerbwirkung
Aber eine Kerbe hat nicht nur negative Seiten.
Sie kann auch ganz gezielt eingesetzt werden, um Bauteile zu verfestigen, z. B. Kaltverfestigung im Gewindegrund, oder eine
8
gewünschte Sollbruchstelle zu erzeugen.
Unter Zugbelastungen erfahren
Schrauben aufgrund von Kerbwirkungen
örtlich erhebliche Spannungskonzentrationen. Die Zug-Bruchkraft kann besonders bei zähen Werkstoffen infolge der
Querkontraktionsbehinderung um bis zu
20 % größer sein als die eines ungekerbten zylindrischen Probestabs.
Im freien belasteten Gewinde einer
Schraube ist die Kerbwirkung jedoch nicht
so groß wie im Gewindeauslauf und im
ersten tragenden Gewindegang. Grund
hierfür ist die Entlastungskerbwirkung
der aneinander gereihten Gewindegänge. Eine Schraube unter Zugbelastung
bricht im freien belasteten Gewinde. Somit ist also das Konstruktionsprinzip, dass
eine Schraube im freien belasteten Gewinde brechen soll, erfüllt. Meist tritt schnell
eine deutliche plastische Verformung des
Gewindes auf, sodass ein bevorstehender
Bruch frühzeitig zu erkennen ist.
Neben den Zugbeanspruchungen
sind Schrauben im Betrieb in der Regel
auch Schwingbeanspruchungen ausgesetzt, was für die Tragfähigkeit sehr bedeutend ist. Die Kerbstellen einer Schraube rufen hohe Kerbspannungen hervor,
die wiederum Ursache dafür sind, dass
Schrauben nur geringe Schwingkräfte
übertragen können. Am Ende kann es
hier sogar zum Versagen der Schraube
durch Ermüdungsbruch kommen. JS
4
Links: HV-Schraube mit einer Originalscheibe von Nord-Lock. Der Innendurchmesser
einer Nord-Lock Originalscheibe überschneidet sich mit dem größeren Radius
der HV-Schraube (rot gekennzeichnet). Rechts: Eine angefaste Nord-Lock SCKeilsicherungsscheibe ist die optimale Lösung.
12
BOLTED # 1
2 2016
2013
QUELLE: DE.WIKIPEDIA.ORG
F: Was ist die Kerbwirkung und welchen Einfluss übt sie auf Schrauben
aus?
A: Eine Kerbe ist im Wesentlichen eine
Querschnittsänderung eines Bauteils, die
beispielsweise durch Bohrungen, Rillen
oder Querschnittsübergänge entstehen
kann. Als Folge von Kerben kommt es
zu ungleichen Spannungsverteilungen
im Bauteil, die zu Spannungsspitzen führen. Diesen Effekt, den eine Kerbe ausübt, bezeichnet man als Kerbwirkung.
Da die Kerbwirkung die Belastbarkeit des
Bauteils verringert, ist sie auch eine sehr
wichtige Größe, wenn man die mechanische Festigkeit von Bauteilen oder Konstruktionen berechnen möchte. Der Effekt
einer Kerbwirkung tritt besonders dann
auf, wenn das Bauteil auf Zug, Druck,
Biegung, Scherung oder Torsion belastet
wird. Die Kerbwirkung – also die Spannungsspitzen – kann auch zu einem frühzeitigen Bauteilversagen führen, was wiederum erklärt, warum die Kerbwirkung in
der Regel als negativer Einfluss betrachtet
wird. Um zu verhindern, dass ein gekerbtes Bauteil vorzeitig versagt, muss es ausreichend groß dimensioniert werden.
Veranschaulichung der Kerbwirkung
bei statischer Zugbeanspruchung
1 23
1
Auf einen Rundstab wirkt in Längsrichtung eine Zugkraft ein. Sobald
eine gewisse Zugkraft erreicht ist, verjüngt (rote Pfeile) und verlängert
sich der Rundstab.
2
Durch Anschweißen zweier Hülsen an den Rundstab würde sich an
der beschriebenen Mechanik nichts ändern. Anders sieht es jedoch
aus, wenn die beiden Hülsen stoffschlüssig mit dem gesamten Rundstab
verbunden sind. Dann ergäbe dies einen eingekerbten Rundstab.
3
Wäre der Rundstab eingekerbt, würden zusätzliche Spannungen
entstehen. Das Kernmaterial des Rundstabs leitet die Zugkraft
weiter und zieht sich zusammen. Die Zugkraft dehnt jedoch die gelben
Zonen nicht in Längsrichtung, weshalb sie sich auch nicht wie der Kern
verjüngen bzw. zusammenziehen können. Die Zonen erzeugen eine
nach außen gerichtete Kraft, die ein Zusammenziehen des Kernmaterials
verhindert.
Der Vorteil von SC-Keilsicherungsscheiben
F: Was ist eine SC-Keilsicherungsscheibe und wann sollte ich sie
einsetzen?
A: Nord-Lock hat eine Reihe von Keilsicherungsscheiben entwickelt, die
speziell für den Einsatz im Stahlbau und passend für HV-Garnituren konzipiert (DIN EN 14399-4 / DIN EN 14399-8) sind, da die Standardscheiben
von Nord-Lock hier nicht verwendet werden können (siehe Abbildung).
Diese Keilsicherungsscheiben tragen die Bezeichnung „SC“ (für „Steel
Construction“). Sie können anstelle der Standardscheiben für HV-Garnituren (DIN EN 14399-5 / DIN EN 14399-6) eingesetzt werden und besitzen die gleichen Innen- und Außendurchmesser. Der Einsatz von NordLock SC-Keilsicherungsscheiben gewährleistet eine höhere Sicherheit von
hochfesten, konstruktiv vorgespannten Baugruppen im Stahlbau, die
Stößen, Vibrationen oder Schwingungen ausgesetzt sind. MB
TIEFER BLICK
IN DIE STERNE
Das LINC-NIRVANA-Instrument verfügt über eine Funktion,
die seinem Namen alle Ehre macht. Wenn es an dem Large
Binocular Telescope (LBT) montiert ist, versetzt dieses Instrument
Astronomen in die Lage, mit einer bisher unerreichten Bildschärfe
in das Zentrum weit entfernter Galaxien zu blicken.
TEXT:
CHAD HENDERSON
FOTO:
WIKIMEDIA COMMONS/NASA/LINC-NIRVANA
BOLTED # 1 2016
13
S
chon heute ist das Large Binocular Telescope (LBT) auf dem
Mount Graham im US-Bundesstaat Arizona eines der modernsten optischen Teleskope der Welt. Es verfügt über zwei
riesige Sammelspiegel mit einem Durchmesser von jeweils
8,4 Metern, die auf einer gemeinsamen Montierung installiert sind. Die Nah-Infrarotkamera LINC-NIRVANA kombiniert das Licht aus den zwei Spiegeln und bietet so eine
Auflösung, die der eines Teleskops mit einem Durchmesser von 23 Metern entspricht.
Wenn Sie sich das LINC-NIRVANA-Instrument als Kamera-App auf
Ihrem Smartphone vorstellen, könnten Sie Bilder vom Zentrum einer
Galaxie aufnehmen, die 53,5 Millionen Lichtjahre von uns entfernt ist.
Allerdings wäre das eine App, die 9,5 Tonnen wiegt, 139 Motoren beinhaltet und für deren Bau ein Team aus internationalen Ingenieuren
zehn Jahre gebraucht hat.
VON BEGINN AN WAR Ralf-Rainer Rohloff,
Ingenieur und Leiter der Konstruktionsabteilung am Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg, an dem komplexen
LINC-NIRVANA-Projekt beteiligt. Laut
ihm arbeiten an dem Projekt derzeit rund
40 Ingenieure aus den verschiedensten Bereichen sowie mehrere Astronomen.
„Bei der Planung des Instruments nahmen die Astronomen an den VersammlunRalf-Rainer Rohloff, Ingenigen der Wissenschaftler und Ingenieure eur, Max-Planck-Institut
teil, in denen besprochen wurde, was möglich ist“, schildert Rohloff. „Die Astronomen benötigten ein gewisses
technisches Grundwissen, um uns zu verstehen, und wir wiederum
brauchten bestimmte Grundkenntnisse in Astronomie, damit wir verstanden, was sie wollten.“
ZU DEN AUFGABEN des Instruments zählt zum einen die Entdeckung
extrasolarer Planeten, die fremde Sterne umkreisen, und zum anderen
die Untersuchung der entferntesten Galaxien im Universum. Aufgrund
der Größe und Kosten des LINC-NIRVANA-Projekts waren mehrere
Institute aus der ganzen Welt an seiner Entwicklung beteiligt. Dabei
LINC-NIRVANA
Die Nah-Infrarotkamera LINC-NIRVANA nutzt die volle Kapazität
beider Einzelspiegel des LBTs. Das Instrument ermöglicht die
interferometrische Überlagerung der Bilder von den zwei
8,4 Meter-Einzelspiegeln des LBTs und vereinigt sie auf einem
einzigen Detektor, sodass eine Auflösung erreicht wird, die der
eines Teleskops mit einem Durchmesser von 23 Metern entspricht.
Bei einer Größe von 5 x 4 x 4,5 Metern bringt das LINCNIRVANA ein Gewicht von 9,5 Tonnen auf die Waage und
verfügt über 139 Motoren. Angesichts der außergewöhnlichen
Anforderungen eines solchen Systems ist es absolut
entscheidend, dass das Gerät und seine optischen Elemente ihre
dreidimensionale räumliche Position exakt beibehalten, sodass
im Hinblick auf die verwendeten Komponenten auch nicht der
kleinste Spielraum für Fehler bleibt.
14
BOLTED # 1 2016
BOLTED # 2 2015
14
FAKTEN:
IN EINER WEIT, WEIT ENTFERNTEN GALAXIS ...
Das neue astronomische Instrument für das Large
Binocular Telescope (LBT) versetzt Astronomen
in die Lage, extrem weit entfernte Planeten und
Galaxien zu beobachten. Eine dieser Galaxien,
die für Astronomen interessant sein könnte, ist
die elliptische Riesengalaxie Messier 87 (M87), die
auch als Virgo A oder NGC 4486 bezeichnet wird.
Sie wurde 1781 von dem französischen Astronom
Charles Messier entdeckt und ist seitdem bei
Astronomen sehr beliebt.
M87 ist Teil des Virgo-Galaxienhaufens, der 53,5
Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt ist. Die
Galaxie enthält eine außergewöhnlich große An
zahl von sogenannten Kugelsternhaufen, rund
12.000; unsere Milchstraße besitzt dagegen nur 150
bis 200 dieser Haufen.
Insbesondere würde das LBT den Kern dieser Gala
xie näher untersuchen, von dem ein fast 5000 Licht
jahre langer Jet hochenergetischen Plasmas mit
relativistischer Geschwindigkeit ausgestoßen wird.
Dieser Plasma-Jet wird von einem supermassereichen
schwarzen Loch im Zentrum der Galaxie verursacht.
Im Bild oben ist zu sehen, wie kalte Materie aus dem
Virgo-Haufen in Richtung des Kerns von M87 fällt.
Durch die Kollision mit dem relativistischen Jet entste
hen Stoßwellen im interstellaren Medium der Galaxie.
Quelle: Wikipedia
FAKTEN:
DER PERFEKTE STANDORT
Um optimale Ergebnisse zu erzielen, benötigen
moderne Teleskope eine spezielle Umgebung.
Zu den Anforderungen, die der Standort für ein
bodengestütztes Observatorium erfüllen muss,
zählen viele klare Nächte pro Jahr, eine minimale
Lichtverschmutzung durch städtische Gebiete, sowie
ein geringer Wasserdampfgehalt in der Atmosphäre.
Darum werden diese Teleskope in trockenen
Gebieten in großer Höhe errichtet, wie zum Beispiel
im Südwesten der USA. Das LBT befindet sich in
einer Höhe von 3221 Metern auf dem Mount
Graham im US-Bundesstaat Arizona.
Nevada
Las Vegas
Kalifornien
Utah
USA
Arizona
New Mexico
Los Angeles
Phoenix
MT GRAHAM
Tucson
MEXIKO
BOLTED # 1 2016
15
Das astronomische Instrument LINC-NIRVANA wurde am Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg, Deutschland, gebaut und getestet. Die rechte Abbildung zeigt das
auf der Teleskopplattform am LBT montierte Instrument in Arizona mit den weißen Elektronikschränken und der schwarzen Kohlefaserstruktur.
ist Rohloffs Institut für die Koordination der
deutschen Institute verantwortlich, die zusammen mit Instituten in Italien und in den USA an
dem Instrument arbeiten.
Das Instrument wurde im Juni 2015 fertig
gestellt, in den Sommermonaten sorgfältig verpackt und dann im September von Deutschland
nach Arizona transportiert. Im November reisten
Rohloff und das Team nach Arizona, um vor Ort
eine Reihe von Tests an dem Gerät durchzuführen.
„DAS WAR SEHR AUFREGEND, denn wir hatten
keine wirklichen Probleme und alles passte“, erzählt Rohloff. „Nach einem so langen Konstruktions- und Entwicklungsprozess waren wir alle
froh, dass es reibungslos funktionierte. Die Endmontage findet dann 2016 statt.“
Bei der Montage eines Instruments mit einem
Gewicht von 9,5 Tonnen an einem extrem empfindlichen Teleskop sind Präzision und Stabilität
von entscheidender Bedeutung. Für die überaus
wichtige Verbindung zwischen dem Instrumentenrahmen und dem Rahmen des Teleskops kamen
Superbolt-Spannschrauben und Keilsicherungsscheiben von Nord-Lock zum Einsatz.
„Wir haben uns für die Superbolts und Keilsicherungsscheiben von Nord-Lock entschieden,
da sie am sichersten sind“, betont Rohloff. „Als
wir uns nach Sicherungsscheiben umgeschaut haben, mussten wir feststellen, dass 70 Prozent von
ihnen nicht wirklich sicher sind. Und in unserem
Fall muss das Gerät absolut sicher sein – sogar ein
Verrutschen von nur wenigen hundert Mikrometern ist für uns nicht akzeptabel.“
Die Entscheidung fiel auch deswegen zugunsten der Nord-Lock-Produkte aus, weil unter sehr beengten Platzverhältnissen eine sehr
präzise Klemmkraft in den Schrauben erzielt
werden muss.
„Um das Instrument herum ist kein Platz
für große Schraubenschlüssel“, erklärt er. „Mit
der Nord-Lock Superbolt-Lösung sind wir in
FAKTEN:
DIE NORD-LOCK-LÖSUNG
KUNDE:
Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg, Deutschland.
ENDKUNDE:
Large Binocular Telescope (LBT).
ORT:
Mount Graham, Arizona, USA.
ANWENDUNGSBEREICH:
Montage eines astronomischen Instruments am Teleskoprahmen
NORD-LOCK-LÖSUNG:
30 Superbolt CY-M20 Spannschrauben und Keilsicherungsscheiben
PRODUKTVORTEILE:
Absolute Stabilität bei Null Schlupf. Exakte
Beaufschlagung des erforderlichen Drehmoments
unter sehr beengten Platzverhältnissen.
16
BOLTED # 1 2016
der Lage, die Schrauben über einen kleinen
Drehmomentschlüssel mit dem exakt erforderlichen Drehmoment zu beaufschlagen, was ein
Riesenvorteil ist.“
AUCH WENN DIESES Projekt, das sich über
zehn Jahre erstreckt hat, bald abgeschlossen ist:
Langweilig wird Rohloff nicht, da er sich noch
mit vielen anderen Projekten beschäftigt. Seine Arbeit führt ihn oft in die entlegensten und
trockensten Gebiete der Welt, von den Wüsten
Spaniens bis zu den Berggipfeln in Chile, da dies
die besten Standorte für Teleskope sind. Er sagt,
dass die Astronomie schon immer seine Leidenschaft war.
„Schon in meiner Kindheit habe ich mich sehr
für Astronomie interessiert. Damals habe ich mir
sogar mein eigenes kleines Teleskop gebaut. Es
erstaunt mich immer wieder, dass ich nun dazu
beitrage, eines der größten Teleskope der Welt
zu bauen.“
DIE LÖSUNG
Die X-series im Härtetest
TEXT:
ANDREAS KARLSSON
Die Verwendung von
Nord-Lock Keilsicherungsscheiben an den Fahrdrahtstoßklemmen bedeutet,
dass sie später nie wieder
nachgezogen werden müssen. Das gleiche gilt für Signal-, Schienen- und Mastverbindungen, wodurch
die Wartungskosten sinken
und weniger Zwischenfälle
durch Kontaktunterbrechungen entstehen.
FOTO:
GETTY IMAGES, WAM METALS
DIE HERAUSFORDERUNG Als Hersteller und
Lieferant eines breiten Sortiments von Bauteilen
aus Bunt- und Eisenmetall bedient Wam Metals
sowohl den lokalen südafrikanischen Markt wie
auch internationale Märkte. Das Unternehmen
unterhält eine langjährige und enge Geschäftsbeziehung mit dem Schienentransportbereich des
Logistikunternehmens Transnet, das sich auf die
Frachtbeförderung, im Wesentlichen über sein
elektrifiziertes Schienennetz, spezialisiert hat.
Bei den Fahrdrahtstoßklemmen in den Anlagen, die Wam Metals für Transnet baut, kamen
bisher Sicherungsbleche zum Einsatz, die ein Lösen der Schrauben nach dem Anziehen verhindern sollen. Aufgrund schlechter Wartung kam
es jedoch zu zahlreichen Zwischenfällen. In dem
entsprechenden Verfahren ist vorgegeben, dass
die Klemmen festgezogen und später noch einmal nachgezogen werden müssen und dass erst
dann die Bleche zum Sichern der Schrauben gebogen werden dürfen.
Eine Untersuchung der Zwischenfälle ergab,
dass die Bleche in der Regel nicht umgebogen
waren und sich daher – verursacht durch die Vibrationen in der Oberleitung – die Schrauben
lösten und der Fahrdraht aus der Stoßklemme
gezogen wurde.
DIE LÖSUNG Im April 2014 beantragte Wam
Metals bei der technischen Fachabteilung von
Transnet die Erlaubnis, ihre Spezifikationen zu
ändern und ab sofort Nord-Lock Keilsicherungsscheiben aus Edelstahl anstelle der Sicherungsbleche zu verwenden.
Ausgiebige Tests wurden durchgeführt. Die
Keilsicherungsscheiben von Nord-Lock brachten das erhoffte Ergebnis; da nun kein Schlupf
mehr auftrat, genehmigte Transnet den Einsatz
dieses neuen Produkts als Ersatz für die Sicherungsbleche.
DAS ERGEBNIS Bis heute sind keine Zwischenfälle in Bezug auf Kontaktunterbrechungen durch Fahrdrahtstoßklemmen – die jetzt
mit Keilsicherungsscheiben von Nord-Lock ausgestattet sind – mehr gemeldet worden. Der-
zeit verwendet Wam Metals NLX10-Scheiben
für die Signalverbindungen, NL10ss für
107 mm2 Fahrdrahtstoßklemmen und NL12ss
für 161 mm2 Klemmen und die Schienen- und
Mastverbindungen.
Für Wam Metals bedeutet die Verwendung
von Nord-Lock Keilsicherungsscheiben an den
Fahrdrahtstoßklemmen, dass sie später nie wieder
nachgezogen werden müssen. Das gleiche gilt für
Signal-, Schienen- und Mastverbindungen, wodurch die Wartungskosten sinken und weniger
Zwischenfälle durch Kontaktunterbrechungen
entstehen.
Für Nord-Lock sind die Erfahrungen, die Wam
Metals gesammelt hat, von großem Interesse, da
sie die X-series einem echten Härtetest unterziehen.
BOLTED # 1 2016
17
Ausblick
Aktuelles aus der Welt der Schraubenverbindungen
Gesundheit & Sicherheit
Der Austausch von Erfahrungen erhöht die Sicherheit
DER MYTHOS: Eine kleinere Gewindesteigung ist dauerhaltbarkeitsmindernd wegen größerer
Kerbwirung.
DIE WAHRHEIT: Eine pauschale
Aussage ist, wie so oft, auch in diesem Fall nicht möglich. Das liegt an
den sich gegenseitig beeinflussenden Faktoren. In der Literatur findet
man dazu verschiedene zum Teil widersprüchliche Aussagen. Umfassende Untersuchungen zum Einfluss der
Gewindesteigung wurden von Wiegand und Strigens durchgeführt. Im
18
BOLTED # 1 2016
DAVID NIKEL
nimmt das Interesse an DROPS ständig zu. „Als
DROPS gegründet wurde, konzentrierten sich
folgenden Diagramm (a) ist der Einfluss der Gewindesteigung auf die
Dauerhaltbarkeit von Schraubenverbindungen dargestellt.
In Abhängigkeit von der Festigkeitsklasse ergibt sich ein unterschiedliches Verhalten. Die Dauerhaltbarkeit hochfester Schrauben
12.9 nimmt mit zunehmender Gewindefeinheit ab. Ursache ist die
zunehmende Kerbwirkung. Mit
abnehmender Festigkeit und zunehmender Zähigkeit des Schraubenmaterials ist dieser Effekt nicht
mehr erkennbar.
Bei Schrauben der Festigkeitsklasse 8.8 ist ebenfalls eine Abnahme der Dauerhaltbarkeit zu
erkennen. Aufgund des zunehmenden Spannungsquerschnittes
bei Feingewinden wird die abneh-
Für weitere Informationen:
dropsonline.org
mende Dauerhaltbarkeit kompensiert. Die ertragbare Schwingkraft
(Diagramm b) bleibt praktisch konstant.
Einflussfaktoren im Zusammenhang mit der Gewindesteigung
gibt es mehr, als die erwähnten.
Dazu gehören z.B. die Verschiebung des Kraftangriffspunktes,
der Kernradius, die Kerbtiefe, die
Verteilung der Schraubenkraft auf
die Gewindegänge sowie die Kerbempfindlichkeit des Bolzenwerkstoffes.
12
kN
11
80
Schraube/Mutter
N/mm2
70
60
8.8/8
50
( )
40
30
a)
4.6/4
4.6/4
Gewindesteigung P
2mm 1,5 1,25
12.9/12
Ertragbare Schwingkraft ±FA50
MY T H
BUSTERS
die Aktivitäten ausschließlich auf den Bohrsektor
in der Öl- und Gasindustrie“, sagt Reid. „Heute
sind wir eine im wahrsten Sinne globale Organisation, die alle Aspekte der Branche abdeckt.
Mittlerweile haben wir auch die Aufmerksamkeit von Bergbau- und Bauunternehmen erregt,
da sie erkannt haben, dass ihnen eine branchenweite Zusammenarbeit viele Vorteile bietet.“
In seiner dritten überarbeiteten Auflage
unterstreicht das von DROPS herausgegebene Magazin „Reliable Securing“ Nord-Locks
Kompetenz auf dem Gebiet von
Schraubenverbindungen und hebt
die Keilsicherungsscheiben des Unternehmens als empfohlene Lösung
für mechanische und konstruktive
Verbindungen hervor, bei denen die
Aufrechterhaltung der Klemmkraft
von entscheidender Bedeutung ist.
„Nord-Lock ist schon seit rund
zehn Jahren ein sehr aktives Mitglied
von DROPS“, betont Reid. „Unsere Organisation
kann nur dann erfolgreich sein, wenn alle unsere
Mitglieder eine kooperative Haltung an den Tag
legen. Nord-Lock hat uns stets bereitwillig und
offen beraten und Sachverhalte unvoreingenommen beurteilt, ohne die eigenen Interessen in den
Vordergrund zu stellen.“
MIT MEHR ALS 200 Mitgliedsorganisationen
A50
Nord-Lock ist aktives Mitglied von DROPS, einer
Organisation mit dem
Ziel, Schäden durch herabfallende Gegenstände
zu verhindern.
genstände Anlagen, führen zu Unterbrechungen des Betriebs und verursachen Verletzungen
– im schlimmsten Fall tödliche. Um dem entgegenzuwirken, wurde in den späten 1990er
Jahren die Arbeitsgruppe DROPS (Dropped
Objects Prevention Scheme, zu Deutsch etwa
„Programm zur Vermeidung herabfallender
Gegenstände“) gegründet.
In DROPS haben sich Öl- und Gaskonzerne, große Anlagenbauer und Bohrunternehmen, Inspektionsspezialisten, Industrieverbände und Zulieferer
zusammengetan, um bewährte
Verfahrensweisen („Best Practices“)
auszutauschen und zu diskutieren.
Die Organisation gibt Publikationen
heraus und stellt ihren Mitgliedern
Ressourcen, z. B. in Form von Schulungen, zur Verfügung.
„Während die Zusammenarbeit
aller Hauptakteure in der Öl- und Gasindustrie
an sich nichts ungewöhnliches ist, muss doch
die Konzentration auf ein ganz spezielles Thema
als einzigartig betrachtet werden; das bedeutet,
wir können in dem, was wir tun, sehr effektiv
sein“, erklärt Greg Reid von Silverdot Ltd, die
die Aktivitäten von DROPS verwaltet.
Dauerhaltbarkeit ±
FOTO: TERRY VINE/GETTY IMAGES
JEDES JAHR BESCHÄDIGEN herabfallende Ge-
10
1
Gewindefeinheit d/P
8
7
( )
6
5
6 8 1012141618
b)
8.8/8
9
12.9/12
Gewindesteigung P
2mm 1,5 1,25
1
6 8 1012141618
Gewindefeinheit d/P
Windenergie aus neuen Tiefen
ENERGIE. Heute, da sich die Welt zunehmend
auf nachhaltigere Formen der Energiegewinnung konzentriert, sind Offshore-Windkraftanlagen schon fast ein alltäglicher Anblick.
Aber Standard-Windräder mit horizontaler
Antriebsachse haben eine Reihe von Nachteilen; aufgrund ihres Funktionsprinzips und
der Tatsache, dass sie fest im Meeresboden
verankert werden müssen, sind Bau und Installation sehr teuer.
Das schwedische Unternehmen SeaTwirl
verfolgt daher einen anderen Ansatz zur Erzeugung von Windkraft auf dem Meer, der
eine einfachere Konstruktion, Installation
und Wartung verspricht, was wiederum
niedrigere Lebenszykluskosten und niedrigere Energiekosten bedeutet.
Mit der Lieferung von Keilsicherungsscheiben
und Superbolt Spannelementen hat Nord-Lock
entscheidend zu den SeaTwirl-Prototypen beigetragen.
werden. Bei der SeaTwirl-Turbine ist ein solcher Giermechanismus nicht erforderlich.“
SeaTwirl AB wurde 2012 gegründet, seine Wurzeln reichen aber bis ins Jahr 2006
zurück, als sich Erfinder Daniel Ehrenberg
die Frage stellte, wie Wasser als Gleitlager
verwendet werden kann. Nach einigen Tests
in kleinem Maßstab wurde 2011 der erste
große Prototyp gebaut. Der zweite Prototyp, der sich im Meer vor dem westschwedischen Ort Lysekil befindet, nahm im Juli
2015 die Energieerzeugung auf.
„DIE SEATWIRL-WINDTURBINE verfügt über
Die SeaTwirl-Windturbine besitzt eine vertikale
Achse, die an einer Unterwasserkonstruktion
befestigt ist; diese wird von der Schwerkraft
nach unten gezogen und reicht bis tief unter die
Wasseroberfläche. Die gesamte Konstruktion
dreht sich dann als ein einziges Teil.
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eine einfache robuste Konstruktion mit nur
wenigen beweglichen Teilen“, erläutert
Gabriel Strängberg, Geschäftsführer von
SeaTwirl. „Sie kann in tiefem Wasser mit
guten Windbedingungen genutzt werden.
SeaTwirl ist für den Einsatz auf hoher See
konzipiert.“
Die SeaTwirl-Windturbine besitzt eine
vertikale Achse, die an einer Unterwasserkonstruktion befestigt ist. Diese wird von
der Schwerkraft nach unten gezogen und
reicht bis tief unter die Wasseroberfläche.
Die gesamte Konstruktion dreht sich dann
als ein einziges Teil. Strängberg führt weiter aus: „Durch die vertikale Achse dreht
sich die Windturbine unabhängig von der
Windrichtung. Ein Windrad mit horizontaler Achse muss zum Wind hin ausgerichtet
Möchten Sie einen
Beitrag über Ihr Unter
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scheiben und Superbolt Spannelemente hat Nord-Lock entscheidend zu den
Sea-Twirl-Prototypen beigetragen.
Strängberg sagt: „Wir haben uns für die
Superbolts entschieden, da sie es uns ermöglichen, problemlos eine hohe Vorspannung in den Verbindungen zu erzielen und
die Montage zu vereinfachen.“
Weitere Prototypen werden derzeit getestet und eine kommerzielle Nutzung der
SeaTwirl-Windturbinen ist um das Jahr
2021 vorgesehen. FRIDA ERIKSSON
BOLTED
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BOLTED # 1 2016
19
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