Federringe: ein Garant, damit sich keine Schraubverbindung löst
Insbesondere Schraubverbindungen neigen zu der Eigenschaft, sich bei der Inbetriebnahme eines Gerätes wieder zu lösen. Einerseits ein Vorteil, kann diese Dynamik schnell zu einem Unfall führen. Es müssen demzufolge Sicherheitsvorkehrungen getroffen werden, die das Lockern und Aufweichen der verschraubten Maschinenelemente Schraube und Mutter verhindert. Die Lösung ist, Federringe zu verwenden.
Was sind Federringe?
Federringe sind normierte Sicherheitsvorkehrungen an einer Schraubverbindung, die fachsprachlich Schraubensicherung genannt werden. Ziel ist es, die auf eine Maschinen- oder Werkzeugverbindung einwirkenden Kräfte, wie Schwingungen und Vibrationen, in wiederholt auftretenden Dreh- und Längskräften aufzufangen, um damit die Vorspannkraft der festen Schraubverbindung zu erhalten. Als Sicherungselement werden Federringe in den Normen DIN 127, DIN 128 und DIN 6905 standardisiert und haben hinsichtlich des angestrebten Ergebnisses ähnliche Eigenschaften, wie die Schraubensicherungen: Kronenmutter, Sicherungsmutter sowie Sicherungsblech und andere Zubehörteile.
Um eine Schraubverbindung fest zu sichern, können ebenfalls Flüssigklebstoffe, mikroverkapselte Klebstoffe, Nylon-Fleckbeschichtungen sowie andere Gewindezusätze genutzt werden, die jedoch im Unterschied zu Federringen nicht sofort wieder lösbar sind. In diesem Zusammenhang werden Schraubensicherungen zunächst klassifiziert und lassen sich in folgende Kategorien einsortieren:
Losdrehsicherung: Diese verhindert das Absinken der Vorspannkraft durch Verwendung von Klebstoff oder Ripp-Schrauben.
Verliersicherung: Wirkt dem Lösen einer Schraubverbindung entgegen.
Schraubensicherung: Hier wird zwischen selbst- oder fremdhemmenden Maschinenelementen zur Aufrechterhaltung der Vorspannkraft unterschieden. Federringe sind somit fremdhemmende Schraubensicherungen.
Grundsätzlich ist es im Maschinenbau aufgrund von dynamischen Belastungen üblich, Schraubverbindungen mit Schraubensicherungen wie z.B. Federringe auszustatten. Damit wird der Grundsatz unterstrichen: Dass zwei Bauteile trotz starker Belastung nicht nachgeben sollten und die dazugehörige Schraubverbindung sich wieder lösen lassen sollte. Des Weiteren sollte an der Grenzflächenpressung keine plastische Verformung auftreten, was Federringe zu verhindern wissen.
Wie funktionieren Federringe?
Im Aufbau gleicht der Federring einer Lochscheibe mit einem spezifischen Außendurchmesser und einem dementsprechend großen Innendurchmesser. Die Wandstärke des Ringes ist somit schmal. Mit dem Sägen eines Spaltes sowie dem leichten Auseinanderbiegen der Enden, entsteht eine leichte Windung, die beim Anpressen mit einer Feder vergleichbar ist. Hier spielt das Elastizitätsmodel des Materials sowie die auf die Federringe einwirkende Zug- und Druckspannung eine übergeordnete Rolle. Wird der Federring als Beispiel zwischen Mutter und Oberflächenmaterial zusammengezogen, wirkt das dem Federringwerkstoff innewohnende Elastizitätsmodul als Materialkonstante dem Anpressdruck entgegen. Damit wird dem Schubmodul eine Gegenkraft gegenübergestellt, die beide Oberflächenmaterialien der Anpressfläche ineinander verkanten lässt. Jetzt wirkt ein Reibwiderstand, der das Lösen der Schraubverbindung verhindert.
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