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Schrauben-Zug- und Scherfestigkeitsrechner
Berechnen Sie die maximale Zuglast metrischer Schrauben aus Festigkeitsklassendaten nach ISO 898-1 sowie eine vereinfachte Abschätzung der Schertragfähigkeit. Wählen Sie Schraubengröße und Festigkeitsklasse.
Dieser Rechner wurde vom Engineering-Team von Vibromera, den Herstellern der tragbaren Balanset-Auswuchtgeräte, entwickelt und geprüft.
Ergebnisse
Maximale Zugbelastung
Die maximale Zugkraft, die ein Bolzen vor dem Bruch aushalten kann:
- Rm — Zugfestigkeit (MPa), aus der Eigenschaftsklasse
- As — Spannungsquerschnitt (mm²), nach ISO 898-1 / ISO 261
Schertragfähigkeit (vereinfachte Abschätzung)
ISO 898-1 definiert die Zug- und Prüfkrafteigenschaften von Schrauben; sie legt nicht die Scherfestigkeit fest. Der hier angezeigte Wert ist eine weit verbreitete vereinfachte ingenieurmäßige Abschätzung, bei der die Scherfestigkeit mit etwa 60 % der Zugfestigkeit angesetzt wird (basierend auf dem von-Mises-Kriterium, τ ≈ 0.58 σ):
Bei doppelter Scherung mit 2 multiplizieren (zwei Scherebenen).
⚠️ Hinweis zur Scherauslegung: Die tatsächliche Schertragfähigkeit hängt davon ab, ob die Scherebene durch das Gewinde oder den gewindefreien Schaft verläuft, von Fugenverschiebung und Lochleibung sowie von Ermüdungsbeanspruchung. Normen legen ihre eigenen Werte fest — z. B. verwendet Eurocode 3 (EN 1993-1-8) Fv = αv × fub × A mit αv = 0.6 für die Klassen 4.6, 5.6 und 8.8, aber 0.5 für die Klassen 4.8, 5.8, 6.8 und 10.9, zusammen mit Teilsicherheitsbeiwerten. Überprüfen Sie scherbeanspruchte Verbindungen immer nach dem jeweils anwendbaren Tragwerks- oder Maschinennormcode, nicht allein anhand dieser vereinfachten Abschätzung.
Festigkeitsklassen gemäß ISO 898-1
| Klasse | Rm (MPa) | Rp0,2 (MPa) | Typische Verwendung |
|---|---|---|---|
| 4.6 | 400 | 240 | Niedrige Festigkeit, universell einsetzbar |
| 5.8 | 520 | 420 | Konstruktionsanwendung, nicht vorgespannt |
| 8.8 | 800 | 640 | Automobilindustrie, Maschinenbau (am häufigsten) |
| 10.9 | 1040 | 940 | Hochfest, für Tragkonstruktionen |
| 12.9 | 1220 | 1100 | Maximale Festigkeit (legierter Stahl) |
Praktisches Beispiel
Gegeben: M10-Schraube, Festigkeitsklasse 8.8, einschnittig
As = 58,0 mm², Rm = 800 MPa
Ft = 800 × 58,0 = 46.400 N = 46,4 kN
Fs = 0,6 × 800 × 58,0 = 27.840 N = 27,8 kN
⚠️ Hinweis: Dies sind die maximalen Tragfähigkeiten ohne Sicherheitsfaktoren. Für die Auslegung sind geeignete Sicherheitsfaktoren anzuwenden (typischerweise 2–3 für statische, 4–6 für Ermüdungsbeanspruchung).
Der Spannungsquerschnitt (As) ist die wirksame Querschnittsfläche zur Berechnung der Zugtragfähigkeit eines Gewindeverbindungselements. Er ist kleiner als der Nennquerschnitt des Schafts, da er die Geometrie des Gewindegrunds berücksichtigt. Die Werte sind in ISO 898-1 tabelliert.
Die maximale Zuglast beträgt Ft = Rm × As. Dabei ist Rm die Zugfestigkeit aus der Festigkeitsklasse und As der Spannungsquerschnitt. Beispielsweise beträgt Rm bei einer Schraube der Festigkeitsklasse 8.8 800 MPa.
Die erste Zahl (8) entspricht einem Hundertstel der Mindestzugfestigkeit in MPa (800 MPa). Die zweite Zahl (8) entspricht dem Zehnfachen des Verhältnisses von Streckgrenze zu Zugfestigkeit (0,8). Die Streckgrenze beträgt somit ungefähr 800 × 0,8 = 640 MPa.
ISO 898-1 legt keine Scherfestigkeit fest; sie behandelt nur Zug- und Prüfkrafteigenschaften. Eine verbreitete vereinfachte Abschätzung setzt die Scherfestigkeit mit 60 % der Zugfestigkeit an: Fs = 0,6 × Rm × As, auf Grundlage des von-Mises-Kriteriums. Bemessungsnormen wie Eurocode 3 (EN 1993-1-8) verwenden eigene Faktoren (0,6 oder 0,5 je nach Festigkeitsklasse) und Sicherheitsbeiwerte. Bei Doppelscherung mit zwei Scherebenen wird mit 2 multipliziert.
Die Prüfkraft ist die höchste Kraft ohne bleibende Verformung (Elastizitätsgrenze). Die maximale Zuglast ist die höchste Kraft vor dem Bruch. Die Prüfspannung beträgt bei den meisten Festigkeitsklassen ungefähr 90 % der Streckgrenze.
Die auf dieser Seite beschriebenen Verfahren wurden vom Vibromera-Team entwickelt und im Praxiseinsatz getestet, unter Verwendung des Balanset-1A, eines tragbaren Zweikanal-Auswuchtgeräts und Schwingungsanalysators für die Vor-Ort-Rotorauswuchtung.
Professionelle Feldauswuchtgeräte und -software. Im Einsatz in über 50 Ländern.
