Ob Verschraubungen in Brücken oder Weichen, im Transrapid, in der Agrartechnik oder wo auch immer im Maschinenbau – Sicherungselemente, die das Losdrehen einer Verschraubung verhindern, werden überall gebraucht. Die meist im Verborgenen wirkenden Scheiben sichern Mensch und Technik vor kaum absehbaren Folgen – besonders dann, wenn hohe Belastungsansprüche vorherrschen. Die Sicherung der Schraubelemente erfolgt dabei ausschließlich über die Erhaltung der Vorspannkraft. Es tritt ein rein mechanischer Effekt ein, der eine Lösebewegung sofort abblockt.
Der Autor Dipl.-Ing. Günter Muck, Inhaber einer PR-Agentur in Aalen, erarbeitete diesen Beitrag im Auftrag der Nord-Lock GmbH, Westhausen
Der Bahnverkehr ist ein bedeutendes Bindeglied zwischen Schweden und Dänemark geworden. Ein kleines, aber sehr wichtiges Bauteil trägt, wenn auch quasi im Verborgenen, zum reibungslosen Fahrbetrieb bei. Immerhin verkehren hier täglich Züge mit einer Geschwindigkeit bis zu 200 km/h und hoher Beschleunigung – Bedingungen also, die hohe Belastungsansprüche an die Bestandteile der Fahrwege und deren Zuverlässigkeit stellen.
Der bahntechnische Ausrüster Adtranz verwendet hier das Schraubensicherungssystem Nord-Lock für die im Bauwerk anfallenden Schraubverbindungen. Gesichert werden über die ganze Strecke die Befestigungen der Oberleitungen an der Brückenkonstruktion und die der seitlichen Schutzgeländer. Zudem sind über 15 000 Nord-Lock-Scheiben für die Sicherung der Spezial-Dehnschrauben der Drahtkonsolen verantwortlich.
Der Schutz der Schraubelemente gegen Losdrehen erfolgt nicht über Reibungskomponenten, sondern nur über eine Erhaltung der Vorspannkraft. Völlig reibungsunabhängig wirkt das Sys-tem dadurch, dass der Keilwinkel a der Scheiben größer ist als der Steigungswinkel b des Schraubengewindes. Es tritt ein rein mechanischer Effekt ein, der eine Lösebewegung sofort durch Anlaufen der Keile aufeinander abblockt – eine Losdrehsicherung gemäß DIN 25201.
Weichenstellung
Im Eisenbahnbetrieb hat Sicherheit Priorität. Grundlage dafür ist ein stabiler, präzise verleg-ter Fahrweg, der auf manchen Strecken Geschwindigkeiten bis 250 km/h ermöglichen soll. Um den Fahrzeitverlust beim Gleiswechsel so gering wie möglich zu halten, werden in den Überleitstellen Hochgeschwindigkeitsweichen eingebaut. Auch hier sind die fast unscheinbaren Sicherungselemente zu finden – in den Hochgeschwindigkeitsweichen von VAE-Eisenbahntechnik, Zeltweg.
Jede von ihnen ist täglich hoch- und niederfrequenten Schwingungen, Stößen, Druckbelastungen und Temperatureinwirkungen ausgesetzt. Im Weichenantrieb treten extreme dynamische Belastungen auf. Aufgrund der so entstehenden Querverschiebungen unter dem Schraubenkopf oder unter der Mutter reduziert sich erheblich die reibungsbedingte Haftung.
In diesem kritischen Fall macht wieder der Keileffekt von Nord-Lock das Rennen. Schon al-lein die Geometrie der in der Schraubverbindung mitverspannten Keilsicherungsscheiben wirkt als Losdrehsicherung – völlig reibungsunabhängig.
Baufahrzeuge
Aber nicht nur beim Fahrweg, sondern auch beim rollenden Material nutzen Konstrukteure die Vorteile von Nord-Lock: Siemens SGP Verkehrstechnik baut die Fahrzeuge für die U-Bahn in Taipeh. Die ersten von insgesamt 36 Garnituren kamen 1998 zum Einsatz. Nord-Lock fand Einsatz im Fahrwerk, bei der Führerstandausstattung und im Innenausbau.
Auch im Transrapid sind die Sicherungselemente zu finden: Bei einer Fahrgeschwindigkeit von über 400 km/h ist Sicherheit oberstes Gebot. Die hochbeanspruchten Schraubverbindungen müssen gegen Lösen gesichert sein, denn selbst das berührungslose Schweben verursacht Schwingungen und Erschütterungen.
Auf bei der Transrapid-Versuchsanlage Emsland fiel die Entscheidung nach Langzeitversuchen auf die selbsthemmenden Sicherungsscheiben, wozu außerdem die einfache Hand-habung und Montage der Scheiben sowie deren Wiederverwendbarkeit beitrugen.
In der Agrartechnik
Wie so oft steckt der Vorteil im Detail. So auch in den Rundballenpressen von Lely Welger, Wolfenbüttel. Auch hier sichern Nord-Lock-Sicherungsscheiben die Schraubverbindungen in den Gerätschaften.
Ein kritischer Punkt für das Unternehmen war die Befestigung der Walzenlagerungen. Konstruktiv bedingt mussten kurze Klemmlängen für die Lagerschrauben vorgeschrieben und Rücksicht auf lackierte Teile genommen werden.
Der Hauptangriff auf die Verschraubung entsteht durch die unvermeidbaren Kippkräfte, zwangsläufig hervorgerufen durch ungleichförmiges Press-gut. Diese Kräfte „arbeiten“ an den Schrauben bis zu deren Lockerwerden. Falls nichts unternommen wird, kommt es zum Vorspannungsabfall. Ein Nachlassen der Klemmkraft würde zum Versagen der Stahlwalzen Lagerung und zum Scheuern von Stahlteilen gegeneinander führen, was Funkenbildung zur Folge haben könnte.
Eine ebenso kritische Stelle findet sich im Anflanschen des Förderrotors an das Maschinengehäuse oberhalb des Aufsammlers. Biege- und Torsionskräfte können die Flanschbefes-tigungsscheiben angreifen, so dass für deren permanenten Festsitz gesorgt werden muss. Das Problem wurde durch Nord-Lock-Schraubensicherungsscheiben aus der Welt geschafft.
Internet
Ausführliche Informationen
Nord-Lock-Sicherungs-scheiben
KEM 572
Das Nord-Lock-Prinzip
Jede Nord-Lock-Scheibe besitzt zwei unterschiedliche Seiten. Eine ist mit Keilflächen besetzt, die Oberfläche der anderen besteht aus radial angeordneten Rippen. Die Scheiben werden paarweise, Keilfläche auf Keilfläche, montiert. Das Scheibenpaar wird so mit der Schraube mitverspannt, dass bei Lösebestreben die sich gegenüberstehenden Keilflächen aufeinander auflaufen und eine Bewegung abblocken, bevor sie entsteht. So bleibt die Schraubenspannung unter dem Prinzip a b erhalten.
Wenn die Schraube und/oder Mutter angezogen wird, positionieren sich die Keilfächen. Die außenliegenden Radialrippen stellen einen Formschluss zum Auflagewerkstoff her. So wird ein Rutschen der Scheiben verhindert. Die Erhöhung der Vorspannkraft verhindert ein Losdrehen der Schrauben.
Die selbsthemmenden Si-cherungsscheiben stehen für Schraubengrößen von M3 bis M64 zur Verfügung – in Stahl verzinkt, Dacromet-beschichtet und rostfreier Legierung.
Sie können für normale und hochfeste Schraubenqualitäten verwendet werden und lassen sich mit Schrauben in Sack- oder Durchgangslöchern sowie Senkbohrungen einsetzen.
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