Rechner für Schrauben-Vorspannkraft und Anzugsmoment

Schätzen Sie die angestrebte Klemm-Vorspannkraft und das dafür erforderliche Anzugsmoment mithilfe der üblichen Drehmoment-Vorspannungs-Beziehung (Mutternfaktor).

SCHRAUBENVORSPANNUNG · ZUSAMMENHANG ZWISCHEN DREHMOMENT UND VORSPANNKRAFT

Rechner für Schrauben-Vorspannkraft und Anzugsmoment

Schätzt die angestrebte Klemm-Vorspannkraft und das dafür erforderliche Anzugsmoment mithilfe der üblichen Drehmoment-Vorspannungs-Beziehung (Mutternfaktor).

Gewindegröße
UNF

Schraubenfestigkeitsklasse
Prüfspannung (SAE J429)

Angestrebte Vorspannkraft
% der Prüflast

75 % sind ein gängiges Ziel für wiederverwendbare (nicht dauerhafte) Schraubverbindungen.

Drehmoment-(Mutter-)Faktor K
Schmierzustand

Anzugsmoment

85.0 ft-lbf

At = 0.1600 in² · Vorspannkraft F = 10,197 lbf

✔ Drehmoment-Vorspannungs-Beziehungen streuen selbst bei festem K um ±25–30 % — verstehen Sie dies als Ausgangspunkt, nicht als garantierte Vorspannkraft.

Ingenieurmodell (Drehmoment-Vorspannungs-/Mutternfaktor-Methode)

Standardreferenz Die Formel für den Spannungsquerschnitt folgt ASME B1.1 (anhand veröffentlichter Werte geprüft, z. B. 0.1600 in² für 1/2″-20 UNF). SAE J429 definiert die Prüfspannungen der Güten 2/5/8. Die Drehmoment-Vorspannungs-Beziehung (Mutternfaktor K) ist eine weit verbreitete technische Näherung, kein exaktes Naturgesetz — die tatsächliche Reibung schwankt stark je nach Oberflächenzustand, Beschichtung und Schmierung.

Berechnungsmethode At = π/4·(D−0.9743/n)² · F = At × Proof × % · T = K × F × D

Annahmen und Einschränkungen

Der Mutternfaktor K ist eine grobe Näherung — die reale Streuung zwischen Drehmoment und Vorspannkraft wird üblicherweise mit ±25–30 % angegeben, selbst bei gut kontrolliertem K. Bei sicherheitskritischen oder ermüdungsempfindlichen Verbindungen sollten Sie die Vorspannkraft statt allein über das Drehmoment über Schraubendehnung oder Ultraschallmessung prüfen.
Setzt eine statische, einmalige Montage voraus — Relaxation, Setzverluste oder Verbindungsermüdung über wiederholte Zyklen werden nicht modelliert.
Die Prüfspannungen der Güten sind nominale veröffentlichte Werte nach SAE J429 — prüfen Sie sie immer anhand der Zertifizierung Ihres konkreten Verbindungselements.

STATISCHE REFERENZDATEN

Referenz: Vorspannkraft und Drehmoment je Gewindegröße (Güte 5, 75 % Prüflast, K=0.20)

Mit der oben verwendeten Formel vorberechnete Werte — als schnelles Nachschlagewerk ohne erneute Eingabe nützlich.

Gewindegröße	At (in²)	Vorspannkraft F (lbf)	Drehmoment
3/8″-24 UNF	0.0878	5,597 lbf	420.0 in-lbf (35.0 ft-lbf)
1/2″-20 UNF (Standardwert des Rechners)	0.1600	10,197 lbf	1,019.7 in-lbf (85.0 ft-lbf)
5/8″-18 UNF	0.2560	16,317 lbf	2,039.7 in-lbf (170.0 ft-lbf)
3/4″-16 UNF	0.3730	23,777 lbf	3,566.5 in-lbf (297.2 ft-lbf)

RECHENBEISPIEL

Das Anzugsmoment für eine 1/2″-20-Gabelkopfschraube der Güte 5 festlegen

Eine 1/2″-20-UNF-Schraube der Güte 5 klemmt eine Gelenkkopf-Halterung. Ziel: 75 % der Prüflast, Standardmontage leicht geölt (K=0.20).

Spannungsquerschnitt At = π/4×(0.5−0.9743/20)² ≈ 0.1600 in² (stimmt exakt mit dem veröffentlichten ASME-B1.1-Wert überein).
Vorspannkraft F = 0.1600 × 85,000 psi × 0.75 ≈ 10,197 lbf.
Anzugsmoment T = 0.20 × 10,197 × 0.5 ≈ 1,020 in-lbf ≈ 85 ft-lbf — stimmt mit üblicherweise veröffentlichten Drehmomenttabellenwerten für genau diese Größen-/Güte-Kombination überein.
Denken Sie an die reale Streuung von ±25–30 % zwischen Drehmoment und Vorspannkraft — bei sicherheitskritischen Verbindungen sollten Sie die Vorspannkraft über die Schraubendehnung statt nur mit dem Drehmomentschlüssel prüfen.

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