Wie man Bolzen auswählt

• Faktor 1 - Größe

Wenn Sie ein Objekt montieren, das mit Bolzenlöchern geliefert wird, verwenden Sie die vom Hersteller empfohlene Bolzengröße. Wenn das Element keine spezifischen Anweisungen enthält, welche Bolzen zu verwenden sind, verwenden Sie eine Bolzengröße, die gut passt und die Löcher ausfüllt.

Der im Foto gezeigte Lenkrolle ist ein gutes Beispiel. Er hat 4 Schlitze, die 3/8" oder 10 mm Bolzen gut aufnehmen. Beide Größen eignen sich als Bolzenauswahl. Hinweis: Da die Löcher Schlitze sind, stützen Unterlegscheiben die Mutter.

Wenn die Löcher nicht für die Bolzengröße definiert sind, gibt es viele andere Überlegungen, um die Größe auszuwählen.

• Faktor 2 - Materialstärke

Verwenden Sie einen Bolzen, der gut zur Dicke der zu verbindenden Materialien passt. Wenn Sie dünnen Blechmetall verschrauben, machen große Durchmesserbolzen es nicht sicherer. Tatsächlich versagt das Material oft in der Nähe der Bolzen, daher ist es besser, mehrere kleinere Befestigungselemente zu verwenden als ein großes.

Eine typische Faustregel. Verwenden Sie einen Bolzendurchmesser, der 1,5 bis 2,5 Mal (bis zu dreimal) die Dicke des dünneren Materials beträgt, das Sie miteinander verschrauben. Für 1/8" Material ist ein 1/4" Durchmesser oft eine gute Bolzenwahl. Für 1/4" dickes Material ist vielleicht ein 3/8" oder 1/2" Bolzen geeignet.

Diese Richtlinie funktioniert nicht für sehr dünne Materialien und für wirklich dicke Materialien. In beiden Fällen - wenn die Verbindung kritisch ist - ist es besser, mehr Befestigungselemente anstelle von größeren zu verwenden. Hinweis: Bei dünnen Materialien ist es in der Regel am besten, die Verbindung mit dickerem Material zu unterlegen, wie z.B. Unterlegscheiben oder Anschlussplatten, dann können die Regeln wieder angewendet werden.

• Faktor 3 - Funktion

Was müssen die Bolzen tun? Handelt es sich um Durchgangsbolzen (Bolzen mit Mutter)? Oder geht der Bolzen in ein Gewinde? Geht das Gewinde durch? Oder ist es blind (geht in ein Gewinde, das nicht durchgeht)?

Die meiste Diskussion in diesem Artikel zeigt Bolzen mit Muttern (und Unterlegscheiben), aber es gibt viele Anwendungen, bei denen die Gewinde in einem anderen Teil vorhanden sind. Tatsächlich ist die Diskussion fast identisch. Anhänger-Radbolzen sind ein gutes Beispiel, bei dem einige Bolzen in eine Gewindebuchse geschraubt werden, während sie in anderen Fällen Stifte mit einer Mutter sind. Lesen Sie mehr im Artikel über Anhänger-Radbolzen.

Wie auch immer, die Funktion ist wichtig und hängt oft mit den anderen Dingen auf dieser Seite wie Gewindeeinsatz und Belastung zusammen (beide Themen unten). Was müssen die Bolzen tun? Dinge halten, ja, aber denken Sie darüber nach, was sie halten? Wie sie es halten? Und vielleicht am wichtigsten, wie kritisch ist es? Die von Ihnen gewählten Bolzen - Klasse, Größe und Anzahl - sollten widerspiegeln, was die Bolzen tun müssen.

• Faktor 4 - Anzahl der Bolzen

Haben Sie schon einmal bemerkt, dass Bolzen selten alleine auftauchen? Wie viele Bolzen benötigen Sie?

Wenn Sie etwas verschrauben, beschränken Sie es in eine Richtung. Argumentativ beschränkt es sich mehr durch Reibung und erweiterten Flächenkontakt, aber wenn Sie das Stück wirklich halten möchten, erfordert es mehr Bolzen. 2 Bolzen beschränken die Rotation, und mindestens 3 Bolzen (nicht in einer Linie) für Biegebeschränkung. Wir sehen oft Sets von 4, weil es ein einfaches Muster ist und viele Dinge sehr gut einschränkt.

Platzieren Sie die Bolzenmuster so, dass die Bolzen - innerhalb vernünftiger Grenzen - verteilt sind. Im Allgemeinen macht ein größerer Abstand zwischen ihnen die Verbindung stärker. Aus der Sicht des Festhaltens von Dingen ist mehr besser, aber es macht die Arbeit auch schwieriger.
Der andere Grund für mehr Bolzen ist die Sicherheit. Wenn die Verbindung Sicherheit betrifft, ist es besser, überdimensioniert zu sein.

Das Bild hier von der Anhängerkupplung veranschaulicht einige dieser Bolzenauswahlfaktoren. Die Bolzengröße beträgt 1/2" (definiert durch die Anhängerlöcher) - was etwas mehr als 2,5 Mal die Materialstärke (weniger als 3 Mal) ist, also ist das gut bei 3/16" dickem Material. Sie sind Grade 8 für die Festigkeit, weil Sicherheit definitiv ein Anliegen ist. Feingewinde mit Nylock-Muttern für Sicherheit in einer vibrationsreichen Umgebung. Die Hauptverbindungskräfte liegen in der Scherung, und sie haben ausreichend Abstand für die Stabilität der Verbindung.

Im Beispiel des Anhängers gibt es 4 Verbindungen. Jeder Bolzen verbindet die Materialien zweimal, einmal auf jeder Seite. Die 4 Verbindungen sind nicht linear, daher ist es gut für die Stabilität bei Biegung.

• Faktor 5 - Festigkeit

Wählen Sie die Bolzenfestigkeit basierend darauf, was Sie von den Bolzen verlangen. Für Sicherheit denken Sie an höherfeste Bolzen wie Grade 8 oder höher. Bei Scherkräften denken Sie an einen Durchmesser, der die Lasten problemlos aufnehmen kann. Bei Zugkräften denken Sie auch an Feingewinde sowie an hochwertiges Material.

Es gibt 2 Möglichkeiten, eine höhere Festigkeit zu erreichen. Erstens das Bolzenmaterial - die Bolzenklasse. Zweitens der Bolzendurchmesser.

Perspektivisch gesehen sehen wir aus der Tabelle in Teil 1, dass (verallgemeinert) Grade 5 etwa doppelt so stark ist wie Grade 2. Das ist eine großartige Möglichkeit, die Festigkeit zu erhöhen. Ein weiterer großer Verbesserungsfaktor ist der Durchmesser. Wenn wir den Durchmesser betrachten, ist ein 3/8" Bolzen mehr als doppelt so stark wie ein 1/4" Bolzen. Tatsächlich benötigt es einen hochwertigen 1/4" Sechskantbolzen, um mit einem 3/8" Grade 2 Bolzen übereinzustimmen. Tatsächlich ist der Durchmesser auch ein wichtiger Faktor. Berücksichtigen Sie dies bei der Verwendung von Edelstahlbolzen.

Die richtige Bolzenauswahl für die Festigkeit erfolgt durch ein Gleichgewicht der anderen Faktoren auf dieser Seite. Manchmal möchten wir einen weniger starken Bolzen für Stoß- oder Dehnungsbetrachtungen.

Übrigens, bei der Berechnung der Bolzenfestigkeit verwenden Sie den Wurmdurchmesser der Gewinde (kleinster Durchmesser innerhalb der Gewinde), nicht den vollen Durchmesser des Bolzens. Denken Sie auch an Sicherheitsfaktoren - und verwenden Sie sie großzügig.

• Faktor 6 - Gewindesteigung

Feingewinde oder Grobgewinde? Das ist eine gute Frage ohne definitive Antwort. Hier sind einige Überlegungen.

1. Grobgewinde haben weniger Gewindegänge, daher können sie schneller eingebaut werden.
2. Feingewinde können mit dem reduzierten Gewinde-Winkel mehr Klemmkraft erzeugen.
3. Ein Feingewindebolzen ist etwas stärker als ein Grobgewindebolzen.
4. Bei Vibrationen haben Feingewinde einen Vorteil (obwohl Nylock-Muttern, LocTite usw. noch besser sind).

Bei der Auswahl von Schrauben gibt es keine definitive Kriterien, also treffen Sie eine Entscheidung basierend auf den Vorteilen.

Ich neige dazu, für kleinere Bolzen (1/4", 6mm und kleiner) meistens Grobgewinde zu verwenden. Bei größeren Bolzen verwende ich Feingewinde in Vibrationsfällen und wenn die Klemmkraft entscheidend ist. Bei der klappbaren Anhängerzunge sind beispielsweise die Klemmbolzen 1/2"-20 (Feingewinde). Klasse 8 für übermäßige Festigkeit. Die Drehbolzen sind nicht fest (sonst würde es nicht klappen), daher fließen sie nicht in die Berechnung ein, aber sie haben die gleiche Größe und Gewinde, damit alles passt. (Und verwenden Sie auf allem die gleichen Schraubenschlüssel.)

• Faktor 7 - Länge

Wie lang ist lang genug? Wann ist es zu lang?

Lang genug ist, wenn der Gewindeteil mit ein paar Gewindegängen aus der Mutter herausragt. Zu lang ist, wenn das ungenutzte Ende des Bolzens mit etwas kollidiert - oder wenn der Bolzen nicht vollständig angezogen werden kann. Genau richtig könnte der Bolzen sein, den Sie im Behälter haben (weil Sie nichts kaufen müssen).

Dennoch sollten Sie keine Angst haben, einen Bolzen zu kürzen. Wenn er etwas zu lang ist, schneiden Sie ihn zurecht und bearbeiten dann das Ende. Ebenso, wenn Sie einen langen oder individuellen Bolzen benötigen, fertigen Sie ihn aus Gewindestange an. Lesen Sie diesen vollständigen Artikel über die Arbeit mit Gewindestangen.

Vergessen Sie bei der Betrachtung der Länge nicht die Unterlegscheiben (falls erforderlich). Spezielle Muttern wie Nyloc-Muttern erfordern etwas mehr Länge als Standardmuttern.

Für Bolzen, die in etwas eingeschraubt werden (nicht in eine Mutter), muss das Konzept von "lang genug" auch das Gewindeeinschrauben berücksichtigen, was unser nächster Bolzenauswahlfaktor ist.

• Faktor 8 - Gewindeeinschraubung

Es ist einfach, an Schrauben mit Muttern zur Befestigung zu denken - besonders für Heimwerker. Das macht die Dinge einfach. Gelegentlich müssen Sie jedoch ein Loch schneiden. Gewindeschneider sind ziemlich einfach zu bedienen und machen bei richtiger Anwendung großartige Gewinde zum Einschrauben eines Bolzens. Wenn Sie Ihre eigenen Gewinde herstellen, gibt es einige Dinge zu beachten.

Die Faustregeln für das Gewindeeinschrauben beinhalten das Material, in das der Bolzen eingeschraubt wird, sowie den Bolzendurchmesser. Es handelt sich um ein Verhältnis mit der Gewindeeinschraubtiefe als Funktion des Bolzendurchmessers. Zum Beispiel bedeutet 2x, dass die Tiefe des Gewindeeinschraubens das Zweifache des Bolzendurchmessers beträgt. In diesem Fall beträgt für einen 1/4"-Bolzen das Gewindeeinschrauben 2x den Durchmesser oder 1/2". Das ist nur ein Beispiel.

Im Allgemeinen verwenden Sie 1x für Stahlbolzen in Stahlgewinden. 1,5x mindestens und vorzugsweise 2x oder mehr für Aluminium. Magnesium und hochfeste Kunststoffe sind 2,5x oder 3x.

Nochmals, dies sind Faustregeln, und Legierungen der Materialien verhalten sich unterschiedlich. Für Bolzen 101 verwenden Sie diese Zahlen nur als Perspektive bei Ihrer Bolzenauswahl.

Sie werden feststellen, dass die meisten Muttern weniger als das oben genannte 1x sind. Das hängt weitgehend davon ab, wie Gewinde hergestellt werden. Das Schneiden von Gewinden mit einem Gewindeschneider ist nicht so stark wie das Walzen von Gewinden. Nochmals, nur eine Perspektive.

• Faktor 9 - Belastung

Wo platzieren Sie die Bolzen, wenn Sie etwas bauen? Obwohl es mehrere Möglichkeiten gibt, wie Kräfte auf einen Bolzen einwirken können, sind einige Richtungen definitiv besser als andere. Wenn Sie die Wahl haben, denken Sie über die Bolzenpositionen und die Richtung der Kräfte sowie über Bequemlichkeit und Zugänglichkeit nach.

Die erste Wahl besteht darin, die Bolzen nur als Positionierer zu verwenden. Dies funktioniert, wenn die Teile gegeneinander drücken und die Bolzen nur dazu dienen, die Position zu halten. Für diese Art von Verbindung ist nicht viel Bolzenfestigkeit erforderlich. Obwohl dies ideal ist, ist es oft nicht so, wie die Kräfte wirken.

Zweitens ist das Einsetzen der Bolzen in Scherung. Das bedeutet, dass die Kräfte die Bolzen durchtrennen wollen. Schauen Sie sich das Foto des Anhängers an. Die Kräfte des Ziehens des Anhängers und des Bremsens sind senkrecht zu den Bolzen. Das ist Scherung. Bolzen sind in Scherung sehr stark, und selbst wenn sie nicht vollständig festgezogen sind, sind sie immer noch stark in Scherung. Dennoch muss der Bolzen für die Kräfte dimensioniert sein, daher sind Festigkeit und Durchmesser beide wichtig.

Die letzte Wahl sind Bolzen in Zugbelastung. Ich sage, es ist die letzte Wahl, aber es ist oft die einzige Option - oder im Fall des blauen Anhängerzungen-Scharniers ist es die beste Option, um andere Ziele zu erreichen. Lesen Sie den Abschnitt über das Verschrauben in unserer Bewertung der klappbaren Zunge für weitere Erklärungen. Bei Zugbelastung verlässt sich der Bolzen auf die Gewinde, um die Lasten zu tragen. Wenn dies erforderlich ist, verwenden Sie größere Bolzen, stärkere Bolzen und mehrere Bolzen für die beste Sicherheit.
Bolzenkräfte

• Faktor 10 - Gemischte Kräfte

Die Wahrheit ist, dass die meisten Verschraubungsverbindungen nicht nur eine dieser Kräfte sind, sondern eine Kombination. Und oft ändern sich die Kräfte zu verschiedenen Zeiten, also berücksichtigen Sie das alles.

Als Beispiel betrachten Sie das Rollenfoto. In praktischer Hinsicht dienen die Bolzen hauptsächlich als Positionierer. Die Räder tragen die Lasten zur Flansch, dann liegt der Flansch am Stahlträger an. In Wirklichkeit gibt es auch Scherkräfte, wenn die Bremse angezogen ist oder wenn der Rollen sich verdreht. Dann gibt es einige Zugkräfte, wenn das Rad auf etwas trifft (wie eine Naht im Betonboden).

Manchmal kehren sich die Kräfte um, wie von Scherung in eine Richtung zu Scherung in die andere. Diese oszillierenden oder vibrierenden Situationen sind am schwierigsten für die Bolzenauswahl, weil sie eine Herausforderung darstellen, die Dinge fest zu halten. In diesen Fällen empfehlen wir, mehr Bolzen, Feingewinde und vielleicht besonders eine Methode zur Vibrationsbeständigkeit zu verwenden. (Wie Sicherungsmuttern oder Drähte oder Splintmuttern)

• Faktor 11 - Umgebung

Obwohl es nicht wirklich das letzte zu berücksichtigende ist, ist die Umgebung für den Bolzen ziemlich wichtig. Sehen Sie Seite 1 von Bolzen 101 über Oberflächenbehandlungen für weitere Informationen. Bitte sehen Sie auch Seite 3 für Informationen über Edelstahlbolzen, wenn Ihre Umgebung erhebliche Feuchtigkeit oder Chemikalien beinhaltet.

Komplikationen beim Verschrauben

Oft denken wir bei Bolzen auf klassische Weise wie bei vielen der Bilder auf dieser Seite. Bolzen durch ein Loch und festklemmen. Aber es gibt auch andere Anwendungen wie das oberste "Feature"-Bild. Dieser Bolzen ragt heraus und wird mit Muttern verankert. Der überstehende Teil verwendet den Kopf und den oberen Teil des Bolzens als Ort, um eine Feder einzuhaken.

Der Federhakenbolzen hat ziemlich normales Klemmen - mit Muttern auf beiden Seiten der Struktur. Aber was ist mit schwierigeren Situationen wie dem Verschrauben einer Anhängersicherungskette? Was ist mit einer Kette, die von einem Bolzen gehalten wird? Beachten Sie die sich kreuzenden Kettenglieder, die es nicht erlauben, dass das verschraubte Kettenglied fest gegen die Metalloberfläche sitzt. Es ist schwer, den Bolzen fest zu klemmen, weil benachbarte Glieder im Weg sind. Die Bolzenauswahl hier geht mehr um Größe und Verriegelung als darum, ihn richtig festzuziehen.

In diesem Fall werden Unterlegscheiben gestapelt, um eine Grundlage für Klemmkräfte zu bieten. (Unterlegscheiben mit etwas Schleifen, um zur Kette zu passen.) Das kann funktionieren, aber wenn die Bolzen nicht "fest" sind, werden sie sich bewegen, wenn sie in Betrieb genommen werden. Solche Situationen sind nicht unbedingt schlecht, erfordern aber sicherlich eine erhöhte Bolzenfestigkeit (und Größe).

Es geht nicht nur um die Auswahl des Bolzens, sondern auch um die Verschraubungswahl. Manchmal ist es besser, die Funktion neu zu überdenken, damit die Bolzen fest sitzen.

Lochgrößen für Bolzen

Wie viel Platz lassen Sie für ein Bolzenloch? Viele DIY-Projekte leiden darunter, dass die Bolzen entweder zu locker in ihren Löchern sitzen oder zu fest und schwer zu montieren sind. Wo liegt das richtige Mittelmaß?

Das Problem ist ehrlich gesagt in der Regel nicht die Größe eines bestimmten Lochs, sondern die Ausrichtung der Löcher zueinander. Wenn Sie DIY-Projekte mit einem Reißnadel und einer Bohrmaschine durchführen, passen manchmal die Löcher nicht perfekt zueinander.

Normalerweise füge ich dem Bolzendurchmesser etwas wie 10% bis 15% für die Lochgröße hinzu. Beispiel: 1/4" Bolzen + 15% = 0,287", also auf 9/32" bohren = 0,281" Durchmesser. Bei größeren Bolzen runde ich tendenziell ab. Beispiel: 1" Bolzen + 15% = 1,15". Das würde auf ein 1-1/8" Loch hindeuten. Für mich ist das 1/8" Loch etwas zu locker (schlampige Passung), also für größere Bolzen mache ich eher 10%. Beispiel: 1" Bolzen + 10% = 1,1" oder gerundet = 1-3/32" oder sogar 1-1/16".

Ein guter Richtwert ist, so viel Toleranz zum Loch hinzuzufügen, wie Sie bei der Lochpositionierung einhalten können.

Zusammenfassung der Bolzenauswahl

So einfach Bolzen erscheinen, gibt es tatsächlich viel darüber zu wissen. Dies ist eine ziemlich einfache Übersicht als eine Art DIY-Einführung in Bolzen 101. Doch es gibt noch viel mehr zu wissen. Glücklicherweise ist dies auch ein Thema mit vielen großartigen Informationen im Web. Suchen Sie einfach nach den Themen, die Sie wissen müssen. Dinge wie "Bolzengewindesteigung" oder "Bolzenscherfestigkeit". Sie werden eine Menge großartiger Informationen in tieferem Detail finden.

Nochmals, dieser Artikel ist eine Einführung mit einem praktischen Ansatz anstelle eines wissenschaftlichen. Es geht um die Auswahl von Bolzen, speziell weil die praktische Seite auf den Bolzenseiten, die wir gesehen haben, fehlt. Lassen Sie uns wissen, wenn wir etwas Wichtiges ausgelassen haben. Viel Glück bei Ihren Projekten.