Flächenpressung eines querbelasteten Bolzens

Was beschreibt diese Größe?

Die Flächenpressung eines quer belasteten Bolzens wird auf die projizierte Rechteckfläche aus Durchmesser mal Auflagelänge bezogen: p = F/(d·l). Für das Stangenauge ist l dessen eigene Dicke, für die Gabel die Summe beider Gabelschenkeldicken (2·t).

Das ist vergleichbar mit einem liegenden Rohr auf einer Unterlage: Nicht die gekrümmte Kontaktfläche zählt für den Auflagerdruck, sondern die projizierte Fläche aus Durchmesser mal Auflagerbreite.

Formel und Variablen

p = F/(d·l)

• p = F/(d·l)
• F = p·d·l
• l = F/(p·d)

Eingaben richtig wählen

Gelenkkraft F, Bolzendurchmesser d und die wirksame Auflagelänge l (Stangenaugendicke oder Summe der Gabelschenkeldicken) bestimmen die Flächenpressung.

So benutzt du den Rechner

Gib Kraft, Durchmesser und Auflagelänge ein, um die Flächenpressung zu prüfen. Berechne Gabel- und Stangenauge getrennt, indem du jeweils die passende Auflagelänge einsetzt, und vergleiche beide mit dem jeweils zulässigen Wert.

Schritt-für-Schritt-Beispiel

5.000 N, 16 mm Bolzendurchmesser und 20 mm wirksame Auflagelänge ergeben p = 5.000 N / (16 mm · 20 mm) ≈ 15,6 MPa.

Ergebnis und Einheiten verstehen

Eine Flächenpressung von 15,6 MPa ist für eine geschmierte Gleitpassung in einem Gelenk bereits ein spürbarer Wert, da dort zulässige Pressungen oft nur bei 5 bis 15 MPa liegen – deutlich niedriger als bei einer festen Passstiftverbindung mit über 100 MPa.

Kraft wird in N angegeben, Durchmesser und Auflagelänge in mm und der resultierende Druck in MPa (N/mm²).

Gleitsitz versus Festsitz: sehr unterschiedliche zulässige Pressungen

Für bewegliche Gelenke mit geschmierter Gleitpassung gelten deutlich niedrigere zulässige Flächenpressungen als für feste Passstift-Verbindungen, da wiederholte Relativbewegung zu Verschleiß, Fressen und Schmierfilmversagen führen kann, wenn die Pressung zu hoch angesetzt wird. Typische Richtwerte für geschmierte Gleitsitze aus Stahl auf Stahl liegen bei etwa 15 MPa, für Bronze-Gleitlager bei etwa 10 MPa – deutlich unter den über 100 MPa, die für eine feste, nicht relativbewegte Passstiftverbindung zulässig sein können. Bei der Auslegung eines Gelenkbolzens muss deshalb stets geprüft werden, ob eine Gleit- oder eine Festverbindung vorliegt, bevor ein zulässiger Wert gewählt wird.

Typische Anwendungen

Die Berechnung wird verwendet, um sowohl das Gabel- als auch das Stangenauge eines Gelenkbolzens getrennt gegen ihre jeweils zulässige Flächenpressung zu prüfen, insbesondere bei beweglichen Gelenken mit Gleitpassung, wo deutlich niedrigere Grenzwerte gelten als bei festen Verbindungen.

Annahmen, Grenzen und typische Fehler

Das Modell nimmt eine gleichmäßig über die projizierte Fläche verteilte Pressung an. Reale Pressungsverteilung ist ungleichmäßig, besonders bei Spiel im Gelenk oder wenn sich der Bolzen unter Last durchbiegt, wodurch sich die Last an den Rändern der Auflagefläche konzentriert (Kantenlast).

Typischer Fehler: Ein häufiger Fehler ist, für Gabel und Stange dieselbe zulässige Flächenpressung anzunehmen, obwohl bewegliche Gleitsitze in Gelenken deutlich niedrigere zulässige Werte haben als feste Sitze. Ebenso wird bei der Gabel manchmal nur die Dicke eines Schenkels statt der Summe beider Schenkeldicken eingesetzt.