Eingaben
Gewindenenndurchmesser d, Steigung P, Reibungsdurchmesser der Auflage Db sowie gemessene Vorspannkraft F und Anziehdrehmoment T; optional getrennt gemessenes Gewinde- und Auflagedrehmoment.
Schraubenverbindungen · Anziehversuch
Reibungszahl-Rechner für den Anziehversuch nach ISO 16047
Anders als die Anziehdrehmoment- und Vorspannkraftrechner, die von angenommenen Reibwerten ausgehen, wertet dieser Rechner einen tatsächlich durchgeführten Anziehversuch aus: Aus im Prüfstand gemessener Vorspannkraft F und Anziehdrehmoment T bestimmt er die Gesamtreibungszahl μtot nach ISO 16047, Abschnitt 10.2. Werden zusätzlich Gewinde- und Auflagedrehmoment getrennt gemessen, liefert er auch μth und μb einzeln.
Reibwerte für die Konstruktion verwenden: Anziehdrehmoment und Vorspannkraft.
ISO16047
02
Reibungszahlen nach ISO 16047
Messwerte eingeben.
Eingaben und Rechenweg
Reibungszahl aus dem Anziehversuch nach ISO 16047
Bestimme Gesamt-, Gewinde- und Auflagereibungszahl sowie den K-Faktor aus im Prüfstand gemessenem Drehmoment und Vorspannkraft.
Zusammenhang
Die Gesamtreibungszahl folgt der Näherungsgleichung μtot = (T/F − P/2π) / (0,577·d2 + 0,5·Db) nach ISO 16047, Abschnitt 10.2. Bei getrennter Messung liefern die Abschnitte 10.3 und 10.4 μth und μb einzeln.
Beispiel
M10, P = 1,5 mm, F = 30.000 N, T = 52,447 N·m, Db = 14,63 mm: μtot = 0,1205. Mit getrennt gemessenem Tth = 26,113 N·m und Tb = 26,334 N·m ergeben sich μth = 0,1213 und μb = 0,1200 – rückgerechnet aus einem Fall mit angenommenem μ = 0,12 auf beiden Seiten, zur Kontrolle der Näherungsgenauigkeit.
Quellen und Grenzen: ISO 16047:2005 + A1:2012 (DIN EN ISO 16047:2025-08), Abschnitt 10.2 bis 10.4.
Reibungszahl aus dem Anziehversuch nach ISO 16047 im Detail
Bestimme Gesamt-, Gewinde- und Auflagereibungszahl sowie den K-Faktor aus im Prüfstand gemessenem Drehmoment und Vorspannkraft.
Warum ist das die Umkehrung der Anziehdrehmomentrechnung?
Der Anziehdrehmoment- und der Vorspannkraftrechner gehen von angenommenen oder aus Datenblättern übernommenen Reibwerten aus, um daraus Drehmoment oder Vorspannkraft vorherzusagen – das ist die Auslegung. Dieser Rechner löst das umgekehrte Problem: Ein realer Anziehversuch mit instrumentierter Schraube oder Kraftmessscheibe liefert F und T als Messwerte, und daraus wird die tatsächlich vorliegende Reibungszahl bestimmt. Das ist die Prüfung, mit der die Annahmen für die Auslegungsrechnung überhaupt erst gewonnen werden.
Formel und Variablen
μtot = (T/F − P/2π) / (0,577·d2 + 0,5·Db)
μth = (Tth/F − P/2π) / (0,577·d2)μb = Tb / (0,5·Db·F)K = T / (F·d)
| Symbol / Eingabe | Bedeutung |
|---|---|
| T | Gemessenes Gesamtanziehdrehmoment in N·mm. |
| F | Im Versuch gemessene Vorspannkraft (Klemmkraft) in N, üblicherweise bei 75 % der Prüfkraft Fp. |
| P | Gewindesteigung in mm. |
| d2 | Flankendurchmesser des Schraubengewindes, d2 = d − 0,6495·P nach ISO 724. |
| Db | Reibungsdurchmesser der Kopf- oder Mutterauflage, Db = (Do+dh)/2. |
| Tth | Gewindedrehmoment, separat gemessen oder aus Tth = T − Tb. |
| Tb | Auflagedrehmoment (Kopf- oder Mutterauflage), separat gemessen oder aus Tb = T − Tth. |
| μtot | Gesamtreibungszahl – unterstellt gleiche Reibung in Gewinde und Auflage. |
| μth | Gewindereibungszahl, nur bestimmbar bei zusätzlich gemessenem Tth. |
| μb | Reibungszahl in der Kopf-/Mutterauflage, nur bestimmbar bei zusätzlich gemessenem Tb. |
| K | K-Faktor, ein normierter Kennwert des Anziehverhaltens ohne Aufteilung in Gewinde- und Auflageanteil. |
Eingaben richtig wählen
Gewindenenndurchmesser d, Steigung P, Reibungsdurchmesser der Auflage Db sowie gemessene Vorspannkraft F und Anziehdrehmoment T; optional getrennt gemessenes Gewinde- und Auflagedrehmoment.
So benutzt du den Rechner
Geometrie (d, P, Db) und die im Versuch gemessene Vorspannkraft F sowie das zugehörige Anziehdrehmoment T eingeben. Wurden Gewinde- und Auflagedrehmoment zusätzlich getrennt gemessen, liefert die Option auch μth und μb.
Schritt-für-Schritt-Beispiel
M10, P = 1,5 mm, F = 30.000 N, T = 52,447 N·m, Db = 14,63 mm: μtot = 0,1205. Mit getrennt gemessenem Tth = 26,113 N·m und Tb = 26,334 N·m ergeben sich μth = 0,1213 und μb = 0,1200 – rückgerechnet aus einem Fall mit angenommenem μ = 0,12 auf beiden Seiten, zur Kontrolle der Näherungsgenauigkeit.
Warum liefert die Gesamtreibungszahl nur einen Vergleichswert?
μtot unterstellt ausdrücklich, dass Gewinde- und Auflagereibungszahl gleich groß sind (ISO 16047, 10.2) – das ist in der Praxis so gut wie nie exakt der Fall, weil Gewindegang und Kopfauflage unterschiedliche Flächenpressungen, Gleitgeschwindigkeiten und oft auch unterschiedliche Beschichtungen haben. μtot eignet sich deshalb, um Chargen, Beschichtungen oder Schmiermittel untereinander zu vergleichen, nicht aber als exakter Eingabewert für eine Drehmoment-Vorspannkraft-Berechnung, wenn Gewinde- und Auflagereibung tatsächlich verschieden sind. Für diesen Fall sind die getrennt gemessenen Werte μth und μb heranzuziehen.
Reibungszahlen und K-Faktor sind dimensionslos, Kräfte in Newton, Drehmomente in Newtonmeter, Längen in Millimeter.
Typische Anwendungen
Qualitätssicherung von Schraubenchargen, Vergleich von Beschichtungen oder Schmierstoffen, Gewinnung realistischer Reibwerte für die Anziehdrehmoment- und Vorspannkraftrechner bei abweichenden Oberflächen.
Annahmen, Grenzen und typische Fehler
ISO 16047:2005 + A1:2012 (DIN EN ISO 16047:2025-08), Abschnitt 10.2 bis 10.4.
Typischer Fehler: Nicht Db mit dem Lochdurchmesser der Scheibe verwechseln – Db ist der mittlere Reibungsdurchmesser der Auflagefläche, (Do+dh)/2, nicht deren Innen- oder Außenmaß allein. Die Messung sollte laut Norm bei 75 % der Prüfkraft Fp erfolgen; bei stark abweichendem Vorspannkraftniveau ist die Übertragbarkeit auf andere Anziehfälle eingeschränkt.
Häufige Fragen
Wie wird der Reibwert einer Schraubenverbindung nach ISO 16047 bestimmt?
Aus im Anziehversuch gemessener Vorspannkraft F und Anziehdrehmoment T über die Näherungsgleichung μtot = (T/F − P/2π)/(0,577·d2 + 0,5·Db) nach Abschnitt 10.2 der Norm.
Was ist der Unterschied zwischen Gewindereibung und Kopfreibung?
Gewindereibung μth wirkt in den Gewindeflanken beim Übertragen des Drehmoments in eine axiale Kraft; Kopf- bzw. Auflagereibung μb wirkt in der Kontaktfläche zwischen Schraubenkopf oder Mutter und dem Bauteil. Beide zusammen ergeben näherungsweise das Gesamtanziehdrehmoment.
Warum kann derselbe Anziehdrehmomentwert unterschiedliche Vorspannkräfte erzeugen?
Weil der überwiegende Teil des Drehmoments – oft 80 bis 90 % – als Reibung in Gewinde und Auflage verbraucht wird, nicht als Vorspannkraft. Schwankende Schmierung, Oberfläche oder Beschichtung ändern diesen Reibanteil und damit die erreichte Vorspannkraft bei gleichem Drehmoment.
Welche Messgrößen benötigt eine ISO-16047-Prüfung?
Mindestens Vorspannkraft F und Anziehdrehmoment T für die Gesamtreibungszahl. Für die getrennte Gewinde- und Auflagereibungszahl werden zusätzlich das Gewindedrehmoment Tth und/oder das Auflagedrehmoment Tb benötigt, üblicherweise mit einem instrumentierten Prüfdorn gemessen.
Ist der ermittelte Reibwert direkt auf jede Schraubengröße übertragbar?
Nur wenn Oberfläche, Beschichtung, Schmierung und Werkstoffpaarung gleich bleiben – der Reibwert ist eine Eigenschaft der Kontaktbedingungen, keine feste Materialkonstante. Er lässt sich dann in die Anziehdrehmoment- und Vorspannkraftrechnung für andere Gewindegrößen mit denselben Reibbedingungen übernehmen.
Welche Rolle spielen Schmierung und Beschichtung?
Sie bestimmen den Reibwert direkt: Ein geschmiertes oder beschichtetes Gewinde kann μ um den Faktor 2 oder mehr gegenüber blankem, trockenem Stahl senken. Deshalb ist der ISO-16047-Versuch für jede Oberflächen-/Schmierstoffkombination gesondert durchzuführen, nicht pauschal aus einer Tabelle zu übernehmen.