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Das Gewinde ist eine profilierte Einkerbung, die fortlaufend wendelartig um eine zylinderförmige Wandung – innen oder außen – in einer Schraubenlinie verläuft. Die „Kerbe“ wird als Gewindegang bezeichnet. Diese Umsetzung des Prinzips der schiefen Ebene erlaubt große Längskräfte bei moderaten Umfangskräften. Schrauben erreichen dadurch ihre Haltekraft bzw. dort, wo Lasten bewegt oder Druck beziehungsweise Zug erzeugt werden muss, die entsprechenden Kräfte (Spindelpresse, Weinpresse, Wagenheber).
Bauteile mit Außen- (z. B. Schrauben) und solche mit Innengewinde (z. B. Muttern) müssen zueinander passen. Normen stellen sicher, dass trotz getrennter Herstellung immer eine Funktion von Bauteilen mit gleichen Nenndaten gewährleistet ist.
In einigen Fällen wird das Gegengewinde beim erstmaligen Zusammenfügen erzeugt, Beispiele: Schneidschraube oder Schneidmutter, Blechschraube, Holzschraube und Spanplattenschraube.
Gewinde lassen sich spanlos (umformend) oder spanend (Gewindeschneiden) erzeugen. Die spanlosen Verfahren sind in der Massenfertigung üblich und werden bevorzugt angewendet, weil sie technische Vorteile (glatte Oberfläche, erhöhte Festigkeit, ungebrochene Werkstofffaser) mit hoher Effizienz (kein Verlust durch zu entsorgende Späne) verbinden. Geschnitten werden Gewinde vorrangig in Teilen, die insgesamt schon spanend gefertigt werden (z. B. Drehteile, Frästeile).
auch Bolzengewinde, siehe auch Schraube, Gegenform: Innengewinde
auch Muttergewinde, siehe auch Mutter (Technik), Gegenform: Außengewinde
Eine Gewindestange hat keine Werkzeugangriffe und ist lediglich ein Stab mit einem Außengewinde. Gewindestangen werden zum Beispiel einbetoniert, um anschließend einen Gegenstand an dem Betonsockel zu befestigen. Auch lassen sich mit drehenden Gewindestangen länger andauernde Schub- und Zugarbeiten verrichten.
Beim Rechtsgewinde steigen bei Aufsicht auf das Gewinde die Gewindeflanken nach rechts an, eine andere Bezeichnung ist rechtssteigendes Gewinde.
Die Gewinde laufen durch Drehung im Uhrzeigersinn ineinander – dies ist die häufigste Form. Das Bild deutet an, in welche Richtung sich das Bauteil (Spindel oder Mutter) bei der Drehung bewegt.
Die Bevorzugung des Rechtsgewindes ist durch ergonomische Anforderungen zu erklären: Die überwiegende Mehrheit der Menschen sind Rechtshänder, die beim Drehen im Uhrzeigersinn ein größeres Drehmoment aufbringen können als gegen den Uhrzeigersinn. Durch die Reibungsverhältnisse am Keil beziehungsweise der schiefen Ebene ist das Anziehen eines Gewindes mit einem größeren Drehmoment verbunden als das Lösen des Gewindes. Das Rechtsgewinde kommt daher diesen beiden Umständen entgegen.
Beim Linksgewinde steigen bei Aufsicht auf das Gewinde die Gewindeflanken nach links an, eine andere Bezeichnung ist linkssteigendes Gewinde. Linksgewinde werden in Fertigungszeichnungen und Logistik mit den Buchstaben LH (für Left Hand) gekennzeichnet, z. B.: M16-LH. Der Schraubenkopf von Schlitzschrauben mit linksdrehendem Gewinde wird im Uhrmacherhandwerk mit einer Querrille markiert – auf dem Schraubenkopf erscheint ein Kreuz.
Die Gewinde laufen durch Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn ineinander. Linksgewinde kommen zum Einsatz:
Folgende Formen der Gewindeflanken sind gebräuchlich:
Spitzgewinde:
Spitzgewinde nach Normen | ||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Benennung | Profilskizze | Flanken-winkel | Kenn- buch- staben | Kurzbezeichnung1) Beispiel | Nenngröße [mm] |
nach Norm | Anwendung | |
Metrisches ISO-Regelgewinde / Spitzgewinde (ein- und mehrgängig) | 60° | M | M 0,8 | 0,3 – 0,9 | DIN 14-1 bis DIN 14-4 | Uhren- und Feinwerktechnik | ||
M 82) | 1 – 68 | DIN 13-1 | allgemein (Regelgewinde) | |||||
M 24 × 4 P 2 | DIN 13-52 | |||||||
M 6 × 0,752) M 8 × 1 - LH2) |
1 – 1000 | DIN 13-2 bis DIN 13-11 | allgemein, wenn die Steigung des Regelgewindes zu groß ist (Feingewinde) | |||||
M 24 × 4 P 2 | DIN 13-52 | |||||||
M 64 × 4 | 64 – 76 | DIN 6630 | Außengewinde für Fassverschraubungen | |||||
M 30 × 2 - 4H5H | 1,4 – 355 | LH9163-1 bis LH9163-4 LH9163-10 und LH9163-11 | für Luft- und Raumfahrt | |||||
Metrisches ISO-Gewinde mit Übergangstoleranzfeld (früher Gewinde für Festsitz) | M 10 Sn 4 M 10 Sk 6 |
3 – 150 | DIN 13-51 | für Einschraubenden an Stiftschrauben | nicht dichtend | |||
M 10 Sn 4 dicht | dichtend | |||||||
Metrisches ISO-Gewinde mit großem Spiel | M 36 | 12 – 180 | DIN 2510-2 | für Einschraubverbindungen mit Dehnschaft | ||||
Metrisches ISO-Gewinde, Aufnahmegewinde für Gewindeeinsätze | EG M | EG M 20 | 2 – 52 | DIN 8140-2 | Aufnahmegewinde (Regel- und Feingewinde) für Gewindeeinsätze aus Stahl | |||
Metrisches ISO-Gewinde für Festsitz | MFS | MFS 12 × 1,5 | 5 – 16 | DIN 8141-1 | für Festsitz in Aluminiumguss-Legierungen (Regel- und Feingewinde) | |||
Metrisches kegeliges Außengewinde | Kegelverhältnis zur Rotationsachse: 1:16 | M | M 30 × 2 keg | 6 – 60 | DIN 158-1 | für Verschlussschraube und Schmiernippel | ||
M 30 × 2 keg kurz | ||||||||
selbstformendes, kegeliges Außengewinde | Kegelwinkel zur Rotationsachse: 7°30' | 105° | S | S 8 × 1 | 6 – 10 | DIN 71412 | für Kegelschmiernippel; Gewinde ähnlich DIN 158-1, Flankenwinkel jedoch 105° | |
MJ-Gewinde | 60° | MJ | MJ 6 × 1 - 4h6h | 1,6 – 39 | ISO 5855-1 und ISO 5855-2 | Luft- und Raumfahrt | ||
MJ 6 × 1 - 4H6H | ||||||||
Fahrradgewinde | 60° | FG | FG 9,5 | 2 – 34,8 | DIN 79012 | Fahrrad- und Mopedtechnik | ||
1) Vollständige Bezeichnungen sind in den entsprechenden in der Tabelle aufgeführten Normen enthalten. 2) Bezeichnungen nach ISO 965-1 |
Rohrgewinde:
Rohrgewinde nach Normen | ||||||||
Benennung | Profilskizze | Flanken-winkel | Kenn- buch- staben | Kurzbezeichnung1) Beispiel | Nenngröße [Zoll] |
nach Norm | Anwendung | |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
zylindrisches Rohrgewinde für nicht im Gewinde dichtende Verbindungen | 55° | G | G 1 1⁄2 A G 1 1⁄2 B |
1⁄16 – 6 | ISO 228-1 | Außengewinde für Rohre, Rohrverbindungen und Armaturen | ||
G 1 1⁄2 | ||||||||
G 3⁄4 | 3⁄4, 1, 2 | DIN 6630 | Außengewinde für Fassverschraubungen | |||||
ohne | 5 1⁄2 | 5 1⁄2 | DIN 6602 | Außengewinde für Kesselwagen | ||||
zylindrisches Rohrgewinde für im Gewinde dichtende Verbindungen | Rp | Rp 1⁄2 | 1⁄16 – 6 | DIN 2999-1 | Innengewinde für Gewinderohre und Fittings | |||
Rp 1⁄8 | 1⁄8 – 1 1⁄2 | DIN 3858 | Innengewinde für Rohrverschraubungen | |||||
kegeliges Rohrgewinde für im Gewinde dichtende Verbindungen | Kegelverhältnis zur Rohrachse: 1:16 | R | R 1⁄2 | 1⁄16 – 6 | DIN 2999-1 | Außengewinde für Gewinderohre und Fittings | ||
R 1⁄8-1 | 1⁄8 – 1 1⁄2 | DIN 2858 | Außengewinde für Rohrverschraubungen | |||||
1) Vollständige Bezeichnungen sind in den entsprechenden in der Tabelle aufgeführten Normen enthalten. |
Trapezgewinde:
Sägengewinde:
Sägengewinde nach DIN-Normen | ||||||||
Benennung | Profilskizze | Flanken-winkel | Kenn- buch- staben | Kurzbezeichnung1) Beispiel | Nenngröße [mm] |
nach Norm | Anwendung | |
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metrisches Sägengewinde (ein- und mehrgängig) | eine Gewindeflanke um 3° senkrecht zur Bolzenachse geneigt | 30° | S | S 48 × 8 | 10 – 640 | DIN 513-1 bis DIN 513-3 | bei Aufnahme von einseitig wirkenden Kräften | |
S 40 × 14 P 7 | ||||||||
Sägengewinde 45° | eine Gewindeflanke senkrecht zur Bolzenachse | 45° | S | S 630 × 20 | 100 – 1250 | DIN 2781 | für hydraulische Pressen | |
Sägengewinde | eine Gewindeflanke um 3° senkrecht zur Bolzenachse geneigt | 30° | S | S 25 × 1,5 | 6 – 40 | DIN 20401-1 und DIN 20401-2 | im Bergbau | |
S 22 | 10 – 50 | DIN 55525 | für Kunststoffbehältnisse im Verpackungswesen | |||||
hintere Gewindeflanke um 10° senkrecht zur Bolzenachse geneigt | GS | GS 22 | ||||||
KS | KS 22 | |||||||
40° + 10° | KS 22 | 10 – 50 | DIN 6063-1 | für Kunststoffbehältnisse im Verpackungswesen |
Milchgewinde (siehe DIN 11851 sowie DIN 405) ist ein metrisches Rundgewinde mit grober Steigung, um die Reinigung zu erleichtern.
Die verbindlichen Definitionen der Gewinde-Kenngrößen sind, unabhängig der Gewindeart, in DIN 2244 und ISO 5408 festgelegt. Beide Normen stimmen nahezu überein.
Zudem muss grundsätzlich zwischen den Nominalmaßen und den zulässigen Grenzmaßen unterschieden werden. So hat z. B. der Flankendurchmesser des metrischen ISO-Regelgewindes M16x2 (für Außen- und Innengewinde) einen Nennwert von 14,701 mm, das entsprechende Außengewinde muss aber, beim üblichen Außengewinde-Toleranzfeld 6g, einen Flankendurchmesser zwischen 14,503...14,663 mm aufweisen.
Eingängige Gewinde sind die Regel, sie dienen vorwiegend der Befestigung. Bei mehrgängigen Gewinden sind mehrere Gewindegänge parallel (zum Beispiel) um den Schraubenschaft „gewickelt“. Sie dienen auch zur Befestigung oder mit Steilgewinde zur Vergrößerung des Gewinde-Hubs.
Im ersten Fall kann der Innendurchmesser einer Hohlschraube vergrößert und/oder eine dünnwandige Mutter verwendet werden. Das Gewindeprofil ist kleiner, die Last wird aber von mehreren Gängen aufgenommen. Dieses mehrgängige Gewinde hat im Ganzen die gleiche Steigung wie eingängiges Regelgewinde gleichen Außendurchmessers.
Im zweiten Fall wird das Gewindeprofil beibehalten, aber die Steigung wird vergrößert. Der vom Profil nicht benötigte Zwischenraum wird von einem zweiten oder weiteren Gewindegang gefüllt. Man erhält „Schnellschraubungen“, ein bestimmter Hub ist mit weniger Umdrehungen beziehungsweise in kürzerer Zeit erreichbar. Kraftverstärkung und Selbsthemmung sind kleiner als beim Regelgewinde, weil umgekehrt proportional zur Zahl der Gänge.
Die Schraubverschlüsse von Konservengläsern sind ein typischer Anwendungsfall eines mehrgängigen Gewindes. Vor allem der dünnwandige Deckel verlangt ein kleines Gewindeprofil, das Platz schafft für weitere Gewindegänge. Die höhere Zahl von Gängen hat auch den Vorteil, dass über den Umfang mehr als eine Stelle existiert, wo das Gewinde zu „greifen“ beginnt. Ein Steilgewinde liegt meistens nicht vor. Die Steigung ist die zum hier großen Gewindedurchmesser gehörende Regelsteigung. Sie ist so groß, dass die Betätigung eines solchen Verschlusses schnell vornehmbar ist. Begünstigt wird das auch dadurch, dass in der Regel nicht mehr als eine Drehung zwischen verschlossen und geöffnet vorgesehen werden muss. Die Selbsthemmung bleibt erhalten.
Echte mehrgängige Schnellverschlüsse werden angewendet, wenn der Gewindedurchmesser nicht vergrößerbar ist. Sie sind an Flaschen für Kosmetika oder Getränke und an hochwertigen Füllerkappen zu finden. Die beim Wiederverschluss nötige Selbsthemmung kann durch Zusatzmaßnahmen erreicht werden (zum Beispiel mit Schnappverbindungen oder gut haftende Oberflächenbeschichtungen der Deckel). Die Gewindesteigung und damit die Selbsthemmung ist außerdem vom Durchmesser und der Breite des Gewindesganges abhängig. Daher können mehrgängige Gewinde mit Gewindegängen, die in Bezug auf den Durchmesser schmal sind, auch ohne Zusatzmaßnahmen selbsthemmend sein.
In der Gas- und Wasserinstallationstechnik werden üblicherweise Rohrgewinde verwendet. Die Kenngröße wird in Zoll angegeben und bezog sich ursprünglich auf den Innendurchmesser oder die nominale Nennweite (DN) von mittelschweren Gewinderohren. Daneben sind allerdings auch leichte und schwere Gewinderohre mit unterschiedlichen Wandstärken bei gleicher Nennweite gebräuchlich.
Aus heutiger Sicht ist der Bezug auf den Innendurchmesser eher hinderlich und verwirrend:
In Europa ist das Whitworth-Gewinde gebräuchlich. Es wird auch zu BSP (zylindrisches Gewinde) (British Standard Pipe) abgekürzt.
Nach Norm werden im Gewinde dichtende (EN 10226-1, davor: DIN 2999) und nicht im Gewinde dichtende Rohrgewinde (ISO 228) unterschieden. Die Dichtheit bei nicht im Gewinde dichtenden Gewinden wird durch außerhalb des Gewindes angeordnete Dichtflächen erreicht.
Am gebräuchlichsten sind im Gewinde dichtende Rohrgewinde, diese werden als zylindrische Innengewinde und kegelige Außengewinde mit maßlicher Durchmesserüberschneidung ausgeführt.
Auf dem amerikanischen Kontinent ist hingegen das US-amerikanische NPT (National Pipe Thread) gebräuchlich. Die Maßangabe beinhaltet bei NPT-Gewinden neben der Durchmesserkodierung die Anzahl der Gewindegänge auf einem Zoll.
Wegen der unterschiedlichen Gangzahl je Zoll und geringfügiger Unterschiede im Durchmesser sind BSP- und NPT-Gewinde untereinander nicht vollständig verschraubbar. Erkennbar wird dies, wenn sich das Gewinde gar nicht oder nur einige (wenige) Umdrehungen einschrauben lässt.
Bezeichnungsbeispiele für im Gewinde dichtende Gewinde:
Bezeichnungsbeispiele für nicht im Gewinde dichtende Gewinde:
(A, B für die Toleranzklasse)
Rohraußengewinde werden oft auch – vor allem bei Messingteilen – aufgeraut, so dass der Hanf oder das Dichtband zum Abdichten beim Einschrauben besser im Gewinde hält und sich beim Eindrehen nicht verschiebt.
Ein Stahlpanzerrohrgewinde (früher auch PG-Gewinde) wird zur Verschraubung von Leitungsverlegerohren in der Elektroinstallation verwendet. Da die Rohre relativ dünnwandig sind, darf die Gewindetiefe auch nicht sehr groß sein.
Edison-Gewinde werden als Rundgewinde in Blech gedrückt/gewalzt/geprägt und auch für Schraubsicherungen und Heizelemente verwendet. Gängige Größen sind E5,5 (z. B. Modellbaulampen), E10 (Taschenlampe, Fahrradlicht), E14 (Mignon), E27 (Normal), E40 (leistungsstarke Metalldampf- und Scheinwerferlampen), wobei die Zahl den Durchmesser in mm angibt.
Kugelgewinde werden in die Oberfläche von Kugelgewindespindeln gerollt oder geschliffen, während Rollengewinde mit speziellen Schleifprozessen in die Oberfläche der Rollengewindespindel geschliffen werden. Kugel- und Rollengewindetriebe werden als Antriebselemente in der Lineartechnik eingesetzt, etwa zum Verfahren des Supports einer Drehmaschine.
In Technischen Zeichnungen werden Gewinde (Außengewinde, Innengewinde und Gewindebohrungen) durch genormte, symbolische Darstellung abgebildet, die in der ISO 6410 näher genormt sind.
Die Darstellung des Außengewindes (Bolzengewinde) und Innengewinde (Muttergewinde) ist in der Technischen Zeichnung unterschiedlich. Für die Draufsicht gilt:
Für die Seitenansicht gilt:
Wird in der Zeichnung ein Bolzen in einem Muttergewinde dargestellt, dann hat die Darstellung des Bolzens Vorrang (siehe auch ISO 6410-1).
Üblicherweise werden Gewinde verwendet, die der internationalen Normung unterworfen sind. Abweichend gibt es hin und wieder Hersteller, die aus verschiedensten Gründen von der Norm abweichende Gewinde anwenden. Das kann sicherheits- oder konstruktionsbedingt sein oder aber aus Konkurrenzgründen, so dass man auf jeden Fall auf Originalersatzteile zurückgreifen muss.
Abmessungen der gebräuchlichen Gewinde und allgemeine Bezeichnungsweisen finden sich in Tabellenbüchern oder in kostenpflichtig zu beziehenden Normen.
In diesem Artikel oder Abschnitt fehlen folgende wichtige Informationen: Es fehlt sehr viel zur Geschichte und Entwicklung von Gewinden. Wann kam Holz, wann Metall. Ab wann waren Gewinde allgemein verbreitet. Usw. Du kannst Wikipedia helfen, indem du sie recherchierst und einfügst.
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Die Archimedische Schraube hat eine Schraubenlinie. Sie ist um 200 v. Chr. im antiken Ägypten nachgewiesen und wurde für die Bewässerung eingesetzt. Eine Paarung von Innen- und Außengewinde ist hier nicht realisiert.
Auf einer Abbildung eines Schwerlastkranes von Francesco di Giorgio ist eine hölzerne Spindel dargestellt. Das Bild dürfte in etwa um 1480 entstanden sein.
Um 1800 verbesserte Henry Maudslay die Leitspindel der Drehbank dergestalt, dass die getrennte Herstellung von Außen- und Innengewinde möglich wurde. Bis dahin war das Paar Schraube und Mutter immer eine nicht austauschbare Einheit. Bei Maschinen wurden diese Paare gekennzeichnet, um die Übersicht zu behalten. Maudslay begann mit der Normung des Gewindes.
Joseph Whitworth (1803–1887) baute hierauf auf. Er legte nach systematischen Untersuchungen den Flankenwinkel von 55° fest. Zusammen mit der Steigung gab es nun eine verlässliche Norm für die Paarung von Außen- und Innengewinde.
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