DEUTSCHE NORM
Entwurf
Tragfähigkeitsberechnung von Wellen und Achsen
Oktober 2000
DF 743-3
Teil 3: Werkstoff-Festigkeitswerte ICS 21.120.10
Shafts and axles, calculation of of load capacity – Part 3: Strength of materials Calcul de la capacité des arbres et axes – Partie 3: Resistance des materiaux
Inhalt Seite
Vorwort . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2
1
Anwendun Anwendungsbe gsbereic reich h . . . . . . .. . . . . .. . . . . .. . . . . .. . . . . .. . . . . . .. . . . . . .. . . .
2
2
Normative Normative Verweisungen Verweisungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2
3
Allgemeine Allgemeine Formelzeiche Formelzeichen, n, Benennungen Benennungen und Einheiten Einheiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2
4
Werkstoff-Festi Werkstoff-Festigkeits gkeitswerte werte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.1 Dauerfestigkeit Dauerfestigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2 Fließgrenze Fließgrenze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2 2 3
Anhang A (normativ) (normativ)
Festigkeitsken Festigkeitskennwerte nwerte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3
Anhang B (informativ) (informativ)
Liste vergleichbarer vergleichbarer früherer Bezeichnunge Bezeichnungenn für Baustahl Baustahl . . . . .
5
Fortsetzung Seite 2 bis 5
3 0 9 0 0 2 d n a t S D C m r o N
Normenausschuss Maschinenbau (NAM) im DIN Deutsches Institut für Normung e.V.
© DIN Deu tsches Institu t für No rmung e. V. . Jede Art der Vervielfältigung, Vervielfältigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut für Normung e. V., Berlin, gestattet. Alleinverkauf Alleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin
Ref. Ref. Nr. DIN 743-3 743-3 : 2000-1 2000-10 0 P re re is is gr gr . 05 05
V er er tr tr ..- Nr Nr . 00 00 05 05
Seite 2 DIN 743-3 : 2000-10
Vorwort Diese Norm wurde erarbeitet von Fachleuten aus dem Normenausschuss Maschinenbau (NAM) im DIN Deutsches
Institut für Normung e.V., Antriebstechnik (Ant, AA 2.2) und des Instituts für Maschinenelemente und Maschinenkonstruktion der TU Dresden. DIN 743 „Tragfähigkeitsberechnung für Wellen und Achsen“ besteht aus: – Teil 1: „Einführung, Grundlagen“; – Teil 2: „Formzahlen und Kerbwirkungszahlen“; – Teil 3: „Werkstoff-Festigkeitswerte“; – Beiblatt 1: „Anwendungsbeispiele“.
1 Anwendungsbereich Diese Norm enthält für den Festigkeitsnachweis nach DIN 743-1 Angaben zu den erforderlichen Werkstoff-Festigkeitskennwerten. Liegen dem Anwender eigene Erkenntnisse oder Ergebnisse vor, so kann er diese für die Berechnung verwenden.
2 Normative Verweisungen
3 0 9 0 0 2 d n a t S D C m r o N
Diese Norm enthält durch datierte oder undatierte Verweisungen Festlegungen aus anderen Publikationen. Diese normativen Verweisungen sind an den jeweiligen Stellen im Text zitiert, und die Publikationen sind nachstehend aufgeführt. Bei datierten Verweisungen gehören spätere Änderungen oder Überarbeitungen dieser Publikationen nur zu dieser Norm, falls sie durch Änderung oder Überarbeitung eingearbeitet sind. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe der in Bezug genommenen Publikation. DIN 743-1 Tragfähigkeitsberechnung von Wellen und Achsen – Teil 1: Einführung, Grundlagen DIN 743-2 Tragfähigkeitsberechnung von Wellen und Achsen – Teil 2: Formzahlen und Kerbwirkungszahlen DIN EN 10025 Warmgewalzte Erzeugnisse aus unlegierten Baustählen – Technische Lieferbedingungen (enthält Änderung A1: 1993); Deutsche Fassung EN 10025 : 1990 DIN EN 10083-1 Vergütungsstähle – Teil 1: Technische Lieferbedingungen für Edelstähle (enthält Änderung A1 : 1996); Deutsche Fassung EN 10083-1 : 1991 + A1 : 1996 DIN EN 10083-2 Vergütungsstähle – Teil 2: Technische Lieferbedingungen für unlegierte Qualitätsstähle (enthält Änderung A1 : 1996); Deutsche Fassung EN 10083-2 : 1991 + A1 : 1996 DIN EN 10084 Einsatzstähle – Technische Lieferbedingungen; Deutsche Fassung EN 10084 : 1998 DIN EN 10113-1 Warmgewalzte Erzeugnisse aus schweißgeeigneten Feinkornbaustählen – Teil 1: Allgemeine Lieferbedingungen; Deutsche Fassung EN 10113-1 : 1993 DIN EN 10113-2 Warmgewalzte Erzeugnisse aus schweißgeeigneten Feinkornbaustählen – Teil 2: Lieferbedingungen für normalgeglühte/normalisierend gewalzte Stähle; Deutsche Fassung EN 10113-2 : 1993 DIN 17211 Nitrierstähle – Technische Lieferbedingungen
3 Allgemeine Formelzeichen, Benennungen und Einheiten Formelzeichen
Benennungen
Einheiten
s B ( Rm)
Zugfestigkeit
N/mm2
s S ( Re, Rp0,2)
Zugstreckgrenze
N/mm2
s zdW
Zug/Druck-Wechselfestigkeit
N/mm2
s bW
Biegewechselfestigkeit
N/mm2
t tW
Torsionswechselfestigkeit
N/mm2
4 Werkstoff-Festigkeitswerte Gültigkeitsbereich der Festigkeitswerte: – Die Festigkeitswerte gelten für den Temperaturbereich – 40 C ß u ß 150 C. Über u =150 C gehen die Festigkeitswerte um mehr als 10 % zurück, und es müssen temperaturabhängige Festigkeitswerte berücksichtigt werden. – Frequenzbereich bis 100 Hz. – Die Dauerfestigkeitswerte gelten für die Grenzlastspielzahl N G = 10 7. – Umlaufbiegung und Flachbiegung werden nicht unterschieden. Die Dauerfestigkeitswerte sind für die ungünstigere Umlaufbiegung angegeben. Die Kennwerte gelten für Werkstoffproben mit dem Durchmesser d B (siehe Anhang A) oder aus Halbzeug von etwa demselben Durchmesser. Die Kennwerte der Zugfestigkeit s B entsprechen den unteren Grenzen der für kleine Nennmaße (Bezugsdurchmesser d B) gültigen Bereiche, die in den metallurgischen Standards angegeben werden. Die Kennwerte der Streckgrenze s S entsprechen den für kleine Nennmaße (Bezugsdurchmesser d B) gültigen Mindestwerten nach diesen Standards. Falls die in dieser Norm angegebenen Kennwerte der Zugfestigkeit und Streckgrenze nachweislich überschritten werden, können auch die anderen Kennwerte entsprechend erhöht werden. °
°
°
4.1 Dauerfestigkeit Wenn nicht anders gegeben, können die Wechselfestigkeiten wie folgt ermittelt werden: s bW
R 0,5 · s B
(1)
s zdW
R 0,4 · s B
(2)
t tW
R 0,3 · s B
(3)
s B (s B
= Rm) gilt für eine Temperatur u = 20 C. °
Bei einsatzgehärteten Wellen gilt s B für die Kernhärte. Die Erhöhung der Festigkeit durch die Einsatzhärtung wird durch den Oberflächenverfestigungsfaktor K V berücksichtigt (siehe DIN 743-2). Liegt die Festigkeit durch die Brinellhärte H HB vor, kann die Beziehung s B R 3,6 · H HB (4) benutzt werden (gültig für s B ß 1 300 N/mm2). Die Brinellhärte H HB gilt für eine Temperatur u = 20 C. ANMERKUNG: Es ist wesentlich, ob s B bzw. H HB für die Bauteilgröße gilt, was anzustreben ist (dann ist K 1(d eff ) = 1, siehe DIN 743-2), oder für den Bezugsdurchmesser d B bekannt ist (dann ist im allgemeinen K 1(d eff ) < 1 und K 1(d eff ) nach DIN 743-2 zu bestimmen). °
Seite 3 DIN 743-3 : 2000-10 Die nach den Gleichungen (1) bis (4) berechneten Kennwerte der Werkstoff-Wechselfestigkeit haben etwa dieselbe
Überlebenswahrscheinlichkeit wie die Werkstoff-Zugfestigkeit.
Anhang A
4.2 Fließgrenze s S (s S = Rp) gilt für eine Temperatur u = 20 C und kann den Tabellen A.1 bis A.4 entnommen werden. °
(normativ)
Festigkeitswerte
Die Werte gelten für den jeweils angegebenen Bezugsdurchmesser werte dar.
d B; s B
= s B(d B),
s S
= s S(d B) usw. und stellen Mindest-
Tabelle A.1: Festigkeitswerte für allgemeine Baustähle nach DIN EN 10025 s B
Kurzname 1)
1)
d B
N/mm2
ß
3 mm
s S
1)3)
s zdW
2)
s bW
2)
t tW
2)
N/mm2
N/mm2
N/mm2
N/mm2
S235JR
360
235
140
180
105
S275JR
430
275
170
215
125
E295
490
295
195
245
145
S355JO
510
355
205
255
150
E335
590
335
235
290
180
E360
690
360
275
345
205
1)
Nach DIN EN 10025
2)
Richtwerte, berechnet nach Gleichungen (1) bis (3)
3)
gilt für Nenndurchmesser d B ß 16 mm Tabelle A.2: Festigkeit für schweißgeeignete Feinkornbaustähle nach DIN EN 10113 Kurzname 1)
s B d B
1)
ß
N/mm2
s S
1)3)
100 mm
N/mm2
N/mm2
N/mm2
N/mm2
s zdW
2)
s bW
2)
t tW
2)
S275N
370
275
150
185
110
S355N
470
355
190
235
140
S420N
520
420
210
260
155
S460N
550
460
220
275
165
1)
Nach DIN EN 10113
2)
Richtwerte, berechnet nach Gleichungen (1) bis (3)
3)
gilt für Nenndurchmesser d B ß 16 mm Tabelle A.3: Festigkeitswerte für Einsatzstähle im blindgehärteten Zustand nach DIN EN 10084 Kurzname 1)
s B3)
s S 3)
s zdW 2)
s bW 2)
t tW 2)
N/mm2
N/mm2
N/mm2
N/mm2
N/mm2
C10E
750
430
300
375
225
17Cr3
1 050
750
420
525
315
16MnCr5
900
630
360
450
270
20MnCr5
1 100
730
440
550
330
900
630
360
450
270
1 150
830
460
575
345
20MoCrS4 18CrNiMo7-6 4)
Nenndurchmesser d B ß 11 mm 3 0 9 0 0 2 d n a t S D C m r o N
1)
Nach DIN EN 10084
2)
Richtwerte, berechnet nach Gleichungen (1) bis (3)
3)
Richtwerte
4)
d B
ß
16 mm
Seite 4 DIN 743-3 : 2000-10 Tabelle A.4: Festigkeitswerte für Vergütungsstähle 3) im vergüteten Zustand nach DIN EN 10083 Kurzname 1)
s B
1)
N/mm2
1)
s S
N/mm2
s zdW
2)
s bW
2)
t tW
2)
N/mm2
N/mm2
N/mm2
1 C 22
500
340
200
250
150
2 C 22
500
340
200
250
150
1 C 25
550
370
220
275
165
1 C 30
600
400
240
300
180
1 C 35
630
430
250
315
190
1 C 40
650
460
260
325
200
1 C 45
700
490
280
350
210
2 C 45
700
490
280
350
210
1 C 50
750
520
300
375
220
(1 C 60)
850
580
340
425
250
46Cr2
900
650
360
450
270
41Cr4
1 000
800
400
500
300
34CrMo4
1 000
800
400
500
300
42CrMo4
1 100
900
440
550
330
50CrMo4
1 100
900
440
550
330
36CrNiMo4
1 100
900
440
550
330
30CrNiMo8
1 250
1 050
500
625
375
34CrNiMo6
1 200
1 000
480
600
360
Nenndurchmesser d B ß 16 mm 1)
Nach DIN EN 10083
2)
Richtwerte, berechnet nach Gleichungen (1) bis (3)
3)
Festigkeitswerte für normalisierte Vergütungsstähle sind DIN EN 10083 zu entnehmen. Es gelten die Gleichungen (1) bis (3).
Tabelle A.5: Festigkeitswerte für Nitrierstähle nach DIN 17211 s B1)
s S1)
s zdW 2)
s bW 2)
t tW 2)
N/mm2
N/mm2
N/mm2
N/mm2
N/mm2
31CrMo12
1 000
800
400
500
300
31CrMoV9
1 000
800
400
500
300
15CrMoV59
900
750
360
450
270
34CrAlMo5
800
600
320
400
240
34CrAlNi7
850
650
340
425
255
Kurzname 1)
Nenndurchmesser d B ß 100 mm
3 0 9 0 0 2 d n a t S D C m r o N
1)
Nach DIN 17211
2)
Richtwerte, berechnet nach Gleichungen (1) bis (3)
Seite 5 DIN 743-3 : 2000-10
Anhang B
(informativ)
Liste vergleichbarer früherer Bezeichnungen für Baustahl Tabelle B.1: Bezeichnungen für Baustahl
Bezeichnung S235JR S275JR E295
DIN EN 10025 : 1990
DIN EN 10113 : 1993
Vergleichbare frühere Bezeichnungen 1)
Vergleichbare frühere Bezeichnungen2)
Werkstoff-Nr.
Kurzname
1.0037 1.0044 1.0050
St 37-2 St 44-2 St 50-2 St 52-3 St 60-2 St 70-2
S355JO E335 E360 1)
3 0 9 0 0 2 d n a t S D C m r o N
1.0060 1.0070
Nach DIN 17100 : 1980
Bezeichnung S275N S355N S420N S460N
2)
Werkstoff-Nr.
Kurzname
– 1.0562 1.8902 1.8901
– StE 355 StE 420 StE 460
Nach DIN 17102 : 1983
