Calculation of lockbolt joints in mechanical engineering

• Published in: Materialwissenschaft und Werkstofftechnik 2020-03, Vol.51 (3), p.267-283
• Main Authors: Schwarz, M., Glienke, R., Wegener, F., Blunk, C., Henkel, K.‐M.
• Format: Article
• Language: English
• Subjects: Assembly; assembly preload; Bolted joints; Grooves; load bearing behavior; lockbolt assembly process; lockbolt joints; Lockbolts; Mathematical analysis; Mechanical engineering; mechanical joints; mechanische Fügeverbindungen; Montageprozess mit Schließringbolzen; Montagevorspannkraft mit Schließringbolzen; Notch sensitivity; Schließringbolzen; Tragfähigkeit; Verbindungen mit Schließringbolzen
• ISSN: 0933-5137; 1521-4052
• DOI: 10.1002/mawe.201900143

Lockbolts become increasingly important for modern mechanical engineering. The advantageous notch effect in consequence of a softer groove geometry, the larger stress cross section for the same nominal diameter and a lower scattering of preload results in the potential for increasing the load capacity of lockbolt systems in mechanical joints in comparison to conventional bolted joints. Consequently costs can be reduced with structural adjustments in mechanical engineering. These include the reduction of the required nominal diameter and consequently the reduction of component dimensions. Furthermore savings in manufacturing and assembly as well as cost reduction for maintenance are possible. For the calculation of lockbolt systems in mechanical joints the Technical Bulletin DVS‐EFB 3435–2 is available now for design and calculation engineers. The Technical Bulletin allows to calculate joints with lockbolt systems according to VDI 2230 – Part 1 [1, 2]. This paper presents joints with lockbolts in mechanical engineering. At first, the lockbolt technology and the assembly preload of the lockbolts will be introduced. After that the structural behavior of joints with lockbolts under static and alternating load will be presented. Finally, the modified calculation steps according to the VDI 2230 – Part 1 will be demonstrated [2]. Translation Schließringbolzen gewinnen immer mehr an Bedeutung im modernen Maschinenbau. Aufgrund der günstigeren Kerbwirkung durch eine entsprechende Schließrillengeometrie, des größeren Spannungsquerschnitts bei gleichem Nenndurchmesser und geringeren Streuungen der Montagevorspannkraft besteht beim Einsatz in mechanischen Fügeverbindungen das Potential der Tragfähigkeitssteigerung im Vergleich zu klassischen Schraubenverbindungen. Damit verbunden sind Kosteneinsparungen durch konstruktive Anpassungen im Maschinenbau. Dazu zählen eine Verringerung der erforderlichen Nenndurchmesser und die damit einhergehende Reduzierung der Bauteilabmessungen. Darüber hinaus sind Einsparungen in der Fertigung und Montage sowie Kostenreduzierungen für Wartung und Unterhaltung von Konstruktionen möglich. Für die Berechnung von Verbindungen mit Schließringbolzen im Maschinenbau steht das DVS‐EFB Merkblatt 3435‐2 den Konstruktions‐ und Berechnungsingenieuren zur Verfügung. Die Rechenschritte erfolgen in Anlehnung an die VDI 2230 – Blatt 1 [1, 2]. Der vorliegende Beitrag stellt Verbindungen mit Schließringbolzen im Maschinenbau vor. Dabei wird zunächst auf