Schraubverbindungen zählen zu den am häufigsten eingesetzten und zugleich am häufigsten unterschätzten Verbindungselementen im Maschinenbau. Wer eine Schraubenberechnung nach Roloff/Matek durchführt, folgt dem in Lehre und Industrie etablierten Standardwerk der Maschinenelemente – und stellt damit sicher, dass Vorspannkraft, Anziehdrehmoment und Sicherheitsfaktoren korrekt dimensioniert sind. Genau dafür haben wir bei JUS Spanntechnik ein kostenloses Online-Tool entwickelt, das die aufwendige manuelle Rechnung nach VDI 2230 und Roloff/Matek in wenigen Sekunden abbildet.

In diesem Artikel erfahren Sie, worauf es bei der Schraubenberechnung ankommt, welche Formeln nach Roloff/Matek zugrunde liegen und wie Sie unser Tool nutzen, um Auslegungsfehler in der Praxis zu vermeiden.

Eine unterdimensionierte Schraubverbindung kann sich unter Betriebslast lösen, während eine überdimensionierte Vorspannkraft das Bauteil oder die Schraube selbst beschädigt. Beide Fehler haben in der Praxis gravierende Folgen: von ungeplanten Stillständen bis hin zu sicherheitskritischen Ausfällen an Spannmitteln, Vorrichtungen oder Maschinenkomponenten. Gerade im Bereich der Spanntechnik – etwa bei der Befestigung von Spannfuttern, Montagevorrichtungen oder Aufspannelementen – entscheidet die richtige Schraubenberechnung darüber, ob ein Bauteil den auftretenden Kräften dauerhaft standhält.

Die Grundlage der meisten technischen Berechnungen in Studium und Praxis bildet dabei das Standardwerk „Maschinenelemente“ von Roloff/Matek. Die dort beschriebene systematische Vorgehensweise zur Schraubenberechnung – von der Betriebskraft über die Vorspannkraft bis zur Montagevorspannkraft – hat sich als Referenzmethode in nahezu jedem Ingenieurbüro und jeder technischen Ausbildung etabliert.

Wer eine Schraubenberechnung nach Roloff/Matek durchführt, arbeitet typischerweise mit folgenden Kenngrößen:

Betriebskraft (F_A): Die äußere Kraft, die auf die Schraubverbindung im Betrieb einwirkt – etwa durch Zug, Querkraft oder Vibration.

Klemmkraft (F_KA): Die Mindestkraft, die auch unter Betriebslast in der Trennfuge verbleiben muss, damit die Verbindung dicht oder rutschfest bleibt.

Vorspannkraft (F_M): Die beim Anziehen der Schraube aufgebrachte Kraft, die sich aus Betriebskraft, Klemmkraft, Setzbetrag und Anziehfaktor zusammensetzt.

Anziehdrehmoment (M_A): Das Drehmoment, mit dem die Schraube angezogen werden muss, um die berechnete Vorspannkraft zu erreichen – abhängig von Reibungskoeffizienten, Gewindesteigung und Schraubenkopfgeometrie.

Sicherheitsfaktor (S_F): Der Abstand zwischen der tatsächlichen Beanspruchung und der Streckgrenze der Schraube, um ein plastisches Versagen sicher auszuschließen.

Die exakte Berechnung dieser Größen erfordert nach Roloff/Matek mehrere ineinandergreifende Formeln, die insbesondere bei dynamisch belasteten Verbindungen oder bei der Kombination unterschiedlicher Werkstoffe schnell unübersichtlich werden können.

Damit Sie diese Schraubenberechnung nicht händisch mit Tabellenwerk und Taschenrechner durchführen müssen, stellt JUS Spanntechnik ein interaktives Berechnungstool zur Verfügung. Es orientiert sich an der bewährten Methodik nach Roloff/Matek und VDI 2230 und liefert Ihnen in wenigen Schritten:

• die erforderliche Vorspannkraft für Ihre Anwendung
• das passende Anziehdrehmoment inklusive Reibungseinfluss
• den resultierenden Sicherheitsfaktor gegen Fließen
• eine übersichtliche, nachvollziehbare Darstellung aller Zwischenergebnisse

Das Tool ist besonders praxisnah für alle, die im Bereich Spanntechnik, Vorrichtungsbau oder Maschinenmontage regelmäßig Schraubverbindungen auslegen müssen – ohne dabei jedes Mal ein Fachbuch wälzen zu wollen. Es ersetzt keine vollständige Auslegung nach VDI 2230 für sicherheitskritische Anwendungen, gibt Ihnen aber eine fundierte und schnelle erste Orientierung auf Basis anerkannter Berechnungsgrundlagen.

Die Schraubenberechnung nach Roloff/Matek kommt in ganz unterschiedlichen Kontexten zum Einsatz:

Vorrichtungsbau: Bei der Konstruktion von Montage- und Spannvorrichtungen, wie sie etwa im SI-MON-Programm von JUS Spanntechnik eingesetzt werden, müssen Befestigungsschrauben so ausgelegt sein, dass sie den Prozesskräften dauerhaft standhalten.

Spannfutter-Montage: Auch bei der Befestigung von Spannfuttern an der Maschinenspindel spielt die korrekte Vorspannkraft eine entscheidende Rolle für Rundlaufgenauigkeit und Betriebssicherheit.

Instandhaltung und Retrofit: Wer bestehende Anlagen nachrüstet oder wartet, muss häufig prüfen, ob vorhandene Schraubverbindungen für neue Lastfälle noch ausreichend dimensioniert sind.

Ausbildung und Studium: Nicht zuletzt ist die Schraubenberechnung nach Roloff/Matek fester Bestandteil der Maschinenbau-Ausbildung – unser Tool eignet sich daher auch hervorragend, um Berechnungsergebnisse aus dem Studium schnell zu verifizieren.

• Betriebskraft ermitteln: Analysieren Sie zunächst, welche Kräfte im Betrieb tatsächlich auf die Verbindung wirken.
• Klemmkraftbedarf festlegen: Bestimmen Sie, welche Mindestklemmkraft für Dichtheit oder Reibschluss notwendig ist.
• Vorspannkraft berechnen: Mit unserem Tool ermitteln Sie auf Basis dieser Werte die erforderliche Montagevorspannkraft.
• Anziehdrehmoment ableiten: Das Tool berechnet direkt das passende Drehmoment für Ihren Schraubentyp und Reibwert.
• Sicherheit prüfen: Abschließend zeigt Ihnen die Berechnung, ob die gewählte Schraubengröße ausreichend Sicherheit gegen Fließen bietet.

Eine sorgfältige Schraubenberechnung ist die Grundlage jeder sicheren und langlebigen Verbindung im Maschinen- und Vorrichtungsbau. Mit unserem kostenlosen Online-Tool auf Basis der bewährten Methodik nach Roloff/Matek machen wir diese Berechnung für Sie zugänglich – egal ob Sie Vorrichtungen konstruieren, Spannfutter montieren oder Ihre Ergebnisse aus dem Studium überprüfen möchten.

Testen Sie jetzt unser Schraubenberechnung-Tool und erhalten Sie in Sekunden eine fundierte Auslegung für Vorspannkraft, Anziehdrehmoment und Sicherheitsfaktor.

Sie haben Fragen zur Auslegung Ihrer Spannmittel oder Montagevorrichtungen? Das Team von JUS Spanntechnik unterstützt Sie gerne mit persönlicher Beratung – kontaktieren Sie uns direkt oder werfen Sie einen Blick in unseren Online-Shop für passende Spanntechnik-Lösungen.