Es ist wirklich nicht so einfach wie eine Faustregel - es gibt viele Faktoren in jeder Anwendung. Ich gehe davon aus, dass Ihre Schraubenanwendung eine ziemlich traditionelle Situation ist, in der Sie ein Stück Material an ein anderes (eine Scherebene) schrauben, kein komplexeres Sandwich (Isolationskissen, Übergangsplatten usw.).
Bei den meisten Schraubverbindungen sollen die Schrauben eine Klemmkraft senkrecht zu den Passflächen bereitstellen, damit sich eine große Reibungskraft zwischen den beiden zu verschraubenden Materialien entwickeln kann. Während wir so ziemlich immer prüfen, ob die Bolzen die Last auf Scherung halten können, ist für die Gestaltung der Verbindung im Hinblick auf die Leistung die Klemmwirkung ein größerer Gesichtspunkt. Wenn Ihre Passflächen sehr flach und sauber sind und Ihre beiden Materialien sehr steif, können Sie sich vorstellen, dass ein einziger großer Bolzen für jedes Problem ausreichen würde, da die Klemmkraft die gleiche Reibung über die gesamte Passfläche ausübt. Ein Problem bei der Verwendung eines einzelnen Bolzens besteht darin, dass das Gelenk, wenn es rutscht, in eine Richtung rutschen kann, die die Mutter gegen den Bolzen löst, was zu einem katastrophalen Ausfall führt.
In der Realität sind unsere beiden Oberflächen normalerweise etwas flexibel, schmutzig und nicht flach. Aus diesem Grund übt ein Bolzen eine Klemmkraft nur für einen kleinen Bereich um sich herum erfolgreich aus, sodass Verbindungen, die einem Moment widerstehen (wie die meisten Motorhalterungen), mit einem einzelnen Bolzen nicht sehr effektiv sind. Wenn Sie stattdessen mehr Schrauben hinzufügen, die weiter voneinander entfernt sind, entstehen Momentpaare, bei denen aufgrund des Abstands zwischen den einzelnen Schrauben die tatsächliche Rutschfestigkeit der einzelnen Schrauben geringer ist. Im Allgemeinen möchten Sie für Verbindungen, die einem Moment widerstehen, die Gesamtgröße des Schraubenmusters innerhalb des vorgegebenen Rahmens maximieren.
Natürlich gibt es noch eine Reihe anderer Faktoren. Da die absolute Toleranz bei größeren Schrauben größer ist, sind in der Regel schlampigere Bohrungen erforderlich. Dies bedeutet, dass die Ausrichtung nicht so gut ist wie bei kleineren Schrauben. Wenn Sie jedoch Ihre Komponenten unabhängig voneinander ausrichten (durch Messen oder mit einer Schablone) und die Schrauben festziehen, können Sie die Komponente genauso gut an der richtigen Stelle aufbewahren. Umgekehrt erfordert das Ausrichten vieler kleiner Schrauben eine präzisere Bearbeitung Ihrer Teile als das Ausrichten einiger größerer Schrauben, da die Löcher für kleinere Schrauben im Allgemeinen weniger überdimensioniert sind. Dies ist in erster Linie auf den kleineren Übermaßfaktor zurückzuführen, wird aber durch die Tatsache verstärkt, dass je mehr Löcher Sie haben, desto wahrscheinlicher ist es, dass der schlimmste Fall eintritt (bei dem zwei Löcher nur innerhalb der Toleranz in entgegengesetzten Richtungen voneinander liegen) Natürlich könnten Sie ungewöhnlich große Löcher für kleinere Schrauben bohren, aber Sie würden feststellen, dass der Kopf (und / oder die Unterlegscheibe) nicht sehr viel Kontakt mit dem Basismaterial haben würde.
Was die Kosten angeht, so sind die Kosten für die Bearbeitung der Teile bei bescheidenen Abmessungen mit ziemlicher Sicherheit höher als die Kosten für die Befestigungselemente selbst. Daher sind ein paar größere Schrauben die bessere Option - etwas teurere Schrauben, aber weniger Löcher zum Bohren. Die Größe eines zu bohrenden Lochs hat weitaus geringere Auswirkungen auf die Kosten als die Zeit zum Auffinden eines neuen Lochs. Dies gilt insbesondere dann, wenn es tief genug ist, um mehrere Schritte (wie ein Spotting-Bohrer oder ein Zentrierbohrer) und daher einen Werkzeugwechsel zu erfordern. Abhängig von Maßstab, Material und Dicke sind kleinere Löcher manchmal sogar teurer, da sie weniger aggressiv gebohrt werden müssen, um einen Werkzeugbruch zu vermeiden. Zwei große Ausnahmen von dieser Aussage wären, wenn Ihre Teile durch Gießen, Spritzgießen oder einen ähnlichen volumetrischen Prozess in der Masse hergestellt werden oder wenn sie durch ein Profilierungsverfahren wie Wasserstrahl- oder Laserschneiden geschnitten werden, wobei der Hauptantrieb lineare Zoll sind der Kosten. Wie Sie bereits bemerkt haben, hängt die Zeit für die Montage des Geräts hauptsächlich von der Anzahl der Schrauben und nicht von deren Größe ab. Bei einer bestimmten Gewindelänge lässt sich eine große Schraube tatsächlich schneller festziehen. Dies begünstigt also auch weniger, größere Schrauben.
Eine Formel für die Klemmkraft ist nichts Besonderes. Sobald Sie die Vorspannung für jede Schraube im eingebauten Zustand festgestellt haben, multiplizieren Sie diese einfach mit dem statischen Reibungskoeffizienten für Ihre Passflächenkombination. Der schwierige Teil besteht darin, die Vorspannung für jede Schraube zu ermitteln. Es gibt Formeln, die die Spannung in Abhängigkeit von Drehmoment, Steigungswinkel und Material angeben. Es ist jedoch bekannt, dass diese nicht sehr genau sind. Der beste Weg, um diesen Wert zu ermitteln, ist die direkte Messung nach dem Festziehen der Schrauben mit der gleichen Methode, die Sie in der Produktion anwenden (Drehmoment, Gefühl, Drehen der Mutter usw.).