Spielfreie Welle-Nabe-Verbindung - Drehmomentsteigerung schnell und sicher

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Überprüfung der Flächenpressung

Nach DIN 6892, Methode B, ergibt sich mit fw=0,4 und Sicherheit eins ein übertragbares Drehmoment von 540 Nm. Eine Verlängerung der Passfeder ist nicht zielführend, da ltr/d = 1,3 nicht überschritten werden soll.

Überprüfung der Dauerfestigkeit der Welle

In der oben dargestellten Anordnung beträgt das Biegemoment am Wellenabsatz im Freistich 750 Nm. Dasselbe Biegemoment soll der Einfachheit halber am Beginn der Fuge wirken, so dass daraus das Verhältnis statische Torsionsspannung/Umlauf-Biegespannung = 0,4 resultiert.

Verbindung ohne Übermaß, Wellenwerkstoff 42CrMo4V (Bild 1)

Aus den oben genannten, am Institut von Prof. Leidich (TU Chemnitz) durchgeführten, Forschungsarbeiten ist bekannt, dass bei der gezeigten Anordnung (Fugenpressung = 0) und nicht gehärtetem Wellenstumpf der Bruch im Freistich oder an der Passfedernut auftreten kann. Der Festigkeitsnachweis für den Freistich ergibt mit der Kerbwirkungszahl βcb = 2,9 für den Freistichradius R = 0,6 mm ein übertragbares Drehmoment von ca. 600 Nm (bei Sicherheit eins). Die zulässige Belastung der Passfedernut ist jedoch niedriger, hier können nur ca. 480 Nm übertragen werden.

Verbindung ohne Übermaß, Wellenwerkstoff 16MnCr5, einsatzgehärtet (Bild 1)

Die Einsatzhärtung erhöht die Dauerfestigkeit im Freistich um nahezu 80 %, so dass sich der potentielle Bruchort gegenüber dem Vergütungsstahl in die Fuge bzw. zur Passfedernut hin verschiebt. Das übertragbare Drehmoment an der Passfedernut beträgt hier ca. 510 Nm. In beiden Fällen (V1, V2) ist die Passfedernut das begrenzende Element für die Dauerfestigkeit. Dieser Mangel kann durch eine überlagerte Pressung (z.B. erzeugt durch eine Schrumpfscheibe) behoben werden. (Auf der nächsten Seite gibt es mehr Infos)

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