P 229: Grundlagen für die Dimensionierung von schrumpfgeklebten Welle-Nabe-Verbindungen

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ISBN: 3-930621-54-1 Artikelnummer: 1e93a83383aa Kategorien: ,

Beschreibung

Welle-Nabe-Verbindungen werden in vielen Bereichen der industriellen Praxis zur Kraft- und Momentenübertragung eingesetzt. Typische Anwendungsgebiete sind Komponenten der Antriebstechnik, Förder- und Hebezeuge, Getriebeelemente sowie Produkte innerhalb des Straßenfahrzeugbaus und der Walzwerktechnik. Demzufolge gibt es eine Vielzahl technischer Lösungen, die je nach Art der Beanspruchung und der konstruktiven Gegebenheiten reib-, form- oder stoffschlüssig ausgeführt sind.
Gegenüber den meisten gebräuchlichen Welle-Nabe-Verbindungen – in der Regel Paßfeder- oder elementare Querpreßverbindungen, die infolge hoher Spannungskonzentrationen im Bereich des Nabensitzes eine nur geringe Dauerfestigkeit erreichen – weisen insbesondere die schrumpfgeklebten Verbindungen eine ganze Reihe wirtschaftlicher und technologischer Vorteile auf. So kann etwa im Vergleich zu Schrumpfverbindungen das zur Kraftübertragung erforderliche Übermaß auf ein Zehntel reduziert werden, so daß bei vergleichbaren Tragfähigkeiten deutlich reduzierte Verbindungseigenspannungen vorliegen.
Eine Systematisierung der Einflußparameter auf das mechanische Verhalten schrumpfgeklebter Verbindungen, deren empirische Ermittlung und anschließende Aufbereitung im Sinne relativer Festigkeitswerte ermöglicht die Berechenbarkeit derartiger Verbindungen. Der im Projekt erarbeitete Berechnungsansatz schließt auch überlagerte schwingende Belastungen mit ein und ist damit in großem Maße für die industrielle Anwendung geeignet.
Durch Variation von Klebstoffen und des Nabenaußendurchmessers sind weitere Erkenntnisse zum Verhalten dieser Verbindungen – hier insbesondere unter schwingender Torsion und Umlaufbiegung mit überlagerter statischer und schwingender Torsion – gewonnen worden, die in das analytische Berechnungsmodell einfließen. Die Auslegung der Verbindungen wird damit auch für Anwendungsbereiche möglich, für die nur wenig oder keine experimentellen Grundlagen zur Verfügung stehen. Bei zusammengesetzten Maschinenelementen unter schwingender Belastung ist häufig die Bildung von Passungsrost problematisch im Hinblick auf die Lebensdauer. Bezüglich der  Passungsrostentwicklung lassen sich durch die Verwendung von Klebstoffen bei schrumpfgeklebten Verbindungen insbesondere durch eine langsame Abkühlung im Fügeprozeß, die bei sonst optimalen Bedingungen eine geschlossene Klebschicht gewährleisten soll, Entstehungsmechanismen von Passungsrost hinauszögern beziehungsweise vermeiden.
Das Fügeverfahren ist für einen Wellendurchmesserbereich von etwa 20 mm aufwärts bis zu Verbindungen des Gro ßmaschinenbaus mit Durchmessern von über 1m interessant. Aus wirtschaftlicher Sicht ist die Fertigung sowohl vom eigentlichen Fertigungsaufwand bis hin zu den Materialkosten als vorteilhaft zu bewerten. Voraussetzung für qualitativ hochwertige Produkte ist außer der notwendigen Oberflächenreinheit vor allem die Qualifizierung der Mitarbeiter im Hinblick auf die Einführung der Fügetechnik Kleben.
Die technologischen Eigenschaften des Schrumpfklebens ermöglichen eine bessere Werkstoffausnutzung des Stahls und lassen Leichtbaukonzeptionen ohne Werkstoffsubstitution zu. Durch konsequentes Umsetzen dieser noch immer innovativen Fügetechnik lassen sich Marktpositionen im internationalen Wettbewerb sichern.
STUDIENGESELLSCHAFT STAHLANWENDUNG e.V.

Veröffentlichung:
1996

Autoren:
Prof. Dr.-Ing. O. Hahn, Dipl.-Wirt.-Ing. G. Hild