Untersuchungen zur Gestaltfestigkeit von Passfederverbindungen

Beschreibung

Passfederverbindungen werden in der Antriebstechnik wegen ihrer einfachen Herstellung und Montage sehr häufig zur Leistungsübertragung verwendet. Den genannten Vorteilen (Herstellung, Montage und formschlüssige Drehmomentübertragung) stehen Nachteile wie die Minderung der Wellenfestigkeit und im Gegensatz zur Pressverbindung größere Verdrehspiele gegenüber. Die Minderung der Wellenfestigkeit durch eine Passfederverbindung hängt dabei von einer Vielzahl von Faktoren ab. Neben den bekannten geometrischen sind es vor allem tribologische Einflussfaktoren. Mittels umfangreicher experimenteller und numerischer Untersuchungen wurde die Wirkung von einzelnen Einflussfaktoren auf die Gestaltfestigkeit der Passfederverbindung näher untersucht. Dabei werden vor allem die Art der Belastung, ein Übermaß zwischen Welle und Nabe und Beschichtungen der Welle näher betrachtet. Durch metallografische Untersuchungen einzelner Wellenbrüche konnte der Anrissort und somit der Mechanismus des Dauerbruches bei Passfederverbindungen geklärt werden. Mit dieser Kenntnis ist es möglich, gezielt Maßnahmen am Tribosystem Passfederverbindung vorzunehmen, um die Gestaltfestigkeit der Passfederverbindung zu steigern. Mit Hilfe numerischer Untersuchungen wird die Verteilung der rissinitiierenden ersten Hauptspannung in der Welle bei unterschiedlichen Belastungs- bzw. Geometrievarianten bestimmt. Die dabei gewonnenen Ergebnisse helfen bei der Deutung der experimentellen Untersuchungen. Dennoch lassen sich nicht alle im Versuch beobachteten Effekte restlos klären, da mit der verwendeten Simulationstechnik nur eine ungenügende Abbildung des Tribosystems erreichbar ist. Die Vorhersage des potentiellen Anrissortes gelingt aber mit dem erweiterten Ruiz-Kriterium. Aufbauend auf den experimentellen und numerischen Untersuchungen werden Auslegungsempfehlungen für Wellen mit Passfederverbindungen erarbeitet, um das Festigkeitspotenzial des Wellenwerkstoffes optimal ausnutzen zu können. Die in der vorliegenden Dissertation erzielten Erkenntnisse dienen dem Anwender zur besseren Auslegung von Passfederverbindungen, als das heute mit den gültigen Normenwerken DIN 743 und DIN 6892 möglich ist.

Autor*in

Frank Forbrig

Themen in »Untersuchungen zur Gestaltfestigkeit von Passfederverbindungen«

Beschichtungen Normierte Wöhlerlinie RUIZ-Kriterium Reibdauerermüdung Welle-Nabe-Verbindung

Stimmen zu »Untersuchungen zur Gestaltfestigkeit von Passfederverbindungen«

Details

Link teilen