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Springer Vieweg - Maschinenbau - Roloff Matek | Roloff Matek Maschinenelemente Journals, Academic Books & Online Media

Fragen zum Kapitel 12

Frage 12.1 

Bei welchen Anforderungsmerkmalen sind Passfedern besonders geeignet? Welches sind die Vor- und Nachteile gegenüber den Spannverbindungen? In welchen Fällen kann auf die Berechnung von Passfedern verzichtet werden? - Lösungshinweise s. Lehrbuch Abschn. 12.1 mit Bild 12-1 und 12.2.1-1.

Antwort zur Frage 12.1 

Passfedern sind besonders geeignet, wenn Naben axial verschiebbar sein sollen und wenn eine einfache Montage und Demontage wichtig ist. - Vorteile gegenüber Spannverbindungen: Einfache Montage und Demontage, Nabe axial verschiebbar (auch unter Last). - Nachteile gegenüber Spannverbindungen: Zur Übertragung stoßartiger und wechselnder Drehmomente weniger geeignet, keine Aufnahme von Axialkräften, Nabe nicht in Drehrichtung versetzbar, relativ hohe Kerbwirkung und Fertigungskosten, Unwucht. - Auf eine Berechnung der Passfeder kann verzichtet werden, wenn kein wechselndes Drehmoment vorliegt und die zum Wellendurchmesser gehörigen Passfeder- und üblichen Nabenabmessungen gewählt werden (Passfederlänge > 0,9 · Wellendurchmesser).

Frage 12.2 

Anhand von Skizzen ist der Kraftfluss bei unterschiedlich gestalteten Nabenausführungen (z.B. mittige und außermittige Anordnung des Scheibenstegs) zu erläutern. - Lösungshinweise s. Lehrbuch Abschn. 12.2.1-1 mit Bild 12-4.

Antwort zur Frage 12.2 

S. Lehrbuch Bild 12-4: Bei der Ausführung nach Bild 12-4a muss vor allem der unmittelbare Bereich neben der Wellenschulter die Kräfte übertragen, die tragende Länge der Passfeder ist damit sehr klein. Größere Bereiche der Passfeder tragen bei mittiger Anordnung des Scheibenstegs. Noch günstiger sind die Verhältnisse bei der Ausführung nach Bild 12-4c.

Frage 12.3 

Der Unterschied zwischen einem Längspressverband und einem Querpressverband ist anzugeben? Es ist zu erklären, wann diese unterschiedlichen Pressverbände vorwiegend zur Anwendung kommen. - Lösungshinweise s. Lehrbuch Abschn. 12.3.1-1 und 12.1 mit Bild 12.1.

Antwort zur Frage 12.3 

Längspressverbände werden durch Aufpressen der Nabe auf die Welle im kalten Zustand erzeugt, wobei die Fügefläche geölt sein sollte. Querpressverbände werden durch Erwärmen der Nabe (Schrumpfpressverband) bzw. Unterkühlen der Welle (Dehnpressverband) vor dem Fügen hergestellt oder indem durch die Nabe oder Welle Öl in die Fuge gedrückt wird (Ölpressverband). - Anwendung: Längspressverbände werden eingesetzt, wenn das Erwärmen der Nabe kritisch ist z.B. wegen Wärmeverzug oder Enthärtungsgefahr. Schrumpfpressverbände sind vorteilhaft, wenn hohe Reibwerte in der Fuge erforderlich sind (Fuge kann entfettet werden). Dehnpressverbände werden verwendet, wenn die Endbearbeitung der Nabe vor dem Fügen erfolgen soll oder die erforderliche Erwärmung die zulässige überschreitet. Ölpressverbände werden vorwiegend bei großen Wälzlagern eingesetzt. Für die Wahl des Fügeverfahrens sind auch Kriterien wie vorhandene Anlagen zum Aufpressen, Erwärmen bzw. Unterkühlen und Montagekosten zu berücksichtigen.

Frage 12.4 

Durch welche Grenzen werden das Mindestmaß und das Höchstmaß bei einem Pressverband bestimmt? Wie würde sich eine geringfügige Überschreitung des errechneten Höchstübermaßes auswirken? - Lösungshinweise s. Lehrbuch Abschn. 12.3.1-2.

Antwort zur Frage 12.4 

Das Mindestübermaß ist für die Übertragung des geforderten Moments erforderlich. Das Höchstübermaß wird durch die Werkstoff-Fließgrenze von Nabe bzw. Welle bestimmt. Eine geringe Überschreitung des Höchstübermaßes führt zu elastisch/plastischen Verformungen. Diese sind bei Pressverbänden in der Regel zulässig, allerdings nicht bei durchgehärteten Naben, Graugussnaben und nicht bei Vollwellen, wenn deren Festigkeit geringer als die der Nabe ist.

Frage 12.5 

Es ist zu klären, für welchen Betriebszustand die Berechnungsgleichungen zur Auslegung von Pressverbänden Gültigkeit haben. Es ist anzugeben, weshalb mit zunehmender Drehzahl das übertragbare Drehmoment abnimmt. - Lösungshinweise s. Lehrbuch Abschn. 12.3.1-2 mit Bild 12-7 und 12.3.1-4.

Antwort zur Frage 12.5 

Die Berechnungsgleichungen für Pressverbände gelten für zylindrische Bauteile aus Stahl mit gleichbleibendem Außendurchmesser und kleinen Drehzahlen. Mit zunehmender Drehzahl kommt es aufgrund der Fliehkräfte zur Verringerung des Fugendrucks und damit des übertragbaren Drehmoments.

Frage 12.6 

Die Berechnungsgleichungen zur Auslegung der Pressverbände gelten nur für zylindrische Fügeteile. Die Berechnung eines Pressverbands ist darzulegen, für den diese Voraussetzung nicht zutrifft. - Lösungshinweise s. Lehrbuch Abschn. 12.3.1-2 mit Bild 12-17.

Antwort zur Frage 12.6 

S. Lehrbuch Bild 12-17: Bei Pressverbänden mit unterschiedlichen Nabendurchmessern wird zweckmäßig für jede Teillänge (lF1...lFn) mit den jeweils zugehörigen Außendurchmessern (DAa1...DAan) des Außenteils das übertragbare Moment (T1...Tn) einzeln ermittelt und anschließend zum Gesamtmoment addiert: Tges = T1 + T2 + ... + Tn.

Frage 12.7 

Das Kegelverhältnis C ist mathematisch in der Form C = f(D1, D2, l) zu definieren. Es ist anzugeben, in welcher Größenordnung das Kegelverhältnis für übliche Welle-Nabe-Verbindungen vorzusehen ist. Lösungshinweise s. Lehrbuch Abschn. 12.3.2-1 mit TB 12-8.

Antwort zur Frage 12.7 

Das Kegelverhältnis ergibt sich zu C = (D1 – D2)/l. Übliche Kegelwinkel sind 1 : 10 für kegelige Wellenenden und 1 : 20 für Werkzeugaufnahmen.

Frage 12.8 

Es ist zu erläutern, warum zusätzliche Passfedern in Verbindung mit dem Kegelpressverband nicht sinnvoll sind. Anhand eines Beispiel ist anzugeben, in welchen Ausnahmefällen sie dennoch eingesetzt werden können. - Lösungshinweise s. Lehrbuch Abschn. 12.3.2.1.

Antwort zur Frage 12.8 

Bei Kegelpressverbänden schiebt sich das verspannte Außenteil bei der ersten Belastung der Verbindung durch eine Drehmoment schraubenförmig auf das Innenteil auf. Dieser Vorgang wird durch die Passfeder behindert. Damit entsteht keine ausreichende reibschlüssige Verbindung. Soll eine eindeutige Lage der Nabe auf dem Innenteil erfolgen, z.B. für Regelvorgänge, kann der Einsatz von Passfedern sinnvoll sein.

Frage 12.9 

Es sind die Auswirkungen durch ungleiche Einstellwinkel (α/2) bei der Bearbeitung von Außen- und Innenteil zu erläutern (evtl. anhand einer Skizze). Es ist anzugeben, welchen Einfluss diese Abweichungen (selbst innerhalb der zugelassenen Toleranz) auf die Verbindung haben. - Lösungshinweise s. Lehrbuch Abschn. 12.3.2-1.

Antwort zur Frage 12.9 

Ungleiche Einstellwinkel bei der Bearbeitung von Außen- und Innenteil verringern die Traganteile des Kegelpressverbands. Damit wird auch das übertragbare Drehmoment geringer als berechnet.

Frage 12.10 

Durch welche Grenzen ist der erforderliche Aufschub (amin und amax) zum Erreichen des Fugendrucks bei der Herstellung eines Kegelpressverbands bestimmt? - Lösungshinweise s. Lehrbuch Abschn. 12.3.2-2.

Antwort zur Frage 12.10 

Der Aufschubweg wird von dem zu übertragenden Drehmoment (amin) sowie durch den zulässigen Fugendruck des schwächeren Bauteils (amax) bestimmt.

Frage 12.11 

Unter welchen Voraussetzungen gelten die Berechnungsgleichungen zur Auslegung der Kegelpressverbände? - Lösungshinweise s. Lehrbuch Abschn. 12.3.2-2.

Antwort zur Frage 12.11 

Die Berechnungsgleichungen für Kegelpressverbände gelten für gleiche Einstellwinkel für das Außen- und Innenteil ohne herstellungsbedingte Toleranzen und für kleine Drehzahlen.

Frage 12.12 

Die Vorteile der Spannelementverbindung gegenüber dem Kegelpressverband und dem zylindrischen Pressverband sind zu nennen. Anhand von Skizzen ist der Aufbau und die Wirkungsweise unterschiedlicher Spannsätze anzugeben. - Lösungshinweise s. Lehrbuch Abschn. 12.3.3-1 und 12.3.3-2.

Antwort zur Frage 12.12 

Vorteile von Spannelementverbindungen sind eine schnelle und leichte Montage und Demontage und dass eine beliebige Lage der Nabe in axialer und tangentialer Richtung einfach realisierbar ist. - S. Lehrbuch Bild 12-23: Kegel-Spannsätze, Aufbau: Die Spannsätze bestehen aus mindestens zwei geschlossenen oder geschlitzten konischen, innen oder außen zylindrischen Stahlringen, die über integrierte Schrauben gegeneinander verspannt werden. Wirkungsweise: Durch die axiale Verspannung der konischen Stahlringe wird eine Presspassung zwischen Welle und Spannelement und zwischen Spannelement und Nabe aufgebaut. Die Momente werden von der Welle über das Spannelement auf die Nabe übertragen. - S. Lehrbuch Bild 12-25a: Schrumpfscheiben, Wirkungsweise: Durch die axiale Verspannung der konischen Stahlringe wird die Nabe gegen die Welle gepresst und dadurch eine Presspassung zwischen Welle und Nabe direkt aufgebaut, die die Momente überträgt. - S. Lehrbuch Bild 12-25b: Außen-Spannsatz, Wirkungsweise: Durch die axiale Verspannung der konischen Stahlringe wird der Spannsatz gegen die Welle gepresst. Die Momente werden über die Presspassung zwischen Welle und Spannsatz auf die Nabe übertragen, die mit dem Spannsatz durch eine reibschlüssige axiale Verspannung verbunden ist.

Frage 12.13 

Für Spannelement- und Spannsatzverbindungen sind Aussagen hinsichtlich der Tole-ranzen von Welle und Nabenbohrung sowie der Beschaffenheit der Fügeflächen zu machen. - Lösungshinweise s. Lehrbuch Abschn. 12.3.3-1.

Antwort zur Frage 12.13 

Toleranzen: Welle (h6) h8, Nabenbohrung (H7) H8(Klammerwert bei Wellendurchmesser ‹ 40 mm). - Oberfläche der Fugenflächen je nach Spannsatz: Rz ‹ 10 µm bzw. Rz ‹ 16 µm.

Frage 12.14 

Durch welche Grenzen ist bei den Spannsätzen das Anziehmoment der Spannschrauben zum Aufbau des erforderlichen Fugendrucks festgelegt? - Lösungshinweise s. Lehrbuch Abschn. 12.3.3.1.

Antwort zur Frage 12.14 

Das für den Spannsatz angegebene Drehmoment muss größer sein als das zu übertragende Drehmoment. Durch das Anziehen der Schrauben der Spannsätze darf die zulässige Fugenpressung nicht überschritten werden.

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