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Welle-Naben-Verbindung Flashcards

1
Q

Nenne die Funktionen einer Welle-Nabe-Verbindung: ?? (4)

A
  • Drehmomentübertragung
  • Ein- bzw. Ableiten von Drehmomenten
  • Übertragung von Kräften in axialer und/oder radialer Richtung
  • feste oder bewegliche Verbindung zwischen Bauteilen
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2
Q

Welle-Nabe-Verbindung am Produktbeispiel Motorrad

Keilwelle
—> Integrierte Nabe in der Schaltklaue für die 5.Schaltstufe
- Axial verschiebbar, aber drehfest auf Welle gelagert
- koppelt Losräder formschlüssig mit der Abtriebswelle

Keilwelle
—> an der Abtriebswelle
- formschlüssige Verbindung zws. Abtriebswelle und Zahnriemenscheibe

Kerbzahnwelle
—> an der Schaltbetätigung
- formschlüssige Verbindung zur Schaltwippe

Kickstarter:

  • Zahnwelle (links) zur Aufnahme und Weiterleitung des Startmoments
  • Nabe(unten) —> Erzeugung des Startmoments durch Fußkraft und Hebel
  • Klemmsitz mit geschlitzter Nabe zur axialen Sicherung, Kraftschluss der Verzahnung und Übertragung des Drehmoments
  • Zahnwelle —> Verdrehsicherung und Übertragung des Drehmoments

(Nur lesen, Skript Folie 4+5!)

A

…

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3
Q

Übersicht Welle-Nabe-Verb.

Nenne 3 Unterteilungen und zu jeder mind. 2 Beispiele!

A
  • formschlüssige WNV
    —> Passfeder
    —> Scheibenfeder
    —> Keilwelle (…)
- reib- bzw. kraftschlüssige WNV
—> Klemmverbindung 
—> Kegel-Pressverband 
—> Ringfeder-Spannelement 
—> Spannhülsen (...)
  • stoffschlüssige WNV
    —> Kleben
    —> Löten
    —> Schweißen
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4
Q

formschlüssige WNV haben immer einen Mitnehmer, die für einen Formschluss zwischen der Welle und der Nabe sorgen.

Wahr/Falsch?

A

Wahr

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5
Q

Passfeder - Darstellung

—> Skript Folie 8

A

…

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6
Q

Formschlüssige WNV - Passfeder nach DIN 6885-1

Merkmale?

A
  • Übertragung des Drehmoments nur durch Formschluss
  • möglichst keine wechselnden Drehmomente
  • Schwächung der Welle (Gefahr: Dauerbruch der Welle, Unwucht)
  • Gleitsitz der Nabe nur unter Benutzung von Halteschrauben an der Passfeder
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7
Q

Formschlüssige WNV - Passfeder nach DIN 6885-1

—> Skript Folie 9 Formen A - F ansehen

A

…

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8
Q

Flächenpressung und Scherung einer Passfeder

Kräfte und Pressung an der Passfeder:

Formel?

A

( r2 * Ft2 = -r1 * Ft1 = - d/2 * Ft )

Ft = (2*Mt) / d

Ft: Umfangskraft
Mt: Wirkendes Torsionsmoment (Drehmoment)
d: Durchmesser des Kraftangriffspunktes von Ft

—> Skript Folie 13

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9
Q

Flächenpressung und Scherung einer Passfeder

—> siehe Skript Folie 12+13!

Berechnung der mittleren Flächenpressung pm: (Formel)?

A

pm = Ft / ((h - t1) * ltr) = (2Mt) / (d(h-t1)*ltr) <= pzul

Ft: Umfangskraft 
h: Höhe der Passfeder 
ltr: tragendende Passfederlänge 
h-t1: die in der Nabe tragende Passfederhöhe 
b: Breite der Passfeder

Mt: wirkendes Torsionsmoment (Drehmoment)
d: Durchmesser des Kraftangriffspunktes von Ft

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10
Q

Kräfte und Pressung an der Passfeder

Berechnung der Schubspannung tau? (Formel)

A

tau = Ft / (bltr) = (2Mt) / (dbltr)

Ft: Umfangskraft
ltr: tragendende Passfederlänge
b: Breite der Passfeder
Mt: wirkendes Torsionsmoment (Drehmoment)
d: Durchmesser des Kraftangriffspunktes von Ft

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11
Q

Ansatz zur Berechnung der Spannung

  1. Pressung zwischen Welle und Passfeder
  2. Pressung zwischen Passfeder und Nabe
  3. Schubspannung in der Passfeder

—> Rechnung siehe Skript Folie 14 !!!!!!!!

A

Ansehen!

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12
Q

Passfeder

Wie viele Beanspruchungen haben wir und welche?

A

3 !

  1. Pressung zwischen Welle und Passfeder
  2. Pressung zwischen Passfeder und Nabe
  3. Schubspannung in der Passfeder

—> zur Berechnung siehe Folie 14

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13
Q

Lastaufteilung einer Passfederverbindung

Lastaufteilung
—> mit Tragfaktor (k); Anzahl der Passfedern (i)

Tragfaktor(k)

  • k = 1 für eine Passfeder (i=1)
  • k ≈ ?? für zwei Passfedern (i=2)

Wie wird der Tragfaktor in der Formel zur Berechnung der mittleren Flächenpressung integriert?

A
  • k ≈ 0,75
    _______________

pm = (2Mteq) / (d(h-t1) * ltr * i * k)

—> im Nenner noch mit i und k multiplizieren also

h: Höhe der Passfeder
ltr: tragendende Passfederlänge
h-t1: die in der Nabe tragende Passfederhöhe
Mteq: Äquivalenzmoment (Mteq = KsubA * Mt)
d: Durchmesser des Kraftangriffspunktes von Ft
k: Tragfaktor

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14
Q

Welche Formeln braucht man in der Regel für einen Festigkeitsnachweis?

A

pm = (2Mteq) / (d(h-t1)*ltr) <= pzul/S

pzul = 0,9 * Rsubemin

Mteq = KsubA * Mt

______
- Rsubemin: Minimum der Streckgrenzen von Wellen-, Naben- und Passfederwerkstoff
—> für Naben aus spröden Werkstoff(z.B. Grauguss) ist Rm anstelle von Re zu verwenden

  • KsubA: Anwendungsfaktor (DIN 3990-1)
  • Mteq: Äquivalenzmoment (mit Anwendungsfaktor)
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15
Q

Wie berechnet man Mteq (Äquivalenzmoment) ?

A

Mteq = Mt * KsubA

Mt: wirkendes Torsionsmoment (Drehmoment)
KsubA: Anwendungsfaktor (DIN 3990-1)

—> KsubA siehe Tabelle Folie 17

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16
Q

Wie berechnet man pzul?

A

pzul = 0,9 * Rsubemin

Rsubemin: Minimum der Streckgrenzen von Wellen-, Naben- und Passfederwerkstoff
—> für Naben aus spröden Werkstoff(z.B. Grauguss) ist Rm anstelle von Re zu verwenden

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17
Q

Für was steht Rsubemin?

A

Minimum der Streckgrenzen von Wellen-, Naben- und Passfederwerkstoff
—> für Naben aus spröden Werkstoff(z.B. Grauguss) ist Rm anstelle von Re zu verwenden

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18
Q

Passfeder DIN 6885

—> Wie lautet die Verdrillbedingung?

A

Aufgrund der ungleichmäßigen Flächenbelastung wegen der relativen Verdrillung von Welle und Nabe sollte, unabhängig von der wirklichen Federlänge l, nur mit einer tragenden Länge ltr <= 1,3*d (Wellendurchmesser) gerechnet werden.

—> Tragelängen über 1,3 * d leisten keinen nennenswerten Beitrag zur Drehmomentenübertragung

—> gleiches gilt sinngemäß für Keil und Zahnwellen

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19
Q

Tragelängen über 1,3*d leisten keinen nennenswerten Beitrag zur Drehmomentenübertragung.

Wahr/Falsch?

A

Wahr

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20
Q

Ist die Verdrillbedingung ltr <= 1,3 * d (Wellendurchmesser) nicht erfüllt, sind die zuvor getroffenen Annahmen nicht gültig und es kann mit dieser Berechnungsmethode(zur zulässigen Flächenpressung?)keine Aussage getroffen werden.

Wahr/Falsch?

A

Wahr

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21
Q

Passfeder

Hinweise zur Gestaltung: ??(5)

A
  • sollte etwas kürzer sein als Nabe
  • Sicherung der Nabe gegen axiales Verschieben durch Sicherungs-, Stellenringe, Distanzhülsen und Wellenschultern
  • Nebenabmessungen L und D werden in Abhängigkeit vom Wellendurchmesser ausgewählt
  • je nach Nebenanordnung sind die Passungen zws. Welle und Nabe auszuwählen:
    • Nabe auf Wellenende —> enge Übergangspassung
    • Nabe auf langer Welle —> weite Übergangspassung (um gute Montierbarkeit zu gewährleisten)
  • soll Nabe verschiebbar auf der Welle sein, so muss ein Gleitsitz gewählt werden
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22
Q

Die Passfeder sollte etwas kürzer als die Nabe sein

Wahr/Falsch?

A

Wahr

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23
Q

Wie wird die Nabe gegen axiales Verschieben gesichert?

A

Durch:

  • Sicherungsringe
  • Stellringe
  • Distanzhülsen
  • Wellenschultern
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24
Q

Nabenabmessungen L und D werden in Abhängigkeit vom ?? ausgewählt.

A

Wellendurchmesser

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25
Q

Je nach Nabenanordnung sind die Passungen zwischen Welle und Nabe auszuwählen:

1) Welche Passung, wenn Nabe auf Wellenende?
2) Welche Passung, wenn Nabe auf langer Welle?

A

1) enge Übergangspassung

2) weite Übergangspassung
—> um gute Montierbarkeit zu gewährleisten

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26
Q

Soll die Nabe verschiebbar auf der Welle sein, so muss was gewählt werden?

A

Ein Gleitsitz

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27
Q

Fertigung von Nuten

Mit welchem Fräser lässt sich eine Nut:

1) der Form A herstellen?
2) der Form b herstellen?

A

1) Fingerfräser

2) Scheibenfräser

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28
Q

Berechnung des Mindestwellendurchmessers

1) bei Torsionsbelastung: dmin = ??
2) bei reiner Biegebelastung: dmin = ??

A

1) dmin = 3.Wurzel((Mt16) / (pi𝜏zul))

2) dmin = 3.Wurzel((Mb32) / (pi Ωzul))

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29
Q

dmin stellt den absolut kleinsten Durchmesser dar, der ohne detailliertere Berechnungen nicht unterschritten werden sollte.

Wahr/Falsch?

A

Wahr

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30
Q

Berechnung Mindestwellendurchmesser

Dimensionierung einer Welle mit Passfedernut
—> der Durchmesser des inneren Kreises muss mindestens dem berechneten Mindestwellendurchmesser entsprechen, da ?(1)?

Dimensionierung einer Welle mit Keil-/Zahnprofil
—> analog zur Welle mit Passfedernut ist für eine Keil-/Zahnwelle der ?(2)? zu dimensionieren

Siehe Skipt Folie 22

A

(1) da eine Passfedernut die Belastbarkeit reduziert
(2) innere Durchmesser

—> siehe Abbildungen Folie 22!!!!!!!!

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31
Q

Keilwellen
—> Abb. Folie 23

Kleinwellen nach DIN ISO 14
—> siehe Tabelle Folie 24+25 ansehen

32
Q

Formschlüssige WNV - Keil- und Zahnwellen

  • gerade Flanken
  • Evolventenflanken
  • Kerbverzahnung

Orden diese den Abbildungen a)-c) auf Folie 26 zu!

33
Q

Lastaufteilung bei Keil- und Zahnwellen

Lastaufteilung (analog zu Passfeder)

Formel?

A

pm = (2*Mteq) / (Dm * htr * ltr * k * z) <= pzul

Mit Tragfaktor (k); Anzahl der Zähne/Keile (z)

34
Q

Lastaufteilung bei Keil- und Zahnwellen

Tragfaktor k

  • k = ??
  • > für Zahn- und Keilwellenverb. mit Innen- und Außernzentrierung
  • k = ??
  • > für Zahn- und Keilwellenverb. mit Flankenzentrierung
  • k = ??
  • > für Kerbverzahnung
  • htr = ??
  • pzul kann analog zur Passfeder berechnet werden
A

Tragfaktor k

  • k = 0,75
  • > für Zahn- und Keilwellenverb. mit Innen- und Außernzentrierung
  • k = 0,9
  • > für Zahn- und Keilwellenverb. mit Flankenzentrierung
  • k = 0,5
  • > für Kerbverzahnung
  • htr = 0,5 * (D - d)
  • pzul kann analog zur Passfeder berechnet werden
35
Q

Formschlüssige WNV - Zentrierung

Zentrierung von Keimwellen (Abb. Folie 28)

Vor- und Nachteile (Anwendung) der Zentrierungsarten:

Innenzentrierung (Radialspielfrei): ?? (2)

Flankenzentrierung(Umfangsspielfrei): ?? (2)

A

Innenzentrierung (Radialspielfrei):

  • vorteilhaft bei Keilwellen, wenn hohe Rundlaufgenauigkeit erforderlich ist (z.B. bei Werkzeugmaschinen)
  • Montage schwieriger als Flankenzentrierung
    _________

Flankenzentrierung (Umfangsspielfrei):

  • immer bei Zahnwellen (Kerb- und Evolventenverzahnung)
  • bei stoßhaftem Betrieb und/oder wechselnden Momenten
36
Q

Bei der Innenzentrierung sprechen wir von einer Radialspielfreiheit.

Wahr/Falsch?

37
Q

Bei der Flankenzentrierung sprechen wir von einer Radialspielfreiheit.

Wahr/Falsch?

A

FALSCH!

—> Umfangsspielfreiheit

38
Q

Bei einer Flankenzentrierung spricht man auch von einer Umfangsspielfreiheit.

Wahr/Falsch?

39
Q

Keilwellen nach DIN ISO 14 sind immer wie zentriert?

A

innenzentriert

40
Q

Fertigung von Keilwellenbauteilen

—> siehe Skript Folie 29

41
Q

Formschlüssige WNV - Profilwellen
- Welle- und Nabenquerschnitt als Profil
—> siehe vers. Profile Folie 30

42
Q

Bei Profilwellen ist im Vergleich zur Passfeder das übertragbare Moment kleiner.

Wahr/Falsch?

A

FALSCH!!!!!!!

—> GRÖßER

43
Q

Bei Profilwellen sind wechselnde Momente möglich.

Wahr/Falsch?

44
Q

Was ist die Gefahr bei Polygonprofilwellen (Unrundprofile) ?

A

Reibkorrosion

45
Q

Sicherungselemente für formschlüssige WNV

—> siehe Folie 31

46
Q

Beispiele für axiale Sicherung von WNV: ??(3)

  • Wellenabsatz und Nutmutter mit Sicherungsblech
  • Wellenabsatz und verschraubte Endscheibe
  • Sicherungsringe (für Bohrung oder Wellen)

—> ansehen auf Folie 32!!

47
Q

Eigenschaften von formschlüssigen WNV

—> Tabelle Folie 33 !!

48
Q

Beispiele für reib- bzw. kraftschlüssige WNV

  • Sternscheibe
  • Querpressverband
  • Kegelspannring
  • Kegelpressverband

—> siehe Folie 35, ordne diese zu a)-d)

A

a) Querpressverband
b) Kegelpressverband
c) Sternscheibe
d) Kegelspannring

49
Q

Querpressverband ist einfach herzustellen und findet man darum sehr häufig in der Industrie

Wahr/Falsch?

50
Q

Grundlagen reib- bzw. kraftschlüssiger WNV

Grundlagen für die Kraftübertragung:
- Zylindrische Teile (z.B. Welle/Nabe) haben ?(1)?

  • beim ?(2)? entsteht eine Vorspannung (durch Übermaß) und eine ?(3)? bzw. ?(4)?
  • zwischen den gefügten Teilen entsteht eine ?(5)?
  • sowohl in der Nabe als auch in der Welle entstehen ?(6)? in radialer und tangentialer Richtung
  • zwischen gefügten Teilen ermöglichen ?(7)? (FsubR = 𝜇 * FN) die Übertragung von ?(8)? (z.B. Drehmomente).
A

(1) Übermaß
(2) Fügen
(3) elastische Verformung
(4) Beanspruchung
(5) Fugenpressung p
(6) Spannungen
(7) Reibkräfte
(8) äußeren Lasten

51
Q

Zwischen gefügten Teilen ermöglichen Reibkräfte (FsubR = 𝜇 * FN) die Übertragung von äußeren Lasten (z.B. Drehmomente)

𝜇 ist abhängig von: ?? (4)

A
  • Werkstoffpaarung
  • Oberflächenbeschaffenheit
  • Oberflächenzustand (trocken, gefettet, geölt)
  • Relativbewegung der verspannten Teile (haften, gleiten)
52
Q

Zylindrische Presspassungen

Erkläre diese und nenne Eigenschaften!

A
  • Verbindungen, bei denen der Fugendruck durch Übermaß erzeugt wird (durch Verformung von Welle und Nabe)
  • auch für Stoß- und Wechselbeanspruchung geeignet
  • Welle nicht durch Nut geschwächt
53
Q

Verbindungen, bei denen der Fugendruck durch Übermaß erzeugt wird (durch Verformung von Welle und Nabe)

Nennt man?

A

Presspassungen

54
Q

Tabelle Übermaßpassungen

—> siehe Folie 37

55
Q

Beispiele für Pressverbände: ?? (3)

A
  • Längspressverband
  • Querpressverband
  • Ölpressverband

—> Abb. Siehe Folie 38

56
Q

Durch axiales Aufpressen bei Raumtemperatur.

Welcher Pressverband liegt vor?

A

Längspressverband

57
Q

Montagespiel wird erzeugt durch Erwärmen (Schrumpfpassung) oder Kühlen (Dehnpassung) bei der Montage

Welcher Pressverband liegt vor?

A

Querpressverband

58
Q

Drucker wird bei der Montage zwischen die Teile gepresst.

Welcher Pressverband liegt vor?

A

Ölpressverband

59
Q

Reibschlüssige WNV

Kegelsitze und Spannelemente:

  • Erzeugung der Normalkraft durch ?(1)? (Schiefe Ebene)
  • Längskraft der Schraube erzeugt durch ?(2)?
  • Außen- und Innenkegel müssen ?(3)?
  • für ?(4)? geeignet
A

(1) Keilwirkung
(2) Keilwirkung verstärkte Fugenpressung
(3) übereinstimmen
(4) Stoß- und Wechselbeanspruchung

60
Q

Abb. Kegelsitz und Spannelemente

Siehe Folie 39!!!

61
Q

Bei welcher Art von Beanspruchung sind Kegelsitze und Spannelemente geeignet?

A

Stoß- und Wechselbeanspruchung

62
Q

Reibschlüssige WNV - Spannelemente

Federnde Zwischenglieder (Spannelemente):

  • Vorspannung durch ?(1)?, wobei der Außendurchmesser ausgedehnt und der Innendurchmesser kleiner wird
  • ?(2)? Belastung möglich
  • ?(3)? und ?(4)? Möglich
  • Überbrückung größerer ?(5)?
  • leicht ?(6)?
  • teuer
A

(1) Axialkraft
(2) stoßartige, wechselseitige
(3) Feineinstellung
(4) Nachstellen
(5) Passungsspiele
(6) lösbar

63
Q

Federnde Zwischenglieder(Spannelemente) sind teuer.

Wahr/Falsch?

64
Q

Federnde Zwischenglieder (Spannelemente) sind schwer lösbar.

Wahr/Falsch?

A

FALSCH

—> sind LEICHT lösbar !

65
Q

Welche Belastungen sind bei federnden Zwischengliedern (Spannelementen) möglich?

A

stoßartige, wechselseitige Belastungen

66
Q

Bei Federnden Zwischengliedern (Spannelementen) sind Feineinstellung und Nachstellen möglich.

Wahr/Falsch?

67
Q

Siehe Abb. Folie 40 an!

68
Q

Reibschlüssige WNV - Klemmsitz

Klemmsitze: Eigenschaften? (4)

A
  • nur bei geringen und wenig schwankenden Drehmomenten
  • Flächenpressung nicht gleichmäßig über den Umfang verteilt
  • leicht veränderbar und verstellbar
  • Schraube erzeugt Fugenpressung
69
Q
  • nur bei geringen und wenig schwankenden Drehmomenten
  • Flächenpressung nicht gleichmäßig über den Umfang verteilt
  • leicht veränderbar und verstellbar
  • Schraube erzeugt Fugenpressung

Um welche Reibschlüssige WNV handelt es sich?

A

Klemmsitze

70
Q

Klemmsitze mit geteilter Nabe

Klemmsitze mit geschlitzter Nabe

—> siehe Abb Folie 41

71
Q

Eigenschaften von reibschlüssigen WNV

—> Tabelle Folie 42!!

72
Q

Warum sind stoffschlüssige WNV im Vergleich zu form- und reibschlüssigen WNV von geringerer Bedeutung?

A

Weil das Lösen der Verbindung sehr problematisch ist
—>ein Lösen ist zum Teil nur durch Zerstörung möglich
(—> eingeschränkte Anwendbarkeit)

73
Q

Unterscheidung der stoffschlüssigen WNV untereinander ist wie möglich? (2)

A

—> durch Bindungsmechanismus

—> durch Zusatzwerkstoff

74
Q

Welche verschiedenen Bindungsmechanismen gibt es bei stoffschlüssigen WNV? (2)

A
  • Adhäsion (Kleben)

- Schmelzfluss (Kleben, Schweißen, Löten)

75
Q

Welche verschiedenen Zusatzwerkstoffe gibt es bei stoffschlüssigen WNV? (3)

A
  • Kunststoff (Kleben)
  • arteigner Zusatzwerkstoff (Schweißen)
  • artfremder Zusatzwerkstoff (Löten)
76
Q

Eigenschaften stoffschlüssiger WNV

—> Tabelle siehe Folie 45!

77
Q

MACHE ÜBUNG WELLE-NABE-VERBINDUNG (Passfeder)!!!

Gruko(Kon1) (12 decks)

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