Welle-Naben-Verbindung

Question 1

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

Answer 1

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

Question 2

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!)

Answer 2

…

Question 3

Übersicht Welle-Nabe-Verb.

Nenne 3 Unterteilungen und zu jeder mind. 2 Beispiele!

Answer 3

• formschlüssige WNV
  —> Passfeder
  —> Scheibenfeder
  —> Keilwelle (…)

- reib- bzw. kraftschlüssige WNV
—> Klemmverbindung 
—> Kegel-Pressverband 
—> Ringfeder-Spannelement 
—> Spannhülsen (...) 

• stoffschlüssige WNV
  —> Kleben
  —> Löten
  —> Schweißen

Question 4

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

Wahr/Falsch?

Answer 4

Wahr

Question 5

Passfeder - Darstellung

—> Skript Folie 8

Answer 5

…

Question 6

Formschlüssige WNV - Passfeder nach DIN 6885-1

Merkmale?

Answer 6

• 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

Question 7

Formschlüssige WNV - Passfeder nach DIN 6885-1

—> Skript Folie 9 Formen A - F ansehen

Answer 7

…

Question 8

Flächenpressung und Scherung einer Passfeder

Kräfte und Pressung an der Passfeder:

Formel?

Answer 8

( 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

Question 9

Flächenpressung und Scherung einer Passfeder

—> siehe Skript Folie 12+13!

Berechnung der mittleren Flächenpressung pm: (Formel)?

Answer 9

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

Question 10

Kräfte und Pressung an der Passfeder

Berechnung der Schubspannung tau? (Formel)

Answer 10

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

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

Question 11

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 !!!!!!!!

Answer 11

Ansehen!

Question 12

Passfeder

Wie viele Beanspruchungen haben wir und welche?

Answer 12

3 !

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

—> zur Berechnung siehe Folie 14

Question 13

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?

Answer 13

• 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

Question 14

Welche Formeln braucht man in der Regel für einen Festigkeitsnachweis?

Answer 14

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)

Question 15

Wie berechnet man Mteq (Äquivalenzmoment) ?

Answer 15

Mteq = Mt * KsubA

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

—> KsubA siehe Tabelle Folie 17

Question 16

Wie berechnet man pzul?

Answer 16

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

Question 17

Für was steht Rsubemin?

Answer 17

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

Question 18

Passfeder DIN 6885

—> Wie lautet die Verdrillbedingung?

Answer 18

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

Question 19

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

Wahr/Falsch?

Answer 19

Wahr

Question 20

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?

Answer 20

Wahr

Question 21

Passfeder

Hinweise zur Gestaltung: ??(5)

Answer 21

• 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

Question 22

Die Passfeder sollte etwas kürzer als die Nabe sein

Wahr/Falsch?

Answer 22

Wahr

Question 23

Wie wird die Nabe gegen axiales Verschieben gesichert?

Answer 23

Durch:

• Sicherungsringe
• Stellringe
• Distanzhülsen
• Wellenschultern

Question 24

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

Answer 24

Wellendurchmesser

Question 25

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?

Answer 25

1) enge Übergangspassung 2) weite Übergangspassung —> um gute Montierbarkeit zu gewährleisten

Question 26

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

Answer 26

Ein Gleitsitz

Question 27

Fertigung von Nuten Mit welchem Fräser lässt sich eine Nut: 1) der Form A herstellen? 2) der Form b herstellen?

Answer 27

1) Fingerfräser | 2) Scheibenfräser

Question 28

Berechnung des Mindestwellendurchmessers 1) bei Torsionsbelastung: dmin = ?? 2) bei reiner Biegebelastung: dmin = ??

Answer 28

1) dmin = 3.Wurzel((Mt*16) / (pi*𝜏zul)) | 2) dmin = 3.Wurzel((Mb*32) / (pi* Ωzul))

Question 29

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

Answer 29

Wahr

Question 30

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

Answer 30

(1) da eine Passfedernut die Belastbarkeit reduziert (2) innere Durchmesser —> siehe Abbildungen Folie 22!!!!!!!!

Question 31

Keilwellen —> Abb. Folie 23 Kleinwellen nach DIN ISO 14 —> siehe Tabelle Folie 24+25 ansehen

Answer 31

...

Question 32

Formschlüssige WNV - Keil- und Zahnwellen - gerade Flanken - Evolventenflanken - Kerbverzahnung Orden diese den Abbildungen a)-c) auf Folie 26 zu!

Answer 32

...

Question 33

Lastaufteilung bei Keil- und Zahnwellen Lastaufteilung (analog zu Passfeder) Formel?

Answer 33

pm = (2*Mteq) / (Dm * htr * ltr * k * z) <= pzul Mit Tragfaktor (k); Anzahl der Zähne/Keile (z)

Question 34

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

Answer 34

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

Question 35

Formschlüssige WNV - Zentrierung Zentrierung von Keimwellen (Abb. Folie 28) Vor- und Nachteile (Anwendung) der Zentrierungsarten: Innenzentrierung (Radialspielfrei): ?? (2) Flankenzentrierung(Umfangsspielfrei): ?? (2)

Answer 35

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

Question 36

Bei der Innenzentrierung sprechen wir von einer Radialspielfreiheit. Wahr/Falsch?

Answer 36

Wahr

Question 37

Bei der Flankenzentrierung sprechen wir von einer Radialspielfreiheit. Wahr/Falsch?

Answer 37

FALSCH! —> Umfangsspielfreiheit

Question 38

Bei einer Flankenzentrierung spricht man auch von einer Umfangsspielfreiheit. Wahr/Falsch?

Answer 38

Wahr

Question 39

Keilwellen nach DIN ISO 14 sind immer wie zentriert?

Answer 39

innenzentriert

Question 40

Fertigung von Keilwellenbauteilen —> siehe Skript Folie 29

Answer 40

..

Question 41

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

Answer 41

....

Question 42

Bei Profilwellen ist im Vergleich zur Passfeder das übertragbare Moment kleiner. Wahr/Falsch?

Answer 42

FALSCH!!!!!!! —> GRÖßER

Question 43

Bei Profilwellen sind wechselnde Momente möglich. Wahr/Falsch?

Answer 43

Wahr

Question 44

Was ist die Gefahr bei Polygonprofilwellen (Unrundprofile) ?

Answer 44

Reibkorrosion

Question 45

Sicherungselemente für formschlüssige WNV —> siehe Folie 31

Answer 45

...

Question 46

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!!

Answer 46

...

Question 47

Eigenschaften von formschlüssigen WNV —> Tabelle Folie 33 !!

Answer 47

...

Question 48

Beispiele für reib- bzw. kraftschlüssige WNV - Sternscheibe - Querpressverband - Kegelspannring - Kegelpressverband —> siehe Folie 35, ordne diese zu a)-d)

Answer 48

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

Question 49

Querpressverband ist einfach herzustellen und findet man darum sehr häufig in der Industrie Wahr/Falsch?

Answer 49

Wahr

Question 50

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).

Answer 50

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

Question 51

Zwischen gefügten Teilen ermöglichen Reibkräfte (FsubR = 𝜇 * FN) die Übertragung von äußeren Lasten (z.B. Drehmomente) 𝜇 ist abhängig von: ?? (4)

Answer 51

- Werkstoffpaarung - Oberflächenbeschaffenheit - Oberflächenzustand (trocken, gefettet, geölt) - Relativbewegung der verspannten Teile (haften, gleiten)

Question 52

Zylindrische Presspassungen Erkläre diese und nenne Eigenschaften!

Answer 52

- 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

Question 53

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

Answer 53

Presspassungen

Question 54

Tabelle Übermaßpassungen | —> siehe Folie 37

Answer 54

...

Question 55

Beispiele für Pressverbände: ?? (3)

Answer 55

- Längspressverband - Querpressverband - Ölpressverband —> Abb. Siehe Folie 38

Question 56

Durch axiales Aufpressen bei Raumtemperatur. Welcher Pressverband liegt vor?

Answer 56

Längspressverband

Question 57

Montagespiel wird erzeugt durch Erwärmen (Schrumpfpassung) oder Kühlen (Dehnpassung) bei der Montage Welcher Pressverband liegt vor?

Answer 57

Querpressverband

Question 58

Drucker wird bei der Montage zwischen die Teile gepresst. Welcher Pressverband liegt vor?

Answer 58

Ölpressverband

Question 59

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

Answer 59

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

Question 60

Abb. Kegelsitz und Spannelemente Siehe Folie 39!!!

Answer 60

...

Question 61

Bei welcher Art von Beanspruchung sind Kegelsitze und Spannelemente geeignet?

Answer 61

Stoß- und Wechselbeanspruchung

Question 62

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

Answer 62

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

Question 63

Federnde Zwischenglieder(Spannelemente) sind teuer. Wahr/Falsch?

Answer 63

WAHR

Question 64

Federnde Zwischenglieder (Spannelemente) sind schwer lösbar. Wahr/Falsch?

Answer 64

FALSCH —> sind LEICHT lösbar !

Question 65

Welche Belastungen sind bei federnden Zwischengliedern (Spannelementen) möglich?

Answer 65

stoßartige, wechselseitige Belastungen

Question 66

Bei Federnden Zwischengliedern (Spannelementen) sind Feineinstellung und Nachstellen möglich. Wahr/Falsch?

Answer 66

Wahr

Question 67

Siehe Abb. Folie 40 an!

Answer 67

...

Question 68

Reibschlüssige WNV - Klemmsitz Klemmsitze: Eigenschaften? (4)

Answer 68

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

Question 69

- 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?

Answer 69

Klemmsitze

Question 70

Klemmsitze mit geteilter Nabe Klemmsitze mit geschlitzter Nabe —> siehe Abb Folie 41

Answer 70

...

Question 71

Eigenschaften von reibschlüssigen WNV —> Tabelle Folie 42!!

Answer 71

...

Question 72

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

Answer 72

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

Question 73

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

Answer 73

—> durch Bindungsmechanismus —> durch Zusatzwerkstoff

Question 74

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

Answer 74

- Adhäsion (Kleben) | - Schmelzfluss (Kleben, Schweißen, Löten)

Question 75

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

Answer 75

- Kunststoff (Kleben) - arteigner Zusatzwerkstoff (Schweißen) - artfremder Zusatzwerkstoff (Löten)

Question 76

Eigenschaften stoffschlüssiger WNV | —> Tabelle siehe Folie 45!

Answer 76

...

Question 77

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

Answer 77

...