Welle-Nabe-Verbindungen

Aus IMB-E-Tutorials
Wechseln zu: Navigation, Suche

1.1. Definition Welle

Eine Welle ist ein in seiner einfachsten Form stabförmiges (zylindrisches) Maschinenelement, das zum Weiterleiten von Drehbewegungen und -momenten sowie zur Lagerung von rotierenden (sich drehenden) Teilen Verwendung findet. Wellen übertragen im Unterschied zu Achsen ein Drehmoment. Sie werden daher auch auf Torsion (Verdrehung) und auch auf Biegung beansprucht. Wellen werden meist voll (siehe Abbild Vollwelle) oder hohl (siehe Abbild Hohlwelle) ausgeführt, wobei Vollwellen günstiger sind. Bei Werkzeugmaschinen werden Wellen auch als Spindeln bezeichnet.

</gallery>


1.2. Definition Nabe


Als Nabe (siehe Abbild Nabe) bezeichnet man ein Maschinenelement zur Befestigung eines Rades auf einer Welle, Achse oder einem Zapfen. Eine Nabe besteht meist aus einem gebohrten Werkstück, in das je nach Anwendung ein Lager, ein Mitnehmerelement (Passfeder, Keil, Pressverband, Schrumpfscheibe oder Spannsatz) eingelassen wird oder über eine Presspassung dauerhaft mit der zugehörigen Welle oder Achse bzw. dem zugehörigen Zapfen verbunden wird. Die Nabe ist stets Bestandteil einer Welle-Nabe-Verbindung. In der Einzelfertigung stellt man Nabennuten auf Senkrechtstoßmaschinen her. Bei der Massenfertigung sind Verfahren wie das Räumen oder Funkenerodieren wesentlich wirtschaftlicher.


2. Welle-Nabe-Verbindungen

Welle-Nabe-Verbindungen sind im Maschinenbau zumeist standardisierte Verbindungsarten, um Drehmomente und Leistungen von einer Welle oder einem Zapfen auf eine rotierende Nabe (Maschinenbauteile wie zum Beispiel Zahnräder, Riemenscheiben, Seilrollen, Kupplungen, usw.) zu übertragen. Sie übertragen aber auch Axialkräfte, Querkräfte und Biegemomente, welche durch Schrägverzahnungen an Zahnrädern entstehen. Die Kraftübertragung zwischen den Bauteilen kann durch unterschiedliche Fügetechniken hergestellt werden.

Bei den nachfolgend beschriebenen Wellen- und Nabenverbindungen handelt es sich immer um Verbindungen die aus drei Teilen bestehen. Zum Einen aus der Welle und der Nabe und zum Anderen aus dem dritten Maschinenbauelement dem Mitnehmer. Der Mitnehmer kann je nach Anwendungsbereich unterschiedlich gestaltet und ausgeführt sein, ist jedoch das Herzstück der so genannten Mitnehmerverbindung.


2.1. Unterscheidung nach der Art der Kraftübertragung

Formschlüssige Verbindungen,
bei denen über eine bestimmte Formgebung, z. B. Keilwellenprofil, Kerbverzahnung, oder zusätzliche Mitnehmerelemente
(Passfeder, Gleitfeder, usw.) die Kraftübertragung erreicht wird.

Vorgespannt Formschlüssige Verbindung
Bei dieser Verbindungsart kommt sowohl die Wirkung des Formschlusses, als auch die des Kraftschlusses zum Tragen (Keilverbindungen).

Kraftschlüssige Verbindungen (reibschlüssig)
Die Kraftübertragung zwischen Welle und Nabe erfolgt durch Reibungswiderstand, der durch Presspassungen oder besondere Spannelemente wie zum Beispiel Klemmnaben oder konische Verbindungen erfolgt.

Stoffschlüssige Verbindungen,
z. B. durch Kleben, Löten oder Schweißen. Diese Verbindungsart ist meist nur durch Zerstörung wieder zu lösen.


2.2. Anwendung

Je nach technischem Einsatz einer Welle-Nabe-Verbindung, können an diese unterschiedliche Anforderungen gestellt werden, die von den einzelnen Fügeverfahren nur bedingt erfüllt werden können.

Folgende Kriterien gilt es, sowohl bei der Konstruktion als auch bei der Fertigung von Welle-Nabe -Verbindungen, in Hinblick auf dessen Einsatz miteinzubeziehen.
• Zu übertragende Kräfte (Betrag und Richtung)
• Rundlaufgenauigkeit (Zentrierung, Unwucht)
• Montage- und Demontageüberlegungen (oftmalige Demontage, räumliche Anordnung)
• Sitz (starr oder verschiebbar)
• Wirtschaftliche Überlegungen (Kosten für Werkzeuge zur Herstellung und Montagewerkzeuge)


Quellen

  • Braun, Christof/Einloft, Manfred/Haffer, Reiner/Meier, Hans/Möller, Rainer/Offertdinger, Gunter/Pietrass, Siegfried/Schumacher, Klaus-Dieter/Timm, Jochen/Wagenleiter, Hans-Werner: Fachkenntnisse Metall. Industriemechaniker. - Hamburg: Verlag Handwerk und Technik, 1993, 2. Auflage.
  • Ing. Frischherz, Adolf/Ing. Polleros Wolfgang/Ing. Piegler Herbert: Metall. Fachkenntnisse. - Österreich: Bohmann Verlag, 1988, 4. Auflage.
  • Hinzen, Hubert: Maschinenelemente 2. - München: Oldenbourg Verlag, 2001.
  • Dipl.-HTL-Ing. Rudifera, Josef/Ing. Feichtinger, Helmut/Gromer, Manfred/Ing. Hauer, Kurt/Ing. Kaiser, Rupert/Ing. Piegler, Herbert/Dipl.-HTL-Ing. Raich, Kurt: Metalltechnik. Grund- und Fachkenntnisse. - Wien: Verlag Jugend&Volk, 2004.
  • Schlecht, Berthold: Maschinenelemente 1. ing - maschinenbau. - München: Pearson Studium, 2007.