ME1 – Grundlagen zur Welle-Nabe-Verbindung

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Inhaltsverzeichnis:

In diesem Kursabschnitt erklären wir dir die Grundlagen zur Welle-Nabe-Verbindung.

Für ein optimales Verständnis helfen dir ausführliche Darstellungen und Erläuterungen.

 

Welle-Nabe-Verbindung – Definition

Unter einer Welle-Nabe-Verbindung versteht man im Maschinenbau eine grundsätzlich standardisierte Verbindungsart, die es uns erlaubt Drehmomente und Leistungen von einer Welle (Zapfen) auf eine rotierende Nabe zu übertragen. Auch der umkehrte Fall – Also eine Übertragung von einer Nabe auf eine Welle ist nicht unüblich. Hierbei weist die Nabe zumeist die Gestaltung eines Zahnrades auf und wird über ein gegenläufiges Zahnrad angetrieben. 

 

Schematische Darstellung einer Welle-Nabe-Verbindung
Schematische Darstellung einer Welle-Nabe-Verbindung

 

Welle-Nabe-Verbindung – Drehmomentübertragung

Die Hauptaufgabe einer Welle-Nabe-Verbindung besteht darin, Drehmomente zu übertragen. Jedoch können, je nach Wahl der Verbindung auch Axialkräfte, Querkräfte und Biegemomente übertragen werden.

Diese entstehen an Nabenrädern, besonders Zahnräder (mit gerader oder schräger Verzahnung), sowie an angebundenen Riemenscheiben.

 

Welle-Nabe-Verbindung – Einteilung / Gliederung

Grundsätzlich wird eine Gliederung nach zwei unterschiedlichen Aspekten vorgenommen. 

  1. Gliederung nach Art der Kraftübertragung
  2. Gliederung nach Art der Beanspruchungs- und Bewegungsanforderungen. 

 

Gliederung nach Art der Kraftübertragung

Hier werden vier unterschiedliche Varianten zueinander abgegrenzt. 

  1. Kraftschlüssige Welle-Nabe-Verbindung
  2. Formschlüssige Welle-Nabe-Verbindung
  3. Vorgespannte formschlüssige Welle-Nabe-Verbindung
  4. Stoffschlüssige Welle-Nabe-Verbindung

 

Merk’s dir!

Hier muss aber schon darauf hingewiesen werden, dass nicht jede Verbindungsvarianten so häufig eingesetzt wird wie im Vergleich dazu andere.

 

Kraftschlüssige Welle-Nabe-Verbindung 

Verantwortlich für den Zusammenhalt dieser Verbindungsart ist der Reibungswiderstand. Der Reibungswiderstand lässt eine Kraftübertragung zwischen Welle und Nabe zu. Realisiert oder erzeugt wird dieser Widerstand durch Presspassungen oder durch besondere Spannelemente wie Klemmnaben oder Schrumpfscheiben.

Merk’s dir!

Zumeist haben diese Spannelemente haben eine konische Form.

 

Formschlüssige Welle-Nabe-Verbindung

Verantwortlich für den Zusammenhalt ist hier die aufeinander abgestimmte Formgebung vom Wellenaußendurchmesser und Nabeninnendurchmesser. Diese Formgebung erlaubt dann eine Kraftübertragung. Dies kann ein

  • Keilwellenprofil,
  • Polygonprofil,
  • Zahnwellenprofil,
  • Kerbverzahnung

oder

  • zusätzliches Mitnehmerelement

sein.

 

Merk’s dir!

Das am häufigsten verwendete Mitnehmerelement ist die Passfeder.

 

Grundsätzlich kann die Formschlüssige Welle-Nabe-Verbindung noch unterschieden werden in

  • Variante mit mittelbarem Formschluss
  • Variante mit unmittelbarem Formschluss

 

Vorgespannte formschlüssige Welle-Nabe-Verbindung

Bei dieser Variante liegt eine Kombination von Kraftschluss und Formschluss vor. Beide zusammen gewährleisten eine Kraftübertragung. Realisiert wird diese Kombination hauptsächlich durch einen eingetriebenen Keil zwischen Welle und Nabe. Hierzu werden Welle und Nabe entsprechend der Keilgeometrie eingekerbt. 

 

Stoffschlüssige Welle-Nabe-Verbindung

Diese Variante ist weitestgehend unbeliebt, da sie je nach Wahl der Verbindung entweder zu geringe Drehmomentübertragungen erlaubt oder nicht mehr gelöst werden kann. Die Verbindung kann erzeugt werden durch Kleben (zu schwach), sowie Löten und Schweißen.

 

Merk’s dir!

Die beiden letzten Verbindungsmöglichkeiten kennzeichnet, dass sie ohne Zerstörung nicht wieder aufgelöst werden können.

 

Gliederung nach Beanspruchungs- und Bewegungsanforderung

Hier unterscheiden wie lediglich zwei Varianten voneinander:

  1. Beanspruchung durch kleine Drehmomente
  2. Beanspruchung durch große und wechselseitige Drehmomente

 

Beanspruchung durch kleine Drehmomente

Ist im Vorfeld klar, dass lediglich kleine Drehmomente erzeugt werden, so eignet sich die Klemmverbindung hervorragend. 

Dazu setzt man auf Bauelemente wie 

  • Spannhülsen
  • Querstifte

oder 

  • Scheibenfedern.

Man spricht in diesem Zusammenhang auch von Mitnehmerteilen. 

 

Beanspruchung durch große und wechselseitige Drehmomente

Stellt sich heraus, dass große und/oder wechselseitige Drehmomente erzeugt werden, so fällt die Wahl auf

  • Pressverbände
  • Ölpressverbände
  • Ringfederelemente

und

  • Spannelemente

 

Merk’s dir!

Bei Pressverbänden und Ölpressverbänden spricht man von Verfahren des Pressfügens.

Bei Ringfederelemente oder Spannelementen hingegen spricht man von Verfahren mit Spannsatz

 

Nachdem du jetzt die Grundlagen zur Welle-Nabe-Verbindung erlernt hast, gehen wir im nächsten Kurstext über zur detaillierten Betrachtung der Kraftschlüssigen Welle-Nabe-Verbindung.

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