8 Pafeder nach DIN 6892

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Kapitel 8
Paßfeder nach DIN 6892

    8.1   Allgemeines
    8.2   Anwendungsbereich der DIN 6892
    8.3   Geometrie
    8.4   Belastungsdaten
    8.5   Hinweise zur Methode C
    8.6   Berechnungsbeispiel: Paßfeder nach DIN 6892

8.1 Allgemeines

Die Paßfederverbindung ist eine mittelbare formschlüssige Welle-Nabe-Verbindung. Die Drehmomentübertragung erfolgt mittelbar von der Welle auf die Nabe über einen Mitnehmer, die Paßfeder. Der hauptsächliche Einsatzzweck für Paßfederverbindungen ist das Übertragen von statischen / quasistatischen Drehmomenten. Die Paßfederverbindung wird mit Einschränkungen auch bei schwellenden und wechselnden Drehmomenten eingesetzt. Ihre Anwendung findet man insbesondere dann, wenn eine gute Montierbarkeit und spätere Demontage der Welle-Nabe-Verbindung (z.B. Austausch oder Instandsetzung) gefordert oder notwendig ist. Das Abscheren der Paßfeder kommt sehr selten und dann nur bei Überlasten vor. Der in zahlreichen Dauerversuchen mit Paßfederverbindungen nachgewiesene Schwingungsverschleiß infolge Umlaufbiegung und/oder schwingender Torsion ist meist der entscheidende Schädigungsmechanismus, der zum Versagen der Welle-Nabe-Verbindung führt. Beim Festigkeitsnachweis von Paßfederverbindungen ist es erforderlich, folgende Kriterien zu überprüfen:

Flächenpressung an Welle, Paßfeder und Nabe;
Gestaltfestigkeit der Welle für
Torsionsbeanspruchung, in der Regel (quasi-)statisch;
Biegebeanspruchung, in der Regel dynamisch;
Berücksichtigung der Kerbwirkung; dies erfolgt üblicherweise in der Wellenfestigkeitsberechnung nach DIN 743.
Gestaltfestigkeit der Nabe.

Die DIN 6892 unterscheidet verschiedene Methoden für Festigkeitsnachweise für Paßfederverbindungen: Methode A, B und C.

Methode A: Es handelt sich hierbei um einen experimentellen Festigkeitsnachweis am Bauteil unter Praxisbedingungen und / oder um eine umfassende rechnerische Beanspruchungsanalyse der kompletten Paßfederverbindung, bestehend aus Welle, Paßfeder und Nabe.
Methode B: Die Auslegung erfolgt aufgrund einer genaueren Berücksichtigung der auftretenden Flächenpressungen. Außerdem wird ein Festigkeitsnachweis für die Welle nach dem Nennspannungskonzept durchgeführt.
Methode C: Überschlägige Berechnung der Flächenpressungen und daraus resultierender Abschätzung für die Wellenbeanspruchung.

Die Methoden B und C gemäß Norm sind integriert und stehen für die Berechnung zur Auswahl.

8.2 Anwendungsbereich der DIN 6892

für Bauteile der Verbindung, die aus metallischen Werkstoffen bestehen

überwiegend für im Maschinenbau angewandte Paßfederverbindungen im Temperaturbereich -40^∘ C bis 150^∘C

8.3 Geometrie

Für die Berechnung stehen die Paßfedergeometriedaten nach DIN 6885-1, DIN 6885-2 und DIN 6885-3 inklusive der genormten Längen der Paßfedern zur Verfügung. Aus der Normlänge und der gewählten Paßfederform wird automatisch die tragende Länge für die Berechnung ermittelt. Zur Auswahl stehen die Paßfederformen A bis J.

Abbildung 8.1:

Paßfederformen A bis J

Für rundstirnige Paßfederformen (Formen A, E, C) gilt $ltr = lPF - b$
Für geradstirnige Paßfederformen (Formen B, D, F, G, H, J) gilt $ltr = lP F$
Für kombinierte Paßfederform (AB) gilt $ltr = lPF - b∕2$

tragende Länge
Normlänge
Breite

Die eigene Definition der Paßfedergeometrie und tragenden Längen ist für Sonderpaßfedern ebenfalls möglich. Die unterschiedlichen Nuttiefen in Welle und Nabe sowie der Kantenbruch der Paßfeder werden bei der Berechnung berücksichtigt. Bei Methode B fließen zusätzlich der Kantenbruch an der Wellen- und an der Nabennut mit in die Berechnung ein.

Werden die tragenden Längen auf manuelle Eingabe gestellt, so kann beispielsweise die tragende Länge $l2tr$ der Nabennut auch kleiner als $ltr$ der Paßfeder ausgeführt werden. Laut DIN 6892 darf in diesem Fall bei der Welle für die Länge $l1tr$ von jedem überstehenden prismatischen Teil bis maximal 1 x $b$ als mittragend gerechnet werden. Da der eAssistant automatisch immer den konservativsten Fall für eine für den Anwender sichere Berechnung zu Grunde legt, wird diese Ausnahmebedingung vom eAssistant nicht automatisch betrachtet.

8.4 Belastungsdaten

Flächenpressung

Die wirksame Flächenpressung zwischen Paßfeder und Wellen- bzw. Nabennutwand darf zulässige Grenzwerte nicht überschreiten. Diese zulässigen Werte ergeben sich aus den Werkstofffestigkeiten - für duktile Werkstoffe aus der Streckgrenze ( $Rp0,2$ bzw. $Re$ ) und für spröde Werkstoffe aus der Zugfestigkeit $Rm$ . Damit kann die Berechnung auch mit weniger üblichen metallischen Werkstoffen durchgeführt werden. Folgende Festigkeitskriterien sind mit entsprechenden Sicherheiten einzuhalten:

p1,2eq < fW ⋅pzul

p1,2max < fL ⋅pzul

Dabei sind $f W$ der Lastrichtungswechselfaktor und $f L$ der Lastspitzenhäufigkeitsfaktor.

Das Berechnungsverfahren gilt für einseitige und mit Einschränkungen auch für wechselseitige Belastung der Paßfedern. Die Flächenpressung wird aus dem zu übertragenden Drehmoment berechnet.

Abbildung 8.2:

Geometrie und Flächenpressung an der Paßfederverbindung

Die tragenden Nuttiefen zwischen Paßfeder und Wellen- bzw. Nabennutwand werden mit Hilfe der nachfolgenden Gleichungen ermittelt. Dabei werden die 45^∘-Schrägungen bzw. Rundungen an der Paßfeder sowie an Wellen- bzw. Nabennutkante nach obiger Abbildung berücksichtigt.

für die Wellennutwand: $1( ∘-------------) t1tr = t1 - (r + s1)- 2 d - d2 - (b + 2s1)2$
für die Nabennutwand: $t = h - t - (r+ s )+ 1 (d- ∘d2---(b+-2s-)2) 2tr 1 2 2 1$

Zulässige Flächenpressung

für duktile Werkstoffe: $pzul = fS ⋅fH ⋅Re bzw. fS ⋅fH ⋅Rp0,2$

entsprechend den Angaben in den jeweiligen Werkstoff-Normblättern
für spröde Werkstoffe: $pzul = fS ⋅Rm$

Dabei bedeuten:

Stützfaktor
Härteeinflußfaktor

Anwendungsfaktor

Der Anwendungsfaktor $K A$ wird für die Berechnung des äquivalenten Drehmomentes $T eq$ analog zur Zahnradberechnung gemäß DIN 3990 mit der nachfolgenden Tabelle bestimmt.


Anwendungsfaktoren $KA$ nach DIN 3990-1: 1987-12

Arbeitsweise der	Arbeitsweise der getriebenen Maschine

Antriebsmaschine	gleichmäßig	mäßige Stöße	mittlere Stöße	starke Stöße

	(uniform)	(moderate)		(heavy)

gleichmäßig (uniform)	1,0	1,25	1,5	1,75

leichte Stöße	1,1	1,35	1,6	1,85

mäßige Stöße (moderate)	1,25	1,5	1,75	2,0

starke Stöße (heavy)	1,5	1,75	2,0	2,25 oder höher


Beispiele für Antriebsmaschinen mit unterschiedlicher Arbeitsweise
nach DIN 3990-1: 1987-12

Arbeitsweise	Antriebsmaschine

gleichmäßig (uniform)	Elektromotor (z.B. Gleichstrommotor), Dampf bei gleichmäßigem Betrieb¹(geringe, selten auftretende Anfahrmomente)

leichte Stöße	Dampfturbine, Gasturbine, Hydraulik-, Elektromotor (größere, häufig auftretende Anfahrmomente)

mäßige Stöße (moderate)	Mehrzylinder-Verbrennungsmotor

starke Stöße (heavy)	Einzylinder-Verbrennungsmotor

¹ Durch Schwingungen bzw. durch Erfahrungen mit ähnlichen Anlagen belegt.


Beispiele für getriebene Maschinen mit unterschiedlicher Arbeitsweise
nach DIN 3990-1: 1987-12

Arbeitsweise	Getriebene Maschine

gleichmäßig (uniform)	Stromerzeuger; gleichmäßig beschickte Gurtförderer oder Plattenbänder; Förderschnecken; leichte Aufzüge; Verpackungsmaschinen; Vorschubantriebe von Werkzeugmaschinen; Lüfter; leichte Zentrifugen; Kreiselpumpen; Rührer und Mischer für leichte Flüssigkeiten oder Stoffe mit gleichmäßiger dichte; Scheren; Pressen; Stanzen¹; Drehwerke; Fahrwerke².

mäßige Stöße (moderate)	Ungleichmäßig (z.B. mit Stückgut) beschickte Gurtförderer oder Plattenbänder; Hauptantriebe von Werkzeugmaschinen; schwere Aufzüge; Drehwerke von Kranen; Industrie- und Grubenlüfter; schwere Zentrifugen; Kreiselpumpen; Rührer und Mischer für zähe Flüssigkeiten oder Stoffe mit unregelmäßiger dichte, Kolbenpumpen mit mehreren Zylindern, Zuteilpumpen; Extruder (allgemein); Kalander; Drehöfen; Walzwerke³ (kontinuierliche Zinkband-, und Aluminiumband- sowie Draht- und Stab-Walzwerke).

mittlere Stöße (heavy)	Extruder für Gummi; Mischer mit unterbrochenem Betrieb für Gummi und Kunststoffe; Kugelmühlen (leicht); Holzbearbeitung (Sägegatter, Drehmaschinen); Blockwalzenwerke³,⁴, Hubwerke; Einzylinder-Kolbenpumpen.

starke Stöße (heavy)	Bagger (Schaufelradantriebe), Eimerkettenantriebe; Siebantriebe; Löffelbagger; Kugelmühlen (schwer); Gummikneter; Brecher (Stein, Erz); Hüttenmaschinen; schwere Zuteilpumpne; Rotary-Bohranlagen; Ziegelpressen; Entrindungstrommlen; Schälmaschinen; Kaltbandwalzwerke³,⁵; Brikettpressen; Kollergänge.

¹ Nennmoment: maximales Schnitt-, Preß-, Stanzmoment
² Nennmoment: maximales Anfahrmoment
³ Nennmoment: maximales Walzmoment
⁴ Drehmoment aus Strombegrenzung
⁵ $KA$ bis 2,0 wegen häufiger Bandrisse

Traganteilfaktor

Ungleichmäßiges Tragen bei zwei gleichmäßig am Umfang angeordeten Paßfedern entsteht durch herstellungsbedingte Form- und Lageabweichungen der einzelnen Paßfedern. Die hierdurch reduzierte Tragfähigkeit der Paßfederverbindung wird durch einen Traganteilsfaktor $K v$ berücksichtigt. Wegen der nicht exakt erfaßbaren Lastaufteilung werden in der Praxis nicht mehr als zwei Paßfedern eingesetzt.

1- Kv = iφ

Eine Paßfeder ( $i$ = 1): f = 1
Zwei Paßfedern ( $i$ = 2): f = 0,75 zur Berechnung der äquivalenten Flächenpressung f = 0,9 zur Berechnung der maximalen Flächenpressung

Im Gegensatz zur Berechnung der äquivalenten Flächenpressung kann bei der Berechnung der maximalen Flächenpressung ein höherer Traganteil $f$ angesetzt werden, da ein in einzelnen Lastspitzen auftretendes Drehmoment $Tmax$ durch Verformungen an der Paßfeder und im Nutgrund zu einem höheren Traganteil führt. Bei Anwendung dieser Traganteile werden duktile Werkstoffe mit ausgeprägter Fließgrenze sowie ausreichende Fertigungsgenauigkeit vorausgesetzt. Für spröde Werkstoffe (z.B. Grauguß) liegen bisher keine gesicherten Erkenntnisse über die Tragfähigkeit bei zwei Paßfedern vor.

Lastverteilungsfaktor

Der Lastverteilungsfaktor $K λ$ berücksichtigt die inhomogene Lastverteilung über die Nutlänge und die Lastein- bzw. -ableitungsverhältnisse in der Paßfederverbindung. Bei zwei Paßfedern wird hierbei das ungleichförmige Tragen durch folgende Annahme berücksichtigt:

Eine Paßfeder: $K λ = Kλe$
Zwei Paßfedern: $Kλ = 2⋅K λe - 1$

Der Faktor $Kλ$ ist von der Art der Lastein- bzw. -ableitung abhängig. In Abbildung ... werden unabhängig von der Momentenflußrichtung innerhalb der Paßfederverbindung drei Fälle unterschieden. Bei einer abgesetzten Nabe nach Abbildung ... bedeuten:

kleiner Außendurchmesser bei abgesetzter Nabe
großer Außendurchmesser bei abgesetzter Nabe
Abstand zwischen den axialen Schnittebenen durch N und W
Breite des Nabenteiles mit $D2$ innerhalb des tragenden Paßfederteils, d. h. $c ≤ ltr$

$D$ ist der Nabenaußendurchmesser bzw. bei abgesetzter Nabe der Außendurchmesser des Ersatzzylinders mit gleicher Verdrehsteifigkeit. Der Ersatzaußendurchmesser wird wie folgt berechnet:

D2 D = ∘-(---)4(------)----- 4 DD21 1 - cltr + cltr

Der Faktor $Kλe$ wird in Abhängigkeit von $a0∕ltr$ mit den Diagrammen in den Bildern 3, 4 und 5 der DIN 6892 ermittelt. Diese Diagramme sind programmtechnisch über entsprechende Funktionen in das Berechnungsmodul integriert. Die Diagramme gelten jeweils für ein bestimmtes Verhältnis $a0∕ltr$ $(a0∕ltr=0;0,5;1)$ . Für andere Verhältnisse $a0∕ltr$ wird zwischen den ermittelten Werten aus zwei Diagrammen interpoliert.

Reibschlußfaktor

Bei einer Übermaßpassung wird ein Teil des Drehmomentes durch Reibschluß übertragen. Das kann über den Reibschlußfaktor $K R$ berücksichtigt werden. Dies soll aber nur bei der Berechnung der maximalen wirksamen Flächenpressung $p max$ Berücksichtigung finden. Bei schwingender Last hemmt eine Übermaßpassung außerdem das Auftreten von Schwingungsverschleiß. Eine Spiel- oder Übergangspassung wirkt sich nachteilig auf die Wellenfestigkeit aus. Zur Bestimmung des Reibschlußfaktors ist von dem minimalen Reibschlußmoment $T Rmin$ der Übermaßpassung auszugehen. Dieses kann z. B. nach DIN 7190 für die nutfreie Bohrung bestimmt werden. Der aufgrund der Paßfeder gegenüber der nutfreien Bohrung reduzierte Fugendruck, wird durch den Faktor $q$ berücksichtigt. Das für die Kraftübertragung wirksame Reibschlußmoment wird damit vermindert. In erster Näherung kann bei einer Paßfeder $q$ = 0,8 gesetzt werden. Mit dem im Verlauf der gesamten Betriebszeit auftretenden maximalen Spitzendrehmoment $T max$ gilt:

T > q⋅T max Rmin

K = Tmax---q⋅TRmin- R Tmax

Für

Tmax ≤ q⋅TRmin

wird das Spitzendrehmoment durch den gestörten Querpreßverband reibschlüssig übertragen. Die in der Paßfederverbindung auftretende Flächenpressung ist in diesem Fall nicht maßgeblich. Die Überprüfung der maximalen Flächenpressung $p max$ kann nach DIN 6892 entfallen, wird aber hier immer mit durchgeführt.

Hinweis: Für spröde Werkstoffe (z.B. Grauguß) ist keine Übermaßpassung zulässig.

Lastrichtungswechselfaktor

Paßfederverbindungen sind auch bei wechselnder Drehmomentrichtung bedingt einsetzbar. Allerdings wird die Lebensdauer begrenzt, wenn es zum ständigen Rutschen zwischen Welle und Nabe und damit zum Ausschlagen der Paßfederverbindung kommt. Es werden zwei Fälle unterschieden:

Fall 1: Einseitige Paßfederbelastung bei wechselnder Belastungsrichtung. Die maximalen Drehmomente in Rückwärtsrichtung (entgegen der Hauptlastrichtung) überschreiten den wirksamen Anteil des minimalen Reibschlußmoments nicht. $T ≤ q⋅T : f = 1 maxR ¨uck Rmin W$
Fall 2: Wechselseitige Paßfederbelastung bei wechselnder Belastungsrichtung. Die maximalen Drehmomente überschreiten in beiden Richtungen den wirksamen Anteil des minimalen Reibschlußmoments. $Tmax > q ⋅TRmin und TmaxR¨uck > q ⋅TRmin : fW ≤ 1$

Im Fall 2 ist der Lastrichtungswechselfaktor $fW$ abhängig von der Häufigkeit $NW$ der Lastrichtungswechsel für die Paßfeder und kann entsprechend des in Bild 6 der DIN 6892 angenommenen Zusammenhangs bestimmt werden. Hierbei werden ebenfalls zwei Fälle unterschieden:

für Wechselmomente mit zeitlich langsamen Momentenanstieg (z.B. Reversierbetrieb bei Fahrwerksantrieben)
für Wechselmomente mit zeitlich schnellem Momentenanstieg (z.B. hochdynamische Servoantriebe in Industrierobotern)

Die aufgrund von Sonderereignissen auftretenden Lastrichtungswechsel, sind hier ebenfalls zu berücksichtigen.

Lastspitzenhäufigkeitsfaktor $fL$

Unter Lastspitzen versteht man diejenigen Sonderereignisse, bei denen das Drehmoment betragsmäßig das äquivalente Drehmoment $Teq$ deutlich übersteigt. Diese Sonderereignisse können auftreten durch Anfahrstöße, Kurzschlußmomente, Notbremsmomente, schlagartige Blockierungen usw. Die Häufigkeit $NL$ dieser Lastspitzen während der gesamten Betriebsdauer ist abzuschätzen. Für einzelne Lastspitzen ist je nach Duktilität des Werkstoffes das 1,3- bis 1,5-fache der dauernd ertragbaren Flächenpressung zulässig. Der Verlauf von $fL$ für duktile und spröde Werkstoffe über die Häufigkeit $NL$ ist in Bild 7 der DIN 6892 angegeben.

Abbildung 8.3:

Lastspitzenhäufigkeitsfaktor $fL :$

Stützfaktor

Über den Stützfaktor $f S$ kann eine Stützwirkung berücksichtigt werden, die bei druckbeanspruchten Bauteilen auftritt. Diese Stützwirkung ist erfahrungsgemäß bei Naben aufgrund des größeren beanspruchten Werkstoffvolumens höher als bei Wellen und Paßfedern (siehe Tabelle: Stütz- und Härteeinflußfaktoren für verschiedene Werkstoffe).

Härteeinflußfaktor

Durch den Härteeinflußfaktor $fH$ , der sich aus dem Verhältnis von Oberflächen- zu Kernfestigkeit bei oberflächengehärteten Bauteilen berechnet, kann eine dadurch bedingte Erhöhung der zulässigen Flächenpressung berücksichtigt werden (siehe Tabelle: Stütz- und Härteeinflußfaktoren für verschiedene Werkstoffe).


Stütz- und Härteeinflußfaktoren für verschieden Werkstoffe

Bauteil	Werkstoff	$fs$	$fH$

Paßfeder	Baustahl nach DIN EN 10 025	1,0	1,0
	Blankstahl nach DIN 1652-4	1,0	1,0
	Vergütungsstahl nach DIN EN 10 083-1 und DIN EN 10 083-2	1,0	1,0
	einsatzgehärteter Stahl nach DIN 17210	1,0	1,15

Welle	Baustahl nach DIN EN 10 025	1,2	1,0
	Vergütungsstahl nach DIN EN 10 083-1 und DIN EN 10 083-2	1,2	1,0
	einsatzgehärteter Stahl nach DIN 17 210	1,2	1,15
	Grauguß mit Kugelgraphit nach DIN 1693-1 und DIN 1693-2	1,2	1,0
	Stahlguß nach DIN 1681	1,2	1,0

	Grauguß mit Lamellengraphit nach DIN 1691	1,0	-

Nabe	Baustahl nach DIN EN 10 025	1,5	1,0
	Vergütungsstahl nach DIN EN 10 083-1 und DIN EN 10 083-2	1,5	1,0
	einsatzgehärter Stahl nach DIN EN 17 210	1,5	1,15
	Grauguß mit Kugelgraphit nach DIN 1693-1 und DIN 1693-2	1,5	1,0
	Stahlguß nach DIN 1681	1,5	1,0

	Grauguß mit Lamellengraphit nach DIN 1691	2,0	-

8.5 Hinweise zur Methode C

Die Berechnungsmethode C der DIN 6892 ist nur zur überschlägigen Dimensionierung von Paßfederverbindungen geeignet. Die Methode geht von folgenden vereinfachten Annahmen aus:

Konstante Flächenpressung über Nutlänge und Nutwandhöhe
Keine Berücksichtigung von Fasen oder Radien bei der Ermittlung der tragenden Flächen

Anwendungsgrenzen:

$ltr≤1,3⋅d$ ; eine darüber hinausgehende Länge leistet keinen nennenswerten Beitrag zur Drehmomentübertragung
Paßfederanzahl $i ≤ 2$
Bei Richtungsumkehr des Moments kann der Nachweis nicht nach Methode C geführt werden. Es muß nach Methode B gerechnet werden.

8.6 Berechnungsbeispiel: Paßfeder nach DIN 6892

Für die schnelle Einführung in dieses Berechnungsmodul haben wir für Sie das folgende Beispiel vorbereitet (siehe DIN 6892, Beispiel E.2).

8.6.1 Berechnungsmodul starten

Melden Sie sich auf der Startseite www.eAssistant.de mit Ihrem Benutzernamen und Ihrem Paßwort an. Öffnen Sie das Berechnungsmodul aus dem Listenfenster „Berechnungstyp“ im Project Manager.

Das Berechnungsmodul wird gestartet.

Abbildung 8.4:

Allgemeiner Überblick

8.6.2 Berechnungsbeispiel

Für die folgende Welle-Nabe-Verbindung soll ein Festigkeitsnachweis durchgeführt werden.

Die Eingabewerte

Für unser Beispiel sind die folgenden Eingabewerte vorgegeben:

Wellendurchmesser

= 60 mm

Anwendungsfaktor

= 1.75

Nabenaußendurchmesser $D2$

= 120 mm

Berechnungsmethode

= B

Eingaben Methode B:

Belastungsart

= Lastrichtungswechsel mit zeitlich langsamem Momentenanstieg

Lastrichtungswechsel

= $106$

max. Rückwärtsdrehmoment $TmaxRueck$

= 3900 Nm

Großer Außendurchmesser $D1$

= 120 mm

Kleiner Außendurchmesser $D2$

= 120 mm

Breite der Nabe innerhalb von $ltr$

= 91 mm

Axialer Abstand $a0$

= 45.5 mm

Schrägung/Rundung Wellennutkante $s1$

= 1.0 mm

Schrägung/Rundung Nabennutkante $s2$

= 1.0 mm

Betriebsnenndrehmoment $Tnenn$

= 1.950 Nm

min. Reibschlußmoment $TRmin$

= 1.250 Nm

max. Lastspitzendrehmoment $Tmax$

= 3.900 Nm

Lastspitzen $NL$

= 500

Werkstoff Welle

= C45 vergütet

Werkstoff Nabe

= 34CrNiMo6 vergütet

Paßfeder

= DIN 6885.1 AB 18 x 11 x 100

Werkstoff Paßfeder

= 34CrNiMo6 vergütet

Normlänge Paßfeder

= 100 mm

Anzahl Paßfedern

= 1

8.6.3 Durchführung der Berechnung

Beginnen Sie mit der Eingabe der vorgegebenen Daten.

Hinweis: Bereits während Sie die Daten in die Eingabefelder eingeben, werden die Berechnungen automatisch durchgeführt, sobald Sie in ein anderes Eingabefeld klicken oder die „Enter“-Taste drücken. Dabei kann es vorkommen, daß bei der Eingabe die Daten der Ergebnisse rot markiert werden. Fahren Sie trotzdem mit der kompletten Eingabe Ihrer Daten fort.

Abbildung 8.5:

Eingabe der Daten

Hinweis: Wenn Sie in einem Eingabefeld die rechte Maustaste drücken, dann können Sie die Einheiten umschalten. Ein Kontextmenü öffnet sich. Dort werden sämtliche Einheiten angezeigt, die Ihnen zur Verfügung stehen. Die beiden Pfeile kennzeichnen die aktuelle Einstellung. Der aktuelle Feldwert wird dabei automatisch in die entsprechende Einheit umgerechnet.

Berechnungsmethode B

Eine überschlägige Berechnung nach Methode C ist hier wegen der Richtungsumkehr des Momentes nicht möglich. Wählen Sie die Berechnungsmethode B aus.

Abbildung 8.6:

Berechnungsmethode B

Beim ersten Auswählen öffnet sich sofort das Fenster „Eingabewerte Methode B“.

Geben Sie hier die weiteren Daten ein und bestätigen Sie die Eingaben mit „OK“. Möchten Sie später Veränderungen bei den Eingaben vornehmen, so klicken Sie auf den Button „Eingaben Methode B“ und Sie gelangen wieder in die Eingabemaske.

Abbildung 8.7:

Eingaben für die Berechnungsmethode B

Eingabe Lastspitzen

Da die Anzahl der Lastspitzen „500“ beträgt, klicken Sie in der Listbox auf „eigene Eingaben“ und tragen Sie anschließend den Wert „500“ ein.

Abbildung 8.8:

Angabe der Lastspitzen

Eingaben zur Welle

Legen Sie den Werkstoff der Welle fest. In diesem Beispiel ist der Werkstoff „C45 vergütet“ vorgegeben.

Abbildung 8.9:

Welle

Sie haben die Möglichkeit, den Werkstoff sofort aus der Listbox auszuwählen. Wenn Sie aber auf den Button „Werkstoff“ klicken, dann gelangen Sie in die Werkstoffdatenbank. Hier erhalten Sie jeweils zusätzliche Informationen zur Quelle, Materialwert, Streck-/Dehngrenze, Härteeinflußfaktor $f H$ sowie zum Stützfaktor $f S$ des Werkstoffes. Haben Sie den Werkstoff „C45 vergütet“ ausgewählt, bestätigen Sie mit „OK“ und Sie gelangen wieder in die Hauptmaske.

Abbildung 8.10:

Werkstoffdatenbank

Benutzerdefinierter Werkstoff

Auch hier haben Sie die Möglichkeit, einen benutzerdefinierten Werkstoff anzulegen. Wählen Sie in der Listbox „benutzerdefiniert“ aus. Sie können einen Kommentar hinzufügen, die Materialart ändern sowie Ihre eigenen Eingabewerte für den Härteeinflußfaktor $f H$ oder den Stützfaktor $f S$ angeben.

Abbildung 8.11:

Benutzerdefinierte Eingaben

Eingaben zur Nabe

Legen Sie den Werkstoff der Nabe fest. Der hier vorgegebene Werkstoff ist „34CrNiMo6 vergütet“. Sie können den Werkstoff direkt über die Listbox auswählen. Benötigen Sie jedoch weitere Informationen, dann gelangen Sie über den Button „Werkstoff“ in die Werkstoffdatenbank der Nabe. Auch hier erhalten Sie alle Informationen. Wählen Sie den Werkstoff „34CrNiMo6 vergütet“ aus und bestätigen Sie mit dem Button „OK“.

Der Werkstoff wird in die Hauptmaske übernommen.

Abbildung 8.12:

Nabe

Über den Button „Werkstoff“ können Sie einen eigenen Werkstoff definieren).

Eingaben zur Paßfeder

Für ein komfortables Arbeiten steht Ihnen eine Paßfederauswahl nach DIN 6885 Blatt 1 bis 3 zur Verfügung. Hier können Sie die Paßfederform und Größe auswählen. Die zugehörigen genormten Längen für die Paßfederformen sind ebenfalls hinterlegt. Die Abmessungen für die Paßfeder sind wie folgt vorgegeben:

Paßfeder:

DIN 6885.1 AB 18 x 11 x 100

Normlänge

Um die Normlänge der Paßfeder festzulegen, wählen Sie in der Listbox den Wert „100“ aus.

Abbildung 8.13:

Normlänge

Die Länge wird in der Paßfedergeometrie übernommen.

Abbildung 8.14:

Geometrie

Paßfederauswahl- und geometrie

Klicken Sie auf den Button „Paßfeder“, um die Paßfederform auszuwählen.

Abbildung 8.15:

Button „Paßfeder“

Ein neues Fenster öffnet sich. Sie bekommen sofort die passende genormte Paßfeder angezeigt.

Abbildung 8.16:

Auswahldialog für die Paßfedergeometrie

Wählen Sie die Paßfedergeometrie „DIN 6885 Blatt 1-8/1968“ sowie die Paßfederform „AB“ aus der Listbox aus.

Abbildung 8.17:

Auswahl der Paßfeder

Mit dem Button „OK“ übernehmen Sie die Werte in die Hauptmaske.

Abbildung 8.18:

Abmessungen der Paßfeder

Hinweis: Eingabe von Sonderpaßfedern

Sie haben die Möglichkeit, Sonderpaßfedern zu berechnen. Sie können abweichend von der Norm die Paßfedergeometrie beliebig definieren. Auch hier stehen die Paßfederformen A bis J zur Auswahl. Möchten Sie die Geometrie einer Sonderpaßfeder definieren, klicken Sie auf den Button „Paßfeder“ und Sie gelangen wieder in den Auswahldialog. Klicken Sie jetzt die Option „Eigene Eingabe“ an und wählen Sie die passenden Abmessungen aus der Liste oder geben Sie die Abmessungen direkt ein.

Abbildung 8.19:

Eigene Eingabe

Auswahl des Werkstoffes

Wählen Sie direkt aus der Listbox den vorgegebenen Werkstoff „34CrNiMo6 vergütet“ aus.

Abbildung 8.20:

Werkstoff für die Paßfeder

Brauchen Sie detailliertere Informationen zum Werkstoff, dann gelangen Sie über den Button „Werkstoff“ in die Werkstoffdatenbank.

Abbildung 8.21:

Button „Werkstoff“

Die tragende Länge $l tr$ errechnet sich automatisch aus der bereits angegebenen Normlänge. Über die Listbox wählen Sie die Anzahl der Paßfedern aus. Als Anzahl haben wir eine Paßfeder vorgegeben.

Abbildung 8.22:

Tragende Länge und Anzahl der Paßfeder

Hinweis: Tragende Länge bei Sonderpaßfedern

Für Sonderpaßfedern können Sie eine eigene tragende Länge definieren. Wählen Sie aus der Listbox für die Normlänge „eigene Eingabe“ aus. Anschließend können Sie im Eingabefeld für die tragende Länge Ihren eigenen Wert festlegen.

Abbildung 8.23:

eigene Eingabe

Für die Welle und Nabe können Sie jeweils unterschiedliche tragende Längen vorgeben. Dazu aktivieren Sie das Eingabefeld der tragenden Länge für die Welle und Nabe.

Abbildung 8.24:

tragende Länge für die Welle und Nabe

8.6.4 Ergebnisse

Die Sicherheiten bei der Betriebsbelastung und bei der maximalen Belastung für alle drei Komponenten, Welle, Nabe und Paßfeder, werden bereits während der Eingabe im Ergebnisfeld übersichtlich angezeigt. Nach jeder abgeschlossenen Eingabe wird sofort neu durchgerechnet.Die Angaben der Ergebnisse erfolgt jeweils für die äquivalente Flächenpressung, die Flächenpressung bei Lastspitze sowie die Sicherheit bei Betriebsbelastung und Spitzenbelastung.

Abbildung 8.25:

Ergebnis der Berechnung

In dem Meldungsfenster erhalten Sie zusätzlich alle Informationen über Ihre Ergebnisse.

Abbildung 8.26:

Meldungsfenster

In diesem Berechnungsbeispiel werden die Sicherheiten für die Welle, Nabe und Paßfeder rot markiert. Das bedeutet, daß die Mindestsicherheiten nicht erfüllt werden. Außerdem erhalten Sie eine entsprechende Meldung im Meldungsfenster. Die Paßfederverbindung ist für dieses Beispiel nicht geeignet. Die vorgesehene Paßfederverbindung erweist sich aufgrund der permanenten dynamischen Belastung als nicht dauerfest.

8.6.5 Dokumentation: Protokoll

Über den Button „Protokoll“ können Sie ein Protokoll erzeugen. Dieses Protokoll enthält die Angabe der Berechnungsmethode, alle Eingabedaten sowie die detaillierten, nachvollziehbaren Berechnungsergebnisse.

Abbildung 8.27:

Button „Protokoll“

Über ein Inhaltsverzeichnis gelangen Sie schnell zu den für Sie wichtigen Daten. Hierüber lassen sich die gewünschten Ergebnisse schnell aufrufen. Das Protokoll steht Ihnen im HTML- und im PDF-Format zur Verfügung. Sie können das erzeugte Protokoll zum Beispiel im HTML-Format abspeichern, um es später in einem Web-Browser wieder oder im Word für Windows zu öffnen.

Abbildung 8.28:

Paßfeder-Protokoll

Klicken Sie auf das „PDF“-Symbol, so wird das Protokoll im PDF-Format aufgerufen. Um das Protokoll im PDF-Format zu speichern, klicken Sie mit der rechten Maustaste auf das PDF-Symbol. Wählen Sie in dem nun folgenden Kontextmenü „Ziel speichern“ aus.
Um das Protokoll zu speichern, rufen Sie das Menü „Datei“ auf und klicken Sie anschließend auf „Speichern unter“.
Klicken Sie auf das „Drucken“Symbol, so kann das Protokoll gedruckt werden.

8.6.6 Berechnung speichern

Nach der Durchführung Ihrer Berechnung können Sie diese speichern. Sie haben dabei die Möglichkeit, entweder auf dem eAsisstant-Server oder lokal auf Ihrem Rechner zu speichern. Klicken Sie auf den Button „Speichern“ in der obersten Zeile des Berechnungsmoduls.

Abbildung 8.29:

Button „Speichern“

Haben Sie die Option „lokal“ im Project Manager und im Berechnungsmodul aktiviert, so so öffnet sich der Windows-Dialog zum Speichern der Berechnung auf Ihrem Rechner.

Hinweis: Um die Option „Lokales Speichern“ zu aktivieren, darf kein Berechnungsmodul geöffnet sein.

Abbildung 8.30:

Windows-Dialog zum Speichern

Haben Sie diese Option nicht aktiviert, so öffnet sich ein neues Fenster und Sie können Ihre Berechnung auf dem eAssistant-Server speichern.

Abbildung 8.31:

Berechnung speichern

Geben Sie unter „Dateiname“ den Namen Ihrer Berechnung ein und klicken Sie auf den Button „Speichern“. Klicken Sie anschließend im Project Manager auf den Button „Aktualisieren“, Ihre gespeicherte Berechnung wird in dem Listenfenster „Dateien“ angezeigt.

8.6.7 Auslegungsfunktionen

Bei der Auslegung wird der gesuchte Wert so bestimmt, daß gerade die gewünschte Sollsicherheit erreicht wird. Durch die folgenden Auslegungsfunktionen (Taschenrechner) werden Sie optimal unterstützt:

Auslegen des Wellendurchmessers auf Mindestsicherheit

Auslegen des Nenndrehmomentes auf Mindestsicherheit

Auslegen des maximalen Lastspitzendrehmomentes aufMindestsicherheit

Auslegen der Paßfedernormlänge auf Mindestsicherheit

Auslegen der Paßfederlänge auf Mindestsicherheit

Auslegung des Wellendurchmessers auf Mindestsicherheit

Der Wellendurchmesser wird so ausgelegt, damit die Paßfederverbindung die vorgegebene Sollsicherheit von „1.2“ erreicht. Klicken Sie dazu auf den Auslegungsbutton (Taschenrechner) für den Wellendurchmesser.

Abbildung 8.32:

Auslegungsbutton für den Wellendurchmesser

Jetzt wird der neue Wellendurchmesser bestimmt.

Abbildung 8.33:

Neuer Wellendurchmesser

Der Wellendurchmesser beträgt jetzt $d$ = 111.88 mm. Damit wird die Mindestsicherheit von 1.2 erfüllt und die Paßfeder ist für diesen Anwendungsfall geeignet.

Abbildung 8.34:

Ergebnis

Da sich durch die Auslegung der Wellendurchmesser deutlich vergrößert hat, wurde auch automatisch eine neue Paßfedergröße ermittelt.

Abbildung 8.35:

Paßfeder

Klicken Sie auf den Button „Paßfeder“, dann wird Ihnen automatisch die größere Paßfeder angezeigt.

Abbildung 8.36:

Neue Paßfeder

8.6.8 Button „Vorwärts“ und „Zurück“

Mit dem Button „Zurück“ können Sie vorhergegangene Eingaben zurücksetzen.

Abbildung 8.37:

Button „Vorwärts“ und „Zurück“

Wenn Sie eine rückgängiggemachte Eingabe wiederherstellen möchten, dann klicken Sie auf den Button „Vorwärts“.

8.6.9 Einstellungen

Klicken Sie auf den Button „Einstellungen“.

Abbildung 8.38:

Button „Einstellungen“

Hier können Sie die Mindestsicherheit sowie die Nachkommastellen, welche anschließend im Protokoll ausgegeben werden, verändern.

Für weitere Fragen, Informationen oder auch Anregungen stehen wir Ihnen jederzeit gern zur Verfügung. Sie erreichen unser Support-Team über die eMail eAssistant@gwj.de oder unter der Telefon-Nr. +49 (0) 531 3804 420.

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Kapitel 8Paßfeder nach DIN 6892

8.1 Allgemeines

8.2 Anwendungsbereich der DIN 6892

8.3 Geometrie

8.4 Belastungsdaten

Flächenpressung

Zulässige Flächenpressung

Anwendungsfaktor

Traganteilfaktor

Lastverteilungsfaktor

Reibschlußfaktor

Lastrichtungswechselfaktor

Lastspitzenhäufigkeitsfaktor

Stützfaktor

Härteeinflußfaktor

8.5 Hinweise zur Methode C

8.6 Berechnungsbeispiel: Paßfeder nach DIN 6892

8.6.1 Berechnungsmodul starten

8.6.2 Berechnungsbeispiel

Die Eingabewerte

8.6.3 Durchführung der Berechnung

Berechnungsmethode B

Eingabe Lastspitzen

Eingaben zur Welle

Benutzerdefinierter Werkstoff

Eingaben zur Nabe

Eingaben zur Paßfeder

Normlänge

Paßfederauswahl- und geometrie

Auswahl des Werkstoffes

8.6.4 Ergebnisse

8.6.5 Dokumentation: Protokoll

8.6.6 Berechnung speichern

8.6.7 Auslegungsfunktionen

Auslegung des Wellendurchmessers auf Mindestsicherheit

8.6.8 Button „Vorwärts“ und „Zurück“

8.6.9 Einstellungen

Kapitel 8
Paßfeder nach DIN 6892

Lastspitzenhäufigkeitsfaktor $fL$