Einsatz von faserverstarkten Kunststoffen bei modernen Welle-Nabe-Verbindungen: Anwendungen, Auslegung und Gestaltung

摘要

In der klassischen industriellen Antriebstechnik wahlt der Konstrukteur aus einer Vielzahl von Stahl- und Gusswerkstoffen einen, fur die konkrete Anwendung passenden Werkstoff aus. Die Dimensionierung des Antriebsstranges richtet sich nach der zu ubertragenden Leistung und den bekannten Werkstoffeigenschaften der Wellen und Naben sowie den Lagern und dem Gehause. Die Auslegung der einzelnen Maschinenelemente, speziell der Welle-Nabe-Verbindungen (WNV) basiert auf einem umfangreichen analytischen und experimentellen Erfahrungsschatz und ist fur Pressverbindungen in DIN 7190 und fur Passfederverbindungen in DIN 6892 ausfuhrlich fur die am haufigsten verwendeten metallischen Konstruktionswerkstoffe dokumentiert. Neben der industriellen Antriebstechnik gibt es aber weitere Anwendungsfelder wie beispielsweise die Fahrzeug-, die Luft- und Raumfahrttechnik, die Medizintechnik sowie die Sportgeratetechnik, wo teilweise andere oder zusatzliche Anforderungen an Antriebe gestellt werden. In allen Bereichen spielt neben der primaren Aufgabe einer WNV Leistung zu ubertragen immer auch der Aspekt Leichtbau eine grosse Rolle. Der Leichtbaugedanke mit dem Ziel einer Reduzierung der Masse bei gleichzeitig hoher Festigkeit kann unterschiedlich motiviert sein. Zum einen konnen Energieverbrauch (Fahrzeugtechnik) und Handling (Medizintechnik) verbessert werden. Andererseits konnen durch kleinere bewegte Massen hohere Geschwindigkeiten erreicht und mogliche Unwuchterregungen reduziert werden. Im Beitrag werden am Beispiel von Pressverbindungen mit Naben aus faserverstarkten Kunststoffen die Unterschiede zur klassischen Dimensionierung herausgearbeitet und Moglichkeiten der Berechnung und Gestaltung vorgestellt.