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Maschinenelemente 1 - Formschlüssige Verbindungen

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Maschinenelemente 1

Formschlüssige Verbindungen

Inhaltsverzeichnis

Unter formschlüssigen Verbindungen versteht man einfache Verbindungen von Bauteilen durch Verbindungselemente, wie beispielsweise Stifte, Bolzen oder Passfedern. Stifte dienen in ihren verschiedenen Bauformen zur festen Verbindung bzw. Zuordnung von Bauteilen. Bolzenverbindungen sind den Stiftverbindungen ähnlich, der wesentliche Unterschied besteht jedoch darin, dass eine Bolzenverbindung im Sinne eines Gelenkes Relativbewegungen zwischen den verbundenen Bauteilen zulässt. Passfedern und andere Sicherheitselemente sichern hingegen Maschinenelemente, wie Bolzen oder Wälzlager gegen axiales Verschieben. 

Unter Krafteinwirkung werden bei formschlüssigen Verbindungen die Wirkkräfte als Normalkräfte an den Wirkflächen an einen Mitnehmerteil übertragen. Die weitere Übertragung hingegen erfolgt dann durch Schubkräfte

Merke

Eine  Besonderheit der formschlüssigen Verbindungen ist, dass im Gegensatz zu anderen Verbindungsarten, die Verbindungselemente problemlos montiert und demontiert werden können. 

Wie die anderen Verbindungsarten besitzen auch die formschlüssigen Verbindungen Vor- und Nachteile, die nachfolgend aufgelistet sind:

Vorteile

  • Die Verbindung ist lösbar
  • Es ist keine Vor- und Eigenspannung notwendig
  • Es liegt ein Freiheitsgrad vor, dh. meistens eine axiale Verschieblichkeit
  • Die Verbindungselemente lassen sich fixieren

Nachteile

  • Die Verbindungsart baut größer
  • Aus fertigungstechnischer Sicht ist diese Verbindungsart (finanziell) aufwendig
  • Das vorliegende Spiel kann bei dynamischer Last zu Verschleiß führen.

Formschlüssige Verbindungen werden normalerweise nach Gestaltmerkmalen geordnet. Welche Verbindung letztlich ausgewählt wird richtet sich in erster Linie nach dem Funktionskriterium. Aber auch weitere Gesichtspunkte müssen berücksichtigt werden, wie beispielsweise:

  • Wie gestaltet sich die Montierbarkeit? $\rightarrow $ Richtung? 
  • Lassen sich mit der gewählten Verbindung die Bauteile zentrieren? $\rightarrow $ Axialer Verlauf? Unwucht? 
  • Tritt eventuell eine Kerbwirkung auf? $\rightarrow $ Gefahr eine Bauteilversagens?
  • Wie hoch sind die Herstellkosten der ausgewählten Verbindungsart? 

In der nächsten Abbildung sehen Sie eine Übersicht von formschlüssigen Verbindungselementen in unterschiedlichen Ausführungen:

Varianten von Verbindungselementen
Varianten von Verbindungselementen

Wichtig

In den nachfolgenden Kurstexten gehen wir nacheinander auf die oben genannten formschlüssigen Verbindungsarten ein.