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Maschinenelemente 1 - Eigenschaften einer Stiftverbindung

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Maschinenelemente 1

Eigenschaften einer Stiftverbindung

Die bekanntesten Formen von Stiften sind Zylinderstifte, Kegelstifte und Kerbstifte. Unabhängig von der Form haben Stifte gemein, dass man zuerst eine Aufnahmebohrung durch die zuverbindenden Teile bohrt und anschließend den passenden Stift, welcher ein Übermaß gegenüber dem Loch besitzt, eindrückt. 

Stiftverbindung
Stiftverbindung

Hieraus ergeben sich dann zwei grundsätzliche Anwendungsarten für Stifte:

Stifte haben zwei Arten der Anwendung:

  1. Lagefixierung: Hierzu werden " Fixierstifte " eingeschlagen, die die Position von später zu verbindenden Teilen gewährleisten sollen. Die Stifte dienen also nicht zur Kraftleitung, sondern lediglich zur Positionierung. $\rightarrow $ Bearbeitungs- und Montagezwecke. 

    Die Kraftübertragung müssen andere Elemente wie Schrauben übernehmen. 

  2. Kraftübertragung: Hier wird der Stift als tragendes Element eingesetzt und derart dimensioniert, dass er auch eine alleinige Kraftübertragung bewältigen kann. Dies gilt selbst bei der Verwendung mehrerer Stifte. $\rightarrow $ Gefahr der Doppelpassung.

    Wichtig ist hier, dass eine ausreichende Scherfestigkeit besteht, die im Vorfeld berechnet werden muss.

Übersicht Verwendungsmöglichkeiten:

Unabhängig von der Anwendungsarten fassen wir nochmals alle Verwendungsmöglichkeiten von Stiften zusammen:

  • Übertragung von Momenten $\rightarrow $ Wellen und Achsen mit Naben, Hebeln oder Stellringen.
  • Einleitung von Kräften $\rightarrow $ Feder- oder Seilkräfte über Steckstifte.
  • Sicherung der Lage $\rightarrow $ Bauteile bleiben zueinander in ihrer Position, bspw. Lagerblock zu Fundament.
  • Sicherung vor Verdrehung $\rightarrow $ Splinte sichern Schraubenverbindungen.
  • Sicherung vor Überlast $\rightarrow $ Stifte verhindern eine Überlast bei Kupplungsflanschen.
  • Anheften ohne weiter Funktion $\rightarrow $ Stifte für das Anbringen von Schildern an Maschinen. 

Übersicht Geometrien

Nachfolgend sehen Sie eine Übersicht verschiedener Stifte mit unterschiedlicher konstruktiver Anordnung:

Arten und Positionierungen von Stiften
Arten und Positionierungen von Stiften

Bei einer Kraftübertragung ist der Querstift zu bevorzugen, da eine eindeutige Berechnung der Belastungen und Beanspruchungen möglich ist. Hierzu zählen die Berechnungen der Flächenpressung, der Scherung und der Biegung. Längs- und Tangentialstifte hingegen sind nicht zur Übertragung größerer und dynamischer Kraftgrößen geeignet und ergeben zusätzlich Probleme bei der Montage. 

Um ihrer Pass- und Positionierfunktion gerecht zu werden, bohrt und reibt man die Stifte erst bei der Montage vor Ort. Zudem findet ein Einbau zumindest teilweise unter Vorspannung statt. Diese Vorspannung wird durch elastische und teilweise plastische Verformung des Stiftes bewirkt.