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Verbindungen und Verbindungselemente > Formschlüssige Welle-Nabe-Verbindungen:

Sicherungsringe, Splinte und Federstecker

WebinarTerminankündigung aus unserem Online-Kurs Thermodynamik:
 Am 13.12.2016 (ab 16:00 Uhr) findet unser nächstes Webinar statt.
Gratis-Webinar (Thermodynamik) Innere Energie, Wärme, Arbeit
- Innerhalb dieses 60-minütigen Webinares wird der 1. Hauptsatz der Thermodynamik für geschlossene Systeme behandelt und auf die innere Energie, Wärme und Arbeit eingegangen.
[weitere Informationen] [Terminübersicht]

In diesem Kurstext gehen wir nacheinander auf die unterschiedlichen Sicherungselemente ein. Den Anfang machen die Sicherungsringe.

Sicherungsringe

Sicherungsringe, oder auch Halteringe genannt, werden axial montiert und für Wellen [DIN 471] sowie für Bohrungen [DIN 472] federn in Ringnuten eingesetzt. Dabei steht ein Teil des Sicherungsrings aus der Nut heraus und bildet eine axial belastbare Schulter. Zeitgleich fixiert er Bauteile, wie beispielsweise Wälzlager. 

In der nächsten Abbildung ist ein eingebauter Sicherungsring dargestellt.

Schematische Querschnittdarstellung eines Sicherungsrings in einer Nut
Schematische Querschnittdarstellung eines Sicherungsrings in einer Nut
Kraftübertragung

Sicherungsringe werden wie Wellen auf Abscherung sowie Biegung beansprucht. Infolge der Belastung treten hohe Kerbwirkung auf. Aus diesen beiden Gründen stellt man die Ringe aus Federstahl her. Bei hohen Anforderungen an die Sicherheit kann ein radial formschlüssige Halterung des Ringes durch Überdeckung durch die Nabe vorgenommen werden. Wegen der oben erwähnten hohen Kerbwirkung der Nuten empfiehlt es sich die Ringe ausschließlich an den biegungsfreien Enden von Bolzen, Achsen oder Wellen anzuordnen. 

Axiale Fixierung

Zur axialen Sicherung von Bauteilen mit großen Fasen oder Abrundungen werden neben die Sicherungsringen zusätzlich Stützscheiben aus Federstahl, welche ein Umstülpen der Ringe infolge hohe Axialkräfte entweder direkt unterbinden oder zumindest am Umfang gleichmäßig verteilen. 
Passfedern, die Stützscheiben im Durchmesser gleichen, kommen immer dann zum Einsatz, wenn ein Spielausgleich oder eine genaue Lagebestimmung der Bauteile erforderlich wird. 
Der Einsatz von Sprengringen hat sich als äußert ungünstig herausgestellt, da sich diese bei der Montage oft verformen und nur mit erhöhten Aufwand entfernen lassen. Lediglich bei geringen axialen Belastungen empfiehlt sich der Einsatz von Runddraht-Sprengringen.

Sonderformen von Sicherungsringen:
  • Greifringe $\rightarrow $ selbstsperrend
  • Spannringe $\rightarrow $ selbstsperrend

Beide lassen sich für Wellen ohne Nut verwenden und können dabei das axiale Spiel einstellen, bis hin zur Spielfreiheit.

Vorteile von Sicherungsringen
  • Bauen klein,
  • Konstruktive Vereinfachungen möglich,
  • Kostenersparnis, 

Splinte

Um lose, gelenkartige Bolzenverbindungen, oder Schraubenverbindungen gegen axiale Verschiebung zu sichern, setzt man vorzugsweise Splinte ein. Das Material aus dem Splinte hergestellt werden ist in den meisten Fällen weicher Baustahl, in seltenen Fällen auch Kupfer, bzw. Kupferlegierungen oder Aluminiumlegierungen. Jede Art von Kraftübertragung sollte beim Einsatz von Splinten vermieden werden. 

Nachfolgend eine Splintsicherung und eine schematische Darstellung einer Splintsicherung:

Splintsicherung
Splintsicherung

Darstellung eines Splintes nach DIN EN ISO 1234.

Eingesetzter Splint
Eingesetzter Splint
Kennzeichnung eines Splintes

Die Abmessung eines Splintes richtet sich nach dem Durchmessern, der zu sichernden Bolzen, bzw. Schrauben. Es gilt:

Beispiel

Es liegt ein Bolzen vor, dessen Durchmesser $ D = 20 mm $ beträgt. 

Das Splintloch muss einen Durchmesser von  $ d = 5 mm $ besitzen, der Splint selber minimal weniger. Die Länge des Splintes sollte $ l = 32 mm $ betragen. Das eingesetzte Material ist Stahl.

Kennzeichnung: Splint ISO 1234 - 5 x 32 - St.

Merke

Liegt eine wichtige Verbindung vor, so darf der zugehörige Splint nur ein Mal verwendet werden. 

Federstecker

Federstecker werden in den meisten Fällen bei Bolzenverbindungen eingesetzt, die öfters gelöst werden, wie bei Baumaschinen oder Kränen. Dabei sichert die Bauteile mit dem Federstecker derat, dass ein verlieren nicht mehr möglich ist, wie beispielsweise durch eine Kette [siehe Abbildung]. Auch Federstecker eignen sich keineswegs zur Übertragung von Kräften.  

Nachfolgend eine schematische Darstellung eines Federsteckers.

Schematische Darstellung einers Federsteckers
Schematische Darstellung einers Federsteckers
Kennzeichnung eines Federsteckers

Auch hier richtet sich die Dimensionierung nach dem Durchmessern, der zu sichernden Bolzen, bzw. Schrauben. Es gilt:

Beispiel

Es liegt ein Bolzen vor, dessen Durchmesser $ d_2 = 20 mm $ beträgt. 

Das Splintloch muss einen Durchmesser von  $ d_1 = 5 mm $ besitzen, der Splint selber minimal weniger. Die Länge des Splintes sollte $ l = 32 mm $ betragen. Das eingesetzte Material ist Stahl mit zusätzlicher Verzinkung.

Kennzeichnung: Federstecker DIN 11024-5 verzinkt

Bild von Autor Jan Morthorst

Autor: Jan Morthorst

Dieses Dokument Sicherungsringe, Splinte und Federstecker ist Teil eines interaktiven Online-Kurses zum Thema Maschinenelemente 1.

Jan Morthorst verfügt über langjährige Erfahrung auf diesem Themengebiet.
Vorstellung des Online-Kurses Maschinenelemente 1Maschinenelemente 1
Dieser Inhalt ist Bestandteil des Online-Kurses

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