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Maschinenelemente 1 - Sicherungsringe, Splinte und Federstecker

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Maschinenelemente 1

Sicherungsringe, Splinte und Federstecker

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. 

Sicherungsringe in unterschiedlicher Ausführung
Sicherungsringe in unterschiedlicher Ausführung

 

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 tritt eine 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 (abgeschrägte Flächen an Werkstückkanten) oder Abrundungen werden neben den Sicherungsringen zusätzlich Stützscheiben aus Federstahl, welche ein Umstülpen der Ringe infolge hoher 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 sich nur mit erhöhtem 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 bis hin zur Spielfreiheit einstellen.

Vorteile von Sicherungsringen

  • geringe Dimensionen/Maße → geringer Platzbedarf
  • 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. 

In den folgenden Bildern siehst du 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 Abmessungen eines Splintes richten sich nach den Durchmessern der zu sichernden Bolzen bzw. Schrauben. Es gilt:

Beispiel

Hier klicken zum AusklappenEs 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

Hier klicken zum AusklappenLiegt 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 bspw. bei Baumaschinen, Kränen oder Scheibenbremsen von Fahrrädern. Dabei werden die Bauteile mit dem Federstecker derart gesichert, dass ein Verlieren nicht mehr möglich ist wie beispielsweise durch eine Kette (siehe Abbildung). Auch Federstecker eignen sich keineswegs zur Übertragung von Kräften.

Federstecker
Federstecker

 

Nachfolgend siehst du eine schematische Darstellung eines Federsteckers.

Schematische Darstellung eines Federsteckers
schematische Darstellung eines Federsteckers

Kennzeichnung eines Federsteckers

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

Beispiel

Hier klicken zum AusklappenEs 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