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Maschinenelemente 1 - Festigkeitsnachweise einer Pressverbindung

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Maschinenelemente 1

Festigkeitsnachweise einer Pressverbindung

In diesem Kurstext wenden wir uns dem Festigkeitsnachweis der Pressverbindung zu. 

Ausfall einer Pressverbindung

Zuerst betrachten wir die Möglichkeit eines Ausfalls einer Pressverbindung. Diese kann auf zweierlei Weisen erfolgen:

1. Rutschen: Ein Rutschen der Pressverbindung tritt auf, wenn der Passfugendruck aufgrund unzureichender Vorspannung zu gering ist. Dies hat dann zur Folge, dass eine Übertragung nicht mehr gewährleistet werden kann:

Merke

$ P_{min} = f (T, F_{axial}, \text{Geometrie}, \mu) \rightarrow  S_{min} $ Mindestübermaß 

Mindestdruck ist also abhängig von dem auftretenden Torsionsmoment, der axialen Kraft, der Geometrie der Verbindung und dem Haftreibbeiwert. Dies führt dann zum Mindestübermaß.

2. Platzen: An der am höchsten belasteten Stelle wird das Elastizitätsmodul überschritten, infolgedessen es zum Platzen der Nabe kommt:

Merke

$ P_{max} = f (S, \text{Geometrie}, R_{eH}) \rightarrow S_{max} $ Maximalübermaß

Maximaldruck ist also abhängig vom Übermaß welches die Flächenpressung liefert, der Geometrie und natürlich der Streckgrenze [der Nabe].Dies führt dann zum Maximalübermaß.

Jüngste Forschungen empfehlen Pressverbände unter Zulassung plastischer Teilverformungen, da hieraus ein erheblicher Zugewinn an Übertragungsfähigkeit möglich ist. 

Die Nabe wird dabei teilplastisch beansprucht, da ein Teil der innenliegenden Bereichs der Nabe plastifiziert wird. Die Welle ist eine Vollwelle und plastifiziert daher nicht. 

Mikroschlupf

Ein Wichtiges Kriterium bei der Auslegung einer Pressverbindung, ist die Beurteilung des Mikroschlupf. Ein Mikroschlupf führt bei Pressverbindungen dazu dass Reibkorrosion entsteht, infolgedessen treten dann zusätzliche Kerbwirkungen auftreten, die widerum zur Rissbildung beitragen, die dann die Nabe zerstören.

Versagensabfolge:

Mikroschlupf $\Longrightarrow $ Relativbewegung $ \Longrightarrow $ Reibkorrosion $ \Longrightarrow $ Kerbwirkungen $\Longrightarrow $ Rissbildung $\Longrightarrow$ Bauteilversagen !.

Reibkorrosion entsteht aufgrund der Relativbewegung von Welle und Nabe. Der Grenzwert der nicht überschritten werden darf liegt bei ca. $ 5 \mu $ . 

Merke

Eine Relativbewegung tritt auf, wenn die Nabe der Welle nicht gänzlich folgen kann und ihr entsprechend nachläuft.