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Maschinenelemente 2 - Wellen und Achsen

Kursangebot | Maschinenelemente 2 | Wellen und Achsen

Maschinenelemente 2

Wellen und Achsen

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Wellen und Achsen haben die primäre Aufgabe drehende oder schwingende Maschinenteile zu lagern. Zu diesen Maschinenteilen zählen Gelenke, Rollen, Zahnräder und Räder

Video: Wellen und Achsen

Methode

Hier klicken zum Ausklappen Sowohl die Wellen als auch die Achsen übernehmen die dort eingeleiteten Kraftgrößen und leiten diese an den Abstützstellen weiter. 

Nachfolgend siehst du zwei Abbildungen von Wellen. In der ersten Abbildung ist eine eingebaute Welle dargestellt und in der zweiten Abbildung ein Wellenstück mit unterschiedlichen Querschnittsübergängen.

Welle im eingebauten Zustand
Welle im eingebauten Zustand
Wellenausschnitt mit Querschnittübergängen
Wellenausschnitt mit Querschnittübergängen

Insgesamt lassen sich drei Hauptaufgaben von Wellen und Achsen nennen:

  1. Bewegung übertragen
  2. Energie leiten
  3. Kraftgrößen leiten $ \rightarrow $ Normalkräfte, Querkräfte, Biegemomente, Torsionsmoment

Die Wellen und die Achsen lassen dabei besonders in Bezug auf ihre Hauptfunktion unterscheiden. 

Achsen

Methode

Hier klicken zum Ausklappen Achsen stützen Kräfte und Biegemoment ab, übertragen jedoch keine Nutzdrehmomente $ \rightarrow $ keine Torsionsübertragung.

Ferner unterscheiden sich Achsen nach ihrer Einbauart:

  • feststehende Achsen $ \rightarrow $ Achse, Bolzen
  • umlaufende Achsen $ \rightarrow $ Achse

Dabei sind beide entsprechend ihrer Funktion durch Querkräfte oder Biegemomente statisch oder dynamisch beansprucht.

In der nächsten Abbildung siehst du das Schnittbild einer Achse.

Schnittbild einer Achse
Schnittbild einer Achse

 

Der zugehörige Kraft- und Momentenverlauf ist in der nächsten Abbildung dargestellt.

Kraft- und Momentenverlauf
Kraft- und Momentenverlauf

 

Die kritischen Punkte sind in der obigen Abbildung eingezeichnet. Hier ist ein Bauteilversagen am wahrscheinlichsten.

Wellen

Methode

Hier klicken zum Ausklappen Wellen dienen zur Drehmomentübertragung, müssen aber zusätzlich auch die gleichen Anforderungen erfüllen, die an Achsen gestellt werden.   

Neben diesen Aufgaben übernehmen Wellen Abstützungsaufgaben inklusive der Leitung von Querkräften und Biegemomenten sowie Normalkräften. Zudem sind Wellen immer drehbeweglich konstruiert und unterliegen Torsionsbelastungen sowie Biegungen. Die Belastung durch Quer- und Längskräfte ist zwar vorhanden, aber vernachlässigbar klein. 

Hinweis

Hier klicken zum Ausklappen In den kommenden Kurstexten werden wir die für Achsen und Wellen notwendigen Berechnungen durchführen. Den Anfang macht hierbei die Trägfähigkeitsberechnung im folgenden Kurstext.