Steckwellen, Kardan-Gelenkwellen

172 173 Anwendungsrichtlinien Berechnungsunterlagen Technischer Anhang Technischer Anhang  Service-Telefon Ausland  + 49 (0) 71 42 / 353-0  Service-Telefon Inland*  0 1 8 0 – 3 – 4 3 5 3 6 5 * 9Cent/Min.  Katalog  Ersatzteile  Gelenkwellen-Berechnung  Einbau- und Wartungshinweise  www.elbe-group.com Die richtige Dimensionierung einer Gelenk- welle erfordert die Berücksichtigung ver- schiedener Einflüsse und Faktoren. Infolge der Vielzahl von möglichen Einsatzfällen können exakte, allgemeingültige Bemessungsregeln nicht angegeben werden. Nachstehende Hinweise dienen deshalb zur ersten, über- schlägigen Größenbestimmung. In Zweifelsfällen sind wir gerne bereit, die er- forderliche Gelenkgröße für Sie festzulegen und verweisen in diesem Zusammenhang auf unsere techn. Fragebögen. 6. Grundlagen zur Dimensionierung von Kardan-Gelenkwellen 6.1 Drehmomente Die für die einzelnen Gelenkgrößen angege- benen max. zulässigen Drehmomente Md max gelten in der Regel nur für kurzzeitige Spitzen- belastungen. Md Nenn : Nenndrehmoment zur Vorauswahl, an- hand der nominalen Betriebsmomente. Md Grenz : Grenzdrehmoment, das bei begrenzter Häufigkeit kurzzeitig von der Gelenkwelle ohne Funktionsschädigung übertragen werden kann. Das jeweils zulässige Dauerdrehmoment muss in Abhängigkeit von den übrigen Betriebsdaten, wie Stoßfaktoren, Beugungswinkel, Drehzahl usw., von Fall zu Fall ermittelt werden (siehe hierzu 6.2 u. 6.3). 6.2 Stoßfaktoren Je nach Art des Antriebs bzw. des jewei- ligen Einsatzfalles kann eine Gelenkwelle Stoßbelastungen ausgesetzt sein, die erheblich über dem Nenndrehmoment lie- gen. Um diese zu berücksichtigen, müssen Stoßfaktoren eingesetzt werden. Nachstehend einige Stoßfaktoren für die gebräuchlichsten Antriebsmaschinen: 6.3 Lebensdauer-Berechnung Ausschlaggebender Faktor im Hinblick auf die Lebensdauer einer Gelenkwelle sind in der Regel die Gelenklager. Deshalb sollten zur Ermittlung der jeweils erforderlichen Gelenk- größe zweckmäßigerweise das nachfolgende Lebensdauer-Diagramm benutzt werden. Dieses Diagramm ermöglicht: a) die Bestimmung der theoretischen Lebens- dauer einer gewählten Gelenkwelle in Abbängigkeit von den jeweiligen Betriebs- daten, bzw. b) die Ermittlung der erforderlichen Gelenk- größe bei vorgegebener Lebensdauer. Antriebsmaschine mit Elastikkupplung ohne Elastikkupplung Turbine oder Elektromotor 1 1 bis 1,5 Ottomotor 4 und mehr Zylinder 1,25 1,75 Ottomotor 1 bis 3 Zylinder 1,5 2 Dieselmotor 4 und mehr Zylinder 1,5 2 Dieselmotor 1 bis 3 Zylinder 2 2,5 Selbstverständlich ist nicht nur der Antrieb, sondern in vielen Fällen auch der Abtrieb für Stoßbelastungen verantwortlich. Wegen der Vielzahl der verschiedenen Möglichkeiten können hierzu jedoch keine allgemeingültigen Angaben gemacht werden. Dabei wird das Antriebs-Nennmoment mit dem entsprechenden Stoßfaktor multipli- ziert, und das so erhaltene M d in nachfol- gendes Diagramm eingesetzt. Weitere Faktoren, wie Korrektur- oder Beu- gungswinkelfaktor, brauchen nicht berück- sichtigt zu werden, da bereits im Diagramm enthalten. Bei Maschinen bzw. Fahrzeugen mit wech- selnden Betriebsbedingungen werden zu- nächst die einzelnen Lebensdauerwerte aus dem Diagramm ermittelt. Danach kann die resultierende Gesamtlebensdauer L hR wie folgt errechnet werden: q 1 , q 2 … = Zeitanteile in [%] L h1 , L h2 … eingesetzt in 10 3 [Std] 6.4 Lebensdauer-Diagramm Infolge der Vielzahl von Anwendungsfällen ist es nicht möglich, die Eignung einer Gelenk- welle durch Versuche zu ermitteln. Deshalb erfolgt die Auswahl und Überprüfung der er- forderlichen Gelenkgröße durch Anwendung rechnerischer Methoden. Diese basieren auf der Ermittlung der dynamischen Tragzahl voll- rolliger Nadel- und Rollenlager gemäß der ISO-Empfehlung R 281. Die im Katalog enthal- tenen Lebensdauerdiagramme sind auf die- ser Empfehlung und auf einer speziell für den Gelenkwellenbereich anwendbaren Berech- nungsformel zur Ermittlung der nominellen Lebensdauer begründet. Die damit gefundene Lebensdauer gibt die Betriebsstundenzahl an, die von 90% einer größeren Anzahl gleicher Gelenklager erreicht oder überschritten wird. Es gibt auch Methoden zur Ermittlung der mo- difizierten Lebensdauer. Dabei werden unter- schiedliche Überlebenswahrscheinlichkeiten, Werkstoffqualität und Betriebsverhältnisse berücksichtigt. Der gegenwärtige Stand der Technik erlaubt es jedoch nicht, Aussagen über das unterschiedliche Verhalten verschie- dener Stahlqualitäten (Gefüge, Härte, Verun- reinigungen) in Bezug auf eine Lebensdauer zu machen. Aus diesem Grund wurden bisher auch noch keine Festlegungen in der inter- nationalen Norm vorgenommen. Ebenso müssten alle Betriebseinflüsse wie Betriebstemperatur, Abschmierintervalle, ver- wendetes Schmierfett und die damit verbun- dene Betriebsviskosität berücksichtigt werden. Da diese Faktoren von Einsatzfall zu Einsatzfall verschieden sind, ist es nicht mög- lich, eine Ermittlung der modifizierten Lebens- dauer durchzuführen und damit ein allgemein gültiges Lebensdauerdiagramm zu erstellen. Die nachfolgenden beiden Lebensdauerdia- gramme ermöglichen Ihnen eine überschlägi- ge Ermittlung der nominellen Lebensdauer. Ist der Beugungswinkel kleiner als 3°, sollten Sie von ß = 3° ausgehen, da sonst das ermit- telte Ergebnis verfälscht wird. Ist es notwendig, eine genaue Bestimmung der Lebensdauer durchzuführen, wenden Sie sich bitte an die Techniker der Firma ELBE. L hR = 100000 q 1 + q 3 + ... + qn L h1 L h2 L hn [Std]