Plastische Konditionierung zur Erhöhung des Volumennutzwertes bei kraftschlüssig gefügten Welle-Nabe-Verbindungen
Hauptspannungen am Innendurchmesser des Außenteils einer Pressverbindung mit idealplastischer Fließgrenze (GEH). Grafik: Autoren
DOI 10.37544/0720-5953-2024-05-64
Inhalt: Pressverbindungen sind wegen ihrer kostengünstigen Fertigung und ausgezeichneten technischen Eigenschaften in der Antriebstechnik eine sehr häufig zum Einsatz gelangende Welle-Nabe-Verbindung. Besonders zur Übertragung dynamischer Kräfte und Momente bieten sie große Vorteile. In dieser Arbeit wird eine neue Methode zur Auslegung rein elastischer Pressverbände unter Ausnutzung der plastischen Eigenschaften des Werkstoffs vorgestellt. Durch den gezielten Einsatz von Eigenspannungen und die damit verbundene Erweiterung der Elastizitätsgrenze können diese Bauteile Betriebslasten wie Umlaufbiegemomente, Torsion, Temperaturänderungen und Fliehkräfte rein elastisch aufnehmen und plastische Verformungen im Betrieb vermieden werden . Gegenüber herkömmlich gefügten Pressverbänden kann im elastischen Bereich die Belastbarkeit um nahezu 200 % gesteigert und im elastisch-plastischen Bereich eine konkret definierte zusätzliche Sicherheit gegen plastische Verformungen gewährleistet werden. In diesem Beitrag werden die grundlegenden physikalischen Zusammenhänge des neuen plastischen Konditionierungsverfahrens beschrieben und anhand von analytischen und numerischen Berechnungsbeispielen demonstriert.
Plastic conditioning to increase the Volume utility value of friction-locked shaft-hub connecting elements
Abstract: Interference fits are very common shaft-hub connections because of their low-cost production and excellent technical properties. They offer great advantages especially for the transmission of dynamic forces and moments. This paper presents a new method for designing purely elastic interference fits by exploiting the plastic properties of the material. Through the targeted use of residual stresses and the associated extension of the elastic limit, these components can absorb operating loads such as rotating bending moments, torsion, temperature changes and centrifugal forces in a purely elastic manner, and plastic deformation during operation can be avoided. Compared with conventional elastically joined interference fits, the load-bearing capacity can be increased by almost 200 %. Compared to conventional elastically-plastically joined interference fits, a specifically defined additional safety against plastic deformation can be guaranteed. This paper describes the basic physical relationships of the new plastic conditioning process and demonstrates them by means of analytical and numerical calculation examples.
KONSTRUKTION BD. 76 (2024) NR. 5
