Kapitel 15
Passfeder nach DIN 6892

15.1 Allgemeines

Die Passfederverbindung ist eine mittelbare formschlüssige Welle-Nabe-Verbindung. Die Drehmomentübertragung erfolgt mittelbar von der Welle auf die Nabe über einen Mitnehmer, die Passfeder. Der hauptsächliche Einsatzzweck für Passfederverbindungen ist das Übertragen von statischen / quasistatischen Drehmomenten. Die Passfederverbindung wird mit Einschränkungen auch bei schwellenden und wechselnden Drehmomenten eingesetzt. Ihre Anwendung findet man insbesondere dann, wenn eine gute Montierbarkeit und spätere Demontage der Welle-Nabe-Verbindung (z.B. Austausch oder Instandsetzung) gefordert oder notwendig ist. Das Abscheren der Passfeder kommt sehr selten und dann nur bei Überlasten vor. Der in zahlreichen Dauerversuchen mit Passfederverbindungen nachgewiesene Schwingungsverschleiß infolge Umlaufbiegung und/oder schwingender Torsion ist meist der entscheidende Schädigungsmechanismus, der zum Versagen der Welle-Nabe-Verbindung führt.

Beim Festigkeitsnachweis von Passfederverbindungen ist es erforderlich, die folgenden Kriterien zu überprüfen:

• Flächenpressung an Welle, Passfeder und Nabe
• Gestaltfestigkeit der Welle für
• Torsionsbeanspruchung, in der Regel (quasi-)statisch;
• Biegebeanspruchung, in der Regel dynamisch;
• Berücksichtigung der Kerbwirkung; dies erfolgt üblicherweise in der Wellenfestigkeitsberechnung nach DIN 743.
• Gestaltfestigkeit der Nabe

Die DIN 6892 unterscheidet verschiedene Methoden für Festigkeitsnachweise für Passfederverbindungen: Methode A, B und C. Die Methoden B und C gemäß Norm sind integriert und stehen für die Berechnung zur Auswahl.

Methode A

Es handelt sich hierbei um einen experimentellen Festigkeitsnachweis am Bauteil unter Praxisbedingungen und/oder um eine umfassende rechnerische Beanspruchungsanalyse der kompletten Passfederverbindung, bestehend aus Welle, Passfeder und Nabe.

Methode B

Die Auslegung erfolgt aufgrund einer genaueren Berücksichtigung der auftretenden Flächenpressungen. Außerdem wird ein Festigkeitsnachweis für die Welle nach dem Nennspannungskonzept durchgeführt.

Methode C

Überschlägige Berechnung der Flächenpressungen und daraus resultierender Abschätzung für die Wellenbeanspruchung.

15.2 Anwendungsbereich der DIN 6892

Die Berechnung erfolgt nach DIN 6892. Die DIN definiert einen Anwendungsbereich:

• nur für metallische Werkstoffe
• Geometrie und Passfederlängen nach DIN 6885
• für die Wellenfestigkeit ist DIN 743 zu beachten, Gestaltung der Nabe sowie der Nabenwandstärke sind ebenfalls zu beachten
• überwiegend für im Maschinenbau angewandte Passfederverbindungen im Temperaturbereich -40\(^{\circ }\)C
  bis 150\(^{\circ }\)C

15.3 Passfederformen

Für die Berechnung stehen die Passfedergeometriedaten nach DIN 6885-1, DIN 6885-2 und DIN 6885-3 inklusive der genormten Längen der Passfedern zur Verfügung. Aus der Normlänge und der gewählten Passfederform wird automatisch die tragende Länge für die Berechnung ermittelt. Zur Auswahl stehen die Passfederformen A bis J.

Die tragende Passfederlänge \(l_{tr}\) berechnet sich für die verschiedenen Passfederformen wie folgt:

• Rundstirnige Passfederformen (Formen A, E, C) gilt:

  \(l_{tr} = l_{PF} - b\)

• Geradstirnige Passfederformen (Formen B, D, F, G, H, J) gilt:

  \(l_{tr} = l_{PF}\)

• Kombinierte Passfederform (AB) gilt:

  \(l_{tr} = l_{PF} - \frac {b}{2}\)

Die eigene Definition der Passfedergeometrie und tragenden Längen ist für Sonderpassfedern ebenfalls möglich (siehe Kapitel 15.19 „Eingabe von Sonderpassfedern“). Die unterschiedlichen Nuttiefen in Welle und Nabe sowie der Kantenbruch der Passfeder werden bei der Berechnung berücksichtigt. Bei Methode B fließen zusätzlich der Kantenbruch an der Wellen- und an der Nabennut mit in die Berechnung ein.

Werden die tragenden Längen auf manuelle Eingabe gestellt, so kann beispielsweise die tragende Länge \(l_{2tr}\) der Nabennut auch kleiner als \(l_{tr}\) der Passfeder ausgeführt werden. Laut DIN 6892 darf in diesem Fall bei der Welle für die Länge \(l_{1tr}\) von jedem überstehenden prismatischen Teil bis maximal 1 x \(b\) als mittragend gerechnet werden. Da die eAssistant-Software automatisch immer den konservativsten Fall für eine für den Anwender sichere Berechnung zu Grunde legt, wird diese Ausnahmebedingung vom eAssistant nicht automatisch betrachtet.

15.4 Flächenpressung

Die wirksame Flächenpressung zwischen Passfeder und Wellen- bzw. Nabennutwand darf zulässige Grenzwerte nicht überschreiten. Diese zulässigen Werte ergeben sich aus den Werkstofffestigkeiten - für duktile Werkstoffe aus der Streckgrenze (\(R_{p0,2}\) bzw. \(R_{e}\)) und für spröde Werkstoffe aus der Zugfestigkeit \(R_{m}\). Damit kann die Berechnung auch mit weniger üblichen metallischen Werkstoffen durchgeführt werden. Folgende Festigkeitskriterien sind mit entsprechenden Sicherheiten einzuhalten:

\[p_{1,2eqzul} = f_{W}\cdot p_{zul} \quad \mbox {und} \quad S_{Feq} = \frac {p_{eqzul}}{p_{eq}}\]\[p_{1,2maxzul} = f_{L}\cdot p_{zul} \quad \mbox {und} \quad S_{Fmax} = \frac {p_{maxzul}}{p_{max}}\]

Dabei sind \(f_{W}\) der Lastrichtungswechselfaktor und \(f_{L}\) der Lastspitzenhäufigkeitsfaktor. Der Lastrichtungswechselfaktor berücksichtigt den Einfluss der Lastrichtungszahlen auf die zulässige Flächenpressung. Der Lastspitzenhäufigkeitsfaktor erfasst den Einfluss der Lastspitzen auf die maximale Flächenpressung.

Das Berechnungsverfahren gilt für einseitige und mit Einschränkungen auch für wechselseitige Belastung der Passfedern. Die Flächenpressung wird aus dem zu übertragenden Drehmoment berechnet.

Die tragenden Nuttiefen \(l_{1tr}\) und \(l_{2tr}\) zwischen Passfeder und Wellen- bzw. Nabennutwand werden mit Hilfe der nachfolgenden Gleichungen ermittelt. Dabei werden die 45\(^{\circ }\)-Schrägungen bzw. Rundungen an der Passfeder sowie an Wellen- bzw. Nabennutkante nach obiger Abbildung berücksichtigt. Dabei gilt:

• für die Wellennutwand:

  \(t_{1tr}=t_{1} - (r+s_{1}) - \frac {1}{2} \left (d - \sqrt {d^{2} - (b + 2s_{1})^{2}}\right )\)

• für die Nabennutwand:

  \(t_{2tr}=h-t_{1}-(r+s_{2})+\frac {1}{2} \left (d-\sqrt {d^{2}-(b+2s_{1})^{2}}\right )\)

15.5 Zulässige Flächenpressung

• für duktile Werkstoffe:

  \(p_{zul} = f _{S}\cdot f_{H} \cdot R_{e} \quad \mbox {bzw.} \quad p_{zul} = f_{S} \cdot f_{H} \cdot R_{p 0,2}\)

  entsprechend den Angaben in den jeweiligen Werkstoff-Normblättern

• für spröde Werkstoffe:

  \(p_{zul} = f_{S} \cdot R_{m}\)

15.6 Anwendungsfaktor

Der Anwendungsfaktor \(K_{A}\) wird für die Berechnung des äquivalenten Drehmomentes \(M_{teq}\) analog zur Zahnradberechnung gemäß DIN 3990 mit der nachfolgenden Tabelle bestimmt.

15.6.1 Beispiele für die Arbeitsweise der Antriebsmaschine

gleichmäßig: z.B. Elektromotor, Dampfturbine, Gasturbine (geringe, selten auftretende Anfahrmomente)

leichte Stöße: z.B. Elektromotor, Dampfturbine, Gasturbine (größere, häufig auftretende Anfahrmomente)

mäßige Stöße: z.B. Mehrzylinder-Verbennungsmotoren

starke Stöße: z.B. Einzylinder-Verbrennungsmotoren

15.6.2 Beispiele für die Arbeitsweise der getriebenen Maschine

gleichmäßig: z.B. Stromerzeuger; gleichmäßig beschickte Gurtförderer oder Plattenbänder; Förderschnecken; leichte Aufzüge; Verpackungsmaschinen; Vorschubantriebe von Werkzeugmaschinen; Lüfter; leichte Zentrifugen; Kreiselpumpen; Rührer und Mischer für leichte Flüssigkeiten oder Stoffe mit gleichmäßiger Dichte; Scheren; Pressen; Stanzen; Drehwerke; Fahrwerke ...

mäßige Stöße: z.B: Ungleichmäßig (z.B. mit Stückgut) beschickte Gurtförderer oder Plattenbänder; Hauptantriebe von Werkzeugmaschinen; schwere Aufzüge; Drehwerke von Kranen; Industrie- und Grubenlüfter; schwere Zentrifugen; Kreiselpumpen; Rührer und Mischer für zähe Flüssigkeiten oder Stoffe mit unregelmäßiger Dichte, Kolbenpumpen mit mehreren Zylindern, Zuteilpumpen; Extruder (allgemein); Kalander; Drehöfen; Walzwerke, (kontinuierliche Zinkband-, und Aluminiumband- sowie Draht- und Stab-Walzwerke) ...

mittlere Stöße: z.B. Extruder für Gummi; Mischer mit unterbrochenem Betrieb für Gummi und Kunststoffe; Kugelmühlen (leicht); Holzbearbeitung (Sägegatter, Drehmaschinen); Blockwalzenwerke; Hubwerke; Einzylinder-Kolbenpumpen ...

starke Stöße: z.B. Bagger (Schaufelradantriebe), Eimerkettenantriebe; Siebantriebe; Löffelbagger; Kugelmühlen (schwer); Gummikneter; Brecher (Stein, Erz); Hüttenmaschinen; schwere Zuteilpumpen; Rotary-Bohranlagen; Ziegelpressen; Entrindungstrommlen; Schälmaschinen; Kaltbandwalzwerke; Brikettpressen; Kollergänge ...

15.7 Traganteilfaktor

Ungleichmäßiges Tragen bei zwei gleichmäßig am Umfang angeordneten Passfedern entsteht durch herstellungsbedingte Form- und Lageabweichungen der einzelnen Passfedern. Die hierdurch reduzierte Tragfähigkeit der Passfederverbindung wird durch einen Traganteilfaktor \(K_{v}\) berücksichtigt. Wegen der nicht exakt erfassbaren Lastaufteilung werden in der Praxis nicht mehr als zwei Passfedern eingesetzt.

\[K_{v}=\frac {1}{i \cdot \varphi }\]

• Eine Passfeder (\(i\) = 1): \(\varphi \) = 1
• Zwei Passfedern (\(i\) = 2): \(\varphi \) = 0,75 zur Berechnung der äquivalenten Flächenpressung, \(\varphi \) = 0,9 zur Berechnung der maximalen Flächenpressung

Im Gegensatz zur Berechnung der äquivalenten Flächenpressung kann bei der Berechnung der maximalen Flächenpressung ein höherer Traganteil \(\varphi \) angesetzt werden, da ein in einzelnen Lastspitzen auftretendes Drehmoment \(M_{tmax}\) durch Verformungen an der Passfeder und im Nutgrund zu einem höheren Traganteil führt. Bei Anwendung dieser Traganteile werden duktile Werkstoffe mit ausgeprägter Fließgrenze sowie ausreichende Fertigungsgenauigkeit vorausgesetzt. Für spröde Werkstoffe (z.B. Grauguss) liegen bisher keine gesicherten Erkenntnisse über die Tragfähigkeit bei zwei Passfedern vor.

15.8 Lastverteilungsfaktor

Der Lastverteilungsfaktor \(K_{\lambda }\) berücksichtigt die inhomogene Lastverteilung über die Nutlänge und die Lastein- bzw. -ableitungsverhältnisse in der Passfederverbindung. Bei zwei Passfedern wird hierbei das ungleichförmige Tragen durch folgende Annahme berücksichtigt:

• Eine Passfeder: \(K_{\lambda } = K_{\lambda e}\)
• Zwei Passfedern: \(K_{\lambda } = 2 \cdot K_{\lambda e}-1\)

Der Faktor \(K_{\lambda }\) ist von der Art der Lastein- bzw. -ableitung abhängig. Es werden unabgängig von der Momentenflussrichtung innerhalb der Passfederverbindung drei Fälle unterschieden.

Bei einer abgesetzten Nabe bedeuten (siehe obere Abbildung):

\(D\)ist der Nabenaußendurchmesser bzw. bei abgesetzter Nabe der Außendurchmesser des Ersatzzylinders mit gleicher Verdrehsteifigkeit. Der Ersatzaußendurchmesser wird wie folgt berechnet:

\[D = \frac {D_{2}} {\sqrt [4] {\left (\frac {D_{2}}{D_{1}}\right )^{4}\left (1-\frac {c}{l_{tr}}\right ) + \frac {c}{l_{tr}}}}\]

Der Faktor \(K_{\lambda e}\) wird in Abhängigkeit von \(a_{0}/l_{tr}\) mit den Diagrammen in den Bildern 3, 4 und 5 der DIN 6892 ermittelt. Diese Diagramme sind programmtechnisch über entsprechende Funktionen in das Berechnungsmodul integriert. Die Diagramme gelten jeweils für ein bestimmtes Verhältnis \(a_{0}/l_{tr}\) \((a_{0}/l_{tr} = 0; 0,5; 1)\). Für andere Verhältnisse \(a_{0}/l_{tr}\) wird zwischen den ermittelten Werten aus zwei Diagrammen interpoliert.

15.9 Reibschlussfaktor

Bei einer Übermaßpassung wird ein Teil des Drehmomentes durch Reibschluss übertragen. Das kann über den Reibschlussfaktor \(K_{R}\) berücksichtigt werden. Dies soll aber nur bei der Berechnung der maximalen wirksamen Flächenpressung \(p_{max}\) Berücksichtigung finden. Bei schwingender Last hemmt eine Übermaßpassung außerdem das Auftreten von Schwingungsverschleiß. Eine Spiel- oder Übergangspassung wirkt sich nachteilig auf die Wellenfestigkeit aus. Zur Bestimmung des Reibschlussfaktors ist von dem minimalen Reibschlussmoment \(M_{tRmin}\) der Übermaßpassung auszugehen. Dieses kann z. B. nach DIN 7190 für die nutfreie Bohrung bestimmt werden. Der aufgrund der Passfeder gegenüber der nutfreien Bohrung reduzierte Fugendruck, wird durch den Faktor \(q\) berücksichtigt. Das für die Kraftübertragung wirksame Reibschlussmoment wird damit vermindert. In erster Näherung kann bei einer Passfeder \(q\) = 0,8 gesetzt werden.

Mit dem im Verlauf der gesamten Betriebszeit auftretenden maximalen Spitzendrehmoment \(M_{tmax}\) gilt für:

\[M_{tmax} > q_{max} \cdot M_{tRmin}\]

\[K_{Rmax} = \frac {M_{tmax} - q_{max} \cdot M_{tRmin}}{M_{tmax}} \quad \mbox {mit} \quad q_{max} = 0,8\]

Für \(M_{tmax}\leq q_{max} \cdot M_{tRmin}\) wird das Spitzendrehmoment durch den gestörten Querpressverband reibschlüssig übertragen. Die in der Passfederverbindung auftretende Flächenpressung ist in diesem Fall nicht maßgeblich. Die Überprüfung der maximalen Flächenpressung \(p_{max}\) kann nach DIN 6892 entfallen, wird aber hier immer mit durchgeführt.

Hinweis: Für spröde Werkstoffe (z.B. Grauguss) ist keine Übermaßpassung zulässig.

15.10 Lastrichtungswechselfaktor

Passfederverbindungen sind auch bei wechselnder Drehmomentrichtung bedingt einsetzbar. Allerdings wird die Lebensdauer begrenzt, wenn es zum ständigen Rutschen zwischen Welle und Nabe und damit zum Ausschlagen der Passfederverbindung kommt. Es werden zwei Fälle unterschieden:

Fall 1: Einseitige Passfederbelastung bei wechselnder Belastungsrichtung. Die maximalen Drehmomente in Rückwärtsrichtung (entgegen der Hauptlastrichtung) überschreiten den wirksamen Anteil des minimalen Reibschlussmoments nicht.

\[M_{tmaxR\ddot {u}ck} \leq q_{eq} \cdot M_{tRmin} \quad \quad \quad f_{W} = 1\]

Fall 2: Wechselseitige Passfederbelastung bei wechselnder Belastungsrichtung. Die maximalen Drehmomente überschreiten in beiden Richtungen den wirksamen Anteil des minimalen Reibschlussmoments.

\[M_{tmax} > q_{max} \cdot M_{tRmin}\quad \mbox {und} \quad M_{tmaxR\ddot {u}ck} > q_{max} \cdot M_{tRmin} \quad \quad \quad f_{W} \leq 1 \]

Im Fall 2 ist der Lastrichtungswechselfaktor \(f_{W}\) abhängig von der Häufigkeit \(N_{W}\) der Lastrichtungswechsel für die Passfeder.

Die aufgrund von Sonderereignissen auftretenden Lastrichtungswechsel sind hier ebenfalls zu berücksichtigen.

15.11 Lastspitzenhäufigkeitsfaktor

Unter Lastspitzen versteht man diejenigen Sonderereignisse, bei denen das Drehmoment betragsmäßig das äquivalente Drehmoment \(M_{teq}\) deutlich übersteigt. Diese Sonderereignisse können auftreten durch Anfahrstöße, Kurzschlussmomente, Notbremsmomente, schlagartige Blockierungen usw. Die Häufigkeit \(N_{L}\) dieser Lastspitzen während der gesamten Betriebsdauer ist abzuschätzen.

Für einzelne Lastspitzen ist je nach Duktilität des Werkstoffes das 1,3- bis 1,5-fache der dauernd ertragbaren Flächenpressung zulässig. Der Verlauf von \(f_{L}\) für duktile und spröde Werkstoffe über die Häufigkeit \(N_{L}\) zeigt die folgende Abbildung.

15.12 Stützfaktor und Härteeinflussfaktor

Über den Stützfaktor \(f_{S}\) kann eine Stützwirkung berücksichtigt werden, die bei druckbeanspruchten Bauteilen auftritt. Aufgrund des höher beanspruchten Werkstoffvolumens ist die Stützwirkung bei der Nabe höher als bei Wellen und Passfedern.

Durch den Härteeinflussfaktor \(f_{H}\), der sich aus dem Verhältnis von Oberflächen- zu Kernfestigkeit bei oberflächengehärteten Bauteilen berechnet, kann eine dadurch bedingte Erhöhung der zulässigen Flächenpressung berücksichtigt werden (siehe Tabelle: Stütz- und Härteeinflussfaktoren für verschiedene Werkstoffe). Bei ungenügender Kenntnis der Werkstoffeigenschaften ist mit dem kleineren Wert von \(f_{S}\) zu rechnen.

Hinweis: Wenn Sie den Werkstoff in der Werkstoffdatenbank auf den Eintrag „benutzerdefiniert“ setzen, dann können Sie einen eigenen Stützfaktor \(f_{S}\) definieren.

15.13 Eingaben zur Methode B

Die Auslegung erfolgt aufgrund einer genaueren Berücksichtigung der auftretenden Flächenpressungen. Außerdem wird ein Festigkeitsnachweis für die Welle nach dem Nennspannungskonzept durchgeführt. Die entsprechende Methode kann aus der Listbox ausgewählt werden. Die Rechenmethode B erfordert zusätzliche Eingaben. Klicken Sie auf den Button „Eingaben Methode B“.

Es öffnet sich ein neues Fenster.

Die folgenden Eingabe lassen sich definieren:

• Belastungsart:
• Wechselmoment
• Kein Wechselmoment - Belastung nur in einer Richtung
• Lastrichtungswechsel
• maximales Rückwärtsdrehmoment \(M_{tmaxRueck}\)
• kleiner Außendurchmesser bei abgesetzter Nabe \(D_{1}\)
• großer Außendurchmesser bei abgesetzter Nabe \(D_{2}\)
• Breite \(c\) der Nabe mit \(D_{2}\) innerhalb \(l_{tr}\)
• axialer Abstand \(a_{0}\) zwischen Lastein- und -ableitungsstelle
• Kantenbruch an der Wellennutkante
• Kantenbruch an der Nabennutkante

15.14 Hinweise zur Methode C

Die Berechnungsmethode C der DIN 6892 ist nur zur überschlägigen Dimensionierung von Passfederverbindungen geeignet. Die Methode geht von folgenden vereinfachten Annahmen aus:

• Konstante Flächenpressung über Nutlänge und Nutwandhöhe
• Keine Berücksichtigung von Fasen oder Radien bei der Ermittlung der tragenden Flächen

Anwendungsgrenzen:

• \(l_{tr} \leq 1,3 \cdot d\); eine darüber hinausgehende Länge leistet keinen nennenswerten Beitrag zur Drehmomentübertragung
• Passfederanzahl \(i \leq 2\)
• Bei Richtungsumkehr des Moments kann der Nachweis nicht nach Methode C geführt werden. Es muss nach Methode B gerechnet werden.

15.15 Gestaltungshinweise von Passfederverbindungen

Bei der Gestaltung von Passfederverbindungen wird nach dem maßgeblichen Lastfall unterschieden.

15.15.1 Beanspruchung durch statische Torsion

• Nabengeometrie und Lastableitung aus der Nabe: Ebenen für Lasteinleitung und Lastableitung sind mit möglichst großem Abstand \(a_{0}\) zu ausführen.
• Passfederlänge: Die Passfederlänge \(l_{tr}\) sollte so gewählt werden, dass für das Verhältnis \(l_{tr}/d\) ein Wert von 1,3 nicht erheblich überschritten wird. Grund dafür ist das ungleichmäßige Tragen der Passfeder über der Länge.
• Wellenabsätze: Das Nutende von Schaftfräsernuten (siehe Nutform N1 nach DIN 6885-1) ist bevorzugt in den größeren Wellendurchmesser zu legen

15.15.2 Beanspruchung durch statische Biegung

• Nutform in der Welle: Die Scheibenfräsernut (siehe Nutform N2 nach DIN 6885-1) reduziert die maximale Biegebeanspruchung gegenüber der rundstirnigen Nutform N1 am deutlichsten.
• Passfederform: Festgeschraubte Passfeder der Form E führt zu niedrigeren Beanspruchungen gegenüber der Passfederform A.
• Wellenabsatz: Ein am Nutende angeordneter Wellenabsatz wirkt sich gegenüber der nicht abgesetzten Welle günstig auf die Spannungsformzahlen für Biegung aus. Das Einschneiden der Nut in den Wellenabsatz hinein verändert die Spannungsformzahl nicht.

15.15.3 Beanspruchung durch Schwingungen

Bei schwingender Belastung hat eine Übermaßpassung zwischen Welle und Nabe einen vorteilhaften Einfluss auf die Passfederverbindung. Deshalb sollte unter Berücksichtigung der gegebenen Montage- bzw. Demontagebedingungen eine größtmögliche Übermaßpassung gewählt werden.

15.15.4 Beanspruchung durch (quasi-) statische Torsion

Die folgenden Geometrieparameter beeinflussen haben einen positiven Einfluss auf die Lebensdauer:

• Scheibenfräsernut (siehe Nutform N2 nach DIN 6885-1)
• festgeschraubte Passfeder (Passfederform E)
• Übermaßpassung zwischen Welle und Nabe
• Überstand der Nabe (Nabenbreite größer als Passfederlänge)

15.16 Auslegungsfunktionen

Bei den Auslegungsfunktionen (Taschenrechner-Button), wird der gesuchte Eingabewert so bestimmt, dass die gewünschte Mindestsicherheit erreicht wird. Diese Mindestsicherheit ist standardmäßig mit dem Wert „1.2“ eingestellt. Um die vorgegebene Sicherheit zu verändern, klicken Sie auf den Button „Einstellungen“. Durch die folgenden Auslegungsfunktionen (Taschenrechner) werden Sie optimal unterstützt:

15.17 Werkstoffauswahl

Wählen Sie die Werkstoffe mit Hilfe der Listbox aus. Über den Eintrag „Benutzerdefiniert“ können Sie einen individuellen Werkstoff eintragen. Klicken Sie auf den Button „Werkstoff“, dann gelangen Sie zur Werkstoffdatenbank. Dort erhalten Sie weitere detaillierte Informationen zum Werkstoff bzw. auch hier die Eingabemöglichkeit für einen benutzerdefinierten Werkstoff. Das gilt den Werkstoff für Welle, Nabe und Passfeder.

Eigenen Werkstoff definieren

Sollten Sie in der Werkstoffdatenbank nicht den richtigen Werkstoff finden, so können Sie auch hier Ihren individuellen Werkstoff anlegen. Wenn Sie die Option „Benutzerdefiniert“ auswählen, dann werden die entsprechenden Eingabefelder freigegeben und Sie können Ihre individuellen Daten festlegen. Bestätigen Sie anschließend mit dem „OK“-Button. Ihre Eingaben werden beim Speichern in der Berechnungsdatei mitgespeichert. Wählen Sie allerdings im Modul einen anderen Werkstoff aus der Listbox aus, gehen Ihre individuell definierten Angaben verloren. Diese müssen Sie anschließend erneut eingeben.

15.18 Passfederauswahl- und geometrie

Mit Hilfe des Button „Passfeder“ lässt sich die Passfederform einfach und schnell auswählen.

Die Geometriedatenbank wird geöffnet, woraus die entsprechende Passfeder ausgewählt werden kann.

In der Datenbank steht die Passfederauswahl nach DIN 6885 Blatt 1 bis 3 bereit. Hier kann schnell die Passfederform A bis J und Größe ausgewählt werden. Zusätzlich sind die zugehörigen genormten Längen für die Passfederformen hinterlegt. Mit einem Klick auf den Button „OK“ werden die Werte in die Hauptmaske übernommen.

15.19 Eingabe von Sonderpassfedern

Die Geometriedatenbank bietet die Möglichkeit, Sonderpassfedern zu berechnen. Die Passfedergeometrie kann abweichend von der Norm beliebig definiert werden. Auch hier stehen die Passfederformen A bis J zur Auswahl. Für den Fall, dass Sie eine Sonderpassfeder auslegen möchten, klicken Sie in der Hauptmaske auf den Button „Passfeder“, um in die Geometriedatenbank zu gelangen. Aktivieren Sie die Option „Eigene Eingabe“ und wählen Sie die passenden Abmessungen aus der Liste oder geben Sie die Abmessungen direkt ein.

15.19.1 Tragende Länge bei Sonderpassfedern

Für Sonderpassfedern können Sie eine eigene tragende Länge definieren. Wählen Sie aus der Listbox für die Normlänge „eigene Eingabe“ aus. Anschließend können Sie im Eingabefeld für die tragende Länge Ihren eigenen Wert festlegen.

Für die Welle und Nabe können Sie jeweils unterschiedliche tragende Längen vorgeben. Dazu aktivieren Sie das Eingabefeld der tragenden Länge für die Welle und Nabe.

15.20 Einheitenumschaltung

Im eAssistant gibt es zwei Einheitensysteme: das metrische System sowie das US-amerikanische Einheitensystem. Die Funktion der Einheitenumschaltung ermöglicht es, einfach und schnell zwischen beiden Systemen zu wechseln. Um das entsprechende Einheitensystem auszuwählen, klicken Sie auf den Button „Einstellungen“ im Berechnungsmodul, anschließend können Sie sich für ein Einheitensystem entscheiden.

Die Einheit lässt sich direkt für jeden Eingabewert einzeln innerhalb des jeweiligen Einheitensystems ändern. Klicken Sie dazu einfach auf die Beschriftung des entsprechenden Eingabefeldes und wählen Sie aus dem Kontextmenü die Einheit aus. Alle Einstellungen werden mit in der Berechnungsdatei gespeichert. Die Änderung der Maßeinheit sehen Sie sofort in der Bezeichnung des Eingabefeldes. Der aktuelle Feldwert wird dabei in die entsprechende Einheit umgerechnet.

15.21 Button „Vorwärts“ und „Zurück“

Mit dem Button „Zurück“ können Sie vorhergegangene Eingaben zurücksetzen. Wenn Sie eine rückgängiggemachte Eingabe wiederherstellen möchten, dann klicken Sie auf den Button „Vorwärts“.

15.22 Meldungsfenster

Das Berechnungsmodul enthält ein Meldungsfenster, in denen Informationen, Hinweise oder Warnungen aufgelistet werden. Die eAssistant-Software erkennt bereits während der Dateneingabe auftretende Fehler und zeigt Ihnen sogleich Lösungsvorschläge im Meldungsfenster an. Wenn Sie die verschiedenen Hinweise und Warnungen beachten und befolgen, lassen sich schnell Fehler in Ihrer Berechnung beheben.

15.23 Kurzhilfe

Bewegen Sie den Mauszeiger über ein Eingabefeld oder über einen Button, so erhalten Sie zusätzliche Informationen, die Ihnen in der Kurzhilfe angezeigt werden.

15.24 Ergebnisse

Die Sicherheiten bei der Betriebsbelastung und bei der maximalen Belastung für alle drei Komponenten, also Welle, Nabe und Passfeder, werden bereits während jeder Eingabe berechnet und immer aktuell im Ergebnisfeld angezeigt.

Die Angaben der Ergebnisse erfolgt jeweils für die äquivalente Flächenpressung, die Flächenpressung bei Lastspitze sowie die Sicherheit bei Betriebsbelastung und Spitzenbelastung. Es wird nach jeder abgeschlossenen Eingabe neu durchgerechnet. Dadurch werden jegliche Veränderungen der Eingabewerte auf die Ergebnisse schnell sichtbar. Werden die Mindestsicherheiten nicht erfüllt, so wird das Ergebnis mit einer roten Markierung angezeigt. Grundsätzlich können Sie jede Eingabe mit der Enter-Taste oder mit einem Klick in ein neues Eingabefeld abschließen. Alternativ können Sie mit der Tab-Taste durch die Eingabemaske springen oder nach jeder Eingabe auf den Button „Berechnen“ klicken. Auch hierbei werden die Werte entsprechend übernommen und die Ergebnisse sofort in der Übersicht angezeigt.

15.25 Dokumentation: Protokoll

Nach Abschluss Ihrer Berechnungen können Sie ein Protokoll generieren. Klicken Sie auf den Button „Protokoll“. Dieses Protokoll enthält die Angabe der Berechnungsmethode, alle Eingabedaten sowie die detaillierten, nachvollziehbaren Berechnungsergebnisse.

Über ein Inhaltsverzeichnis gelangen Sie schnell zu den für Sie wichtigen Daten. Hierüber lassen sich die gewünschten Ergebnisse schnell aufrufen. Das Protokoll steht Ihnen im HTML- und im PDF-Format zur Verfügung. Sie können das erzeugte Protokoll zum Beispiel im HTML-Format abspeichern, um es später in einem Web-Browser wieder oder im Word für Windows zu öffnen. Das Berechnungsprotokoll lässt sich drucken oder speichern:

• Um das Protokoll zu speichern, rufen Sie das Menü „Datei“ auf und klicken Sie anschließend auf „Speichern unter“.
• Klicken Sie auf das Drucken-Symbol, so kann das Protokoll gedruckt werden.
• Klicken Sie auf das PDF-Symbol, so wird das Protokoll im PDF-Format aufgerufen. Um das Protokoll im PDF-Format zu speichern, klicken Sie mit der rechten Maustaste auf das PDF-Symbol. Wählen Sie in dem nun folgenden Kontextmenü „Ziel speichern“ aus.

15.26 Berechnung speichern

Nach der Durchführung Ihrer Berechnung können Sie diese speichern. Sie haben dabei die Möglichkeit, entweder auf dem eAssistant-Server oder auf Ihrem Rechner zu speichern. Klicken Sie auf den Button „Speichern“ in der obersten Zeile des Berechnungsmoduls.

Um die Berechnung lokal auf Ihrem Rechner zu speichern, müssen Sie die Option „Lokal“ im Berechnungsmodul aktivieren.

Haben Sie diese Option nicht aktiviert, so öffnet sich ein neues Fenster und Sie können Ihre Berechnung auf dem eAssistant-Server speichern. Geben Sie unter „Dateiname“ den Namen Ihrer Berechnung ein und klicken Sie auf den Button „Speichern“.

15.27 Einstellungen

Unter dem Menüpunkt „Einstellungen“ kann die Mindestsicherheit vorgegeben werden. Zusätzlich kann das Einheitensystem sowie die gewünschte Anzahl von Nachkommastellen für die Ausgabe der Zahlenwerte im Protokoll eingestellt werden.

15.28 Berechnungsbeispiel: Passfeder nach DIN 6892

15.28.1 Berechnungsmodul starten

Melden Sie sich auf der Startseite www.eAssistant.eu mit Ihrem Benutzernamen und Ihrem Passwort an. Um das Berechnungsmodul zu starten, klicken Sie in der Baumstruktur auf der linken Seite auf den Menüpunkt „Verbindungen“ und anschließend auf „Passfeder“.

15.28.2 Berechnungsbeispiel

Für die folgende Welle-Nabe-Verbindung soll ein Festigkeitsnachweis durchgeführt werden (siehe auch DIN 6892, Beispiel E.2). Die folgenden Eingabewerte sind vorgegeben:

15.28.3 Durchführung der Berechnung

Geben Sie die Eingabewerte ein. Bereits während Sie die Daten in die Eingabefelder eingeben, wird die Berechnung automatisch durchgeführt. Dabei kann es vorkommen, dass bei der Eingabe der Daten die Ergebnisse rot markiert werden. Fahren Sie trotzdem mit der kompletten Eingabe Ihrer Daten fort. Bei der Eingabe der Lastspitzen \(N_{L}\) wählen Sie aus der Listbox den Eintrag „eigene Eingabe“ aus. Geben Sie in das nebenstehende Eingabefeld den Wert „500“ ein.

Berechnungsmethode B

Eine überschlägige Berechnung nach Methode C ist hier wegen der Richtungsumkehr des Momentes nicht möglich. Wählen Sie die Berechnungsmethode B aus.

Das Fenster „Eingabewerte Methode B“ öffnet sich und alle notwendigen Eingaben zur Methode B können ergänzt werden.

Hinweis: Möchten Sie später Veränderungen bei den Eingaben vornehmen, so klicken Sie auf den Button „Eingaben Methode B“ und Sie gelangen wieder in die Eingabemaske.

Eingaben zur Welle und Nabe

Legen Sie den Werkstoff der Welle und der Nabe fest. Im Beispiel ist der Werkstoff für die Welle mit „C45 vergütet“ vorgegeben, der Werkstoff für Nabe ist „34CrNiMo6 vergütet“. Beide Werkstoffe lassen sich sofort aus der Listbox auswählen.

Wählen Sie den Werkstoff aus der Listbox oder klicken Sie auf den Button „Werkstoff“, um zur Werkstoffdatenbank zu gelangen. Auch hier können Sie den Werkstoff auswählen. Außerdem erhalten Sie jeweils zusätzliche Informationen zur Quelle, Materialwert, Streck-/Dehngrenze, Härteeinflussfaktor sowie zum Stützfaktor.

Eingaben zur Passfeder

Für ein komfortables Arbeiten steht Ihnen eine Passfederauswahl nach DIN 6885 Blatt 1 bis 3 zur Verfügung. Hier können Sie die Passfederform und Größe auswählen. Die zugehörigen genormten Längen für die Passfederformen sind ebenfalls hinterlegt. Die Abmessungen für die Passfeder sind wie folgt vorgegeben: DIN 6885.1 AB 18 x 11 x 100

Normlänge

Um die Normlänge der Passfeder festzulegen, wählen Sie in der Listbox den Wert „100“ aus.

Passfederauswahl

Klicken Sie auf den Button „Passfeder“, um die Passfederform auszuwählen.

In der Geometriedatenbank wird die passende genormte Passfeder angezeigt. Wählen Sie die Passfedergeometrie „DIN 6885 Blatt 1-8/1968“ sowie die Passfederform „AB“ aus der Listbox aus. Mit dem Button „OK“ übernehmen Sie die Werte in die Hauptmaske.

Auswahl des Werkstoffes

Wählen Sie direkt aus der Listbox den vorgegebenen Werkstoff „34CrNiMo6 vergütet“ aus. Brauchen Sie detailliertere Informationen zum Werkstoff, dann gelangen Sie über den Button „Werkstoff“ in die Werkstoffdatenbank.

Tragende Länge und Anzahl der Passfeder

Die tragende Länge \(l_{tr}\) errechnet sich automatisch aus der bereits angegebenen Normlänge. Über die Listbox wählen Sie die Anzahl der Passfedern aus. Als Anzahl haben wir eine Passfeder vorgegeben.

15.28.4 Ergebnisse

Die Sicherheiten bei der Betriebsbelastung und bei der maximalen Belastung für alle drei Komponenten (Welle, Nabe und Passfeder) werden bereits während der Eingabe berechnet und im Ergebnisfeld übersichtlich angezeigt. Die Angaben der Ergebnisse erfolgt jeweils für die äquivalente Flächenpressung, die Flächenpressung bei Lastspitze sowie die Sicherheit bei Betriebsbelastung und Spitzenbelastung.

In diesem Berechnungsbeispiel wird die Sicherheit für die Welle rot markiert. Das bedeutet, dass die Mindestsicherheit nicht erfüllt wird. Außerdem erhalten Sie eine entsprechende Meldung im Meldungsfenster. Die Passfederverbindung ist für dieses Beispiel nicht geeignet. Die vorgesehene Passfederverbindung erweist sich aufgrund der permanenten dynamischen Belastung als nicht dauerfest.

Auslegung des Wellendurchmessers auf Mindestsicherheit

Mit einem Klick kann die Passfederverbindung so ausgelegt werden, dass die vorgegebene Sollsicherheit von „1.2“ erreicht wird. Klicken Sie dazu auf den Auslegungsbutton (Taschenrechner) für den Wellendurchmesser.

Jetzt wird der neue Wellendurchmesser bestimmt.

Der Wellendurchmesser beträgt jetzt \(d\) = 75.1 mm. Damit ist Sicherheit von mindestens 1.2 erfüllt und die Passfeder ist somit für diesen Anwendungsfall geeignet. Durch einen anderen Werkstoff kann die Sicherheit sogar noch erhöht werden.

Da sich durch die Auslegung der Wellendurchmesser vergrößert hat, wurde auch automatisch eine neue Passfedergröße ermittelt. Klicken Sie auf den Button „Passfeder“, dann wird Ihnen die größere Passfeder angezeigt.

15.28.5 Dokumentation: Protokoll

Über den Button „Protokoll“ können Sie ein Protokoll erzeugen. Dieses Protokoll enthält die Angabe der Berechnungsmethode, alle Eingabedaten sowie die detaillierten, nachvollziehbaren Berechnungsergebnisse.

Über ein Inhaltsverzeichnis gelangen Sie schnell zu den für Sie wichtigen Daten. Hierüber lassen sich die gewünschten Ergebnisse schnell aufrufen. Das Protokoll steht Ihnen im HTML- und im PDF-Format zur Verfügung. Sie können das erzeugte Protokoll zum Beispiel im HTML-Format abspeichern, um es später in einem Web-Browser wieder oder im Word für Windows zu öffnen.

Das Berechnungsprotokoll lässt sich drucken oder speichern:

• Um das Protokoll zu speichern, rufen Sie das Menü „Datei“ auf und klicken Sie anschließend auf „Speichern unter“.
• Klicken Sie auf das Drucken-Symbol, so kann das Protokoll gedruckt werden.
• Klicken Sie auf das PDF-Symbol, so wird das Protokoll im PDF-Format aufgerufen. Um das Protokoll im PDF-Format zu speichern, klicken Sie mit der rechten Maustaste auf das PDF-Symbol. Wählen Sie in dem nun folgenden Kontextmenü „Ziel speichern“ aus.

15.28.6 Berechnung speichern

Nach der Durchführung Ihrer Berechnung können Sie diese speichern. Sie haben dabei die Möglichkeit, entweder auf dem eAssistant-Server oder auf Ihrem Rechner zu speichern. Klicken Sie auf den Button „Speichern“ in der obersten Zeile des Berechnungsmoduls.

Um die Berechnung lokal auf Ihrem Rechner zu speichern, müssen Sie die Option „Lokal“ im Berechnungsmodul aktivieren.

Haben Sie diese Option nicht aktiviert, so öffnet sich ein neues Fenster und Sie können Ihre Berechnung auf dem eAssistant-Server speichern. Geben Sie unter „Dateiname“ den Namen Ihrer Berechnung ein und klicken Sie auf den Button „Speichern“.

Für weitere Fragen, Informationen oder auch Anregungen stehen wir Ihnen jederzeit gern zur Verfügung. Sie erreichen unser Support-Team über die E-Mail eAssistant@gwj.de oder unter der Telefon-Nr. +49 (0) 531 129 399-0.