19.6 : Konstruktion von Getriebewellen

Die Konstruktion einer Getriebewelle wird im Wesentlichen von zwei Spezifikationen bestimmt: der von ihr übertragenen Leistung und ihrer Drehzahl. Diese Parameter bestimmen die Auswahl des Materials und der Querschnittsabmessungen der Welle und stellen sicher, dass die maximale Scherspannung des Materials innerhalb der Elastizitätsgrenze bleibt und gleichzeitig die gewünschte Leistung bei der gegebenen Geschwindigkeit übertragen wird. Die Leistung des Systems ist untrennbar mit dem angelegten Drehmoment verknüpft. Das auf die Welle ausgeübte Drehmoment kann durch Umkonfigurieren der Terme berechnet werden.

Bei dieser Berechnung werden sowohl der Leistungsbedarf als auch die Drehzahl der Welle berücksichtigt. Sobald das Drehmoment und die maximal zulässige Spannung berechnet sind, werden sie in die elastische Torsionsformel einbezogen. Durch diesen Vorgang wird der minimal zulässige Wert für den Wellenradius ermittelt. Bei einer massiven kreisförmigen Welle variiert das Verhältnis des polaren Trägheitsmoments zum Wellenradius als Potenz des Wellenradius. Der minimal erforderliche Wert für den Wellenradius wird durch Ersetzen dieses Werts berechnet.

Für eine Hohlzylinderwelle ergeben die Berechnungen den minimal zulässigen Wert für den Außenradius der Welle. Daher besteht der Entwurfsprozess für eine Getriebewelle in einem sorgfältigen Gleichgewicht zwischen Leistung, Geschwindigkeit, Belastungsgrenzen und physikalischen Abmessungen.