19.7 : Spannungskonzentrationen in kreisförmigen Wellen

Betrachten Sie die elastische Torsionsformel, die für eine kreisförmige Welle mit gleichbleibendem Querschnitt gilt. Bei dieser Formel wird davon ausgegangen, dass die Wellenenden mit fest verbundenen starren Platten belastet sind. In vielen Fällen werden Drehmomente jedoch über Mechanismen wie Flanschkupplungen oder Zahnräder auf die Welle ausgeübt, die durch in Keilnuten eingesetzte Keile verbunden sind. Diese Anwendungsmethode verändert die Spannungsverteilung in der Nähe des Drehmomentangriffspunkts und führt dazu, dass sie von den durch die Torsionsformel vorhergesagten Verteilungen abweicht. Darüber hinaus können plötzliche Veränderungen des Durchmessers auch zu einer unregelmäßigen Verteilung der Spannungskonzentrationen, insbesondere im Bereich der Gelenkbereiche, führen.

Diese Belastungen können durch den Einbau einer Hohlkehle gemildert werden. Der Spannungskonzentrationsfaktor kann den höchsten Wert der Scherspannung an der Verrundung darstellen. Dieser Faktor, der auf den Verhältnissen des Schaftdurchmessers und der Größe der Hohlkehle beruht, kann im Voraus berechnet und für zukünftige Referenzzwecke und praktische Anwendungen gespeichert werden. Diese Analysemethode bleibt wirksam, wenn der maximale Spannungswert innerhalb der Elastizitätsgrenze des Materials bleibt. Wenn plastische Verformungen auftreten, führen sie zu niedrigeren Spitzenspannungswerten. Dies unterstreicht, dass das Verständnis dieser Faktoren und ihrer Auswirkungen auf die Spannungsverteilung für genaue und praktische Anwendungen der elastischen Torsionsformel von entscheidender Bedeutung ist.