24.3 : Getriebewellen: Problemlösung

Die Konstruktion einer Vollwelle, die die Kraft von einem Motor auf eine Werkzeugmaschine überträgt, erfordert eine Reihe von Berechnungen, um sicherzustellen, dass die Welle den Belastungen durch Biegemomente und Drehmomente standhält. Berechnen Sie zunächst das auf das Zahnrad ausgeübte Drehmoment unter Berücksichtigung der von der Welle übertragenen Leistung und ihrer Drehzahl. Berechnen Sie anschließend die auf die Zahnräder wirkenden Tangentialkräfte, die in direktem Zusammenhang mit dem Drehmoment und dem Zahnradradius stehen.

Als nächstes verwenden Sie Biegemomentdiagramme für die Welle, um die Biegemomentwerte aufgrund von Kräften zu ermitteln, die in horizontalen und vertikalen Ebenen wirken. Bestimmen Sie an potenziell kritischen Querabschnitten der Welle die kombinierten Spannungen aus diesen Biegemomenten und der Torsion, indem Sie die Quadratwurzel aus der Summe der Quadrate dieser Werte berechnen. Diese Analyse hilft zu beurteilen, ob die Welle der Belastung standhalten kann, ohne auszufallen. Berechnen Sie dann das polare Trägheitsmoment, das für die Verknüpfung von Scherspannung mit Torsions- und Biegemomenten entscheidend ist.

Diese Berechnung überprüft die Fähigkeit der Welle, den einwirkenden Kräften standzuhalten. Berechnen Sie abschließend den minimal erforderlichen Durchmesser der Welle auf der Grundlage des polaren Trägheitsmoments, um sicherzustellen, dass sie den berechneten Belastungen bei minimalem Materialeinsatz standhält und gleichzeitig die Sicherheits- und Leistungsstandards erfüllt.