5. Zusatzmomente an der Gelenkwelle;
Lagerkräfte an An- und Abtriebswelle


5.1 Allgemein

In Abschnitt 2.2 wurde gezeigt, dass das Drehmoment nur in der Gelenkkreuzebene übertragen wird, und dass das Gelenkkreuz je nach Gabelstellung senkrecht zur Antriebsachse oder aber senkrecht zur Abtriebsachse stehen kann.
Nachfolgend soll kurz erläutert werden, welche Zusatzkräfte bzw. -Momente dadurch an der Gelenkwelle selbst sowie an der Lagerung von An- und Abtriebswelle auftreten.


5. 2 Bei Z-Anordnung

In nebenstehender Abbildung ist der Verlauf der Zusatzkräfte bzw. -momente für Gelenkwellen in Z-Anordnung dargestellt, und zwar für die Gabelstellungen Phi 1 = 0° und Phi 1 = 90°. Dabei zeigt sich, dass das Gelenkwellen-Mittelteil durch das zwischen MdI · cos ß und MdI/ cos ß schwankende Drehmoment auf Torsion und durch das Zusatzmoment MZII periodisch wechselnd auf Biegung beansprucht wird [siehe dazu noch 6.8]. Ebenso werden auch An- und Abtriebswelle durch MZI bzw. MZIII periodisch wechselnd auf Biegung beansprucht. Die dadurch hervorgerufenen Lagerkräfte A und B schwanken pro Umdrehung zweimal zwischen 0 und Maximum.

Gelenkwellen-Mittelteil auf Biegung beansprucht



An- und Abtriebswelle auf Biegung beansprucht




5. 3 Bei W-Anordnung

Gemäß nebenstehender Abbildung tritt bei W-Anordnung, und zwar hervorgerufen durch den gleichgerichteten Verlauf der Zusatzmomente MZII, zusätzlich noch eine Kraft "S" auf, deren Maximum bei Gabelstellung Phi 1 = 0° erreicht wird, und die über die Stirnflächen der Gelenk-kreuzzapfen auf An- bzw. Abtriebswelle einwirkt. Die daraus resultierenden, periodisch schwankenden Lagerkräfte A und B können bei kleinem Gelenkabstand L und großem Beugungswinkel ß erheblich ansteigen.

Gelenkwellen-Mittelteil sowie An- und Abtriebswelle auf Biegung beansprucht



An- und Abtriebswelle auf Biegungbeansprucht




5.4 Durch axiale Verschiebekraft

Handelt es sich um eine ausziehbare Gelenkwelle, die während der Momentübertragung einer Längsverschiebung unterliegt, so treten sowohl bei Z- als auch bei W-Anordnung zusätzliche Lagerkräfte auf, die durch die Reibung innerhalb des Keilprofils hervorgerufen werden. Die axiale Verschiebekraft Pa als Ursache dieser Lagerkräfte wird folgender-maßen errechnet:

 

Dabei ist dm der mittlere Profildurchmesserund Ü die Überdeckung innerhalb des Keilprofils. Der Reibwert µ muss je nach Ausführungen und Schmierverhältnissen bei Stahl auf Stahl mit etwa 0,11 bis 0,15 angenommen werden. Kunststoffbeschichtete (rilsanierte) Verschiebungen haben erheblich günstigere Gleiteigenschaften. Hier liegt der Reibwert bei etwa 0,08. Rilsanierte Verschiebungen sind auf Wunsch ab Gelenkgröße 0.109 lieferbar




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Zusatzmomente / Lagerkräfte