Das ordnungsgemäße Verstiften einer Wellen-Nabe-Baugruppe

Einer der primären Vorteile der Verwendung eines Spiralspannstifts zum Befestigen einer Nabe oder eines Zahnrads auf einer Welle besteht darin, dass der Spiralspannstift Schäden an der Bohrung verhindert. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass der Spiralspannstift größere Bohrungstoleranzen aufnehmen kann als andere Einpressstifte. Dies führt zu geringeren Gesamtherstellungskosten der Baugruppe.

Um die maximale Festigkeit des verstifteten Systems zu erreichen und Schäden an der Baugruppe zu verhindern, müssen einige Konstruktionsrichtlinien eingehalten werden:

Die Konstruktionsrichtlinien lassen sich in zwei Gruppen aufteilen: 1) die Welle und die Nabe, sowie 2) der Stift.

• Fasen an den Bohrungen werden nicht empfohlen. Außerdem müssen der Außendurchmesser der Welle (AD) und der Innendurchmesser der Manschette (ID) so ausgelegt sein, dass der Abstand zwischen den Scherflächen (AD - ID) nicht mehr als 0,13 mm (0,005 Zoll) beträgt. In beiden Fällen liegt der Stift auf einer bestimmten Länge in einem Bereich frei, in dem Drehmomente auftreten können. Dies kann ein Biegemoment verursachen, das die Lebensdauer des Stifts verkürzt (Abbildung 2).
• Eine Fase erhöht den Abstand zwischen den Scherflächen. Dadurch kann der Stift gebogen und seine Festigkeit gemindert werden. Die Montage eines Zylinderstifts in eine Bohrung an der Oberfläche eines zylindrischen Objekts führt zu einem Zweipunktkontakt zwischen dem Stift und der Bohrung. Dadurch wird die Druckkraft nur auf zwei Punkte am Umfang konzentriert. Um die Kontaktfläche zwischen der Peripherie, der Bohrung und des Stifts zu erhöhen und um die Montage zu erleichtern, ist an der Außenfläche der Bohrung eine Abflachung vorzusehen (Abbildung 3).

• Es ist wichtig mit der Belastung zu beginnen, welcher der Stift ausgesetzt sein wird. Anschließend wird das Trägermaterial bewertet, um den Krafttyp des Spiralspannstifts festzulegen. Der bei der jeweiligen Aufgabe für die korrekte Übertragung der Last erforderliche Stiftdurchmesser kann anschließend anhand der Scherfestigkeitstabellen im SPIROL® Spiralspannstifte Designleitfaden/Produktkatalog ermittelt werden. Hierbei sind diese zusätzlichen Richtlinien zu berücksichtigen:
• Wo immer es die räumlichen Gegebenheiten zulassen, sind Stifte eines standardmäßigen Krafttyps zu verwenden. Stifte des standardmäßigen Krafttyps weisen die optimale Kombination aus Festigkeit und Flexibilität für den Einsatz in NE- und Baustahl-Komponenten auf. Sie werden auch für den Einsatz in gehärteten Komponenten empfohlen, da sie Stoßbelastungen besser dämpfen können.
• Schwere Stifte sind nur in gehärteten Materialien zu verwenden, wo Platz- oder konstruktionsbedingte Einschränkungen die Verwendung eines Standardspiralspannstiftes mit einem größeren Durchmesser ausschließen. Von dieser Regel ausgenommen sind austenitische (Nickel) Stifte aus rostfreiem Stahl, die niemals in gehärteten Komponenten sollten.
• Ein leichter Stift wird für weiche, spröde oder dünne Materialien, sowie für Bohrungen verwendet, die sich in der Nähe einer Kante befinden. In Situationen, in denen keine wesentlichen Belastungen auftreten, werden häufig leichte Stifte verwendet, da geringere Einpresskräfte erforderlich sind.

Obwohl dieser Artikel allgemeine Konstruktionsrichtlinien enthält, empfiehlt sich die Beratung durch Anwendungsingenieure auf dem Gebiet der Befestigungs- und Verbindungstechnik, um sicherzustellen, dass für jeden Anwendungsbereich das optimale Design angewendet wird.