Neukonzeptionierung DIN 6892
FVA 600 III | IGF-Nr. 01|F22073 N
Normative Neukonzeption der Berechnung von Passfederverbindungen - DIN 6892 - auf Basis eines funktionellen Versagenskriteriums
Die Auslegung von Passfederverbindungen (PFV) hinsichtlich ihrer Drehmomentübertragungsfähigkeit erfolgt gemäß DIN 6892. Grundlage ist die durch das Torsionsmoment verursachte Flächenpressung zwischen Passfeder und Nutwand von Nabe bzw. Welle. Diese soll die jeweilige Werkstoff-Streckgrenze nicht überschreiten. Die Berechnung der Flächenpressung erfolgt idealisiert und basiert teilweise auf empirischen Faktoren. Im Vorlaufvorhaben konnte gezeigt werden, dass eine Beanspruchung deutlich über die Streckgrenze des Wellenwerkstoffs zu keiner Einschränkung der Funktion führt. In Abstimmung mit Praxispartnern wurde daher eine punktuelle zulässige plastische Nutaufweitung von Δu = 50 μm definiert. Damit konnten bei Verbindungen aus C45+N teils deutliche Potenziale zur Steigerung der Drehmomentübertragungsfähigkeit nachgewiesen werden. Höherfeste Vergütungsstähle wurden nicht untersucht.
Dem definierten Grenzlastkriterium (GLK) fehlt jedoch eine physikalische Basis, wodurch eine Verallgemeinerung der Ergebnisse erschwert wird. Im abgeschlossenen Vorhaben wurde daher ein neues GLK definiert, welches auf einem zulässigen relativen Nutaufweitungsvolumen v (bestimmt an der belasteten Wellennutflanke) beruht. Mit dieser Verfahrensweise konnten besonders bei kürzeren Passfederlängen erhebliche Steigerungspotenziale nachgewiesen werden. Bei hochfesten
Vergütungsstählen begrenzt teilweise die Gestaltfestigkeit das Übertragungsvermögen der Verbindung.
Für eine DIN-konforme Auslegung von Passfederverbindungen wurde der geometrische Größeneinflussfaktors Kd, ein werkstoffabhängiger Stützfaktor fWS sowie ein längenabhängiger Faktor fSltr eingeführt. Abschließend wurde eine Simulationsrichtlinie erstellt, um im Einzelfall den Wellen-Nachweis auch nach Methode A der DIN 6892 führen zu können. Damit ist eine praxisnahe Abschätzung der Torsionsübertragbarkeit von Passfederverbindungen mit vergüteten Wellen uneingeschränkt möglich.
Für gehärtete Verbindungen können noch keine Aussagen getroffen werden. Die Untersuchungen dazu sind künftigen Vorhaben vorbehalten.
Das Vorhaben IGF-Nr. 01|F22073 N der Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V. (FVA) wurde im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages mit den Mitteln der IGF gefördert.
