Wellenkeil und Keilnut | Shat-Schlüsseltypen | Verschlüsselter gemeinsamer Antrag

Was ist ein Schlüssel und eine Keilnut?

Eine Passfeder und die Passfedernut bilden eine Keilverbindung um die Nabe und die Welle zu sichern, um eine Relativbewegung zwischen einer Kraftübertragungswelle und einer befestigten Komponente zu verhindern. Beispielsweise werden Zahnradantriebe, Riemenscheiben oder Kettenräder sicher mit Keilen mit der Kraftübertragungswelle verbunden (Abbildung 1).
Keilverbindungen sind ein wichtiger Bestandteil der mechanischen Kraftübertragung Elemente Welle und Kupplungen, wo sichergestellt wird, dass die Verbindung die Last, Kraft und Rotation ohne Schlupf und innerhalb der Genauigkeitsanforderungen des Designs überträgt.

Ein Schlüssel ist in der Regel aus Stahl gefertigt und wird zwischen Welle und Nabe des Bauteils in axialer Richtung eingesetzt oder montiert, um eine Relativbewegung zu verhindern. Schlüsselsitz ist eine Aussparung in der Welle und der Keilnut ist die Aussparung in der Nabe, um den Schlüssel aufzunehmen und somit das Bauteil sicher zu verriegeln. Im Allgemeinen wird der Begriff Passfeder selten verwendet, da Passfedernut in der Industrie auf beide Aussparungen bezogen wird (Abbildung 2).

Passfedernuten für Wellen und Naben werden häufig auf Passfedersetzmaschinen geschnitten, können aber auch durch Räumen, Fräsen, Stoßen und Stoßerosion hergestellt werden.

Es werden auch Halteelemente wie Splines, flexible Kupplungen, konische Verbindungen usw. verwendet. Bei sehr geringer Kraftübertragung können auch Gewindestifte und Stifte verwendet werden. Wenn Stellschrauben oder in manchen Fällen Passfederverbindungen verwendet werden sollen, muss ein Verfahren zur axialen Begrenzung wie Sicherungsringe und Sicherungsringe vorhanden sein.

Vorteile &Grenzen von Keilverbindungen

Die Verwendung von Passfedern hat verschiedene Vor- und Nachteile, daher müssen die feineren Details des Gesamtdesigns sorgfältig berücksichtigt werden, um die Eignung der Passfederverbindung zu bewerten.

Vorteile von Wellenkeil &Keilverbindung

• Günstige Herstellungskosten
• Gut standardisiert (ISO, BS, DIN und ANSI)
• Mittlere bis hohe Drehmomentübertragung
• Einfache Montage und Demontage, daher leicht wiederverwendbar

Nachteile von Wellen-Passfedern &Passfeder-Verbindung

• Nicht geeignet für richtungswechselnde Belastungen und Stöße
• Mögliche axiale Verschiebung der Nabe, wenn sie nicht durch eine zusätzliche Komponente wie eine Stellschraube oder Sicherungsringe gesichert wird
• Im Laufe der Zeit kann es sehr schwierig werden, die Keilverbindung zu demontieren
• Keilnuten führen aufgrund der Kerbwirkung zu Belastungspunkten und verringern die Wellenfestigkeit
• Führt Wellenunwucht ein
• Die Berechnung und Kombination der Tragfähigkeits- und der Toleranzstapelanalyse ist schwierig, daher sind Passfederverbindungen überdimensioniert
• Zur Übertragung der Axialkraft benötigt es eine Arretierung

Schlüsselarten

Wellenschlüssel gibt es in einer Vielzahl von Typen und Formen und können zusammen mit den Unterkategorien in die folgenden vier Kategorien unterteilt werden. (Abbildung 3)

1. Versunkene Schlüssel
   • Rechteckige und quadratische Tasten
   • Parallele Tasten
   • Gib-Kopf-Tasten
   • Federschlüssel (Gleitspiel mit Schlüsseln)
   • Waldmeisterschlüssel
2. Satteltasten
   • Flache und hohle Sattelschlüssel
3. Tangensschlüssel
4. Runde/kreisförmige Tasten

Von den oben genannten Arten von Schlüsseln werden der parallele Vierkantschlüssel und der Scheibenfederschlüssel aufgrund der Benutzerfreundlichkeit und der Kosten wahrscheinlich häufiger verwendet als andere.

Doppelschlüssel – Wegen Fertigungstoleranzen und zur Vermeidung von Doppelpassungen wird nur eine Paßfeder, aber Doppelte Passfeder verwendet sind gelegentlich für sehr hohe seltene Belastungen verwendet. Dies sollte nur berücksichtigt werden, wenn das Material duktil ist. Für diese sollten die Berechnungen auf eineinhalb parallelen Schlüsseln basieren.

Versunkene Schlüssel

Versenkte Keile werden bis zur Hälfte ihrer Dicke in den Schaft eingelassen, wobei die Messung an der Seite des Keils erfolgt. Nicht entlang der Mittellinie durch die Welle. (Abbildung 4 &5)

Rechteckige/quadratische Tasten

Rechteckige Tasten wie gezeigt sind breiter als ihre Höhe und werden manchmal als Flachschlüssel bezeichnet. Diese werden auf Wellen bis etwa 500 mm oder 20″ Durchmesser eingesetzt. Die zusätzliche Schlüsselweite ermöglicht es, ein größeres Drehmoment zu übertragen, ohne die Tiefe zu erhöhen. Eine Zunahme der Tiefe bedeutet eine schwächere Welle aufgrund einer Verringerung der effektiven Querschnittsfläche der Welle.

Quadrattasten Wie der Name schon sagt, sind Schlüssel mit quadratischem Querschnitt und im Allgemeinen für Wellen bis zu etwa 25 mm oder 1″ spezifiziert. Sie können für größere Wellen verwendet werden, wenn im Vergleich zu rechteckigen Schlüsseln eine größere Schlüsseltiefe erwünscht ist. Eine größere Tiefe bedeutet eine schwächere Welle aufgrund der Verringerung der effektiven Querschnittsfläche der Welle.

Quadratische und rechteckige Schlüssel können eine Verjüngung von 1 zu 100 entlang der Länge des Schlüssels haben, wie in Abbildung 6 gezeigt.

Parallel versenkte Schlüssel

Parallel versenkte Keile können entweder rechteckig oder quadratisch sein, jedoch ohne Verjüngung. Diese Schlüssel sind kostengünstig und leicht verfügbar. Es ist eines der am einfachsten zu installierenden. Aber die Tasten müssen idealerweise von einer Stellschraube durch die Nabe gehalten werden. Denn Vibrationen oder Drehrichtungsumkehr drücken oft den Schlüssel raus.

Diese Keile werden im Allgemeinen fest an der Unterseite der Keilnut der Welle und an den Seiten der Passfederverbindung angebracht und lassen oben an der Keilnut der Nabe einen Freiraum.

Gib-Kopf-Sunk-Keys

Ein frontal versenkter Schlüssel von Gib wird hinzugefügt, um das Entfernen zu erleichtern. Wie in Abbildung 8 gezeigt, sind Keile mit versenktem Keilkopf im Allgemeinen rechteckige oder quadratische Keile mit einer Verjüngung auf der Oberseite, um einen festen Sitz zu gewährleisten.

Federschlüssel

Passfedern sind entweder an der Welle oder der Nabe angebracht, um eine axiale Relativbewegung zu ermöglichen. Wie im Bild gezeigt, gibt es drei Hauptpassfedern. Zwei Köpfe , Stöpselfeder und Federschlüssel . Dadurch wird eine Kraftübertragung zwischen Welle und Nabe mit ihren parallelen Gegenflächen ermöglicht und gleichzeitig ein Gleiten ermöglicht.

Walmeisterschlüssel

Die Scheibenfeder ist eine halbkreisförmige Scheibe und passt in eine kreisförmige Aussparung in der Welle, die mit einem Scheibenfedernutfräser bearbeitet wird. Diese Scheibenfedern werden hauptsächlich in Werkzeugmaschinen und Automobilwellen mit einem Durchmesser von ¼" bis 2½" (6 mm bis 60 mm) verwendet. Scheibenfedern sind nicht so belastbar wie die langen Passfedern.

Der Vorteil der Scheibenfeder ist, dass sie jede Verjüngung in der Nabennut aufnehmen kann, ihre Verliersicherung und Tiefe verhindert ein Umkippen der Passfeder.

Die Nachteile oder Nachteile von Scheibenfedern sind, dass die Tiefe der Keilnut die Welle schwächt, diese nicht als Passfeder verwendet werden können, schwierig zu installieren und kurz sind und nicht zu viel Last tragen können.

Sattelschlüssel

Im Gegensatz zu versenkten Keilen werden Sattelkeile nicht in Welle und Nabe versenkt, sondern nur in der Nabe versenkt. Sie sitzen entweder auf einer Fläche oder einem Umfang der Welle. Die Kraftübertragung erfolgt durch Reibung zwischen Welle und Passfeder. Wie in der folgenden Abbildung gezeigt, können Sattelschlüssel in Flachsattel unterteilt werden und Hohlsattelschlüssel und sind nur für leichte Lasten geeignet, um ein Verrutschen auf der Welle zu vermeiden.

Ein Flachschlüssel ist oben verjüngt und unten flach, wie in Abbildung 13 gezeigt. Die Passfeder passt in eine konische Nabenkeilnut und drückt auf die flache Seite der Welle

Ein hohler Sattelschlüssel ist oben verjüngt und unten gekrümmt, wie in Abbildung 14 gezeigt. Die Passfeder passt in eine konische Nabenkeilnut und wird auf die gekrümmte Umfangsfläche der Welle gedrückt.

Tangentenschlüssel

Die Tangentialkeile oder manchmal auch Tangentialkeile genannt, werden als Paar rechtwinklig angebracht, wie in Abbildung 15 gezeigt, wobei jeder Keil einer Torsion nur in einer Richtung standhält. Diese werden in großen Schwerlastschächten eingesetzt.

Runde / Kreisförmige Schlüssel

Die runden Keile haben einen kreisförmigen Querschnitt und passen in teilweise in die Welle und teilweise in die Nabe gebohrte Löcher. Sie haben den Vorteil einer einfachen Herstellung, da ihre Keilnuten gebohrt und aufgerieben werden können, nachdem die zusammenpassenden Teile zusammengebaut wurden. Rundkeile gelten normalerweise als am besten geeignet für Laufwerke mit geringer Leistung.

Schlüsselnutdesign und Schlüsselgröße

Die Auswahl der Wellenpassfeder ist entscheidend, um einen vorzeitigen Ausfall von Passfederverbindungen zu vermeiden. Lesen Sie den „Leitfaden zur Auswahl von Wellenkeil- und Wellenkeilnutkonstruktionen“, um zu verstehen, wie sowohl Scher- als auch Druckspannungen auf Wellenkeil berechnet werden. Der Artikel erörtert auch kritische Faktoren wie Schlüsselmaterial, Belastungstyp, korrekte Passung usw., die während der Ausführungskonstruktion der Keilverbindung zu berücksichtigen sind.

Standards &Spezifikation

Siehe tabellierte Abmessungen und Toleranzen metrischer Keilnuten für Passfedern und Scheibenfedern gemäß BS 4235-1:1972. Einige Normen geben neben Toleranzen der Keilnutgröße und Keilnuttiefe auch Angaben zur empfohlenen Keilgröße und Nuttiefe in Abhängigkeit vom Wellendurchmesser

• Empfehlungen für Passfedergröße, -länge und -tiefe als Funktion des Wellendurchmessers sind in den ASME-Standards B17.1-1967, ASME-Standard B17.2-1967 enthalten
• Spezifikation für metrische Keile und Keilnuten – Passfedern und konische Keile BS 4235-1:1972
• Die passende Scheibenfeder zum Wellendurchmesser ist ebenfalls in DIN 6888 festgelegt
• Tangentialkeile und Tangentialkeilnuten für wechselnde Stoßbelastungen nach DIN 268:1974
• Tangentialkeile und Tangentialkeilnuten für konstante Belastungen Spezifikation DIN 271:1974

Referenzen

• Collins, J. A., Busby, H., &Staab, G. (ohne Datum). Mechanische Konstruktion von Maschinenelementen und Maschinen. John Wiley &Söhne.
• Hamrock, B.J., Schmid, S.R., &Jacobson, B.O. (2006). Grundlagen von Maschinenelementen:Bernard J. Hamrock, Steven R. Schmid, Bo O. Jacobson . Boston:McGraw-Hill Higher Education.
• Kurt M. Marshek, Robert C. Juvinall (2021). Grundlagen der Konstruktion von Maschinenkomponenten. John Wiley &Söhne.