Alles, was Sie über Keile und Keilnuten (Keilverbindungen) wissen müssen

Keilverbindungen bestehen im Maschinenbau aus Keilen und Keilnuten. Diese Keile können je nach Art der erforderlichen Keilverbindungen in unterschiedliche Formen bearbeitet werden. Passfedernuten sind bearbeitete Flächen auf einer Welle im Maß der Passfeder. Sie sind miteinander verbunden, um ein Auseinanderziehen der Komponenten und eine Relativbewegung zwischen einer Welle zu verhindern.

Heute lernen Sie die Definition, Funktionen, Anwendungen, Komponenten, Diagramme, Typen und Arbeitsweisen von Passfedern und Nuten kennen. Außerdem lernen Sie die Vor- und Nachteile einer Passfederverbindung kennen.

Definition von Passfeder und Passfedernut

Eine Passfeder ist ein Maschinenelement, das verwendet wird, um ein rotierendes Maschinenelement mit einer Welle zu verbinden. Damit eine Passfeder funktioniert, muss auf der Welle eine Passfedernut und auf dem rotierenden Maschinenelement eine Passfeder vorhanden sein. Der Keil wird dann fest zwischen Keilnut und Keilsitz eingepasst, daher wird der Mechanismus als Keilgelenk bezeichnet.

Die Hauptfunktion von Keilen und Keilnuten besteht darin, Keilverbindungen herzustellen, um die Nabe und die Welle so zu sichern, dass keine relative Bewegung zwischen einer Kraftübertragungswelle und einer befestigten Komponente auftritt. Eine Keilverbindung ermöglicht häufig eine axiale Relativbewegung zwischen den Komponenten. Dieser Schlüssel verhindert eine relative Drehung zwischen den beiden Teilen und kann eine Drehmomentübertragung ermöglichen.

Anwendungen

Eine Passfederverbindung wird als wichtiger Bestandteil von mechanischen Kraftübertragungselementen Welle und Kupplungen verwendet. Es gewährleistet eine effiziente Übertragung der Last, Kraft und Rotation mit Schlupf. Ein gutes Beispiel für eine Anwendung mit Passfeder und Passfedernut sind Zahnradantriebe, Riemenscheiben oder Kettenräder, die fest mit einer Passfeder mit der Kraftübertragungswelle verbunden sind.

Auf dem Gebiet der Mechanik sind Passfederverbindungen weit verbreitet eine bequeme Methode, um eine sichere Verbindung zwischen Wellen und Kettenrädern herzustellen. Obwohl es als Alternative bei anderen Wellenanwendungen verwendet wird, bei denen die Last gezogen oder gedrückt werden muss. Dies ist häufig in landwirtschaftlichen Anwendungen, Werkzeugmaschinen, Industrieanlagen usw. zu finden.

Fräs-, Schlitz- und Formmaschinen sind die gängigen Werkzeugmaschinen, die zum Erstellen von Keilnuten und Keilaufnahmen verwendet werden. Obwohl es spezielle Maschinen für die Herstellung von Keyseats gibt.

Komponenten von Passfederverbindungen

Da es verschiedene Arten von Passfederverbindungen gibt, unterscheiden sich Passfeder- und Passfedernutkomponenten je nach Typ und zusätzlichem Merkmal. Zu den Hauptkomponenten von Passfederverbindungen gehören jedoch eine Passfeder, ein Passfedersitz und die Passfedernut.

• Schlüssel – der Schlüssel besteht normalerweise aus Stahl, der zu einer rechteckigen, quadratischen oder runden Form bearbeitet wird. Es wird in axialer Richtung zwischen Welle und Nabe des Bauteils eingefügt, um eine Relativbewegung zu verhindern.
• Keyseat – das ist die Fachbezeichnung für einen Aussparungsbereich in der Welle. Es wird oft auf einer Shaper-Maschine durchgeführt.
• Keilnut – eine Keilnut ist auch eine Aussparung in der Nabe, die den Schlüssel aufnimmt und den Mechanismus sicher verriegelt. Der Keilsitz und die Keilnut teilen sich die Hälfte des Keils. Dies wird im Abschnitt über das Arbeitsprinzip näher erläutert.

Schaubild eines Keils, Keilnut, Keilsitz (Keilverbindung)

Schlüsselarten

Unten sind die verschiedenen Arten von Passfedern aufgeführt, die in einer Passfederverbindung verwendet werden:

Versunkene Schlüssel:

Versenkte Schlüssel sind Arten von Schlüsseln, die so konstruiert sind, dass die halbe Dicke der Stange in den Schaft versenkt wird und die verbleibende Hälfte für den Schlüsselsitz verwendet wird. Für die Erzielung dieser Keilverbindung ist Genauigkeit sehr wichtig. Wenn beispielsweise eine Passfeder 8 mm lang ist, wird die Keilnut der Welle in einer Tiefe von 4,1 mm bearbeitet, genau wie der Passfedersitz. Es gibt verschiedene Arten von versenkten Schlüsseln, darunter:

• Rechteckige/quadratische Tasten

Diese Arten von Schlüsseln werden manchmal als flache Schlüssel bezeichnet, da sie breiter als ihre Höhe sind. Sie werden häufig auf Wellen mit einem Durchmesser von etwa 500 mm oder 20 mm verwendet. Die verbleibende Schlüsselweite ermöglicht ein größeres Übertragungsmoment ohne Erhöhung der Tiefe. Eine größere Tiefe bedeutet einen schwächeren Schaft aufgrund einer Verringerung der effektiven Schaftquerschnittsfläche.

• Quadrattasten

Ein Vierkantschlüssel hat einen quadratischen Querschnitt und wird auf einer Welle von etwa 25 mm oder 1 Zoll verwendet. Sie werden auf größeren Wellen verwendet, wenn im Vergleich zu rechteckigen Keilen eine größere Keiltiefe erforderlich ist. Eine Zunahme der Tiefe bedeutet jedoch einen schwächeren Schaft, da die effektive Querschnittsfläche des Schafts reduziert wird. Ein quadratischer oder rechteckiger Schlüssel kann entlang der Länge des Schlüssels eine Verjüngung von 1 zu 100 haben, wie in der folgenden Abbildung gezeigt.

• Parallel versenkte Schlüssel

Parallel versenkte Keile haben entweder rechteckige oder quadratische Querschnitte, aber keine Verjüngungen. Die Schlüssel sind billig und leicht verfügbar. Es ist eines der am einfachsten zu installierenden, aber es muss mit einem Satz Schrauben an der Nabe gehalten werden. Das liegt daran, dass die Vibration oder die Drehrichtungsumkehr oft den Schlüssel herausdrücken.

Die Passfeder sitzt im Allgemeinen fest an der Unterseite der Keilnut der Welle und an den Seiten der Passfederverbindung. Sie lassen oben in der Passfedernut der Nabe einen Freiraum.

• Gib Head Sunk Key

Ein Keil mit versenktem Keilkopf ist entweder rechteckig oder quadratisch mit einer Verjüngung auf der Oberseite, um einen festen Sitz zu erreichen. Es wird verwendet, damit es einfacher zu entfernen ist.

• Federschlüssel

eine Passfeder hat drei Arten; doppelköpfig, Stiftfeder und Passfeder. Sie werden entweder an der Welle oder der Nabe befestigt, um eine axiale Relativbewegung zu bewirken. So ermöglicht er mit seinen parallelen Gegenflächen eine Kraftübertragung zwischen Welle und Nabe. Daher kann es gleiten.

• Waldmeisterschlüssel

Eine Scheibenfeder ist eine halbkreisförmige Scheibe, die in eine kreisförmige Aussparung einer Welle passt, die nur mit einem Scheibenfedernutfräser bearbeitet werden kann. Es wird hauptsächlich in Werkzeugmaschinen und einigen Automobilwellen mit einem Durchmesser von 6 mm bis 60 mm (¼ Zoll bis 2½ Zoll) verwendet. Die Festigkeit einer Scheibenfeder ist ganz anders als bei langen Passfedern, das heißt, sie können nicht die gleiche Last tragen.

Sattelschlüssel:

Im Gegensatz zu versenkten Keilen werden Sattelkeile nicht in Wellen, sondern nur in die Nabe versenkt. Sie sitzen entweder auf einer Fläche oder einem Umfang der Welle, während die Kraftübertragung durch die Reibung zwischen Welle und Passfeder erfolgt. Sattelschlüssel sind in zwei Teile unterteilt; Flachsattel und Hohlsattelschlüssel. Sie werden nur für leichte Lasten verwendet, um ein Rutschen entlang der Welle zu vermeiden.

• Flachschlüssel

Flache Sattelkeiltypen sind oben verjüngt und unten flach, da sie in eine konische Nabenkeilnut passen, die auf die flache Seite der Welle drückt.

• Hohlsattelschlüssel

Ein hohler Sattelschlüssel ist oben verjüngt und am unteren Rand gebogen. Die Passfeder wird in eine konische Nabenpassfedernut eingepasst und auf die gekrümmte Umfangsfläche der Welle gedrückt.

Tangententasten:

Diese Arten von Schlüsseln werden manchmal als Tangentialschlüssel bezeichnet. Sie werden als Paar im rechten Winkel montiert, wobei jede Passfeder nur einer Torsion in einer Richtung standhält. Sie werden häufig in großen Schwerlastschächten eingesetzt.

Rund-/Kreisschlüssel

Runde Keile haben einen kreisförmigen Querschnitt und werden in Löcher eingesetzt, die teilweise in eine Welle und eine Nabe gebohrt sind. Diese Arten von Keilen sind einfach herzustellen, da die Keilnuten gebohrt oder aufgerieben werden können, nachdem die zusammenpassenden Teile zusammengebaut sind. Runde Keile eignen sich für Antriebe mit geringer Leistung.

Funktionsprinzip

Die Funktionsweise von Passfeder und Passfedernut ist weniger komplex und lässt sich leicht nachvollziehen. Da es verschiedene Arten von Schlüsseln und Keilnuten gibt, ist die Funktionsweise einiger Typen völlig unterschiedlich. Nun, das folgende Video wird Ihnen beibringen, wie der gemeinsame Schlüsselgelenkmechanismus funktioniert.

Sehen Sie sich das folgende Video an:

Vor- und Nachteile von Keilen und Keilnuten (Keilverbindungen)

Vorteile:

Im Folgenden sind die Vorteile von Keilwellenverbindungen in ihren verschiedenen Anwendungen aufgeführt:

• Ihre Produktionskosten sind drastisch niedrig.
• Bietet mittlere bis hohe Drehmomentübertragung.
• Einfache Montage und Demontage.
• Kann wiederverwendet oder an anderen Komponenten des gleichen Typs befestigt werden.
• Es ist eine Standardmethode (ISO, BS, DIN und ANSI).

Nachteile:

Trotz der Vorteile von Passfederverbindungen treten immer noch einige Einschränkungen auf. Nachfolgend sind die Nachteile von Passfederverbindungen in ihren verschiedenen Anwendungen aufgeführt:

• Es kann nicht für wechselnde Richtungslasten und Stöße verwendet werden.
• Zu viele sicher befestigte Keilverbindungen können schwierig zu demontieren sein.
• Verursacht Wellenunwucht.
• Sie führen aufgrund der Kerbwirkung Spannungspunkte ein und verringern die Wellenfestigkeit.
• Mögliche axiale Verschiebung der Nabe, es sei denn, sie wird durch eine zusätzliche Komponente wie einen Sicherungsring oder eine Stellschraube gesichert.
• Es ist schwierig, die Tragfähigkeits- und die Toleranzstapelanalyse zu berechnen und zu kombinieren.

Schlussfolgerung

Passfederverbindungen sind eine der großen mechanischen Arten der Kraftübertragung. Sie werden meist in einer Motorwelle eingesetzt, um ihren Zweck zu erfüllen. In diesem Artikel haben wir Definition, Funktion, Anwendungen, Komponenten, Typen und Funktionsweise von Keilen und Keilnuten behandelt, aus denen eine Keilverbindung besteht. Wir haben auch ihre Vor- und Nachteile in ihren verschiedenen Anwendungen gesehen.

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