Lernfeld 3 · Prüfung Teil 1

Stifte, Passfedern und Sicherungselemente

Zylinderstift, Kegelstift, Passfeder, Sicherungsring und Splint im Maschinenbau, mit Form-, Kraft- und Stoffschluss und Umfangskraft.

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Darum geht es

Verbindungen unterscheidest du nach der Art, wie sie Kräfte übertragen. Formschluss entsteht, wenn Teile ineinandergreifen, etwa Passfeder in Nut, Stift in Bohrung oder Zahnwelle in Nabe. Kraftschluss beruht auf Reibung durch Anpressen, etwa bei Schrauben, Klemmverbindungen und Pressverbänden. Stoffschluss verbindet über Werkstoff, etwa Schweißen, Löten und Kleben; er lässt sich nur durch Zerstören lösen.

Zylinderstifte nach ISO 2338 legen die Lage zweier Teile fest, damit sie nach dem Zerlegen wieder genau zueinander passen; die Kräfte nehmen die Schrauben auf. Für einen Stift mit m6 werden beide Teile zusammen gebohrt und gerieben, meist auf H7. Kegelstifte mit Kegel 1:50 sitzen selbsthemmend, lassen sich oft lösen und wieder genau einsetzen und gleichen leichten Verschleiß aus. Spannstifte sind geschlitzte Hülsen, die sich federnd in eine gebohrte Bohrung klemmen.

Die Passfeder nach DIN 6885 überträgt das Drehmoment formschlüssig von der Welle auf die Nabe, zum Beispiel bei Zahnrädern und Riemenscheiben. Die Bezeichnung nennt Form, Breite, Höhe und Länge; bei Form A sind die Enden rund. Die Kraft an der Passfeder ist die Umfangskraft aus Drehmoment und Wellenradius; mit der tragenden Fläche ergibt sich die Flächenpressung, die unter dem zulässigen Wert der Nabe bleiben muss. Axial sicherst du Teile mit Sicherungsringen nach DIN 471 für Wellen oder DIN 472 für Bohrungen, Kronenmuttern mit Splint. Splinte und Sicherungsringe, die einmal verformt wurden, ersetzt du durch neue.

Das solltest du dir merken

Formschluss greift ineinander, Kraftschluss reibt, Stoffschluss verbindet über Werkstoff.
Zylinderstifte fixieren die Lage, die Schrauben übertragen die Kraft.
Stiftbohrungen in beiden Teilen gemeinsam bohren und reiben.
Die Passfeder überträgt das Drehmoment formschlüssig von der Welle auf die Nabe.
Splinte und verformte Sicherungsringe nie wiederverwenden.

Formeln

Umfangskraft an der Welle: $F_{u} = \frac{2 \cdot M}{d}$; $F_{u}$ Umfangskraft in N, $M$ Drehmoment in Nmm, $d$ Wellendurchmesser in mm
Flächenpressung an der Passfeder: $p = \frac{F _{u}}{t \cdot l _{t}}$; $p$ in N/mm², $F_{u}$ in N, $t$ tragende Höhe in der Nabe in mm, $l_{t}$ tragende Länge in mm (bei Form A Länge minus Breite)

Typische Fehler in der Prüfung

Zylinderstiften die Übertragung der Betriebskräfte zugeschrieben.
Bei der Umfangskraft den Durchmesser statt des Radius als Hebelarm genommen und so nur die halbe Kraft erhalten.
Bei Passfeder Form A die volle Länge statt der tragenden Länge ohne runde Enden eingesetzt.
Einen gebrauchten Splint wieder eingesetzt.

Tipps aus der Werkstatt

Passfedern übertragen das Drehmoment formschlüssig über ihre Seitenflächen, nicht über den Rücken. Zylinderstifte fixieren die Lage, Spannstifte halten durch Vorspannung, und Sicherungsringe sichern Bauteile axial in einer Nut.

Sitzt das Thema? Teste dich mit echten Prüfungsfragen.

12 Aufgaben zu „Stifte, Passfedern und Sicherungselemente“, falsche Antworten kommen in der Runde noch einmal.

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Grundlage: KMK-Rahmenlehrplan Industriemechaniker, Lernfeld 3 (Herstellen von einfachen Baugruppen); ISO 2338, DIN 6885, DIN 471. Eigene Erklärung, keine Originalaufgaben der Prüfungsausschüsse.