Lernfeld 7 · Prüfung Teil 2

Welle-Nabe-Verbindungen

Welle-Nabe-Verbindungen montieren und auswählen: Passfeder, Keilwelle, Polygon, Pressverband, Kegel und Spannsatz mit Schrumpftemperatur und Momenten.

14 Aufgaben dazu übenKostenlos, ohne Anmeldung, mit Lösungsweg

Darum geht es

Eine Welle-Nabe-Verbindung überträgt das Drehmoment von der Welle auf Zahnrad, Riemenscheibe oder Kupplung. Formschlüssige Verbindungen übertragen es über Flächen: Die Passfeder trägt mit ihren Seitenflächen, Keil- und Zahnwellen verteilen das Moment auf viele Flanken und lassen eine axial verschiebbare Nabe zu, etwa beim Schieberad. Polygonprofile kommen ohne Nut und scharfe Kerben aus. Formschluss hat immer etwas Spiel; unter stark wechselnder Last kann eine Passfederverbindung deshalb ausschlagen.

Kraftschlüssige Verbindungen übertragen das Moment durch Reibung aus einer Flächenpressung. Beim Querpressverband hat die Welle Übermaß zur Bohrung; gefügt wird durch Erwärmen der Nabe, Unterkühlen der Welle oder hydraulisch mit Drucköl. Für die Schrumpftemperatur rechnet man mit dem Höchstübermaß plus einem Fügespiel. Kegelverbindungen erzeugen das Übermaß über den axialen Aufschubweg. Spannsätze klemmen die Nabe über Kegelringe und Schrauben, die Lage auf der Welle ist frei einstellbar und die Verbindung lösbar.

Bei der Auswahl zählen das Drehmoment mit Betriebsfaktor, Stöße, Rundlauf, ob die Nabe verschiebbar oder einstellbar sein muss und wie oft demontiert wird. Bei der Montage gelten die Herstellerangaben: Spannsätze werden nach Herstelleranleitung gleichmäßig in mehreren Umläufen auf das Anziehdrehmoment gebracht, Naben gleichmäßig im Ofen oder induktiv erwärmt, nie örtlich mit der Flamme.

Das solltest du dir merken

Formschluss überträgt über Flächen, Kraftschluss über Reibung aus Flächenpressung.
Keil- und Zahnwellen erlauben axial verschiebbare Naben bei großen Momenten.
Für die Schrumpftemperatur zählt das Höchstübermaß plus Fügespiel.
Bei der Kegelverbindung gilt Aufschubweg gleich Übermaß geteilt durch Kegelverjüngung.
Spannsatzschrauben gleichmäßig in mehreren Umläufen nach Herstelleranleitung anziehen.

Formeln

Erforderliche Temperaturdifferenz beim Schrumpfen: $Δ T = \frac{U ¨ _{ma x} + s _{F}}{α \cdot d}$; $U ¨_{ma x}$ Höchstübermaß, $s_{F}$ Fügespiel, $d$ Fügedurchmesser in mm, $α$ Längenausdehnungskoeffizient in 1/K
Drehmoment aus Leistung und Drehzahl: $M = \frac{9550 \cdot P}{n}$; $M$ in Nm, $P$ in kW, $n$ in min⁻¹
Aufschubweg einer Kegelverbindung: $s = \frac{U ¨}{C}$; $s$ axialer Aufschubweg, $U ¨$ Durchmesserübermaß, $C$ Kegelverjüngung, zum Beispiel 1:10

Typische Fehler in der Prüfung

Schrumpftemperatur mit dem Mindestübermaß gerechnet, sodass manche Paarungen nicht fügbar sind.
Fügespiel vergessen; die Nabe setzt sich beim Aufschieben fest.
Betriebsfaktor bei stoßartiger Last nicht berücksichtigt.
Gelösten Spannsatz mit Hammerschlägen statt über die Abdrückgewinde gelöst.

Tipps aus der Werkstatt

Für die Schrumpftemperatur nimmst du das Höchstübermaß plus Fügespiel und teilst durch α mal Durchmesser; die Raumtemperatur kommt am Schluss dazu. Merke: Passfeder und Keilwelle sind Formschluss, Pressverband und Spannsatz Kraftschluss.

Sitzt das Thema? Teste dich mit echten Prüfungsfragen.

14 Aufgaben zu „Welle-Nabe-Verbindungen“, falsche Antworten kommen in der Runde noch einmal.

Jetzt üben

Grundlage: KMK-Rahmenlehrplan Industriemechaniker, Lernfeld 7 (Montieren von technischen Teilsystemen). Eigene Erklärung, keine Originalaufgaben der Prüfungsausschüsse.