Spannungskonzentrationen in kreisförmigen Wellen

Erinnern Sie sich an die Formel für elastische Torsion, die auf eine kreisförmige Welle mit gleichmäßigem Querschnitt anwendbar ist. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Wellen an ihren Enden durch starre Platten, die fest an ihnen befestigt sind, belastet werden.

Häufig werden die Drehmomente jedoch über Flanschkupplungen oder Zahnräder, die durch Passfedern verbunden sind, die in Keilnuten eingebaut sind, auf die Welle aufgebracht.

Dadurch ändert sich die Spannungsverteilung in der Nähe des Drehmomentanwendungspunkts und weicht von den Verteilungen ab, die durch die Torsionsformel projiziert werden.

Abrupte Durchmesseränderungen können auch zu einer ungleichmäßigen Verteilung der Spannungskonzentrationen führen, insbesondere im Bereich der Fugen.

Diese Spannungen können durch den Einsatz einer Verrundung reduziert werden. Der Maximalwert der Schubspannung an der Verrundung kann in Form des Spannungskonzentrationsfaktors ausgedrückt werden.

Der Spannungskonzentrationsfaktor, abhängig von den Wellendurchmesserverhältnissen und der Verrundungsgröße, kann vorberechnet und für die Praxis gespeichert werden.

Diese Analysemethode bleibt gültig, solange der maximale Spannungswert die Elastizitätsgrenze des Materials nicht überschreitet. Treten plastische Verformungen auf, führen diese zu niedrigeren Maximalspannungswerten.