Planung und Auswahl von Biegsamen Wellen
 
 
Für die Auswahl von Biegsamen Wellen müssen die betriebstechnischen Anforderungen bekannt sein, insbesondere das zu übertragende maximale Drehmoment, die zu übertragende Leistung sowie die Betriebsdrehzahl.
 
Reihenfolge der Planung:

  1. Betriebstechnische Anforderungen klären
  2. Durchmesser sowie richtige Kombination von Wellenseele und Mantel wählen.
  3. Endanschlüsse und Zubehör bestimmen

 



 
Bauteile einer Biegsamen Welle

 

 


 

Drehmoment

Das zu übertragende Drehmoment und die dazu passende Grösse der Wellenseele (und davon abgeleitet des Schutzschlauches) kann mit Hilfe der Leistung und der Drehzahl anhand untenstehender Formel ermittelt werden. Die in den Grössentabellen angegebenen Werte gelten für Geschwindigkeiten von 20 % der max. Drehzahl und bei geraden Einbauverhältnissen. Bei höheren Drehzahlen sinkt das max. Drehmoment proportional. Die Abhängigkeit vom Biegeradius ist aus untenstehendem Diagramm ersichtlich. In Gegenrichtung ist das Drehmoment 30 % geringer.
 
 
Das maximal zulässige Drehmoment gemäss Tabelle darf nicht überschritten werden, da sonst eine bleibende Verformung der Welle entstehen kann.

 

 


 

 

Leistung

 

 


 

 

Drehrichtung
Eine Biegsame Welle unterscheidet sich nebst Aufbau der verschiedenen Lagen durch ihre Wickelrichtung. Eine linksgewickelte Welle (bezogen auf die äusserste Lage), kann im Uhrzeigersinn ein höheres Drehmoment übertragen als im Gegenuhrzeigersinn, eine rechtsgewickelte Welle kann im Gegenuhrzeigersinn ein höheres Drehmoment übertragen.
Je nach Konstruktion der Welle kann in beiden Richtungen auch eine ungefähr gleiche Belastbarkeit erreicht werden.

1. Bild: Äusserste Lage linksgewickelt für den Betrieb im Uhrzeigersinn (Rechtslauf)

2. Bild: Äusserste Lage rechtsgewickelt für den Betrieb im Gegenuhrzeigersinn (Linkslauf)

 


 

Einsatzgeometrie
Da die Einsatzgeometrie einen grossen Einfluss auf die übertragbare Leistung hat, sollten Biegsame Wellen in möglichst grossen Radien verlegt werden.

Einfluss des Betriebsradius auf die übertragbare Leistung
Die in den Tabellen angegebenen Drehmomente und Drehzahlen für den Betrieb der Welle gelten in relativ ungekrümmtem Zustand. Wird die Welle bei starker Krümmung betrieben, so werden die angegebenen Werte unterschritten.
Unten stehende Diagramme zeigen Richtwerte über die maximal zulässige Leistungsübertragung in Abhängigkeit vom
Betriebsradius.

 


 

Minimaler Biegeradius
Die maximal zulässige Krümmung für den Betrieb der Welle wird als «minimaler Biegeradius» bezeichnet.
 

 

 

 

 


 

Betriebsradius
Da Biegsame Wellen keine genaue Ausrichtung von Motor- und Werkeinheit erfordern, wird eine Vereinfachung der Gerätekonstruktion bewirkt. Bei parallel verschobenem Standort von Antrieb und Werkeinheit kann der Biegeradius wie folgt berechnet werden:

 

 

 


 

Besondere Betriebsbedingungen
Für den optimalen Einsatz von Biegsamen Wellen müssen die äusseren Einflüsse mitberücksichtigt werden – beispielsweise extrem hohe oder tiefe Temperaturen, Feuchtigkeit, rostfördernde Einflüsse, Staub, magnetische Felder, Erschütterungen usw. Diese Randbedingungen sind weitere Grundlagen für die Auswahl des Materials von
Wellenseele und Schutzschlauch sowie deren Herstellung. Wir beraten Sie gerne.
 
 


 


Wichtige Kriterien

  • Bei der Wahl von Welle und Schutzschlauch mit Anschlusskupplung sind folgende Punkte zu beachten:
  • Lebensdauer
  • Flexibilität
  • Gewicht
  • Dauer- oder Intervallbetrieb
  • Schnelles Auswechseln der Werkzeughalter
  • Verhältnis von Länge der Welle zu Länge der Kupplung
  • Längenunterschied zwischen Seele und Schutzschlauch

 


 


Verdrehungsgrad
Entspricht dem Verdrehwinkel einer belasteten Welle. Der gewünschte maximale Verdrehungsgrad ist mitbestimmend für den erforderlichen Durchmesser und den Typ der Welle.
Der Verdrehwinkel einer Welle ist proportional zum Drehmoment und der Länge
der Welle.

 

Verdrehung

Y = Verdrehwinkel bei Belastungsmoment [°]
S = Verdrehsteifigkeitskonstante nach Tabelle [°/10 Ncm/m]
Mb = Belastungsmoment [Ncm]
L = Länge der Welle [m]

 

Maximale Bruchlast
Bei diesem Drehmoment bricht die Welle oder verwindet sich zur bleibenden Verformung. Die Werte hierzu sind in den Tabellen zu finden.
 
 


 


Verringerung des Verdrehungsgrades
Der Verdrehungsgrad einer Biegsamen Welle ändert sich proportional zum Drehmoment. Um die Verdrehung und somit die Belastung möglichst gering zu halten, sollte die Biegsame Welle daher bei grösstmöglichen Geschwindigkeiten betrieben werden. Bei Erhöhung der Drehzahl sollte sich das Getriebe auf der Motorenseite (Antriebseite) befinden, bei Verringerung auf der Werkzeugseite.
 



Herabsetzung der Geschwindigkeit

 


 

Erhöhung der Geschwindigkeit

 

 


 

 

Drehzahl
Die maximale Drehzahl einer Biegsamen Welle ist aus den Tabellen ersichtlich. Die zulässige Drehzahl ist abhängig von der Einbausituation und dem zu übertragenden Drehmoment.

 

Führung
Als Faustregel gilt: Ab 20 bis 30 × sollte die Welle geführt werden. Nicht jeder Schutzschlauch ist für alle Anwendungen geeignet (z.B. Reibungswärme). Als Faustregel für das Verhältnis Wellendurchmesser zu Schlauch-Innendurchmesser kann 1:1,2 angenommen werden.

 

Länge
In der Praxis haben sich, je nach Einsatz und Wellendurchmesser, Biegsame Wellen bis zu 15 m bewährt.
 
 


 


Schutzschläuche
Bei schnell drehenden Wellen und bei Wellen über 5 bis 8 cm wird ein Schutzschlauch empfohlen.

 

Damit wird Folgendes gewährleistet:

  • Arbeitssicherheit für Personen und Material.
  • Handhabung der rotierenden Welle im Betrieb.
  • Schutz der rotierenden Welle und Erhaltung der Schmierung.
  • Führung und Halterung der Welle. (Torsionsfeste Wellen können durch Führungsringe gehalten werden.)
  • Ruhiger Betrieb.
  • Kein Verdrillen der Wellenseele unter Last.
  • Stossdämpfung und Dämpfung von Zug- und Druckkräften.

 
Wartung
Die Wartung hängt im Wesentlichen vom Einsatz ab. Bei normaler Beanspruchung ohne besondere Einflüsse (Nässe, Hitze, Staub usw.) sollte die Wellenseele nach ca. 200 Betriebsstunden gereinigt und gefettet werden. Bei extremen Verhältnissen, wie z.B. bei Nassbetrieb, ist das Reinigen und Fetten bereits nach 50 Betriebsstunden zu empfehlen.
 
 


 


Erklärungen:
X     Letzte Ziffer:
1 für den Betrieb im Uhrzeigersinn
2 für den Betrieb im Gegenuhrzeigersinn

  1. Min. Biegeradius: Darf nicht unterschritten werden.
  2. Verdrehungswinkel: Verdrehwinkel bei Belastung von 1 m Welle mit einem Drehmoment von 10 Ncm.
  3. Max. Bruchlast: Bei dieser Belastung bricht die Welle.
  4. Max. Drehmoment: Die angeführten Werte gelten bei geradem Einbau für Geschwindigkeiten von 20 % der max. Tourenzahlen.