Berechnungsbeispiel:

Auswahl eines Spannelements zur Übertragung eines Drehmoments

Anwendungsfall:

Ein Wellen-Nabe-System soll über ein Spannelement verbunden werden. Das System muss ein Drehmoment von 450 Nm übertragen. Die Welle hat einen Durchmesser von 40 mm, die Nabe besteht aus Stahl, und die Umgebungstemperatur liegt im Normalbereich.

Gegebene Werte:

Drehmoment: 450 Nm
Wellendurchmesser: 40 mm
Reibwert (trocken, Stahl-Stahl): 0,15
Verbindung über ein zylindrisches, reibschlüssiges Spannelement

Gesucht:

Welches Spannelement (zum Beispiel CLAMPEX Typ 131) eignet sich für diesen Anwendungsfall?

Berechnung:

1. Berechnung der übertragbaren Reibkraft (Umfangskraft):

Zuerst berechnen wir den Radius der Welle.
Radius = Wellendurchmesser geteilt durch 2 = 40 mm / 2 = 20 mm = 0,02 m

Nun berechnen wir die Umfangskraft:
Umfangskraft = Drehmoment geteilt durch Radius
Umfangskraft = 450 Nm / 0,02 m = 22.500 N

2. Berechnung der benötigten Normalkraft (Klemmlast):

Normalkraft = Umfangskraft geteilt durch Reibwert
Normalkraft = 22.500 N / 0,15 = 150.000 N

3. Vergleich mit Produktdatenblatt:

Laut Herstellerangaben kann ein CLAMPEX Typ 131 in der Größe 40x65 bei einem Innendurchmesser von 40 mm ein Drehmoment von etwa 500 Nm übertragen.

Das übertragbare Moment liegt also über dem geforderten Moment von 450 Nm.

Ergebnis:

Der CLAMPEX Typ 131 in der Größe 40x65 ist geeignet, da er das erforderliche Drehmoment sicher übertragen kann.

Hinweise zur Auswahl:

Bei dynamischer oder stoßartiger Belastung sollte ein Sicherheitsfaktor von etwa 1,5 bis 2 berücksichtigt werden.
Der Bauraum muss mit dem Außendurchmesser und der Länge des Spannelements kompatibel sein.
Die Montagebedingungen (axiale Zugänglichkeit, Demontierbarkeit) sollten ebenfalls beachtet werden.

Zusammenfassung:

Durch die einfache Berechnung der Reib- und Normalkräfte lässt sich ein passendes Spannelement gezielt auswählen. In diesem Fall erfüllt der CLAMPEX 131-40x65 die Anforderungen problemlos.