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SYZ-KONSTRUKTIONSWERKZEUG FÜR DEN VORENTWURF · REFERENZBASIERTE SCHÄTZUNG

Rechner für Presspassungsdruck und Drehmoment

Schätzen Sie Fügedruck und reibungsbedingtes übertragbares Drehmoment für eine Vollwelle, die in eine werkstoffgleiche Nabe gepresst wird, aus dem diametralen Übermaß ab.

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Nur als Hilfsmittel für den vorläufigen Entwurf.Dieser Rechner verwendet ein vereinfachtes Ingenieurmodell für die Dimensionierung in einer frühen Phase und ersetzt weder eine vollständige konstruktive Verifikation noch die Prüfung von Herstellerzeichnungen noch Tests. Für die abschließende Freigabe des Designs sicherheitskritischer Teilesenden Sie Ihre Berechnung an die SYZ Rod Ends Konstruktionsabteilungzur Prüfung.

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MECHANIK DER PRESSPASSUNG · LAMÉ-GLEICHUNGEN FÜR DICKEWANDIGE ZYLINDER

Rechner für Presspassungsdruck und Drehmoment

Schätzt Fügedruck und reibungsbedingtes übertragbares Drehmoment für eine Vollwelle, die in eine werkstoffgleiche Nabe gepresst wird, aus dem diametralen Übermaß ab.

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Differenz zwischen Wellenaußendurchmesser und Nabenbohrung vor der Montage (die Welle ist geringfügig größer).
Elastizitätsmodul
Annahme: statisch, Trockenmontage
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Fügedruck
15,000 psi
Übertragbares Drehmoment: 2,237 in-lbf (186.4 ft-lbf)
✔ Annahme: gleicher Werkstoff und Vollwelle — prüfen Sie die Streckgrenze Ihres Werkstoffs, bevor Sie die Auslegung abschließen.
Ingenieurmodell (klassische Lamé-Theorie für dickwandige Zylinder)
Normative ReferenzAbgeleitet aus den Lamé-Gleichungen für dickwandige Zylinder bei Presspassung, dokumentiert in Referenzwerken wie Shigley’s Mechanical Engineering Design und Roark’s Formulas for Stress and Strain — selbst keine von ISO/SAE herausgegebene Formel. Die Toleranzbreiten der IT-Qualitäten (Referenztabelle) folgen der Formel der ISO-286-1-Standardtoleranzeinheit.
Berechnungsmethode p = Δ·E·(Do²−d²) / (2·d·Do²) · T = f·p·π·d²·L / 2 Gültig für eine Vollwelle (ohne Bohrung), die in eine Nabe aus demselben Werkstoff gepresst wird. Δ ist das Durchmesserübermaß.
Annahmen & Grenzen
  • Nimmt an, dass Welle und Nabe aus demselben Werkstoff bestehen — unterschiedliche Werkstoffe (z. B. Stahlwelle in Aluminiumnabe) erfordern die allgemeine Lamé-Formel für zwei Werkstoffe, die hier nicht implementiert ist.
  • Nimmt eine Vollwelle (ohne Bohrung) an; eine Hohlwelle verringert den erreichbaren Druck bei gleichem Übermaß.
  • Prüft nicht, ob der resultierende Druck die Streckgrenze eines der Werkstoffe überschreitet — immer gegen die Streckgrenze bzw. zulässige Spannung Ihres Werkstoffs verifizieren.
  • Berücksichtigt weder thermische Effekte beim Schrumpfmontieren noch Spannungskonzentrationen an der Nabenkante.
STATISCHE REFERENZDATEN

Referenz: ISO 286-1 Toleranzbreiten der IT-Qualitäten

Vorberechnete Werte nach der oben verwendeten Formel — praktisch für den schnellen Nachschlag ohne erneute Eingabe.

NenngrößenbereichIT6IT7IT8
18–30 mm13.1 μm20.9 μm32.7 μm
30–50 mm15.6 μm25.0 μm39.0 μm
50–80 mm18.6 μm29.7 μm46.4 μm

Berechnet aus der Formel der ISO-286-1-Standardtoleranzeinheit i = 0.45·D^(1/3) + 0.001·D (D = geometrisches Mittel des Größenbereichs, in mm). Dies ergibt die Toleranzbreite — die Buchstaben der Grundabmaße (H, g, k, p, s …), die die Lage der Toleranzzone festlegen, sind in dieser Referenztabelle nicht enthalten.

RECHENBEISPIEL

Aufpressen einer Buchse auf eine 0.75″-Welle

Eine Stahlbuchse (1.5″ Außendurchmesser) wird mit 0.001″ Durchmesserübermaß und 1″ Eingriffslänge auf eine 0.75″-Stahlwelle gepresst.

  1. p = Δ·E·(Do²−d²) / (2·d·Do²) = 0.001 × 30×10⁶ × (2.25−0.5625) / (2 × 0.75 × 2.25) ≈ 15,000 psi Fügedruck.
  2. Übertragbares Drehmoment (f=0.15): T = f·p·π·d²·L/2 ≈ 1,988 in-lbf (165.7 ft-lbf).
  3. Vergewissern Sie sich vor dem Abschluss, dass 15,000 psi deutlich unter der Streckgrenze beider Teile liegt — dieses Tool prüft das nicht automatisch.
  4. Das Montageverfahren zählt: Montage mit Hydraulikpresse (f≈0.10–0.15) gegenüber trockener Kraftpassung (f≈0.15–0.20) verändert die erreichbare Drehmomentkapazität selbst bei gleichem Übermaß.

Weiterführende Lektüre: Metallurgie & Qualitätskontrolle →

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