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Guten Morgen,

wir haben hier folgendes Problem.
Eine Welle D=70mm ist auf beiden Seiten auf d=25 mm abgedreht worden.
An der einen Seite wurde am Absatz R=5mm angedreht, an der anderen Seite R=0,6 (welch ein Radius). Die Wellen sind aus C45 und galv. verzinkt. Das ist der IST-Zustand.
Ja ja, später ist man immer schlauer. C45 und galv. verz. kann zu Wasserstoffversprödung führen. Schon klar. Wurden komplett extern entwickelt und gefertigt...
Die Wellen brechen an dem R=0,6 Radius, wie zu erwarten.

Wir wollen nun die verbleibenden Wellen retten. Eine Idee war, die Welle am Radius plan zu drehen, ein ca. 150 mm tiefes Loch entlang der Achse in dieWelle bohren und eine Welle (besserer Werkstoff) mittels Passung und Verstiftung einbringen.
Jetzt ist meine Frage:
Gibt es im Bereich wo die neue, glatte Welle in die alte Welle übergeht Kerbwirkung oder nicht?
Die neue Welle ist zwar glatt, aber die Kante der Bohrung stellt doch eigentlich eine Kerbe dar.

Gruß
Devastator

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wenn 10 Leute für das bezahlt werden,
was 5 billiger tun könnten,
wenn sie nur zu dritt sind
und davon 2 krank sind.

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Hallo Devastor,

Die Wasserstoffversprödung vertschüsst sich nach ein paar Wochen (kann durch warm Ablagern noch beschleunigt werden), um die brauchst Du Dir weniger Sorgen zu machen.

Eine gezielte Verbesserrung an den bestehenden Werkstücken wäre möglich durch eine stirnseitige Freistellung mit grosszügigen Radien.
Einbringen eines Wellenstummels mit Pressitz bringt wieder Probleme mit sich, würde ich nicht als ideale Lösung sehen.

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mfg - Leo

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Leider lässt sich der Radius nicht mehr beseitigen. Die Wellen laufen gute 8 Monate und es kommt zu MiKrorissen, d.h. wir müssen entweder alle Wellen neu machen (ca150 Stk., je 25 kg) oder wir versuchen die Wellen etwas zu verbessern.

Devastator

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Hast mich nicht verstanden...
Ein axialer Freistich in die Stirnfläche rein mit grosszügigem Radius, sollte doch möglich sein?

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mfg - Leo

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Welle.jpg

Guten Morgen zusammen,
ich geh mal davon aus, Leo meint sowas.

Gruss Ingo

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Theorie ist,wenn man alles weiß und nichts funktioniert.
Praxis ist,wenn alles funktioniert und keiner weiß warum.
Bei mir wird Theorie und Praxis vereint: Nichts funktioniert und keiner weiß warum!   

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Wellenabsatz.pdf

ich habe mal ne Skizze angehängt.

Die Wellen brechen an den Mikrorissen, d.h. der komplette Teil d=25 fällt ab.

Wir wollten schon etwas hinterdrehen (so wie tanzbaer1963 gezeigt hat) und eine Distanzscheibe verwenden. Am Übergang von d=25 auf die Schräge sitzt ein kleines Stehlager.
Ich glaube, das wird jetzt echt teuer.

Gruß Devastator

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Hallo Devastator,
nach Deiner Skizze sitzt an diesem Ende auch der Antrieb für die Welle?
Das wirft natürlich noch weitere Fragen auf:
Drehzahl?
Belastung?
Ist d=25 für das Lager an dieser Stelle vielleicht zu klein?

Wenn diese Punkte passen sollten, dann könnte man evtl.(aber nur mit einem ganz dicken VIELLEICHT) darüber nachdenken, wie Du bereits skizziert hast, den d25-Zapfen zu "verlängern" und eine ausreichend dimensionierten Radius anzudrehen. Aber vorsicht, bei Wellen, die bereits in Betrieb waren, wäre zunächst zu prüfen, ob nicht schon eine Beschädigung vorliegt.
Im zweifelsfalle lieber austauschen!

Gruss Ingo

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Ja, ich meinte Sowas wie tanzbaer modelliert hat.
Geht aber in Deinem Fall wegen der Verjüngung möglicherweise schlecht.

Jetzt wäre es interessant ein bisschen mehr über die Randbedingungen zu erfahren (Belastung, weitere Betriebsbedingungen, welche Berechnungen wurden bisher gemacht,...). Interessant wären auch Fotos von den Bruchstellen (sind die typischen Muschellinien eines Dauerbruches vorhanden?)

Zaubern kann man nicht...
Was z.B. eine etwas gewagte Methode wäre: Durch ein zentrales Zuganker möglichst viel Vorspannung einbringen, damit aus der wechselnden Belastung eine Schwellende wird.

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mfg - Leo

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Danke für die vielen Antworten.
Bin heute leider (wegen dieser Wellen) etwas am rotieren.
Ich versuche morgen mal was reinzustellen.

Devastator

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Zitat:

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Original erstellt von Devastator:
Gibt es im Bereich wo die neue, glatte Welle in die alte Welle übergeht Kerbwirkung oder nicht?
Die neue Welle ist zwar glatt, aber die Kante der Bohrung stellt doch eigentlich eine Kerbe dar.

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Ja, klar gibt es da Kerbwirkung, allerdings nicht im gewohnten Sinne. Die Zugfaser geht zwar glatt und gerade durch, aber die radiale Druckspannung wechselt dort abrupt. Der daraus folgende inhomogene Spannungszustand induziert ohne Zweifel Spannungüberhöhungen weit über das vereinfachende rechnerische Maß hinaus.

Mit entsprechend stärkerem Werkstoff könnte es klappen (die "Rettung" der Wellen ist ja keine Liebhaberei, sondern bares Geld, was man durch Finden einer Lösung verdienen könnte), aber es tritt dann ein neues Problem auf: das weniger feste Material der Welle, nun Nabe eines Pressverbandes unter umlaufender Biegebeanspruchung, könnte nachgeben und dann an der Kante einen Mikroschlupf erzeugen, der eine erhebliche zusätzliche und zerstörerische Materialbeanspruchung darstellt und im Zusammenhang mit dem Wunsch nach Dauerfestigkeit völlig ausgeschlossen werden muss. Daher müsste man eine sehr stramme Presspassung vorsehen und dabei und dazu alle Regeln der Kunst zum Thema Pressverband unter Umlaufbiegung anwenden.

Diese Regeln sagen z.B. auch und laut: Vergiss Querstifte! Am besten ganz schnell! Wenn das überhaupt geht, dann IMHO nur mit eigensicherer Presspassung. So was gab es und gibt es immer noch an vielen Stellen, z.B. an gebauten Kurbelwellen die Verbindung der Wangen mit dem Hubzapfen und den Wellenstummeln. Diese Verbindungen übertragen Belastungen aller denkbaren Formen, aber die hat auch keiner mal eben nach Gutdünken zusammengestiftet.

Wenn hinsichtlich Auslegung und Ausführung eines Pressverbandes Unsicherheit besteht, ist Schrotttonne die billigere und einzig verantwortbare Lösung! Bei 150 Wellen könnte sich zwar auch der Aufwand einer fachgerechten Behandlung und Lösung (Berechnung + Prüfstandslauf mit 10e6 Lastwechseln bei entsprechend hoher Prüflast.) lohnen, aber eine aufwändige Bearbeitung und Montage (150x) würde es immer noch werden.

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Roland  
www.Das-Entwicklungsbuero.de

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Welle.JPG Wellenabsatz_2.pdf

Guten Morgen,

ich habe mal ein Foto mit der Bruchstelle angehängt.

In der Skizze "Wellenabsatz_2" habe ich nochmals einen Lösungsvorschlag.
Es sieht von den Kräften etwa so aus.
Erst kommt eine Zahnriemenscheibe, dann ein Stehlager, dann die Bruchstelle, die Welle wird dicker (D=70 L=590), dann wieder ein Wellenstummel d=25; Lagerabstand ca. 655mm.
Belastung in der Wellenmitte 1000kg Radlast (die Welle dient als Übergaberolle von einer Förderanlage zu einer anderen)
Es wird ein PKW mit v=40m/min (m=2500 kg, Radlast=1000kg; das ist eine Kundenvorgage) auf dem Förderer gefördert und zum nächsten übergeben. Der Spaltzwischen den Förderern wird durch die Welle reduziert. Die Welle wird über die Zahnriemenscheibe + Riemen auf die Hauptwelle des Förderers gelegt. Somit ist Vpkw=Vförderer=Vwelle (theoretisch!).
Mehr kann ich an Infos leider nicht geben. Da unser Kunde bereits in der Produktion ist, muss die Lösung vor allem schnell her (und günstig).

@ Doc Snyder:
Danke für die Tips. Du hast die Sache richtig erkannt. Mir macht nur die "reine" Passungslösung Kopfschmerzen. Wir würden halt gerne noch verstiften (jaja, Landmaschinenbau  ). Ist zwar etwas "knorzig", aber Lösungen fernab der Maschinenbaukunst haben schon öfter funktioniert.
Unser Berechnungsmensch ist heute im Haus und wird sich der Sache nochmals annehmen.

Ich glaube das wars jetzt aber...... 

Gruß Devastator

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Management ist,
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Hallo Devastator,

Es mögen Spezialisten sich anders äussern... Mir kommt jedoch die Bruchstelle nicht wie ein klassischer Dauerbruch vor.
Wenn es mal einen Fremdkörper zwischen die Wellen "schluckt" können ja durchaus viel höhere Kräfte auftreten, und zu einem Gewaltbruch führen.

Der Fall scheint mir unterdimensioniert zu sein... Wir haben bei fast gleichen Einsatzbedingungen einen 30er Wellenstummel und einen R3 Radius gemacht.

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mfg - Leo

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Hallo Devastator,

ohne ein gutes Foto von der Bruchstelle zu haben:

Es sieht aus wie ein Dauerbruch unter umlaufender Biegebelastung. Dabei scheint die Restbruchfläche relativ klein zu sein. Dies weist darauf hin, dass die Versagensursache eher in der Kerbwirkung, als in der Belastung zu suchen ist.

HTH

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Gruß Lothar

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Während man es aufschiebt, verrinnt das Leben.
Lucius Annaeus Seneca (ca. 4 v. Chr - 65 n. Chr.)

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Wir unterstützen die Arbeit der:
- Rettungshundestaffel des DRK Viersen
- Rettungshundestaffel Isar Ost

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Sehe ich auch so.

Zu der Frage Preßpassung: Es läßt sich machen...

Und da Du ja einen konischen Auslauf hast werden die Spannungsspitzen durch das Biegemoment und den Abbau der Pressung schon reduziert. Außerdem könntest Du das Profil des "Konus", der dann keiner mehr ist noch so anpassen, das ein weicher Übergang erzeugt wird.

Verstiften ist einfach nur Pfui Bäh und bei einer vernünftigen, unter ausreichender Temperaturdifferenz (+180 / - 273°) hergestellten Preßpassung absolut unnötig.

Aber auch das stellt einen beträchtlichen Fertigungs- und Montageaufwand dar. Ich denke eine Neufertigung der Wellen ist die schnellste und kostengünstigste Lösung.

CU

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Der vernünftige Mensch paßt sich der Welt an;
der unvernünftige besteht auf dem Versuch, die Welt sich anzupassen.

Deshalb hängt aller Fortschritt vom unvernünftigen Menschen ab.
(George Bernard Shaw)

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Hallo Mathias&Lothar,

Kann mir Einer in dem Foto die typischen Merkmale eines Dauerbruches redlinen?
Meiner (wie schon gesagt, eher beschränkten) Erfahrung nach zeigt ein Dauerbruch glatte (oft muschelig strukturierte) Flächen die den Ausgangspunkt des Dauerbruches markieren, und dann eine körnige Restfläche, die den Gewaltbruch anzeigt.

Ich seh' auf dem Foto keine muschelig-glatte Fläche nennenswerter Grösse, sondern nur körnige Gewaltbruch-Flächen!
Die schöne Körnigkeit der Fläche deutet ev. auf ein "zu gutes" (also ev. aufgehärtetes) Material hin, die Tatsache dass die Fläche nahezu plan ist deutet eher auf Überlastung durch reine Biegung hin (bei zu hoher Torsion wäre die Fläche bis zu 45° kegelig).
Vielleicht ist doch was dran an der Wasserstoffversprödung?

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mfg - Leo

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Ich hätte jetzt auch eher auf Gewaltbruch getippt.
@Mathias+Lothar
Ich schließe mich Leos Frage an.

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Gruß
Lucian

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Richtig, wie ein typischer Dauerbruch sieht´s nicht aus....

Aber die Bruchflächen im Außenbereich sind glatter als die körnige, hellere Fläche in der Mitte und weißt eine Dunkel- / Braunfärbung auf.

Das weißt IMHO darauf hin, das diese Flächen schon etwas älter sind und durch Relativbewegungen geglättet wurden (Reibrost ?).

Aber vielleicht spielt hier ja alles zusammen ?

Bei einem reinen Gewaltbruch hätte die gesamte Fläche eine gleichmäßigere Struktur.

CU

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Allein die Tatsache, dass sich das Ding dreht, macht einen reinen Gewaltbruch unwahrscheinlich. Dann die Sache, dass es ein "einfacher" Werkstoff ist, die Fläche aber wie Sprödbruch aussieht.

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Roland  
www.Das-Entwicklungsbuero.de

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OK, nun mal Butter bei die Fische: 
1. Die Wellen brechen nur an dem scharfen Radius, die andere Seite ist OK => Die konstruktive Ausführung ist fehlerhaft, das Material scheint auszureichen.

2. Wenn Du blankgezogenen Rundstahl verwendest liegen die Materialkosten < 50€/ Welle

3. Die Bearbeitungskosten liegen max. bei 60€ (1h Drehbank).

4. Die Bearbeitungskosten für eine Nacharbeit sind wesentlich höher, Material müßt Ihr auch beschaffen.

=> Nicht lange zögern, neu anfertigen.

CU

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hallo Charly,

die alte Welle hat ca. 110 EUR gekostet (bei entsprechender Stückzahl).
Wie schon richtig erkannt ist eine Überarbeitung teuer und das Ergebnis eher fraglich (die Wellen können ja schon Schäden haben).
Wir werden die Wellen nun konstruktiv ändern und aus 34CrNiMo6 machen.

Gruß Devastator

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Management ist,
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Zitat:

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Original erstellt von Charly Setter:

2. Wenn Du blankgezogenen Rundstahl verwendest liegen die Materialkosten < 50€/ Welle

3. Die Bearbeitungskosten liegen max. bei 60€ (1h Drehbank).

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Zitat:

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Original erstellt von Devastator:

die alte Welle hat ca. 110 EUR gekostet

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Nicht schlecht, das nenn ich doch mal ne ordentliche Schätzung 

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Treffen sich ne Null und ne Acht. Sagt die Null: "Hey schicker Gürtel"     

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