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Autor Thema:  Schrumpfverbindung Alu - Stahl (12804 mal gelesen)
Grimbart
Mitglied
Dipl.Ing.


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erstellt am: 08. Dez. 2009 17:41    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities

Hallo Maschinenelementexperten,
hat von Euch jemand Erfahrung mit Schrumpfen von Alu auf Stahl?
Mein Problem:
Ich möchte auf eine Stahlwelle, D=50mm, L=400mm , eine Aluscheibe mit Da=130mm, Di=50mm, L=150mm schrumpfen.
Die Welle soll mit ca.11000 Upm drehen und möglichst wenig Drehmasse haben.
Ist solch eine Schrumpfverbindung überhaupt möglich, wenn man z.B. auch an die Fliehkräfte denkt?
Gruß
Grimbart

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Jörg H.
Mitglied
Ingenieur Sondermaschinenbau


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erstellt am: 08. Dez. 2009 18:13    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für Grimbart 10 Unities + Antwort hilfreich

Hallo,


Das geht schon. Aber so richtig toll ist das aufgrund der extrem unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten nicht.

Rechnerisch ist die Verbindung mit Sicherheit ausreichend. Bei Raumtemperatur.

Die Fügetemperatur bleibt dabei sehr gering ( ca. 80°C ) und daraus ergibt ein Problem. In der Praxis durfte ich das auch schon bewundern ( zum Glück nicht mein Bock ):

Sobald der Pressverband sich nur leicht erwärmt, nimmt die Pressung bereits rapide ab und es fliegt einem der ganze Mist um die Ohren.

In dem Praxisfall lief die Anlage schon 5 Jahre, bis im Sommer die Luftumwälzung ausviel und die Hallentempertur dadurch um 12°C anstieg

Alternative: Alles aus Alu, Stahl, GFK, CFK, Formschluss

Grüße,

Jörg

------------------

Die größtmögliche Geschwindigkeit ist die Dunkelgeschwindigkeit, denn so sehr sich das Licht auch anstrengt, die Dunkelheit war schon vorher da.

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Charly Setter
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Beiträge: 11977
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erstellt am: 08. Dez. 2009 18:18    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für Grimbart 10 Unities + Antwort hilfreich

Genau da hätte ich auch Bedenken.

Alternative: (Außen)-Spannsatz

------------------
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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N.Lesch
Moderator
Dipl. Ing.


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Beiträge: 5089
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WF 4

erstellt am: 08. Dez. 2009 18:39    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für Grimbart 10 Unities + Antwort hilfreich

Rein statisch läßt sich das schon berechnen, sie wie hier: http://ww3.cad.de/foren/ubb/Forum223/HTML/000399.shtml#000003
Im Dubbel gibt es da ein Beispiele zum Pressverbund.

Aber bei der Drehzahl vibriert alles.


------------------
Klaus           Solid Edge V 20 SP15

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Ford P.
Mitglied



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Beiträge: 842
Registriert: 26.05.2008

WF2 m230
WF4 m040
Intralink 3.4 m040
Intralink 3.4 m060
HP 8710w

erstellt am: 09. Dez. 2009 01:09    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für Grimbart 10 Unities + Antwort hilfreich

Hallo Grimbart,
was macht denn die Scheibe? Gehen da auch noch Kräfte/Momente rüber oder sieht die nur gut aus? Die Erwärmung dürfte hier das Hauptproblem sein, den zulässigen bzw möglichen Bereich mußt du festlegen/ermitteln und bei der Auslegung berücksichtigen.
Niedriges Trägheitsmoment? Wird vielleicht reversiert? Das auch nicht vergessen.
Achte auf hohe Oberflächengüte und Formhaltigkeit der Fügeflächen um die "Verluste" durch Glättung zu minimieren und einen großen Traganteil zu erzielen.
Möglich könnte auch eine Montage mit Toleranzringen sein (Lieferanten z.B. Rexroth Star, Dr. Tretter). Die haben einen elastischen Bereich und können dadurch die unterschiedliche Wärmeausdehnung eventuell kompensieren. Schau mal rein.

Wenn soetwas allerdings bei einem Temperaturunterschied von 12°C zur normalen Betriebstemperatur in die Binsen geht, dann hat nicht die Verbindung versagt sondern der Konstrukteur.
Und wenn man das Ganze auch noch wuchtet muß es selbst bei diesen Drehzahlen nicht vibrieren.

Ford P.

------------------
Es gibt eine Theorie, die besagt, wenn jemals irgendwer genau rausfindet, wozu Pro/E da ist und warum es da ist, dann verschwindet es auf der Stelle und wird durch etwas noch Bizarreres und Unbegreiflicheres ersetzt.
Es gibt eine andere Theorie, nach der das schon passiert ist.

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Grimbart
Mitglied
Dipl.Ing.


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Beiträge: 273
Registriert: 03.01.2007

erstellt am: 09. Dez. 2009 15:48    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities


Schrumpfverband.pdf

 
Hallo Maschinenelementexperten,
zunächst einmal vielen Dank für Eure Antworten! Es macht wirklich Freude, wenn man mit dem CAD.de-Foren zusammenarbeitet.
Nun zu meinen Problem:
Die Anlage zeigt eine Skizze vom Schrumpfverband, wie er eventuell aussehen könnte. Die Schrauben sind eine zusätzliche formschlüssige Sicherung. Die Welle wird gewuchtet.
Könnte sowas funktionieren?
Es grüßt der Grimbart

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carsten-3m
Mitglied
Dipl.-Ing. Mbau (Produktmanagement, Patent- und Normwesen)


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Beiträge: 950
Registriert: 08.05.2007

Pro/E Wildfire 4
PDMLink

erstellt am: 09. Dez. 2009 16:40    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für Grimbart 10 Unities + Antwort hilfreich

Hosenträger und Gürtel?

Bei einer solch langen Passungspaarung hätte ich Sorge, dass die Schraubenverbindung links eher schadet als nutzt. Sollte der Pressverband anfangen zu versagen, würde der nicht verschraubte Bereich durch betriebsbedingte Schwingungen von Reibkorrosion befallen. Was auch ohne Schraubverbindung passieren kann.

Generell sollte bei ungleichen Werkstoffen das Innenteil den Werkstoff mit dem größeren E-Modul aufweisen (hier gegeben). Ein Verhältnis Länge zu Durchmesser von 0,5 < L/D < 1,5 wirkt sich hierbei ebenfalls günstig aus. Wichtig ist die optimale Gestaltung des Randzonenbereichs, um Reibkorrosion möglichst zu vermeiden. Es kann nicht schaden, hierzu die DIN 7190 einzusehen.

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Seit Pro/E Version 1 dabei, auwei...

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Wyndorps
Ehrenmitglied V.I.P. h.c.
Ingenieur



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Beiträge: 4567
Registriert: 21.07.2005

erstellt am: 09. Dez. 2009 18:53    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für Grimbart 10 Unities + Antwort hilfreich

Eigentlich ist zu dieser WNV bereits alles hier gesagt.
Ich habe das Ding spaßeshalber einmal kurz überschlägig berechnet:

Unter der Annahme eines erforderlichen Torsionsmomentes von T=25Nm mit Sicherheit S=2, einem Reibwert von µ=0,15 und einer nutzbaren Pressungsbreite von b=120mm läge das mindest erforderliche Übermaß (RzWelle=RzNabe=5µm) in etwa
für Drehzahl 0    bei 9,9 µm
für Drehzahl 1000  bei 10  µm
für Drehzahl 5000  bei 12,8 µm
für Drehzahl 10000 bei 21,5 µm
für Drehzahl 12000 bei 26,7 µm
für Drehzahl 15000 bei 36,1 µm
für Drehzahl 20000 bei 56,5 µm

Ümin steigt wegen der Fliehkraft logischerweise quadratisch mit der Drehzahl.


Das maximal zulässige Übermaß ist nur geringfügig von der Drehzahl abhängig und bleibt in etwa konstant bei 70µm (Annahmen: Streckgrenze AL-Leg. ca. 220N/mm², Werkstoffsicherheit Swk=2).

So etwas könnte man beispielsweise mit einer Passung H6/t6 erreichen.

Jetzt kommt der Temperaturfaktor oben auf:
D. h. wie groß kann der Temperaturunterschied  der Verbindung bezogen auf den Fertigungszustand werden?

Beispiel:
Fertigung der Teile bei Raumtemperatur 20°C mit den Toleranzen von oben. Im Betrieb erreichen Welle und Nabe zusammen aber 60°C. Das ergibt also eine Temperaturdifferenz von 40°C. Aufgrund der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten von Stahl und Alu weitet sich die Alu-Nabe am Fugendurchmesser um ca. 46µm, die Welle um 22µm, also eine Differenz von 24µm.
Diese Differenz muss man also vorbeugend auf das Ümin aufschlagen, also Ümin=24µm+26,7µm=50,7µm, das Ümax bleibt unverändert.

Dann wird schon die Passung H6/x4 benötigt. Dabei passt gerade alles "spitz auf Kante" und das Ümin wird gerade erreicht, das Ümax aber bis zum letzten µ ausgenutzt.

Schönen Guß an die Fertigung!

(Kein Berechnungsnachweis; Rechen-, Denk- und Ansatzfehler aufgrund reiner Überschlagsberechnung vorbehalten.)

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"Ich stimme mit der Mathematik nicht überein. Ich meine, daß die Summe von Nullen eine gefährliche Zahl ist."  (Stanislaw Jerzy Lec)

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