Max Drehmoment (Torsionsmoment) 80er Welle C-15 (Wissenstransfer - Anlagen und Maschinenbau/Allgemeines im Maschinenbau )

Hallo Ihr lieben,
ich möchte wie im Betreff schon geschrieben das max. Drehmoment einer Welle berechnen und wollte wissen, ob ich richtig gerechnet habe.

Zu den Konstanten:

Welle Ø80mm
Material: C-15 (Grenzspannung 250 N/mm²)

Meine Rechnung:

Mt= 250N/mm² x Pi x d³(512000) / 16 /1000 = 25132 Nm

Ich nehme an, das bei der beanspruchung auf Torsion die länge keine Rolle speilt ?

Gruss Nicole, die sich auf eure Antworten freut.

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Gruß Nicole,

deine Rechnung ist erstmal richtig.
Du musst nur auf passen, dass die Rechnung theoretisch ist. Das heißt, wenn deine Welle Kerben hat (Wellenabsatz, Passfedernut usw.) verringert sich die Grenzspannung, die dein Teil aushält. Außerdem die Sicherheiten nicht vergessen.
Für maximal übertragbares Drehmoment auch immer gucken, ob du Stöße im Drehmoment hast.

Viel Spaß und schönen Tag noch!

Mutschek

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Danke dir, die Welle ist für ein Transportband, was mit 0,015 U/min läuft.
Habe eine neue Formel für Wp gefunden: 02xd³ wobei d=D-1x Keilnuttiefe (10mm bei Ø100mm)

Was würdest du als Sicherheit einrechnen?

Ich muss die Welle Dimensionieren.

Das benötigte Drehmoment ist max. 20000 Nm
Drehzahl 0,015 U/min
Keilnut 10mm tief
Material ST52 Festigkeit 250 Nmm²

Nach meiner Rechnung brauche ich eine Welle Ø100mm die knapp 35000 Nm macht.
Würde es deiner Meinung nach als Sicherheit reichen ?

Gruss Nicole

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Hallo Nicole,

Hut ab, dass Du Dich an diese, offenbar für Dich völlig neue Aufgabe herantraust.

Deine Chefs sollten sich aber im Klaren sein, dass es an grobe Fahrlässigkeit grenzt, ein solches Bauteil von einer "Anfängerin" dimensionieren zu lassen.

Falls Du es dennoch nicht sein lassen willst oder darfst, mach die Berechnung nach DIN 743.

Ulrich

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Ich hab da auch mal ne Frage. Warum musst du als Technische Zeichnerin eine Welle dimensionieren? Dafür gibt es doch eigentlich Konstrukteure, die das Wissen müssten.

Deine neue Formel ist nichts anderes außer das die Formel davon ausgeht, dass deine Welle nur so groß ist wie der Boden deiner Nut (Durchmesser=90mm). Damit überdimensionierst du deine Welle höchstwahrscheinlich.

Was noch viel wichtiger ist: Wird deine Welle wirklich nur auf Torsion beansprucht? Oder kommt da vielleicht noch Biegung dazu? Wenn ja, dann wird es ein wenig komplizierter. Und ich denke ja, weil ja an deiner Keilnut bestimmt irgendwas an der Welle befestigt wird. Aber ich muss ehrlich sagen, dass das dann hier wahrscheinlich zu kompliziert wird 2 Semester Technische Mechanik + Maschinenelemente zu erklären. Du solltest deinen Vorgesetzten mal Fragen, ob du da wirklich die Richtige bist.

Noch ein allgemeines Wort zu Sicherheiten. Die sind eigentlich Unsicherheiten. Wenn man genau weiß, welche Belastungen auf die Welle wirken (z.B. durch Messungen), kann man die Sicherheiten sehr klein Halten. Weiß man nicht viel über die Belastungen und muss alles auf Annahmen stützen, nimmt man die Sicherheiten höher. Wenn du z.B. Förderbänder machst, an denen am Ende Menschenleben hängen, sind die Sicherheiten sehr hoch (S=10 bis 20 , bspw. Aufzüge).

Festigkeit_zum_rechnen=Festigkeit_aus_Tabellenbuch/Sicherheitszahl

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Geht doch einfach aufs Thema ein, anstatt euch den Kopf zu zerbrechen wer der/die richtige ist oder nicht

Die Welle ist 3200mm lang und wird fast nicht auf Biegung beansprucht.

2 Lasten a ca. 400kg 150mm neben der Lagerstelle (2 Stk vorhanden) ich denke das kann man vernachlässigen bei einer Welle Ø100.

Menschenleben sind nicht in gefahr keine sorge

Die Formel geht davon aus, das die Welle so gorss ist wie der Boden meiner Nut ?!?!

Habe die Formel aus dem Tabellenbuch.

Die Formel für Wellen
ohne Nut: Mt=Tt x Pi x d³/16
Mit Nut: Mt= Tt x Pi 02 x d³

Ergebniss bei Ø100 47000 Nm bzw. 35000 Nm.
Somit hätte ich eine sicherheit von 1,75 gegen das abscheeren der Welle. (35000 / 20000 = 1,75)

Meint ihr das würde reichen?

Gruss Nicole

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Bevor du jetzt weiter liest, will ich dich noch darauf hinweisen, dass ich noch Student bin. Das soll heißen, dass ich anders wie ein erfahrener Konstrukteur eben wenig Erfahrung "im wirklichen Leben" habe. Und Erfahrung ist in dem Job nun mal "fast" alles.

Also mit deiner zweiten Formel rechnest du ja eigentlich mit einem Durchmesser von 90 mm. Ich selber habe bei solchen Schätzungen gern eine Sicherheit von 2. Das ist einfach aus dem Bauch heraus, die Unsicherheit eben. Aber in der Branche in der ich gerade bin (auch u.a. Fördertechnik) heisst es lieber bissel größer, dafür hält es.

Laut deiner Rechnung:
- hält es
- das Moment kann übertragen werden
- Sicherheit ist >1

Wenn nichts auftritt, was hier nicht beachtet wurde, müsste es halten.

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Zitat:
Original erstellt von Nicole32:
Habe eine neue Formel für Wp gefunden: 02xd³

Ich nehme an, Du meintest: W_p = 0,2 * d³

Rechne mal : Pi / 16 und dann sage mir, wo da die "neue Formel" ist.

Den ganz großen Überblick hast Du wohl noch nicht...

Zitat:
Original erstellt von Mutschek:
Und Erfahrung ist in dem Job nun mal "fast" alles.
[...]
Wenn nichts auftritt, was hier nicht beachtet wurde, müsste es halten.

Da will ich mal hoffen, dass außer Pi / 16 =~ 0,2 ALLES beachtet wurde. Aber, außer dass eine 100er Welle bricht, kann ja gar nichts passieren.

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Weiß dein Chef eigentlich, dass er für das Ding haftet?
Dahin bringt uns jetzt schon unser Ingenieurmangel.
Was mir noch eingefallen war, wie kommt denn eigentlich das Torsionsmoment auf die Welle?

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Zitat:
Original erstellt von Mutschek:
Bevor du jetzt weiter liest, will ich dich noch darauf hinweisen, dass ich noch Student bin. Das soll heißen, dass ich anders wie ein erfahrener Konstrukteur eben wenig Erfahrung "im wirklichen Leben" habe. Und Erfahrung ist in dem Job nun mal "fast" alles.
Also mit deiner zweiten Formel rechnest du ja eigentlich mit einem Durchmesser von 90 mm. Ich selber habe bei solchen Schätzungen gern eine Sicherheit von 2. Das ist einfach aus dem Bauch heraus, die Unsicherheit eben. Aber in der Branche in der ich gerade bin (auch u.a. Fördertechnik) heisst es lieber bissel größer, dafür hält es.

Laut deiner Rechnung:
- hält es
- das Moment kann übertragen werden
- Sicherheit ist >1
Wenn nichts auftritt, was hier nicht beachtet wurde, müsste es halten.

Zitat:
Original erstellt von ulrix:
Da will ich mal hoffen, dass außer Pi / 16 =~ 0,2 ALLES beachtet wurde. Aber, außer dass eine 100er Welle bricht, kann ja gar nichts passieren.

Ich habe schon den Überblick.

Quelle: Tabellenbuch Metall Auflage 43 Seite 49 'Flächenmomente und Widerstandsmomente, Abb. Welle mit Nut.

Ist schon klar das Pi/16= 0,19 ist.
Aber ich habe mich da ich nicht jeden Tag damit Arbeite an die Formeln gehalten.

Und da steht es Eindeutig so mit und ohne Nut, das ist ersteinmal nicht falsch und wenn du mir einen Vorwurf machen willst daraus, das ich die Formel nicht 'Vereinfacht' habe, zeigt nicht unbedingt meinen fehlenden Sachverstand, als vielmehr deine Art mit Menschen umzugehen.

Bissl lang der Satz, aber hab keine Zeit

@Mutschek, bis ein bissl ängstlich oder?
Keine sorge, es wird alles Berücksichtigt, die gesamte Anlage hat eine höhe von 7,5m ist 3,2m breit und 16m lang.
Sie Wiegt ca. 35t und fasst 72t Produkt.
Und glaube mir, die 'Auslegung' der Wellen ist wirklich nicht das Komplizierteste.

Das Drehmoment kommt von einem Getriebemotor, der dann noch untersetzt wird mit zwei Kettenrädern.
Max. Drehmoment 37000 Nm, das begrenzt wird durch den Frequenzwandler. (Strombegrenzung)

Gruss Nicole

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Zitat:
Original erstellt von Nicole32:

Das Drehmoment kommt von einem Getriebemotor, der dann noch untersetzt wird mit zwei Kettenrädern.
Max. Drehmoment 37000 Nm, das begrenzt wird durch den Frequenzwandler. (Strombegrenzung)

Das habe ich mir gedacht. Gibt es in Deiner Firma irgendjemanden, der schon mal darüber nachgedacht hat, dass die Kraft, die die Kette auf das Kettenrad ausübt, nicht nur ein Torsionsmoment, sondern auch eine Querkraft erzeugt? Das bedeutet umlaufende Biegung.
Sind da etwa noch mehr Querkräfte im Spiel? Irgendwie wird ja wohl auch ein Gegen-Drehmoment (die "Last") in die Welle eingeleitet. Querkraftfrei?

Ist natürlich alles vollkommen irrelevant, wenn die Lebensdauer der Anlage keine Rolle spielt. Und 10000 Umdrehungen entsprechen bei 0,015/min immerhin fast 1,5 Jahren im Dauerbetrieb. Na also!

Wie schon gesagt: Respekt, dass Du Dir dieses Thema aneignen willst! Aber dann gleich der erste Versuch an einem realen Objekt, und ganz offensichtlich ohne jemanden in der Nähe, der mal 'nen Blick drauf wirft?

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Jupp, die Befürchtung hatte ich auch. Deshalb hab ich noch mal nachgefragt.

Edit

An einem Kettenrad entsteht doch keine Umlaufbiegung, oder? Die resultierende Kraft auf die Welle bleibt doch konstant, solang sich die Geometrie des Kettentrums nicht ändert!?
Kann auch sein, dass ich einen Denkfehler hab. Bin um Anregung dankbar.

\Edit

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[Diese Nachricht wurde von Mutschek am 12. Feb. 2008 editiert.]

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Hallo Nicole,

leider werde ich aus deinen Angaben nicht ganz schlau. Eimal schreibst Du etwas von einer Welle Ø 80 mm Material C15 dann 100 mm Material St 52. Des weiteren schreibst Du dieWelle würde fast überhaupt nicht auf Biegung beansprucht, jetzt ergänzt Du, dass das Drehmoment durch ein Kettenrad auf die Welle übnertragen wird.
Ich nehme mal an, dieses Kettenrad ist "fliegend auf der Welle befestigt. Somit treten neben der schon erwähnten Torsionsspannung auch Biegespannung auf. Die kann u. U. erheblich sein. Eine Passfedernut reduziert nicht nur den wirksamen Wellendurchmesser, sondern muss auch mit entsprechenden Kerbwirkungsfaktoren berücksichtigt werden. Warscheinlich wird das Kettenrad durch einen Absatz in der Welle axial fixiert, so dass es auch in diesem Punkt zu Kerbwirkung kommt.
Schliesslich muss das Drehmoment an einer Stelle weitergeleitet werden. Vielleicht eine Transporttrommel zwischen den zwei Lagern der Welle. Auch diese Trommel muss ja irgendwie auf der Welle befestigt werden.

Es sind also noch ein paar Nebenbedingungen, die bei der Auslegung und Dimensionierung der Welle unbedingt beachtet werden müssen.

Andreas

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Zitat:
Original erstellt von Mutschek:
An einem Kettenrad entsteht doch keine Umlaufbiegung, oder? Die resultierende Kraft auf die Welle bleibt doch konstant, solang sich die Geometrie des Kettentrums nicht ändert!?
Kann auch sein, dass ich einen Denkfehler hab. Bin um Anregung dankbar.

Kraftrichtung bleibt stehen, Welle dreht um, also wirkt die Kraft "umlaufend" auf die Welle

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

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Jo, danke, so isses. Ich denke bei Umlaufbiegung immer an eine exzentrische Masse auf der Welle.

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Hallo und einen schönen Tag Nicole.

Wenn ich hier so die Beiträge zu deiner Frage querlese, muß ich sagen, das die fleißigen Helfer sich nur Sorgen machen und dir eigentlich wirklich helfen wollen, auch wenn das nicht ganz so rüber kommt.
Sollte in der Praxis nachher der unwahrscheinliche Fall eintreten, das die Welle kaputt geht, so steht derjeneige in der Verantwortung, der die Welle berechnet hat.
Trauriges Beispiel: Das eingestürtzte Dach der Sporthalle. Die Konstruktuere stehen nun nach 20Jahren vor Gericht.

So nun noch einige Hilfe.
Schaue mal in das beigefügte pdf auf die Seiten 5 bis 8. dort ist kompakt wiederholt, was meine Vorgänger geschrieben haben.
http://www.lintner.de/Motoraufhaengung.pdf

Außerdem kannst du noch hier schauen: http://books.google.com/books?id=gb5GYS44WqEC&pg=PA343&lpg=PA343&dq=berechnung+antriebswelle&source=web&ots=yiuYDGPx4e&sig=U1w1yC61ZH0_hJFDD6WZWsgdCZE#PPA330,M1

Wie sieht es denn mit einen CAD System aus? Hier Anregung zur visuellen tendenziellen Darstellung mit FEM? http://labs.hti.bfh.ch/index.php?id=344

Gruß
ThoMay

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Es gibt keine dummen Fragen, nur unzweckmäßige.
Hierauf bekommt man dann machesmal eine unzweckmäßige, freundliche Antwort.

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Morgen!

Vielleicht hast du ja auch ein Standardbuch über Maschinenelemente zur Verfügung, z.B. Roloff Matek.
Da steht erstens die Anleitung zum Festigkeitsnachweis von Achsen und Wellen drin
und zweitens gibt es auch ein Kapitel über Ketten. Da kannst du dir dann ausrechnen, welche Kraft auf deine Welle durch den Kettentrieb wirkt.

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Hihi, ich fînde es lustig

Ihr meint nicht wirklich das ich (Maschinenbautechnikerin) mich alleine darum gedanken mache oder?

Ich kann euch beruhigen:

1. Muss ich keine Verantwortung für die Auslegung übernehmen
2. Es sind KEINE Menschenleben in Gefahr.
3. An der Auslegung Arbeiten 6 Leute (2 Techniker,1 Dipl.Ing, 2 Meister, 1 Vorarbeiter)
4. Die Maschine ist nicht neu erfunden worden, sie ist nur etwas grösser wie die vorherigen, also fliessen auch von da einige Erfahrungen ein.

Aber echt lustig, wie Ihr so abgeht und was für Weltumspannende Gedanken ihr euch macht, anstatt euch auf das Thema zu konzentrieren und euch um Sachliche Fachlich wertvolle Aussagen drückt.

Zu dem Verwirrten Ø80 dann Ø100.

Stichworte:

- erste Fragestellung Kontrolle meiner Rechnung
- dann kahm das Thema Auslegung ins spiel
- dann wurde es eine Ø100mm Welle

Gruss Nicole

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So wie ich das sehe wurde dir doch geholfen und deine Fragen wurden beantwortet.
Es ist nicht so einfach die richtige Antwort zu geben, wenn man nur die halbe Wahrheit erfährt. Du willst doch auch nicht, dass du hier falsches Zeug erzählt bekommst.

Ich verstehe auch nicht was du so lustig daran findest, dass die Leute hier noch ein paar Gedanken weiter denken. Im Endeffekt auch nur um dir zu helfen.

Is ja alles in Butter, wenn ihr euch entschieden habt.

Viel Spaß noch und schönen Tag!

Mutschek

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Echt ein tolles Thema.

Und wofür braucht man einen Flugschein? Es sitzen sowieso immer die Oma, der Papa und die Mama mit im Flieger und sagen mir, was ich zu tun habe. Ich glaube der Opa hat sogar einen Segel-Flugschein. Außerdem fliegen wir sowieso nur über unbewohntes Gebiet. Da kann also gar nichts passieren.

Wenn es denn dann bald ein Schadensgutachten zu machen gibt, könnt Ihr Euch gerne an mich wenden!

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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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Hi Nicole,

Warum rechnest du die Welle nicht per FEM?!

Das ist Kinderleicht und viel Bunter als langweilig Formeln...

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Gruß

Jörg

PS: Ich freu mich immer über Gästebucheinträge

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Zitat:
Original erstellt von Nicole32:
...Aber echt lustig, wie Ihr so abgeht und was für Weltumspannende Gedanken ihr euch macht, anstatt euch auf das Thema zu konzentrieren und euch um Sachliche Fachlich wertvolle Aussagen drückt...

Das hättest du jetzt nicht schreiben sollen. Die Unterstützung hier im Forum ist auf freiwilliger Basis.

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Gruß
Lucian

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