Untersuchungen zum mechanischen Verhalten klebgeschrumpfter Welle-Nabe-Verbindungen, insbesondere bei Umlaufbiege- und überlagerter, statischer Torsionsbeanspruchung:
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Aachen
Shaker
1992
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Autor: Schuht, Uwe
Jahr: 1992
UNTERSUCHUNGEN ZUM MECHANISCHEN VERHALTEN
KLEBGESCHRUMPFTER WELLE-NABE-VERBINDUNGEN,
INSBESONDERE BEI UMLAUFBIEGE- UND ÜBERLAGERTER,
STATISCHER TORSIONSBEANSPRUCHUNG
Inhaltsverzeichnis
Seite
Verwendete Formelzeichen und Abkürzungen V
1 Einleitung 1
2 Stand der Erkenntnisse 2
2.1 Mechanisches Verhalten und Berechnung von Querpreßverbindungen 3
2.1.1 Der Mechanismus der Übertragung von Dreh- und Biege¬
momenten in Querpreßverbindungen 4
2.1.1.1 Drehmomentübertragung 4
2.1.1.2 Biegemomentübertragung 5
2.1.1.3 Gleichzeitige Übertragung von Dreh- und
Biegemomenten 6
2.1.2 Mikroschlupf, Reibkorrosion und Gestaltfestigkeit
von Querpreßverbindungen bei Umlaufbiegebelastung 8
2.1.3 Berechnung von Querpreßverbindungen 11
2.2 Mechanisches Verhalten und Berechnung geklebter Welle-Nabe-
Verbindungen 14
2.2.1 Begriffsbestimmung und Klassifizierung geklebter
Welle-Nabe-Verbindungen 14
2.2.2 Experimenteile und theoretische Untersuchungen zum
mechanischen Verhalten geklebter
Welle-Nabe-Verbindungen 16
2.2.3 Haupteinflußgrößen auf die Festigkeit geklebter
Welle-Nabe-Verbindungen 17
2.2.3.1 Einfluß der konstruktiven Gestaltung der
Fügeteile und der Klebfuge 17
2.2.3.2 Einfluß der Fertigungsbedingungen 18
2.2.3.3 Einfluß der Umgebungs- und Betriebsbedingungen 21
2.2.4 Berechnung geklebter Welle-Nabe-Verbindungen 21
3 Zielsetzung und Aufgabenstellung 24
4 Versuchswerkstoffe 27
4.1 Klebstoffe 27
4.2 Fügeteilwerkstoffe 29
5 Probenformen und Probenfertigung 30
5.1 Probenformen 30
5.2 Fertigung der Proben 34
6 Versuchseinrichtungen 37
6.1 Versuchseinrichtung zur Bestimmung der Torsionsscherfestigkeit 37
6.2 Versuchseinrichtungen zur Bestimmung der Umlaufbiegefestigkeit
bei überlagertem statischen Torsionsmoment 38
6.2.1 Umlaufbiegeprüfstand mit elektromagnetischer
Schwingungserregung 38
6.2.2 Umlaufbiegeprüfstand mit Fliehkrafterregung 40
6.3 Einrichtungen zur Messung der Relatiwerschiebungen zwischen
Welle und Nabe 43
6.4 Einrichtungen zur Durchführung differenzkalorimetrischer Messungen 45
7 Verfahren zur Versuchsauswertung 46
7.1 Auswertung der Meßwerte aus den Versuchen bei quasistatischer
Beanspruchung 46
7.2 Auswertung der Meßwerte aus den Schwingfestigkeitsversuchen 46
8 Untersuchung der thermomechanischen Eigenschaften der
Versuchsklebstoffe 47
9 Theoretische Untersuchungen 53
9.1 Theoretische Grundlagen 53
9.2 Spannungsverteilung in der Klebschicht der Proben mit
zylindrischer Fügefläche 54
9.2.1 Spannungsverteilung in der Klebschicht bei Biegebelastung 54
9.2.2 Entwicklung einer biegeoptimierten Probenform 60
9.2.3 Spannungen in der Klebschicht bei Biege- und
Schrumpfbelastung 61
9.3 Schlupfverhalten der Proben mit zylindrischer Fügefläche 64
10 Festigkeitsverhalten der klebgeschrumpften Proben
bei quasistatischer Torsionsbelastung 65
10.1 Einfluß der konstruktiven Gestaltung der Proben auf das
Festigkeitsverhalten 70
10.2 Festigkeitsverhalten der Proben bei wiederholter Belastung 78
11 Festigkeitsverhalten der klabgeschrumpften Proben
bei Umlaufbiege- und statischer Torsionsbeanspruchung 81
11.1 Festigkeitsverhalten der Standardprobe 81
11.2 Festigkeitsverhalten der Proben mit verjüngter Nabenaußenkontur 87
11.3 Festigkeitsverhalten des klebgeschrumpften optimierten
konventionellen Preßverbandes 90
11.4 Festigkeitsverhalten der biegeoptimierten Proben 93
11.5 Festigkeitsverhalten der Proben mit zylindrischer
Nabenaußengestalt 94
11.6 Einfluß der konstruktiven Gestaltung der Verbindungen 95
12 Verformungs- und Schädigungsverhalten umlaufbiegebelasteter
Proben 98
13 Vergleich des Festigkeitsverhaltens von klebgeschrumpften mit
konventionellen Welle-Nabe-Verbindungen und glatten Wellen bei
Umlaufbiegebelastung 104
14 Anwendung der erzielten Ergebnisse 107
14.1 Abschätzung der Tragfähigkeiten klebgeschrumpfter Welle-Nabe-
Verbindungen bei quasistatischer Torsionsbelastung 110
14.2 Abschätzung der Tragfähigkeiten klebgeschrumpfter Welle-Nabe-
Verbindungen bei schwingender Umlaufbiege- und
Torsionsbelastung 111
15 Zusammenfassung 114
16 Literatur 118
17 Verwendete Normen und Richtlinien 130
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