Gelenkwellen – Ihre Funktionen und Anwendungen

Gelenkwellen, auch Kardanwellen genannt, sind Wellen mit Gelenken an beiden Enden, um Drehungen und Kraftübertragung bei unterschiedlichen Winkeln zu ermöglichen. Sie sind ein wesentlicher Bestandteil der Antriebstechnik und werden in vielen Industriezweigen eingesetzt, darunter im Fahrzeugbau, in der Land- und Forstwirtschaft, in der Bauwirtschaft, im Maschinen- und Anlagenbau sowie in Industrieanlagen.

Industrielle Anwendungsbereiche von Gelenkwellen

Gelenkwellen werden in der Automobilbranche im Fahrzeugbau für Kraftwagen, Lkws und Geländewagen mit Allradantrieb verwendet und in verschiedenen Längen angeboten, um den jeweiligen Anforderungen und technischen Spezifikationen des Fahrzeugmodells gerecht zu werden.

Bei der Auswahl der richtigen Gelenkwelle für ein Fahrzeug oder eine Maschine ist es daher unumgänglich, sich individuell beraten zu lassen. Beim Gelenkwellen Hersteller Welte ist es möglich, die passende Gelenkwelle technisch auslegen zu lassen. Dies ist notwendig, um einen einwandfreien Betrieb sicherzustellen, damit frühzeitig gegen auftretende Defekte vorgesorgt wird. Die Gelenkwelle kann auf der Webseite online über spezielle Anfrageformulare angefragt werden.

Hier lassen sich maßgeschneiderte Gelenkwellen und zugehörige Komponenten nach Wunsch oder Sonderanfertigung anfragen und unter der Erfüllung aller Qualitätsanforderungen, wie dem DIN ISO 9001:2015, herstellen lassen.

In der Landwirtschaft werden Gelenkwellen als Antriebselement für Radantriebe von Traktoren und andere landwirtschaftliche Fahrzeuge verwendet. Die Gelenkwelle überträgt die Kraft von der Traktor-Zapfwelle auf die Systemkomponenten der landwirtschaftlichen Anbaugeräte. Sie bietet dabei eine robuste Lösung, die keine direkte Berührung zwischen den Komponenten erfordert und gleichzeitig vibrationsarme Bewegungen bei mehreren Tausend Umdrehungen pro Minute und hoher Last ermöglicht.

Da sie hier beim Einsatz besonders harten Bedingungen ausgesetzt sind, müssen die Gelenkwellen aus sehr robusten und beständigen Materialien vorgefertigt sein, sowie einen geringen Verschleiß aufweisen.

In Betrieben der Maschinenindustrie sind Gelenkwellen in vielerlei Hinsichten für unverzichtbar geworden. Ob es nun um die Reduzierung der Drehzahl, die Dämpfung von Vibrationen oder um die Verbesserung der Lebensdauer eines Getriebes geht, ist und bleibt sie ein notwendiges Hilfsmittel in der Industrie.

Die Funktionsweisen von Gelenkwellen

Gelenkwellen übertragen Drehmoment oder Kraft zwischen zwei Punkten, indem sie ein Drehmoment oder einen Kraftstoß herstellen. Der Abstand zwischen beiden Punkten kann unterschiedlich sein, je nachdem welche Art von Gelenkwellen verwendet wird.

Ihre Wellengeometrie ermöglicht es einem Motor, ein Drehmoment über den Abstand hinweg zu übertragen, sodass es auch bei ungleichen Winkeln gleichmäßig bleibt.

Um das Maximum an Leistung und Effizienz aus Gelenkwellen herauszuholen, sollte man langlebige Systemkomponenten einsetzen, sowie die Torsionssteifigkeit berücksichtigen, welche ein Maß für die Fähigkeit des Materials ist, sich gegen Drehkräfte oder Kräfte entgegen der Rotationsrichtung zu widersetzen.

Je höher diese Werte im Maschineneinsatz sind (z. B. im Fall von Hochleistungs-Gelenkwellen), desto größer ist ihre verbesserte Qualitätsanpassung und ihr Schutz vor Überlast oder vor Stoß-Schock, welche zukünftige Wartungskosten erheblich reduzieren kann.

Welche Arten von Gelenkwellen gibt es?

Es gibt verschiedene Arten von Gelenkwellen, die je nach Anwendung unterschiedlich gestaltet sein können. Die häufigsten Arten sind Kugelgelenkwellen, homokinetische Wellen, Kardangelenke, Kreuzgelenke und U-förmige Gelenkwellen.

Einige Beispiele für gebräuchliche Gelenkwellen sind:

• Gelenkwellen mit einfachem Gelenk: Diese Art von Gelenkwelle hat nur ein Gelenk, das Bewegungen in eine Richtung ermöglicht. Sie werden häufig in Anwendungen verwendet, bei denen nur eine einfache Bewegung erforderlich ist.
• Gelenkwellen mit Doppelgelenk: Diese Art von Gelenkwelle hat zwei Gelenke, die Bewegungen in zwei Richtungen ermöglichen. Sie werden häufig in Anwendungen verwendet, bei denen mehrere Bewegungen erforderlich sind.
• Kugelgelenkwellen: Diese Art von Gelenkwelle verwendet Kugelgelenke anstelle von Wälzlagern, um Bewegungen zu ermöglichen. Sie ermöglichen Bewegungen in alle Richtungen und werden häufig in Anwendungen verwendet, bei denen eine hohe Beweglichkeit erforderlich ist.
• Kardangelenkwellen: Diese Art von Gelenkwelle verwendet ein Kardangelenk anstelle von Wälzlagern, um Bewegungen zu ermöglichen. Sie ermöglichen Bewegungen in zwei Richtungen und werden in Anwendungen verwendet, bei denen eine hohe Belastbarkeit erforderlich ist.
• Gummigelenkwellen: Diese Art von Gelenkwelle verwendet Gummielemente als Gelenkteile. Sie sind elastisch und ermöglichen Bewegungen in alle Richtungen und eignen sich besonders für Anwendungen mit Vibrationen und Schocks.
• Kreuzgelenkwellen: Kreuzgelenke sind speziell entwickelte Lagertypen mit spezieller Geometrie und sorgfältiger Reibungsreduzierungstechnik. Sie bieten ein Maximum an Präzision und Leistung bei minimalem Spielraum des Antriebsmechanismus.
• U-förmige Gelenkwellen: Sie werden hauptsächlich in Flurförderfahrzeugen eingesetzt, um den horizontale und vertikalem Abstand zwischen Getriebeteilchen zu überbrücken sowie Energieeffizienz zu erhöhen.
• Homokinetische Wellen: Sie verbinden Drehgetriebe miteinander und ermöglichen es ihnen, unabhängig voneinander zu drehen oder zu schwingen. In der Automobilindustrie werden homokinetische Wellen oft für Fahrwerkssysteme verwendet.

Was ist der Unterschied zwischen Kardanwelle und Antriebswelle?

Eine Kardanwelle und eine Antriebswelle sind beide Arten von Wellen, die verwendet werden, um Bewegungen von einem Rotationspunkt zu einem anderen zu übertragen. Der Unterschied zwischen Kardanwelle und Antriebswelle liegt im Bauprinzip. Der wichtigste Unterschied zwischen ihnen besteht darin, wie sie die Bewegung übertragen.

Eine Kardanwelle ist eine Art von Gelenkwelle, die Bewegungen durch das Verwenden von Gelenken überträgt. Es besteht aus einem Kardangelenk, welches die Welle mit dem Motor verbindet und einem weiteren Kardangelenk, welches die Welle mit der Last verbindet. Kardanwellen ermöglichen Bewegungen in zwei Richtungen und sind in der Regel langlebig und belastbar. Sie werden häufig in Anwendungen verwendet, bei denen eine hohe Belastbarkeit erforderlich ist, wie z.B. in Landmaschinen und Nutzfahrzeugen.

Eine Antriebswelle ist eine Welle, die direkt an den Motor angeschlossen ist und die Bewegung durch die Verbindung mit einem Getriebe oder einer anderen Art von Übertragungseinheit überträgt. Antriebswellen übertragen normalerweise nur Bewegungen in eine Richtung und sind in der Regel weniger belastbar als Kardanwellen. Sie werden häufig in Anwendungen verwendet, bei denen nur eine einfache Bewegung erforderlich ist, wie z.B. in Automotoren und Maschinen.

Welche Anforderungen müssen an die Auswahl und Installation von Gelenkwellen gestellt werden?

Bei der Auswahl und Installation von Gelenkwellen müssen einige grundlegende Anforderungen berücksichtigt werden. Zunächst sollte die Welle auf den jeweiligen Einsatzzweck abgestimmt sein. Dazu gehören Belastbarkeit, Drehzahl, Lage des Wellengelenks sowie das zu transportierende Medium. Des Weiteren sollten der exakte Verlauf der Welle und deren Kraft- und Bewegungsabläufe im Vorfeld ermittelt werden. Auch beim Einbau muss unbedingt sichergestellt werden, dass die Gelenkwelle fachgerecht montiert und in allen Bereichen korrekt positioniert ist. Hierzu müssen alle Komponenten vor Ort überprüft und ggf. angepasst werden, um eine optimale Funktionsweise zu garantieren. Auch mögliche Erschütterungen oder Vibrationen während des Betriebs sind zu bedenken und entsprechende Maßnahmen treffen. Für den optimalen Betrieb einer Gelenkwelle ist schließlich auch die regelmäßige Wartung notwendig. Darunter fallen etwa Inspektionen des Antriebes, Überprüfung des Ölstands, sowie Reinigung aller Komponententeile, um einen reibungslosen Ablauf zu ermöglichen.

Einige wichtige Anforderungen sind:

• Belastbarkeit: Die Welle muss in der Lage sein, die Lasten zu tragen, die sie während ihres Betriebs aushalten muss. Dies hängt von der Anwendung und den Umgebungsbedingungen ab, unter denen die Welle betrieben wird.
• Beweglichkeit: Die Welle muss in der Lage sein, die erforderlichen Bewegungen auszuführen. Dies hängt von der Art der Welle und der Anwendung ab.
• Lebensdauer: Die Welle muss eine lange Lebensdauer haben, um die Wartungskosten zu minimieren und die Betriebszeit zu maximieren.
• Montage: Die Welle muss ordnungsgemäß installiert werden, um sicherzustellen, dass sie ordnungsgemäß funktioniert und langlebig ist.
• Wartung: es ist wichtig, die Welle regelmäßig zu warten und zu überprüfen, um sicherzustellen, dass sie ordnungsgemäß funktioniert und eventuelle Probleme frühzeitig erkannt werden.
• Umgebungsbedingungen: Die Welle muss in der Lage sein, in den Umgebungsbedingungen zu funktionieren, unter denen sie betrieben wird. Dies kann die Temperatur, die Feuchtigkeit, die Vibrationen und andere Faktoren umfassen.
• Sicherheit: es ist wichtig, dass die Welle sicher betrieben werden kann, um Personen- und Sachschäden zu vermeiden.

Was sind die häufigsten Fehlerquellen bei der Verwendung von Gelenkwellen?

Die Verwendung von Gelenkwellen kann zu einer Reihe von Problemen führen, wenn sie nicht ordnungsgemäß ausgewählt, installiert und gewartet werden.

Einige der häufigsten Fehlerquellen sind:

• Überlastung: Eine der häufigsten Fehlerquellen bei der Verwendung von Gelenkwellen ist, dass sie überlastet und dadurch beschädigt werden. Dies kann passieren, wenn die Welle nicht für die Last ausgelegt ist, die sie tragen muss oder wenn die Lasten unvorhergesehen oder unerwartet hoch werden.
• Verschleiß: Gelenkwellen können durch Verschleiß beschädigt werden, der durch Reibung, Vibrationen oder Abnutzung der Gelenkteile verursacht wird.
• Korrosion: Gelenkwellen können durch Korrosion beschädigt werden, die durch Feuchtigkeit, Feuchtigkeit oder andere Umweltbedingungen verursacht wird.
• Mangelhafte Installation: Eine mangelhafte Installation kann dazu führen, dass die Welle nicht ordnungsgemäß funktioniert oder dass sie beschädigt wird. Dies kann passieren, wenn die Welle nicht richtig ausgerichtet oder befestigt wird oder wenn die Spannungen und Kräfte nicht richtig ausgeglichen werden.
• Mangelhafte Wartung: Eine mangelhafte Wartung kann dazu führen, dass die Welle frühzeitig verschleißt oder beschädigt wird. Dies kann passieren, wenn die Welle nicht regelmäßig gewartet wird, um Verschmutzungen und Ablagerungen zu entfernen oder wenn die Gelenkteile nicht rechtzeitig ersetzt werden.
• Ungeeignete Umweltbedingungen: Gelenkwellen können beschädigt werden, wenn sie in Umweltbedingungen betrieben werden, die nicht für sie geeignet sind. Dies kann passieren, wenn die Welle z.B. in hohen oder niedrigen Temperaturen, hoher Feuchtigkeit oder in Umgebungen mit starken Vibrationen betrieben wird.

Wie lange hält eine typische Gelenkwelle unter normalen Betriebsbedingungen?

Die Lebensdauer einer Gelenkwelle hängt von vielen Faktoren ab, wie z.B. der Belastung, der Art der Welle, der Qualität der Welle, der Wartung und den Umgebungsbedingungen. Unter normalen Betriebsbedingungen kann eine typische Gelenkwelle jedoch eine Lebensdauer von mehreren Jahren haben.

Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass eine Gelenkwelle, die unter schwierigen Bedingungen betrieben wird, wie z.B. hohen Belastungen, hohen Temperaturen oder starken Vibrationen, möglicherweise eine kürzere Lebensdauer aufweist. Eine regelmäßige Wartung und Überwachung der Welle kann jedoch dazu beitragen, ihre Lebensdauer zu verlängern und eventuelle Probleme frühzeitig zu erkennen und zu beheben.

Es gibt auch Gelenkwellen die eine längere Lebensdauer haben, wie z.B. Kugelgelenkwellen, die aufgrund ihrer Konstruktion und Materialwahl eine höhere Lebensdauer aufweisen können. Auch die Wahl des richtigen Wälzlagerns, sowie die Verwendung von Schmierstoffen und Dichtungen, die den Anforderungen entsprechen kann die Lebensdauer einer Gelenkwelle beeinflussen.

Referenzen

Die Gelenkwelle im induux Wiki