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REXS V1.7

Welle-Nabe-Verbindungen

Bis REXS 1.3 wurde eine Welle-Zahnrad-Verbindung in REXS nur über eine assembly-Relation zwischen diesen beiden Komponenten gekennzeichnet. Welle-Welle-Verbindungen können durch abstrakte Koppelungen oder abstrakte schaltbare Kupplungen mittels einer side-Relation realisiert werden:

shaft_hub_till_rexs_1-3.png

Modellierung von Verbindungen bis REXS Version 1.3

Diese Modellierungsmöglichkeit besteht weiterhin. Ab REXS 1.4 können diese Verbindungen optional aber auch genauer modelliert werden. Dazu stehen verschieden Welle-Nabe-Verbindungen (WNV) zur Verfügung:

  • Zylinderpressverband (cylindrical_interference_fit)

  • Kegelpressverband (tapered_interference_fit)

  • Passfederverbindung (feather_key_connection)

  • Evolventische Passverzahnung (involute_spline_connection)

Weitere Bauformen werden zu einem späteren Zeitpunkt ergänzt.

Im Folgenden werden die einzelnen Bauformen detaillierter beschrieben. Zunächst soll aber die grundsätzliche Verwendung der Welle-Nabe-Verbindungen im Modell erklärt werden.

  • Eine Welle-Zahnrad-Verbindung wird durch eine side-Relation der WNV mit der Welle und dem Zahnrad realisiert. Die sonst verwendete assembly-Relation zwischen Zahnrad und Welle entfällt in diesem Fall.

  • Eine Welle-Welle-Verbindung wird durch eine side-Relation der WNV mit den beiden Wellen realisiert. Die sonst verwendete abstrakte Koppelstellen und Kupplungen wird durch die WNV-Komponente ersetzt. Die Welle-Nabe-Verbindung verfügt über alle relevanten Attribute der coupling (z.B. Steifigkeiten, Reaktionskräfte und -momente, etc.).

  • Auch weitere Verbindungen für die eine Koppelstellen und Kupplungen verwendet werden kann (z.B. Wange | side_plate) können alternativ über eine Welle-Nabe-Verbindung realisiert werden.

shaft_hub_from_rexs_1-4.png

Modellierung von Verbindungen ab REXS Version 1.4

Pressverbindungen

Es besteht die Möglichkeit zylindrische Pressitze (cylindrical_interference_fit) und kegelige Pressitze (tapered_interference_fit) zu verwenden. In Anlehnung an DIN 7190 können diese aus mehreren Fugenabschnitten mit unterschiedlichen Durchmessern bestehen. Bei einem gestuften Pressverband wird dabei die Fuge entlang der Wellenachse in Scheiben mit konstanten Durchmesser aufgeteilt (Vergleiche DIN 7190-2 Abschnitt 4.4). Eine solche Scheibe wird in REXS als Fugenabschnitt (joint_section) bezeichnet. Im Falle einer einfachen Pressverbindung, bei der die relevanten Durchmesser über die gesamte Fugenlänge konstant bleiben, genügt es einen Fugenabschnitt zu verwenden. Einer gestuften Pressverbindungen können auch mehrere Fugenabschnitte zugeordnet werden. Schließlich lassen sich damit auch Mehrfachpressverbindungen abbilden. Bei diesen wird zwischen Welle/ Innenseite und Nabe/ Außenseite noch eine (oder mehrere) Hülsen eingepresst. Die Hülse(n) werden dabei nicht als separate Komponenten repräsentiert und werden nur durch die Durchmesser und Längen der Fugenabschnitte beschrieben.

Die einzelnen Fugenabschnitte werden über ordered_assembly-Relationen dem Pressverband zugewiesen. Dabei gibt die "order" der Relationen die Reihenfolge in axialer (gestufter Pressverband) oder radialer (Mehrfachpressverband) Richtung an. Im Sonderfall eines Mehrfachpressverband mit gestufter Nabe wird die Reihenfolge zunächst in radialer Richtung angegeben, bei gleichem Fugendurchmesser in axialer Richtung.

interference_fit.png

Benötigte Komponenten

XML Syntax

cylindrical_interference_fit tapered_interference_fit

<component id="8" type="*_interference_fit"> ... </component>

shaft

<component id="6" type="shaft"> ... </component>

gear / outer shaft

<component id="7" type="*_gear"> ... </component> / 
<component id="7" type="shaft"> ... </component>

joint_section_1

<component id="15" type="joint_section"> ... </component>

joint_section_m

 <component id="17" type="joint_section"> ... </component>

Benötigte Relationen

XML Syntax

Side-Relation

*_interference_fit – shaft – gear

<relation id="1" type="side">
	<ref id="8" role="assembly" hint="*_interference_fit"/>
	<ref id="6" role="inner_part" hint="shaft"/>
	<ref id="7" role="outer_part" hint="*_gear"/>
</relation>     

Ordered-Assembly-Relation

*_interference_fit – joint_section order 1

<relation id="4" type="ordered_assembly" order="1">
	<ref id="8" role="assembly" hint="*_interference_fit"/>
	<ref id="15" role="part" hint="joint_section"/>
</relation>

Ordered-Assembly-Relation

*_interference_fit – joint_section order 2

<relation id="5" type="ordered_assembly" order="2">
	<ref id="8" role="assembly" hint="*_interference_fit"/>
	<ref id="16" role="part" hint="joint_section"/>
</relation>

Passfederverbindung

Passfederverbindungen lassen sich über die Komponente feather_key_connection abbilden. Die Passfeder sowie die Nuten in Welle und Nabe werden nicht über eigenständige Komponenten dargestellt, die relevanten Parameter nach DIN 6885 und DIN 6892 sind auf der Komponente Passfederverbindung mit anzugeben.

Passfederverbindungen werden oft mit einem zusätzlichen Pressitz der Nabe auf der Welle kombiniert. In solchen Fällen ist die Passfederverbindung als die übergeordnete Welle-Nabe-Verbindung zu modellieren, die Welle und Nabe über eine side-Relation verbindet. Der zylindrische oder kegelige Presssitz wird über eine assembly-Relation der Passfederverbindung untergeordnet.

Der Komponente Passfederverbindung kann stellvertretend für die Passfeder ein Werkstoff zugeordnet werden. Die Werkstoffe von Welle und Nabe werden den entsprechenden Komponenten wie üblich direkt zugeordnet.

feather_key_connection.png

Benötigte Komponenten

XML Syntax

feather_key_connection

<component id="5" type="feather_key_connection"> ... </component>

shaft

<component id="6" type="shaft"> ... </component>

gear / outer shaft

<component id="7" type="*_gear"> ... </component> / 
<component id="7" type="shaft"> ... </component>

Optionale Komponenten

XML Syntax

cylindrical_interference_fit

tapered_interference_fit

<component id="8" type="*_interference_fit"> ... </component>

joint_section_1

<component id="10" type="joint_section"> ... </component>

joint_section_m

<component id="11" type="joint_section"> ... </component>

Benötigte Relationen

XML Syntax

Assembly-Relation

<relation id="4" type="assembly" >
	<ref id="5" role="assembly" hint="feather_key_connection"/>
	<ref id="8" role="part" hint="*_interference_fit"/>
</relation>

Assembly-Relation

<relation id="5" type="assembly">
	<ref id="8" role="assembly" hint="*_interference_fit"/>
	<ref id="10" role="part" hint="joint_section"/>
</relation>

Evolventische Passverzahnung

Die Geometrie von evolventischen Passverzahnungen wird u.a. in ISO 4156, DIN 5480 und DIN 5466 behandelt. Evolventische Passverzahnungen werden in REXS analog zu (evolventischen )Stirnradverzahnungen modelliert. Eine Passverzahnungsverbindung besteht aus der "Stufen"-Komponente involute_spline_connection und den beiden "Rädern" involute_spline_gear_shaft und involute_spline_gear_hub. Des Weiteren verfügt jedes Rad über zwei involute_spline_gear_flank "Flanken" und die Stufe für jedes Rad über eine involute_spline_stage_gear_data Komponente. Es können Flankenmodifikationen / -abweichungen sowie Fertigungsdaten und Werkzeuge angegeben werden.

Die Vorgaben in den Abschnitten Typen von VerzahnungenRadbezogene EingriffsdatenZahnräder und Flanken sowie Werkzeuge und Fertigungseinstellungen gelten entsprechend. Im Gegensatz zu Laufverzahnungen entfallen bei der Passverzahnung die assembly-Relationen zwischen Welle/Nabe und den involute_spline_gears sowie zwischen der gear_unit und der involute_spline_connection. Wie bei allen Welle-Nabe-Verbindungen wird die Verbindung zwischen Welle und Nabe durch eine side-Relation mit der involute_spline_connection abgebildet.

involute_spline_relations.png

Kerbberechnung bei Welle-Nabe-Verbindungen

Welle-Nabe-Verbindungen schwächen die (innere) Welle und werden z.B. in der DIN 743 auch als Kerbstelle berechnet. Die Kerbwirkung tritt insbesondere am Anfang und Ende der Welle-Nabe-Verbindung auf. Die relevanten Parameter können in der Komponente "Kerbwirkung der Welle-Nabe-Verbindung" (notch_effect_shaft_hub_connection) abgelegt werden. Einer Welle-Nabe-Verbindungen können eine oder mehrere dieser Komponenten über assembly-Relationen zugewiesen werden. Die jeweilige Kerbberechnungsposition kann über ein entsprechendes Attribut der notch_effect_shaft_hub_connection gekennzeichnet werden.

Spezialfall: Bei der Passverzahnung wird die Komponente "Kerbwirkung der Welle-Nabe-Verbindung" der Komponente involute_spline_gear_shaft zugeordnet.

Benötigte Komponenten

XML Syntax

shaft-hub-connection

involute_spline_gear_shaft

<component id="5" type="shaft_hub_connection"> ... </component>
<component id="9" type="involute_spline_gear_shaft"> ... </component>

notch_effect_shaft_hub_connection 1

<component id="16" type="notch_effect_shaft_hub_connection"> ... </component>

notch_effect_shaft_hub_connection 2

<component id="17" type="notch_effect_shaft_hub_connection"> ... </component>

Benötigte Relationen

XML Syntax

Assembly-Relation

<relation id="4" type="assembly" >
	<ref id="5" role="assembly" hint="shaft_hub_connection"/>
	<ref id="16" role="part" hint="notch_effect_shaft_hub_connection"/>
</relation>

Assembly-Relation

<relation id="5" type="assembly">
	<ref id="5" role="assembly" hint="shaft_hub_connection"/>
	<ref id="17" role="part" hint="notch_effect_shaft_hub_connection"/>
</relation>