DE102012212295A1

DE102012212295A1 - Verfahren zum Erzeugen einer ein Drehmoment übertragenden Verbindung und drehmomentübertragende Anordnung

Info

Publication number: DE102012212295A1
Application number: DE201210212295
Authority: DE
Inventors: Hans-Jürgen Liesegang; Wolfgang Gläntz; Thilo von Schleinitz
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2012-07-13
Filing date: 2012-07-13
Publication date: 2014-01-16
Anticipated expiration: 2032-07-14
Also published as: DE102012212295B4

Abstract

Eine ein Drehmoment übertragende Anordnung umfasst eine Welle 2 mit einer zylindrischen oder konischen Außenfläche und eine Bohrung 4 mit einer zylindrischen oder konischen Innenfläche, in der die Welle 2 angeordnet ist. Die Innenfläche der Bohrung 4 wird in einer radialen Richtung 8 mit einer vorbestimmten mittleren Flächenpressung gegen die Außenfläche der Welle 2 gepresst, wobei sich zwischen der Außenfläche und der Innenfläche eine Reiblack 10 befindet.

Description

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung befassen sich mit einem Verfahren zum Erzeugen einer ein Drehmoment übertragenden Verbindung zwischen einer zylindrischen Außenfläche einer Welle und einer dazu korrespondierenden zylindrischen Innenfläche einer Bohrung, insbesondere einer Bohrung einer Hohlwelle.
Anwendungen, in denen teils erhebliche Drehmomente zwischen unterschiedlichen Maschinenteilen übertragen werden müssen, sind vielfältig. Als Beispiele können hier die Übertragung von Drehmomenten in Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen und die Übertragung von hohen Drehmomenten in Energieerzeugungseinrichtungen, wie beispielsweise Windenergieanlagen, dienen. Bei der Übertragung des erzeugten Drehmoments eines Verbrennungsmotors von der Kurbelwelle an nachgelagerte Komponenten, wie beispielsweise Getriebe oder dergleichen, sowie bei der Anbindung eines Rotors oder Schaufelrads einer Windenergieerzeugungsanlage oder eines Wasserkraftwerks an den nachfolgenden Generator teils erhebliche Drehmomente zu übertragen.
Eine Möglichkeit, das Drehmoment zu übertragen, besteht dabei beispielsweise darin, eine Welle im Inneren einer Hohlwelle anzuordnen, und die Hohlwelle nach radial innen auf die Welle zu pressen, beispielsweise mittels sich durch die Hohlwelle nach radial innen erstreckende Schrauben, die in der Welle verschraubt sind. Eine andere Möglichkeit, die Reibung zwischen der Welle und der Hohlwelle zu erhöhen, um eine reibungsvermittelte Verbindung zum Übertragen eines Drehmoments von der Welle auf die Hohlwelle zu erhalten, besteht darin, die beiden Bauteile thermisch gegeneinander zu verspannen, sodass die zylindrische Außenfläche der Welle mit einer erhöhten Flächenpressung gegen die zylindrische Innenfläche der Bohrung gedrückt wird. Dies kann beispielsweise durch thermische Ausdehnung erreicht werden, wenn die Welle im gekühlten Zustand in die Bohrung eingebracht wird oder wenn das Bauteil mit der Bohrung während der Montage erhitzt wird, sodass sich deren Innendurchmesser temporär erweitert.
Eine alternative Möglichkeit besteht bei einer Bohrung in einer Hohlwelle darin, nach dem Fügen der Welle und der Bohrung in der Hohlwelle den Innendurchmesser der zylindrischen Innenfläche der Bohrung durch eine Schrumpfscheibe auf der Außenseite der Hohlwelle zu verringern bzw. mittels der Schrumpfscheibe eine nach radial innen gerichtete Kraft auszuüben. Schrumpfscheiben werden dazu von außen auf die Hohlwelle aufgebracht und erzeugen durch gering kegelförmige Pressflächen der Außenteile Druck auf die Hohlwelle. Durch die dadurch hervorgerufene geringfügige Verringerung des Innendurchmessers der zylindrischen Innenfläche der Hohlwelle bzw. die dadurch erhöhte Flächenpressung entsteht eine Presspassung bzw. eine reibschlüssige Verbindung zwischen der Welle und der Bohrung der Hohlwelle. Dabei kann die erforderliche Kraft zur Vorspannung der Schrumpfscheibe selbst beispielsweise durch Schrauben oder durch eine geeignete Hydraulik aufgebracht werden. Dabei übertragen beispielsweise die zur Erzeugung der Vorspannung der Schrumpfscheibe verwendeten Schrauben selbst keinerlei Drehmoment. Wenngleich durch die Verwendung von Schrumpfscheiben prinzipiell sehr hohe Drehmomente übertragen werden können, sind auch diese limitiert, beispielsweise durch den Reibwert zwischen den verwendeten Materialien für die Welle und die Bohrung. Zusätzlich erfordert das Übertragen von hohen Drehmomenten eine entsprechend massive und demzufolge schwere und teuer herzustellende Schrumpfscheibe. Insbesondere bei Anwendungen in Windenergieanlagen, in denen sämtliche zur Energieerzeugung erforderlichen Aggregate in großer Höhe montiert werden müssen, bedeutet eine Gewichtszunahme einen teils deutlich gestiegenen Kostenaufwand, da durch die Gewichtszunahme sämtliche anderen für die Statik der Gesamtanordnung verantwortlichen Komponenten stärker dimensioniert werden müssen und demzufolge teurer werden.
Zusammengefasst ist es aufgrund der Dimensionierung der verwendeten Bauteile oft unmöglich, die erforderliche Flächenpressung zwischen den beiden Materialien zu erzielen, die erforderlich wäre, um das gewünschte Drehmoment übertragen zu können.
Es besteht somit die Notwendigkeit, ein effizienteres Verfahren zum Erzeugen einer ein Drehmoment übertragenden Verbindung bzw. eine effizientere drehmomentübertragende Anordnung von Bauteilen zur Verfügung zu stellen.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ermöglichen dies, indem bei einem Verfahren zum Erzeugen einer ein Drehmoment übertragenden Verbindung zwischen einer zylindrischen oder konischen Außenfläche einer Welle und einer zylindrischen oder konischen Innenfläche einer Bohrung zunächst ein Reiblack auf entweder die Außenfläche der Welle oder die Innenfläche der Bohrung aufgebracht wird. Bei einigen Ausführungsbeispielen wird der Reiblack ausschließlich auf eine der beiden Oberflächen aufgebracht. Danach wird die Außenfläche der Welle relativ zu der Innenfläche der Bohrung in einer zur Symmetrieachse der Welle parallelen axialen Richtung derart bewegt, bis sich die Außenfläche und die Innenfläche in einer zur axialen Richtung senkrechten radialen Richtung gegenüber liegen. Danach erfolgt ein Aufweiten eines Durchmessers der Welle oder ein Verringern des Durchmessers der Bohrung, sodass die Außenfläche der Welle in der radialen Richtung gegen die Innenfläche der Bohrung gepresst wird.
Das zusätzliche Verwenden eines Reiblackes zwischen der Außenfläche der Welle und der Innenfläche der Bohrung ermöglicht es, die Reibung zwischen den beiden Flächen signifikant zu erhöhen, sodass bei ansonsten identischer Dimensionierung, Materialwahl und Anpresskraft bzw. Flächenpressung zwischen den Flächen ein deutlich erhöhtes Drehmoment zwischen der Welle und der Bohrung übertragen werden kann. Ein Reiblack in diesem Sinne ist allgemein jedweder Lack, der auf einer Oberfläche aufgetragen werden kann und vor oder nach dessen Aushärtung zu einer signifikanten Erhöhung des Reibwertes zwischen der mit dem Reiblack beschichteten Oberfläche und einer weiteren Oberfläche eines Maschinenteils führt, beispielsweise zu einer Erhöhung des Reibwerts um 20 %, 30 % oder darüber. Einige Reiblacke führen sogar zu einer Erhöhung des dimensionslosen Reibwerts um einen Faktor 2 und darüber. Beispielsweise kann mittels einiger Reiblacke der Reibwert zwischen Stahl und Stahl bzw. Guss von ca. 0,14 bis 0,18 auf bis 0,45 bis 0,5 erhöht werden. Allgemein ist der Reibwert μ bzw. der Reibungskoeffizient, beispielsweise im Fall der Haftreibung, das Verhältnis derjenigen Kraft F_H, die benötigt wird, um ein Werkstück eines ersten Materials, das mit einer ebenen Oberfläche mit einer Normalkraft F_N auf eine ebene Fläche eines zweiten Materials gedrückt wird, relativ zu dieser zu bewegen. Dabei steht F_H senkrecht auf F_N und es gilt μ = F_H/F_N. Einige Reiblacke, die auf einer Mikroverzahnung von Komponenten des Reiblackes und der Oberflächen der Maschinenteile basieren, entfalten Ihre Wirkung besonders ab einer minimalen Flächenpressung zwischen den Oberflächen.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung wird bei der Montage die zylindrische oder konische Innenfläche der Bohrung und die zylindrische oder konischen Außenfläche der Welle relativ zueinander derart bewegt, dass sich die zylindrische Außenfläche der Welle und die zylindrische Innenfläche der Bohrung bei der Relativbewegung nicht berühren. Dadurch kann eine besonders zuverlässige ein Drehmoment übertragende Verbindung erreicht werden, da ein Abschaben des ausgehärteten Lackes von der Innenfläche der Bohrung oder der Außenfläche der Welle vermieden werden kann. Ein solches Vorgehen kann durch eine konische Form der Flächen erleichtert werden. Bei einigen Ausführungsbeispielen kommen bei der Relativbewegung die Außenfläche der Welle und die Innenfläche der Bohrung zwar in Kontakt, jedoch ist die dabei übertragene Kraft nicht groß genug, um den ausgehärteten Reiblack von der Oberfläche der Welle oder der Bohrung zu schaben.
Durch das Verwenden des Reiblackes an der Grenzfläche zwischen der Welle und der Bohrung kann somit bei ansonsten identischen Dimensionierungen von Welle und Bohrung, bei identischer Materialwahl und identischer Flächenpressung zwischen Welle und Bohrung ein signifikant höheres Drehmoment übertragen werden als ohne Verwendung des Reiblacks. Dies kann bei gegebenem maximalen zu übertragendem Drehmoment beispielsweise dazu führen, dass eine Schrumpfscheibe, die auf einer Hohlwelle zum Verringern des Innendurchmessers der Hohlwelle angeordnet ist, kleiner dimensioniert werden kann als ohne Verwendung des Reiblacks. Das heißt, der zur Drehmomentübertragung notwendige Fugendruck kann signifikant reduziert werden. Die kleinere Dimensionierung der Schrumpfscheibe spart zum einen Kosten und zum anderen Gewicht, was beispielsweise insbesondere bei einer Anwendung in einer Windenergieanlage die Gesamtkosten des Systems deutlich reduzieren kann.
Ausführungsbeispiele der Erfindung umfassen somit auch eine Anordnung aus einer Welle mit einer zylindrischen oder konischen Außenfläche und einer Bohrung mit einer zylindrischen oder konischen Innenfläche, in der die Welle angeordnet ist, wobei sich zwischen der Außenfläche und der Innenfläche ein Reiblack befindet und die Innenfläche in einer radialen Richtung mit einer vorbestimmten mittleren Flächenpressung gegen die Außenfläche der Welle gepresst wird. Ausführungsbeispiele solcher Verbindungen werden beispielsweise besonders vorteilhaft in Windenergieanlagen eingesetzt, wo als Welle eine Rotorwelle eines Rotors mit einer die Bohrung aufweisenden Hohlwelle, die eine Eingangswelle eines Getriebes oder eines Generators der Windenergieanlage ist, verbunden wird. Gemäß einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung wird der Durchmesser der Welle derart aufgeweitet bzw. der Durchmesser der Bohrung derart verringert, beispielsweise mittels einer Schrumpfscheibe, dass sich eine mittlere Flächenpressung von mehr als 30 N/mm, von mehr als 50 N/mm oder von mehr als 100 N/mm ergibt. Gemäß einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung wird also ein Reiblack verwendet, um eine ein Drehmoment übertragende Verbindung zwischen einer zylindrischen oder konischen Außenfläche einer Welle eines Rotors einer Windenergieanlage und einer zylindrischen oder konischen Innenfläche einer Bohrung einer Hohlwelle herzustellen, um eine Rotation bzw. ein Drehmoment von dem Rotor auf die Hohlwelle bzw. einen an diese angebundenen Generator bzw. ein an diese angebundenes Getriebe zu übertragen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend, Bezug nehmend auf die beigefügten Figuren, näher erläutert.
Es zeigen:
1 ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung zum Übertragen eines Drehmoments von einer Welle auf eine Bohrung; und
2 ein schematisches Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Erzeugen einer ein Drehmoment übertragenden Verbindung.
1 zeigt eine Schnittansicht einer Verbindung zwischen einer Welle 2 eines Rotors 3 einer Windenergieanlage und einer Bohrung 4 in einer Hohlwelle 6, mittels derer ein hohes Drehmoment übertragen werden kann. In einer radialen Richtung 8 zwischen der zylindrischen Außenfläche der Welle 2 und der zylindrischen Innenfläche der Bohrung 4 befindet sich eine Schicht eines Reiblacks 10, die zu einer stark erhöhten Reibung zwischen der Oberfläche der Welle 2 und derjenigen der Hohlwelle 6 führt, sodass mittels der Anordnung in 1 reibungsvermittelt ein äußerst hohes Drehmoment zwischen der Welle 2 des Rotors 3 der Windenergieanlage und der Hohlwelle 6 übertragen werden kann. Um die Rotorwelle 2 anzutreiben ist in der auf der radialen Richtung 8 senkrechten axialen Richtung 12 an die Welle 2 angrenzend ein Rotor 3 angeordnet und drehfest mit der Welle 2 verbunden. Um aus der durch den Rotor 3 erzeugten Rotationsenergie elektrische Energie zu gewinnen, schließt sich bei der Verwendung in Windenergieanlagen, wie in 1 lediglich der Vollständigkeit halber schematisch angedeutet, an die Hohlwelle 6 ein Generator 16 entweder direkt an oder diese ist mit einem Getriebe 14 zum Über- oder Untersetzen der Rotationsgeschwindigkeit verbunden.
Wie bereits erwähnt führt ein Reiblack 10 zur Erhöhung der Reibung zwischen zwei Maschinenteilen, wenn dieser auf einem der beiden Maschinenteile angebracht ist. Ein solcher Reiblack kann nach einer anfänglichen Verdichtung in einen weitgehend inkompressiblen Zustand übergehen und Komponenten enthalten, die aufgrund ihrer hohen Härte beim Aufeinanderpressen der beiden Maschinenteile in die Oberflächen der beiden Maschineneile eindringen kann und durch die derartige Mikroverzahnung deren relative Beweglichkeit zueinander hemmt.
Eine spezielle Wahl für solche Hartstoffpartikel kann beispielsweise Borcarbidpulver (Boran Carbide) B4C sein. Borcarbidpulver ist in geeigneten Körnungen verfügbar. Beispielsweise ist eine Körnung 12–40 µm verfügbar (Klasse F360), die einschichtig in eine 40 µm dicke PU-Lackschicht eingebettet werden kann. Borcarbidpulver hat eine dem Diamanten vergleichbare Härte, jedoch bei einem deutlich geringem Preis. Hier erhält man ein sehr stabiles aber preiswertes Korn, das auf schlagfreien Druck kaum splittert und sich in selbst in gehärteten Wälzlagerstahl mühelos eindrücken lässt.
Um zusätzlich einen Rostschutz zu erzielen, kann dem Lack beispielsweise ein feuchtigkeitshärtender 1K-PU-Lack derart zugemischt sein, dass von etwa 70 % Feststoffanteil z.B. etwa 35–40 % Zink und 30–35 % ein elektrisch hochleitfähiger, dem B4C beispielsweise auch verwandter Hartstoff ist. Dieser Hartstoff kann beispielsweise auch Titandiborid TiB2 sein. Titandiborid ist ein stromleitendes Keramikpulver und findet in Lacken sonst äußerst selten Anwendung. Titandiborid ist zu akzeptablen Preisen verfügbar. Durch die hervorragende Leitfähigkeit des selbst inerten TiB2 werden die verbleibenden Zinkpartikel weiterhin elektrisch miteinander verbunden, wodurch die Zinkstaubmenge ohne Nachteil für den Korrosionsschutz deutlich abgesenkt werden kann. Die Hartstoffpartikel führen sogar auf lackierter Oberfläche und auf der Gegenfläche zu einer verzahnenden absolut blanken Zwangskontaktierung unter Druck. Somit schließt dieser Hartstoff auch die elektrische Verbindung zwischen den verringerten Zinkpartikelanteilen, kontaktiert beide Oberflächen, auch die nichtlackierte Gegenfläche durch eventuelle Oxidschichten hindurch, und führt zu einer reibwerterhöhenden Mikroverzahnung mit geringer Splitterneigung. Die Splittrigkeit tendiert zu plattigem Bruch, was die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass der Bruch in der PU-Matrix verbleibt. Die Mohs-Härte van TiB2 liegt mit 9,5 ebenso wie B4C unmittelbar am Diamant, und auch im Vergleich Knoop 3000/2600 und Vickers 3800/3300 ist die mechanische Belastbarkeit nicht weit Entfernt von B4C. Aus der splitternden herstellseitigen Zerkleinerungsmethode von TiB2 ergibt sich ein kantigspitzes eindrückfähiges Korn und eine Siebung in voller Verfügbarkeit fast aller Korngrößen.
Eine allgemeine Zusammensetzung zum Herstellen eines Reiblackes könnte beispielsweise wie folgt definiert werden:

– einkomponentiges feuchtigkeitshärtendes Polyurethan mit Lösemittelanteil (Basis aromatisches Polyisocyanat)
– typische deklarierte Inhaltsstoffe können sein: 1,3,5-Trimethylbenzol / Mesitylen / Xy-lol, Isomerengemisch / Cumol / Diphenylmethandiisocyanat, Isomeren und Homologen /1,2,4-Trimethylbenzol / Lösungsmittelnaphta, leichte aromatische und niedrig siedende
– ein Anteil an Zinkpulver von z.B. 20–40 %, ein Teil des Zinkpulvers kann als Zinklamelle vorliegen oder mit Eisenglimmer gemischt werden
– typische deklarierte Inhaltsstoffe können sein: Zinkpulver, Zinkstaub, stabilisiert / Zinkpulver, Zinkstaub, nichtstabilisiert / Zinkoxid / Zinklamellen / Zinkphosphat
– ein Anteil an Titandiborid von z.B. 20–35 %,
– ein möglicher Anteil an Borcarbid B4C von beispielsweise maximal 20 %, um bei noch ausreichender Leitfähigkeit nicht die volle Hartstoffmenge als Titandiborid einsetzen zu müssen
– Thixotropierungszusätze, sofern keine Zinklamelle enthalten.

Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel wird die in der radialen Richtung 8 wirkende Flächenpressung zwischen der Welle 2 und der Hohlwelle 6 mittels einer Schrumpfscheibe 18 erzielt, die sich mit ihrem kegeligen Querschnitt an einem starren Widerlager 20 abstützt und somit radial nach innen auf die Hohlwelle 6 drückt, was wiederum zu einer hohen Flächenpressung zwischen der zylindrischen Innenfläche der Bohrung 4 und der zylindrischen Außenfläche der Welle 2 führt. Diese kann gemäß einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung > 30 N/mm, >50 N/mm oder sogar > 100 N/mm sein.
Zum Erzeugen der ein Drehmoment übertragenden Verbindung zwischen der Welle 2 und der Innenfläche der Bohrung 4 wird also zunächst ein Reiblack 10 auf die äußere Mantelfläche der Welle 2 oder die innere zylindrische Fläche der Bohrung 4 aufgetragen und möglicherweise ausgehärtet. Danach werden Welle 2 und Bohrung 4 in oder entgegen der axialen Richtung 12 relativ zueinander bewegt, bis sich die zylindrische Außenfläche der Welle 2 und die zylindrische Innenfläche der Bohrung 4 in der radialen Richtung gegenüber liegen. Danach wird der Durchmesser der Welle aufgeweitet oder der Durchmesser der Bohrung verringert bzw. es wird eine radial nach außen wirkende Kraft auf die Mantelfläche der Welle 2 oder eine radial nach innen wirkende Kraft auf die zylindrische Innenfläche der Bohrung 4 ausgeübt.
Wenngleich bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel der Durchmesser der Hohlwelle mittels einer Schrumpfscheibe 18 verringert wird bzw. mittels einer Schrumpfscheibe eine radial nach innen wirkende Kraft auf die Hohlwelle 6 ausgeübt wird, versteht es sich von selbst, dass bei alternativen Ausführungsbeispielen die zwischen der Welle 2 und der Hohlwelle 6 wirkende Flächenpressung auch auf andere Art und Weise erzielt werden kann, beispielsweise durch thermisches Aufschrumpfen der Hohlwelle 6 oder durch radial nach innen gerichtete Verschraubungen oder dergleichen. Im speziellen wird die in 1 dargestellte Schrumpfscheibe 18 hydraulisch gegen das Widerlager 20 verspannt. Zu diesem Zweck wird zunächst über eine Schmierbohrung 26, die sich bis an die Grenzfläche zwischen Hohlwelle 6 und Widerlager 20 erstreckt, ein Schmiermittel gepresst, um eine Relativbewegung zwischen Schrumpfscheibe 18 und Widerlager 20 zu erleichtern. Danach wird durch eine Druckbohrung 28 in einer bezüglich der Schrumpfscheibe 18 und dem Widerlager 20 mittels zweier Dichtringe 22 abgedichteten Mutter 24 ein Öl gepresst, um das Widerlager 20 über die Schrumpfscheibe 18 zu drücken und so den radial nach innen gerichteten Druck auf die zylindrischen Innenfläche der Bohrung 4 zu erzeugen.
Wenngleich in 1 ein Beispiel mit einer zylindrischen Welle 2 und einer dazu korrespondierenden zylindrischen Bohrung 4 gezeigt ist, können bei alternativen Ausführungsbeispielen Wellen bzw. Bohrungen mit konischen Flächen miteinander verbunden werden, die sich beispielsweise in der axialen Richtung verjüngen. Dies kann eine Montage ohne Beschädigung der Lackschicht erleichtern. Dabei ist der Öffnungswinkel des Konus bevorzugt kleiner als der Öffnungswinkel φ des zu dem Reibwert μ korrespondierenden Reibkegels, der näherungsweise durch die Beziehung μ = tan(φ) gegeben ist. Zusammengefasst weist ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Erzeugen einer ein Drehmoment übertragenden Verbindung zwischen einer zylindrischen Außenfläche einer Welle 2 und einer zylindrischen Innenfläche einer Bohrung 4, wie in 2 schematisch anhand eines Flussdiagramms erneut dargestellt, folgende Schritte auf.
In einem Lackierschritt 30 wird ein Reiblack entweder auf die zylindrische Außenfläche der Welle 2 oder auf die zylindrische Innenfläche der Bohrung 4 aufgebracht.
In einem Justageschritt 32 wird die zylindrische Außenfläche der Welle 2 relativ zu der zylindrischen Innenfläche der Bohrung 4 in der axialen Richtung 12 solange bewegt, bis sich die zylindrische Außenfläche der Welle 2 und die zylindrische Innenfläche der Bohrung 4 in der radialen Richtung 8 gegenüber liegen.
In einem Fügeschritt 34 wird der Durchmesser der Welle 2 vergrößert oder der Durchmesser der Bohrung 4 verringert, sodass die Außenfläche der Welle 2 in der radialen Richtung 8 gegen die Innenfläche der Bohrung 4 gepresst wird, sodass zwischen diesen beiden eine vorbestimmte Flächenpressung wirkt.
Wenngleich in den vorhergehenden Figuren anhand einer ein Drehmoment übertragenden Verbindung zwischen einer Welle eines Rotors einer Windenergieanlage und einer daran anschließenden Hohlwelle, die beispielsweise eine Getriebeeingangswelle bzw. die Eingangswelle für einen Generator sein kann, dargestellt ist, versteht es sich von selbst, dass das erfindungsgemäße Verfahren in beliebigen anderen Anwendungen verwendet werden kann, wo eine hochbelastbare ein Drehmoment übertragende Verbindung hergestellt werden soll. Demzufolge finden sich weitere erfindungsgemäße Anordnungen auch in beliebigen anderen Maschinenbauelementen, beispielsweise im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs oder im Antriebsstrang von Lkws oder anderen stationären Maschinen.
Bezugszeichenliste

2: Welle
3: Rotor
4: Bohrung
6: Hohlwelle
8: radiale Richtung
10: Reiblack
12: axiale Richtung
14: Getriebe
16: Generator
18: Schrumpfscheibe
20: Widerlager
22: Dichtung
24: Mutter
26: Schmierbohrung
28: Druckbohrung
30: Lackierschritt
32: Justageschritt
34: Fügeschritt

Claims

Verfahren zum Erzeugen einer ein Drehmoment übertragenden Verbindung zwischen einer zylindrischen oder konischen Außenfläche einer Welle (2) und einer zylindrischen oder konischen Innenfläche einer Bohrung (4), umfassend: aufbringen eines Reiblackes (10) auf entweder die Außenfläche der Welle (2) oder die Innenfläche der Bohrung (4); bewegen der Außenfläche der Welle (2) relativ zu der Innenfläche der Bohrung (4) in einer zu einer Symmetrieachse der Welle (2) parallelen axialen Richtung (12), bis sich die Außenfläche und die Innenfläche in einer zur axialen Richtung (12) senkrechten radialen Richtung (8) gegenüberliegen; und aufweiten eines Durchmessers der Welle (2) oder verringern eines Durchmessers der Bohrung (4), sodass die Außenfläche der Welle (2) in der radialen Richtung (8) gegen die Innenfläche der Bohrung (4) gepresst wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Durchmesser derart aufgeweitet oder verringert wird, dass eine mittlere Flächenpressung zwischen der Außenfläche und der Innenfläche mehr als 30 N/mm, bevorzugt mehr als 50 N/mm oder mehr als 100 N/mm beträgt.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Innenfläche der Bohrung (4) und die Außenfläche der Welle (2) bei der Relativbewegung in der axialen Richtung (12) einander nicht berühren.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend: Aufbringen einer Schrumpfscheibe (8) auf eine die Bohrung (4) enthaltende Hohlwelle (6), um den Durchmessers der Bohrung (4) zu verringern.
Drehmomentübertragende Anordnung aus einer Welle (2) mit einer zylindrischen oder konischen Außenfläche und einer Bohrung (4) mit einer zylindrischen oder konischen Innenfläche, in der die Welle (2) angeordnet ist, wobei sich zwischen der Außenfläche der Welle (2) und der Innenfläche der Bohrung (4) eine Reiblack (10) befindet und die Innenfläche der Bohrung (4) in einer radialen Richtung (8) mit einer vorbestimmten mittleren Flächenpressung gegen die Außenfläche der Welle (2) gepresst wird.
Anordnung nach Anspruch 5, bei der die vorbestimmte mittlere Flächenpressung mehr als 30 N/mm, bevorzugt mehr als 50 N/mm oder mehr als 100 N/mm beträgt.
Anordnung nach Anspruch 5 oder 6, bei der die Bohrung (4) sich in einer Hohlwelle (6) befindet, auf deren äußeren Durchmesser eine Schrumpfscheibe (8) zum Bewirken der Flächenpressung angeordnet ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, bei der die Welle (2) eine Rotorwelle eines Rotors (3) einer Windenergieanlage ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, bei der die Hohlwelle (6) eine Eingangswelle eines Getriebes (14) oder eines Generators (16) einer Windenergieanlage ist.
Verwendung eines Reiblackes (10) zum Herstellen einer ein Drehmoment übertragenden Verbindung zwischen einer zylindrischen oder konischen Außenfläche einer Welle (2) eines Rotors (3) einer Windenergieanlage und einer zylindrischen oder konischen Innenfläche einer Bohrung (4) einer Hohlwelle (6), um ein Drehmoment von dem Rotor (3) auf die Hohlwelle (6) zu übertragen.