Die Kleine Gelenkwellen

Grundlagen der Gelenkwellentechnik

Kinematik des Kreuzgelenks

Zwei unter einem Winkel ß zueinander geneigte Wellen sind durch ein einfaches Kreuzgelenk G₁verbunden und die Antriebswelle mit einer gleichförmigen Winkelgeschwindigkeit ₁ angetrieben. Bei dieser einfachen Kreuzgelenkanordnung bewegt sich die getriebene Welle ungleichförmig
mit einer veränderlichen Winkelgeschwindigkeit ₂.

Die Amplitude der sinusförmigen Schwankung der Winkelgeschwindigkeit bzw. des Vor- und Nacheilwinkels der Abtriebswelle ist hierbei stark vom Beugewinkel abhängig. Diese Eigenschaft eines Kreuzgelenkes heißt Kardanfehler und muß bei der Anwendung und Dimensionierung von Gelenkwellen beachtet werden.

Aus dem folgenden Diagramm geht hervor, daß bei einer Umdrehung des Wellenteils 1 vier Wechsel der Winkel-geschwindigkeit ₂ auftreten. Also durchläuft das Wellenteil 2 während einer Umdrehung je zweimal das Beschleunigungs- und das Verzögerungsmaximum. Dabei können bei größerem Beugewinkel und bei größeren Drehzahlen erhebliche Massenkräfte wirken. Daraus erklärt sich, daß ein einzelnes Kreuzgelenk nur dort angewendet werden kann, wo kleine Kräfte bei geringen Drehzahlen und kleinen Beugewinkeln übertragen werden sollen und die Ungleichförmigkeit der Drehbewegung am Abtrieb von untergeordneter Bedeutung ist.

Wird die im folgenden Diagramm für il, 1 = 0° dargestellte Gabelstellung des Gelenkes 1 als Nullstellung des Drehwinkels 1 angenommen, so gellen die Beziehungen (1) bis (3). Daraus ergeben sich das Winkelgeschwlndigkeits und das Drehmomentverhältnis zwischen Wellenteil 1 und 2 nach Gleichungen (4) und (5).

Zum Vergleich der Ungleichförmigkeit dient der sogenannte Ungleichförmigkeitsgrad U nach Gleichung (6).

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