Verstehen Sie Rotationswellen, Achsen und Motorwellen: Ein Leitfaden

Rotationswellen sind ein wesentliches Element des modernen Maschinenbaus. Als rotierendes Bauteil übertragen sie Momente und Drehbewegungen. Rotationswellen können aus verschiedenen Materialien gefertigt werden, die je nach Anwendung spezifisch ausgewählt werden. Zu den Materialien gehören ungehärteter Stahl, rostfreier Stahl und gehärteter Stahl.

Motorwellen sind eine spezielle Art von Rotationswellen, die dafür entwickelt wurden, eine direkte Verbindung zwischen einem Motor oder einer anderen Kraftquelle und dem mechanischen Teil einer Maschine herzustellen.

Motorwellen und Rotationswellen werden zur Übertragung von Drehmomenten in verschiedenen Systemen und Applikationen eingesetzt. Dazu zählen sowohl Synchronriementriebe als auch Kettentriebe und andere Anwendungen, die Drehmomente direkt ohne eine Übersetzung übertragen. Hier erfahren Sie mehr über die mechanische Kraftrübertragung bei rotierenden Bewegungen. In vielen Fällen werden an den Enden der Rotationswelle Wellenkupplungen als Verbindungselemente verwendet.

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Kurz erklärt: Rotationswellen und Rotationsachsen

• Rotationswellen (Drehwellen) übertragen Drehbewegungen. Ein Beispiel ist die rotierende Welle zwischen Motor und Getriebe. Sie nehmen vor allem Torsionskräfte auf.
• Motorwellen (Antriebswellen) sind eine spezielle Form der Rotationswelle, welche sich in einem Motor befindet. Zur Kraftübertragung der Drehbewegung und Torsionskräfte auf andere Bauteile werden häufig Kupplungen eingesetzt.
• Achsen sind fest stehende Bauteile und drehen sich im Gegensatz zur Welle selbst nicht. Sie nehmen vor allem Biegekräfte auf.
• Linearwellen sind genau wie Achsen feststehend, dienen aber als hochpräzise Führungswellen. Sie sind eine Sonderform der Achse und sind meist hochpräzise gefertigt und oberflächengehärtet.
• Rotationsachse in der Physik ist die theoretische Achse um welche ein rotierendes Bauteil rotiert. Sie wird in technischen Zeichnungen als Strichpunkt-Linie dargestellt.
• Rotationsachse in der Mechanik ist eine fest stehende Welle zur Führung und Lagerung rotative gelagerter Anbauteile.

Anforderungen an Rotationswellen

Rotationswellen, auch Drehmomentwellen genannt, müssen in der Lage sein, eine ausreichende Drehmomentübertragung zu ermöglichen. Dies kann durch die Kombination aus geignetem Material und richtiger Dimensionierung erreicht werden.

Die Dimensionierung der Rotationswelle ist dabei abhängig von dem zu übertragenden Drehmoment in Relation zu Länge und Durchmesser der Welle. Ein zu kleiner Durchmesser führt zur Überlastung und daraus resultierender Zerstörung der Drehmomentwelle. Auch ggf. auftretende Flieh- oder Biegekräfte müssen berücksichtigt werden. Die Oberfläche der Rotationswelle muss eine hohe Genauigkeit, Geradheit und eine gute Oberflächenqualität aufweisen. Eine unebene Oberfläche kann zu Vibrationen oder einem unruhigen Lauf der Drehmomentwelle führen. Um eine reibungsarme Drehbewegung zu ermöglichen, müssen Rotationswellen mit einem Wälzlager oder Lagergehäuse gelagert werden.

Doch Rotationswellen sind nicht nur als Bauteile für Drehbewegungen, sondern auch als ruhende Achsen einsetzbar. In der Physik bezeichnet eine Rotationsachse die ortsfeste Linie (Achse) um die ein fester, starrer Körper rotiert. Im Maschinenbau wird unter Rotationsachse aber auch ein Bauteil verstanden, welches als starre Achse in einem System verbaut ist und der Führung und Lagerung rotativer Anbauteile dient. Im Gegensatz zu Rotationsachsen dreht sich bei Rotationswellen die gesamte Baugruppe, bestehend aus der Rotationswelle und den an ihr befestigten Bauteilen, um sich selbst.

MISUMI bietet eine Reihe von Kombinationsmöglichkeiten für die Positionierung von Rotationswellen, die sowohl ein einseitiges als auch ein beidseitiges Abstützen der Drehachse beinhalten. Diese Kombinationen ermöglichen eine axiale Positionssicherung, um die erforderliche Rundheit und Geradheit aufrechtzuerhalten sowie unerwünschte Schwingungen (Vibrationen) zu vermeiden, die zu Ungenauigkeit, Bauteilverlust, erhöhtem Verschleiß und ungewollter Geräuschbildung führen können. Mithilfe der hochpräzisen Rotationswellen lassen sich hohe Geschwindigkeiten erzielen, während die erforderliche Laufruhe dank der axialen Positionssicherung aufrechterhalten wird.

Anforderungen an Rotationsachsen

Wird eine Rotationswelle als Rotationsachse eingesetzt, spielt vor allem die Biegefestigkeit eine wesentliche Rolle da sie primär Biegemomentbelastungen ausgesetzt ist. Um die auf die Drehachsen und Rotationsachsen eingeleiteten Kräfte an die Achsaufnahmen zu übertragen, kann diese mit Hilfe von hochfesten Materialien wie Edelstahl, Aluminium oder Titan hergestellt werden.

Anforderungen an Motorwellen

Bei einer Motorwelle handelt es sich um ein direkt vom Motor angetriebenes Verbindungsglied zwischen Motor und Maschine. Sie werden hauptsächlich durch Verdrehung auf Torsion beansprucht. Hier dreht sich die gesamte Baugruppe aus Motorwelle und angebrachten Bauteilen, wodurch ein Wälzlager oder ein Lagergehäuse zur Lagerung der Welle benötigt wird.

Motorwellen und Torsionswellen sind besonders für den Maschinen- und Anlagenbau geeignet, da sie eine hohe Torsionsfestigkeit und eine sehr hohe Präzision der Konzentrizität und Rundheit besitzen. Dies ermöglicht eine vibrationsarme Übertragung von Rotation und Drehmomenten bei hohen Drehzahlen. Zusätzlich können die Stellen für die Kraftübertragung für eine noch höhere Torsionsfestigkeit mittels Härtung nachbearbeitet werden. MISUMI Motorwellen sind mit Zentrierbohrungen an den Stirnflächen ausgestattet, um eine einfache Montage zu ermöglichen.