Passfeder: Die kraftvolle Verbindung zwischen Maschinenteilen

Passfedern wie auch Gleitfedern gehören zu den Mitnehmerverbindungen, das heißt, sie verbinden meistens eine Maschinenwelle mit einer Nabe. Es handelt sich um genormte Teile. Eine Passfeder benötigt eine Nut in der Welle und ebenso eine in der Nabe. Passfedern sind seitlich fest im Sitz, haben aber Rückenspiel. Folgende Begriffe gehören zum Umfeld der Passfedern:

Sie bestehen alle aus Flachstahl und werden vorwiegend als Verbindung bei umlaufenden Maschinenteilen eingesetzt. Passfedern haben mehrere Aufgaben zu erfüllen, als man denkt. Auch die vielfältigen Nebenfunktionen einer Passfeder wollen Beachtung finden. Der nun folgende Ratgeber verschafft einen schnellen Einblick und ist eine konkrete Hilfe bei der technischen Auslegung und bei der Beschaffung durch den Einkäufer.

Die Hauptaufgabe einer Passfeder

Bei Drehung einer Welle wird die Drehkraft über die Passfeder an die Nabe übertragen oder umgekehrt. Dabei kommt es auf die Größe an. Nur eine ausreichend große Seitenfläche der Passfeder gewährleistet eine sichere und dauerhafte Verbindung. Diese Verbindungen ist spannungsfrei und gibt es in drei Ausführungen:

Hinweis: Vorwiegend sind nur richtungskonstante Drehmomente übertragbar.

Tipp: Die Passfedern sind in Abhängigkeit vom Wellendurchmesser genormt. Diese sind in den entsprechenden Normen aufgelistet.

Die Nebenfunktionen einer Passfeder

Passfedern haben grundsätzlich diese Nebenfunktionen: Sie halten Maschinenteile in Position. Dazu werden zusätzlich Sicherungsringe für Wellen oder Naben benötigt. Weiterhin werden Passfedern als so genannte Gleitfedern eingesetzt. Sie lassen ein Verschieben von Maschinenteilen auf der Welle zu z. B. verschiebbare Getrieberäder auf einer Antriebwelle.

Grundsätzlich sollte beachtet werden, dass Passfedern nur Radialkräfte übertragen, aber keine Axialkräfte aufnehmen können.

Was zeichnen Passfedern aus?

Es wird unterschieden zwischen der festen und der verschiebbaren Nabe:

Egal, welche Verbindungsart vorliegt: Passfederverbindungen sind einfach zu montieren, günstig und sehr leicht wieder zu lösen. Passfedern erlauben einen genauen und zentrischen Sitz der Nabe. Bei der Montage gibt es kein Verkannten und mühevolles Eintreiben. Das schont angrenzende Bauteile wie z. B. Wälzlager.

Formen und Arten der Passfedern

Je nach Form und Ausführung der Welle-Nabe-Verbindung wird folgendermaßen unterschieden:

Bauformen

Grundsätzlich werden Passfedern nach DIN 6885 mit Haftsitz in die Nuten der Welle eingepresst. Es ist dabei egal, ob es sich um die Form mit runden oder eckigen Kanten handelt. Welche Form letztendlich benötigt wird, hängt von der Gestaltung der Nut in der Welle bzw. der Nabe ab.

Bei einer mit einem Scheibenfräser hergestellten Nut wird die Passfeder mit eckigen Kanten vom Typ B verwendet. Die Passfeder vom Typ A, also runde Kanten, wird in eine Nut eingesetzt, welche mit einem Schaftfräser hergestellt wurde. Die Passfeder ist dabei immer kürzer als die Nabe. Die Nabe (z. B. Zahnrad) ist immer gegen seitliches Verschieben zu sichern, da die Nut in der Nabe durchgängig ist. Sicherungsringe oder Stellringe sind hierzu bestens geeignet.

Einbautipp: Passfedern unter 8  x 7 mm Querschnitt sollten verstiftet oder eingepresst sein.

Mit einer Gleitfeder erreicht man, dass eine Rad auf einer Welle in Längsrichtung verschiebbar ist. Entscheidend bei Gleitfedern ist die Länge. Beim Anwendungsfall einer Passfeder als so genannte Gleitfeder ist auf ausreichende Befestigung zu achten. Die Nut in der Welle ist nicht auf Presspassung ausgelegt. Deshalb sind die Gleitfedern nur lose in die Nut eingelegt. Ohne Befestigung würden die Gleitfedern herausfallen.

Tipp: Gleitfedern immer gleichzeitig mit Befestigungsschrauben bestellen.

Scheibenfedern halten Maschinenteile auf kegeligen Wellenenden fest. Sie sind nach DIN 6888 genormt. Scheibenfedern werden aus runden Scheiben hergestellt und sind flach einzusetzen. Nachteilg ist der durch die Einfräsung geschwächte Querschnitt der Welle. Dies sollte beachtet werden. Scheibenfedern sind besonders an Werkzeugmaschinen üblich.

Die genaue Bezeichnung nach DIN

Eine normale Passfeder mit runder Stirn, die 20 mm breit, 12 mm hoch und 100 mm lang ist, hat nach DIN diese genormte Bezeichnung: Passfeder DIN 6885-A20x12x100

A steht für Typ A, da heißt runde Stirn. In dieser Bezeichnung ist noch keine Werkstoffangabe enthalten. Diese können sein: Ck45 ungehärtet und gehärtet, Edelstahl. Zumindest sollte die Zugfestigkeit min. 500 N/mm² betragen.

Passfedern im Überblick:

Die Leistungsfähigkeit von Passfedern

Beim Auslegen einer Passfederverbindung ist nur die Flächenpressung zu beachten, da durch die Norm bereits die zulässige Scherspannung berücksichtigt ist. Allerdings nur, wenn die maximale Flächenpressung zur Welle und Nabe eingehalten wird. Unter Berücksichtigung der Sicherheitszuschläge kann im Normalfall von folgenden Übertragungsmomenten ausgegangen werden:

Bei Passfedern mit runder Stirn ist Folgendes zu beachten: Die effektiv tragende Länge ist die gesamte Länge der Passfeder abzüglich der beiden Radien der Rundungen. Diese sich ergebende Länge ist Grundlage für die Berechnung der Flächenpressung. Die notwendigen Werte (Material und Flächenpressung) erhalten Sie aus den üblichen Tabellenbüchern für den Maschinenbau.

Tipp: Verwenden Sie zwei Passfedern, wenn Sie sicher gehen wollen. Die zweite Passfeder positionieren Sie auf der gegenüberliegenden Wellenhälfte. Bei hohen Drehzahlen vermeiden Sie durch gezielt angeordnete Passfedern auf den Wellensegmenten auch ungewollte Unwuchten. Diese Überlegung lohnt sich, rechnen Sie nach.

Konstruktiver Tipp hilft dem Praktiker

Passfedernuten werden wie Keilnuten bemaßt, jedoch ohne Angabe der Neigung. Für die Nutbreiten in Welle und Nabe sind die Toleranzen aus der Norm für Passfedern zu entnehmen.

Zum schnellen Wechsel der Passfedern verwenden Sie solche mit Abdrückschrauben, siehe Form E oder F. Alternativ sind auch die Passfedern mit Aushebeschräge im Servicefall sehr vorteilhaft: Schraubendreher ansetzen und schon ist das Teil lose.

Abschließende Hinweise

Weitere Links zum Thema

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