Maschinenelemente: Federn, Dichtungen und Schmierung

Federn

Federn werden als elastische Elemente verwendet, um Teile von Geräten zu verbinden.

• Zugfedern: Die Windungen liegen nebeneinander. Sie arbeiten auf Zug durch die Einwirkung von Kräften. In der Regel sind an den Enden Ösen vorhanden.
• Schraubendruckfedern (konisch und zylindrisch): Die Wicklungen haben immer einen gewissen Abstand zueinander (Steigung). Sie werden durch die Einwirkung äußerer Kräfte komprimiert.
• Kegelstumpffedern: Diese bestehen aus einem Streifen oder Draht mit einem Durchmesser, der allmählich abnimmt.
• Drehfedern: Sie bieten Widerstand gegen die Einwirkung eines Drehmoments. Sie bestehen aus rundem Stahldraht und haben viele Anwendungen.
• Spiralfedern: Sie werden aus flachen Streifen oder Material gefertigt. Die Federwirkung tritt ein, wenn am freien Ende ein Drehmoment ausgeübt wird.
• Blattfedern oder Bogenfedern: Sie absorbieren Stoßbelastungen und werden häufig in Automobilen eingesetzt.
• Tellerfedern: Sie bestehen aus konischen, ringförmigen Platten, die axial belastet werden.

Herstellung von Schraubenfedern

Bei großen Serien erfolgt die Herstellung in Drehautomaten. Für kurze Serien wird ein Dorn mit einem Schlitz oder einem Loch am vorderen Ende zum Ziehen des Drahtes verwendet. Der Dorn wird auf der Drehbank montiert, der Draht in das Loch gesteckt und zwischen Holzklemmbacken in der Halterung auf Spitzenhöhe fixiert. Bei leerlaufender Maschine wird der Draht gewickelt, wodurch die Feder entsteht.

Der Körper der Feder, der auf Druck arbeitet, wird durch den Vorschub der Maschine geformt. Beide Enden werden als ¾-Spirale (tote Windung) belassen. Zugfedern werden hingegen ohne Abstand zwischen den Windungen aufgewickelt.

Anwendungen von Federn

In einigen Mechanismen sind sie durch andere Elemente wie Sicherheitsventile, Kupplungen, Riemenscheiben, Spannschlösser oder elastische Gelenke unersetzlich.

Dichtungselemente

Dies sind Bauteile, die dazu bestimmt sind, das Eindringen von Schmutz und Staub in Achsen, Wellen, Lager und Ventile zu verhindern sowie das Austreten von gasförmigen oder flüssigen Medien zu unterbinden.

Berührungslose Dichtungen

• Spaltdichtungen: Konzentrische Rillen halten kleine Fremdkörper zurück. Sie werden bei einfachen Anwendungen und für Fettschmierung eingesetzt.
• Labyrinthdichtungen: Verbindungen durch eine oder mehrere Rillen. Um ihre Wirksamkeit zu verbessern, müssen die Zwischenräume immer mit Fett gefüllt sein. Es gibt zwei Arten: axiale und radiale Labyrinthdichtungen.
• Rotierende Radialdichtungen: Öl, das sich auf der Welle bewegt, wird durch Zentrifugalkraft und vorhandene Rippen abgelenkt, in einem entsprechenden Schlitz gesammelt und zurück in den Sammelraum geleitet.
• Mehrscheibendichtungen: Sie werden bevorzugt bei Fettschmierung eingesetzt und bieten eine zufriedenstellende Abdichtung gegen Schmutz, Staub und Wasser. Diese Scheiben lassen sich leicht axial in die Nut einsetzen.
• Verformbare Gummikappen: Diese werden in Konstruktionen verwendet, in denen der verfügbare Platz zum Schutz sehr begrenzt ist.

Gleitende Dichtungen

• Filzringe: Geeignet für Arbeiten mit mäßiger Geschwindigkeit. Sowohl der Filzringschlitz als auch die Aufnahme sind genormt. Der Bereich, den der Filz berührt, muss geschliffen sein.
• Stopfbuchsen: Eine Packung aus Werg oder anderem Textilmaterial wird durch einen Flansch komprimiert und dadurch radial erweitert.
• Wellendichtringe: Diese bestehen aus einer zylindrischen Außenhülse, beständigem synthetischem Kautschuk und einer Dichtlippe, die unter dem Druck einer Feder steht. In vielen Fällen reichen Standard-Dichtungen nicht aus, weshalb sie oft mit radialen Drallrillen versehen werden.
• Kolbendichtungen: Diese werden in doppelt wirkenden Kolben für axiale Bewegungen in der Hydraulik eingesetzt.
• Stangendichtungen: Diese Dichtelemente werden speziell für Kolbenstangen verwendet.
• O-Ringe: Ringe mit kreisrundem Querschnitt zur Abdichtung zwischen zwei stationären Maschinenelementen oder für bewegliche Verbindungen. Ihre Dichtwirkung beruht auf der axialen oder radialen Verformung. Sie werden nahtlos aus elastischen Kunststoffen gepresst.

Montage von O-Ringen

Kanten müssen abgerundet und sorgfältig abgeschrägt sein. Alle Oberflächen sind von Schmutz und Bearbeitungsrückständen zu reinigen. Um den O-Ring im Gehäuse zu montieren, sollte Gewalt vermieden werden (Vorsicht bei scharfen Kanten). Der O-Ring darf sich beim Einsetzen in seinen Sitz nicht verdrehen.

Schmierverfahren

Verfahren der Fettschmierung

• Manuelle Einzelschmierung: Fett oder Öl wird manuell an jedem einzelnen Schmierpunkt eines Lagers aufgebracht. Dieses System wird nur bei Maschinen verwendet, die lange Schmierintervalle erlauben. Ein Nachteil ist das Risiko, Punkte bei der Aufsicht zu vergessen.
• Ölbadschmierung: Einsatz in Getrieben, Untersetzungen und anderen Mechanismen. Bei diesem System ist es schwierig, das Öl gezielt nur an bestimmte Teile abzugeben.
• Tropf- oder Sprühschmierung: Das Schmieröl wird in Form von Tropfen oder als Strahl über die zu schmierenden Produkte abgegeben.
• Zentralschmierung: Öl wird über eine Pumpe (manuell, pneumatisch, mechanisch oder elektrisch) an alle Schmierstellen verteilt.
• Pumpen: Verantwortlich für die Erzeugung des notwendigen Drucks, damit das Schmiermittel die Stellen erreicht.
• Rohrleitungen: Dienen der Verteilung des Schmierstoffs zu den Schmierstellen.
• Verteiler: Sie dosieren die Ölmenge für die einzelnen Schmierpunkte.
• Zentralschmieranlagen mit Mikronebel: Kleine Ölpartikel werden in der Luft zerstäubt und über Düsen oder Diffusoren zu den Schmierstellen transportiert.

Vorbereitung von Oberflächen

Alle Artikel müssen vor der Montage vorbereitet werden, insbesondere wenn sie Gleitbewegungen ausgesetzt sind.

• Mechanisches Schleifen: Abrieb durch Maschinen erzeugt Gleitführungen mit optimaler Oberfläche. Zwei geschliffene Gleitflächen können jedoch Haftungsprobleme (Adhäsion) aufweisen.
• Schaben: Erzeugung einer maximalen Anzahl von Kontaktpunkten zwischen zwei Flächen. Unter Verwendung einer Tuschierplatte (Marmor-Muster) werden erhabene Stellen markiert und abgeschabt. Die Qualität hängt von der Platte und dem Geschick ab. Schaben ist für Gleitflächen besser geeignet als Schleifen, da keine Haftungsprobleme auftreten.

Reinigung von Oberflächen

Vor der Montage von Gleitführungen müssen alle Partikel entfernt werden. Ziele sind: Entfernung von Staub und Spänen, damit diese nicht zwischen den Flächen festsitzen, sowie die Beseitigung von Schneidflüssigkeitsresten und altem Öl.

Methoden der Schmierung von Linearführungen

Öl muss so verteilt werden, dass ein durchgehender Film entsteht.

• Schmiernuten (Spinnenbeine): Flache Rillen, welche die Verteilung des Öls über die gesamte Oberfläche erleichtern.
• Schmiertaschen (Lagunen): Große, flache Hohlräume, die als Ölreservoir zwischen den Gleitflächen dienen.

Schmierung von Rotationselementen

• Wälzlager: Schmierung mit Fett oder Öl. Fett wird meist über Pumpen oder Nebel eingebracht.
• Zahnräder: Normalerweise geschmiert durch Tropföl, Sprühnebel, Ölbad oder Mikronebel.
• Lager allgemein: Können mit Fett oder Öl geschmiert werden.
• Fettschmierung: Wird oft bei Lagern in staubiger Umgebung angewendet. Es ist einfach und günstig. Das Fett sollte mit entsprechendem Druck über Staufferbüchsen oder Schmiernippel eingeführt werden.
• Ölschmierung: Wird bei Lagern mit hoher Geschwindigkeit und hoher Flächenpressung verwendet. Die Zufuhr kann manuell oder automatisch erfolgen. Idealerweise besitzen die Lager Rillen zur besseren Ölverteilung.