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May 16, 2023

Wellenmanschetten werden in den unterschiedlichsten Anwendungen als Anschläge oder Fixierer auf Wellen eingesetzt. Es gibt zwei Grundtypen. Bei einem wird der Kragen mit einer Stellschraube fixiert, bei dem anderen wird ein Klemmring verwendet.

Gewindestifte sind die älteste Art von Wellenringen. Bei diesen Einheiten wird die Stellschraube in die Oberfläche einer Welle gefräst. Sie sind eine kostengünstige Lösung, wenn häufige Anpassungen nicht erforderlich sind.

Klemmschellen (auch geteilte Klemmschellen genannt) sind so konzipiert, dass sie ihre Position durch die Klemmkraft beibehalten, die durch das Anziehen einer oder mehrerer Klemmschrauben entsteht, die die Welle nicht berühren. Die Hauptvorteile von Klemmringen bestehen darin, dass sie zwar nicht beschädigen und einfach zu justieren sind, aber bei Verwendung auf harten oder weichen Schäften eine gleichbleibend hohe Haltekraft haben. Sie sind in verschiedenen Materialien und Stilen erhältlich.

Klemmschellen können für vielfältige Zwecke eingesetzt werden. Wenn sie festgeklemmt sind, können sie wie eine Schulter auf einer Welle wirken, sind jedoch wesentlich kostengünstiger als die Bearbeitung einer Schulter und können bei Bedarf problemlos an eine neue Stelle verschoben werden. Der Kragen kann auch als Klemmmechanismus über einer geteilten Nabe verwendet werden. In diesem Fall wird die Spannkraft von der Manschette auf die Naben-Wellen-Schnittstelle übertragen. Das selbstzentrierende Split-Nabe-Design ist eine gängige Methode zur Verbindung von Komponenten mit einer Welle als drehmomentübertragende Komponente, wenn andere drehmomentinduzierende Komponenten wie Hebelarme, Riemenscheiben und Kettenräder daran befestigt werden.

In bestimmten Situationen, beispielsweise wenn ein Lager ausfällt und dadurch eine leichte Beschädigung der Welle oder des Kragens entsteht, muss möglicherweise ein einzigartiger Ersatz anhand der vor Ort entwickelten Abmessungen konstruiert werden (Abbildung 3). Der Vorgang kann einige Zeit in Anspruch nehmen und führt oft dazu, dass ein Gerät für diese Zeit außer Betrieb bleibt.

Kürzlich hat Stafford Manufacturing Corp. ein Schnellprototyp- und Reparaturmanschettensystem entwickelt, mit dem Benutzer innerhalb weniger Stunden ihre eigenen funktionsfähigen Prototypen spezieller Wellenmanschetten erstellen können. Es wird als SPARC-System (Stafford Prototype and Repair Collar) bezeichnet und verfügt über präzisionsgefertigte Schaftmanschetten-Master, die ab Lager verfügbar sind und 3D-gedruckte Einsätze akzeptieren.

„Wir setzen große Hoffnungen in das System“, sagte Arthur Stafford, Präsident und Gründer von Stafford Manufacturing. „Es ist eine sehr interessante Technologie. Wir versuchen, eine große Datenbank mit Designs zu entwickeln, die mit diesen Produkten funktionieren – die einen Nutzen haben.“

Durch die Kombination der Klemmkraft einer konventionell bearbeiteten Wellenmanschette mit der Flexibilität unbegrenzter Einsatzkonfigurationen können Benutzer individuell gestaltete Einsätze mit Bohrungen erstellen, die zu praktisch jedem Wellentyp passen und gleichzeitig Merkmale wie Löcher, Vorsprünge, Schlitze, Laschen und Naben berücksichtigen , Riemenscheiben und andere Gegenstände.

„Der Einsatz ist so wie er ist ziemlich einfach, aber er kann viele verschiedene Dinge tun, die nur durch die Vorstellungskraft und die Wünsche des Benutzers begrenzt sind“, sagte Stafford.

Die Master werden in Stahl, Edelstahl oder Aluminium geliefert und sind derzeit in drei Größen erhältlich, um Wellendurchmessern von einem Achtel Zoll bis drei Zoll gerecht zu werden. Die 3D-gedruckten Einsätze im SPARC-System können entweder benutzerdefiniert sein oder aus einer von Stafford kostenlos angebotenen Bibliothek computergestützter Konstruktionszeichnungen ausgewählt werden.

Der Druck kann vor Ort mit einem 3D-Drucker erfolgen, was Zeit spart, und die Einsätze sind so konzipiert, dass sie sicher mit dem Master zusammenpassen, um ein einheitliches Arbeitsteil zu schaffen. Obwohl 3D-Drucker in vielen Einrichtungen nicht alltäglich sind, sind die Geräte in einer Vielzahl von Leistungsmerkmalen und Bauraumgrößen problemlos erhältlich. Einstiegsmodelle können für unter 1.000 US-Dollar erworben werden, während einige Modelle der dritten Generation mit hervorragenden Benutzerbewertungen im Bereich von 1.500 bis 3.500 US-Dollar erhältlich sind. High-End-Modelle können teuer werden und bis zu 40.000 US-Dollar oder mehr kosten.

Die im Druckprozess verwendeten Materialien variieren, aber Stafford hat Einsätze aus einem Material hergestellt, das allgemein als ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol) bezeichnet wird. Es handelt sich um ein thermoplastisches Polymermaterial, das stark, flexibel und langlebig ist und eine gute Beständigkeit gegen Hitze und Chemikalien bietet. Diese Eigenschaften sowie die Bearbeitbarkeit des Materials machen es zu einem bevorzugten Kunststoff für viele technische und professionelle Anwendungen.

Bei der Verwendung von ABS ist es wichtig, dass der 3D-Drucker über ein beheiztes Bett verfügt, um ein Aufrollen der Oberfläche im direkten Kontakt mit dem Druckbett zu minimieren. Die Kosten für ABS betragen etwa 4,50 bis 5,00 US-Dollar pro Kubikzoll Druckprodukt. ■

—Jim Swiezynski (jswiezynski@ staffordmfg.com) ist technischer Direktor für Stafford Manufacturing Corp.

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