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Normteile in der Antriebstechnik

Normteile sind technische Grundkomponenten für Geräte, Maschinen und Anlagen, aber auch für Elektro- und Elektroniksysteme, deren funktionellen Details und Qualitätsmerkmale sämtlich übereinstimmen, so dass sie unabhängig vom Hersteller gegeneinander austauschbar sind. Ihre identische Funktionalität, unbedingte Passgenauigkeit und gleichen Leistungsparameter werden durch die konsequente Einhaltung aller zweckbestimmenden Parameter, wie Materialbeschaffenheit, Abmessungen und anderer gewährleistet, die von staatlich anerkannten Gremien als Norm definiert, dokumentiert und öffentlich gemacht worden sind. Federführend In der Bundesrepublik Deutschland ist das Deutsche Institut für Normung e.V. (DIN) mit seinen fachspezifischen Arbeitsausschüssen, zu denen der Normenausschuss „Maschinenbau“ (NAM) mit dem Normenbereich „Antriebstechnik“ gehört.

Was zählt zu Normteilen in der Antriebstechnik und wo sind diese einsetzbar?

Die Antriebstechnik ist ein fundamentales Teilgebiet des Maschinenbaus, das die Übertragung von primär erzeugten, mechanischen Triebkräften auf andere technische Systeme beschreibt. Entsprechende Überträgersysteme sind Anordnungen aus Bauelementen, wie Rollenketten, Zahnrädern und viele andere kraft- und bewegungsübertragende Grundkomponenten sowie auch Elemente zum Führen beweglicher Teile, wie Lagerbuchsen und Spannsätze. Sie sind als Normteile verfügbar. Damit ist ihre uneingeschränkte Austauschbarkeit nicht nur möglich, sondern von den Herstellern, die nach Norm fertigen sogar garantiert.

Zahnräder und Zahnstangen sind wichtige Komponenten in der Antriebstechnik
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Antriebstechnik effektiv mit Normteilen konstruieren und nutzen

Moderne Konstruktionen basieren heute bereits zum Großteil auf genormten Bauteilen. Dadurch ist der rationelle Bau von Maschinen und Anlagen möglich und ihre Wartung ökonomisch und zeitsparend. Eine Norm von Bauteilen, die nicht herstellerspezifisch ist, können von jedem Produzenten bezogen und eingesetzt werden. Mit dem inzwischen weit verbreiteten „just-in-time“-Bezug entfällt für den Abnehmer die Notwendigkeit, kostenintensive Teilelager vorzuhalten. Er kann vielmehr seinen unmittelbaren Bedarf bei dem für ihn geeignetsten Anbieter decken. Da Normteile im Gegensatz zu nichtgenormten Teilen oft ein erweitertes Anwendungsfeld bedienen, erhöhen sich die globalen Absatzzahlen, so dass sich für Hersteller von Normteilen auch teure Investitionen in die Rationalisierung der Fertigung sehr wohl lohnen können. Alle diese Wirkfaktoren stärken zugleich den Wettbewerb, was sich letztendlich in der Preisgestaltung zugunsten der Kunden widerspiegelt.

Schrauben, Zahnräder, Spannsätze und Co.

Hochwertige Sechskant-Maschinen-Schrauben und -Muttern, Zahnräder und Gewindemuffen sind als Normteile für den Maschinen- und Gerätebau ebenso notwendige und wichtige Präzisionsteile, wie Kugellager, Buchsen, Spannsätze und andere Maschinenelemente zur präzisen Lagerung von rotierenden Teilen, etwa von Wellen für die Übertragung von Drehbewegungen und Drehkräften auf andere Bauelemente oder Baugruppen.

Sechskantschraube (DIN 933) aus PA - mit Schlitz Sechskantschraube (DIN 931) aus PA - mit Schaft  Sechskantschraube aus PA - mit Flansch und Innensechsrund

Als Werkstoffe insbesondere für Zahnräder und Zahnstangen kommen harte Kunststoffe wie Polypropylen (PP), Polyamid (PA) und Polyvinylidenfluorid (PVDF) in Betracht, die besonders ruhige Laufeigenschaften versprechen. Zahnräder aus Messing- oder Edelstahl sind besonders für die Übertragung größerer Kräfte und für den Einsatz bei höheren Temperaturen geeignet.

Stirnzahnrad aus Edelstahl rostfrei - Modul 1,0-2,0 Stirnzahnrad aus Kunststoff (gefräst) - Modul 0,5-2,0 Stirnzahnrad aus Kunststoff (gespritzt) - Modul 0,5-2,0

Motor, Motortechnik und Kupplungen

Der Gesamtbereich „Motorenbau“, der sowohl den Kleingerätebau als auch den Kfz-Motorenbau einschließt, basiert fast ausschließlich auf dem Verbauen von Normteilen. Das ermöglicht nicht nur die rationelle Produktion großer Stückzahlen, sondern in der Folgezeit auch die Vereinfachung der notwendigen Wartung und Reparatur von damit bestückten Systemen. Grundlegende Bauteile im Motorenbau sind technische Vorrichtungen zur Übertragung von Rotations-Bewegungen und -Kräften auf nachfolgende Systeme und ihre Steuerung. Die Kraftübertragung erfolgt grundsätzlich von der Kraftquelle, etwa einem Motor gleich welcher Bauart, über ein kraftleitendes Bauelement, beispielsweise einer Welle, zur Wirkungsstelle, wo die Kraft in Arbeit, etwa zum Antrieb eines Werkzeugs, gewandelt wird. Kugelgelenke und Kreuzgelenke ermöglichen auch die flexible, nichtlineare Kraftweiterleitung.

Zahnkupplung-Nabenteil aus PA 6.6 (Polyamid 6.6)  PP-Schnellverschlusskupplung, NW 7,2 mm - Schalttafel

Ketten, Kettenräder und Kettenspanner

Ketten zur Kraftübertragung sind für den Maschinen- und Gerätebau unverzichtbare Bauelemente. Auch Sie sind Normteile. Das Prinzip der Kraftübertragung besteht darin, dass eine in sich geschlossene Kette von der Zähnung eines auf der Achse sich drehend bewegenden Kettenrades vorgetrieben wird, um ein gleichartiges, passives Kettenrad an anderer Stelle in entsprechende Drehbewegung zu versetzen. Durch die Verwendung von Kettenrädern unterschiedlicher Durchmesser und damit unterschiedlicher Zahnzahlen zur Kraftübertragung lassen sich die Drehzahlen an der Passivseite sowohl untersetzen als auch übersetzen. Wegen ihrer großen Zuverlässigkeit haben sich dafür vor allem Rollenketten aus Edelstahl bewährt, die auch die Kraftübertragung über längere Distanzen zulassen, wie bei Kettengetrieben von Fahrrädern millionenfach realisiert. Dazugehörige professionelle Hilfsmittel, wie Kettenspanner und Kettentrenner, erleichtern die Montage und Wartung von Kettengetrieben.

Einfach-Rollenkette aus Stahl - nicht rostfrei  Kettenspannrad für Einfach-Kettenspanner

Klemmringe

Klemmringe sind Bauelemente aus Aluminiumlegierungen oder Edelstahl zur axialen Justage und Fixierung von Wellen. Im Gegensatz zu Stellringen, die grundsätzlich den gleichen Zweck erfüllen und aus einem geschlossenen Ring mit Gewindestift zur Befestigung auf der Welle bestehen, sind Klemmringe entweder geschlitzt oder aus zwei Halbringen zusammengesetzt. Wegen ihrer einfachen Befestigung mit Madenschrauben (Gewindestiften) besteht bei Stellringen die Gefahr der Beschädigung der Welle, insbesondere von Wellen aus Kunststoffen, aber auch die Möglichkeit der unbemerkten Lockerung nach längerer Beanspruchung. Die Festmontage von geschlitzten oder zweiteiligen Klemmringen erfolgt hingegen mittels Senkschrauben im Ring selbst, die sich beim Verschrauben dem Durchmesser der Welle angleichen und den Ring so passgenau darauf festklemmen. Geschlitzte und zweiteilige Klemmringe gewährleisten dadurch eine hinreichend gleichmäßige Verteilung der Klemmkräfte. Zweiteilige Klemmringe bieten zu dem noch den Vorteil der schnellen Montage auch unter engen räumlichen Bedingungen. Für schnelllaufende Wellen sind zweigeteilte Klemmringe den einfach geschlitzten unbedingt vorzuziehen, da die Masseverteilung bei geschlitzten Klemmringen wegen der Einmalverschraubung nicht gleichmäßig ist. Die daraus resultierend Unwucht führt zu Laufunruhen und damit zu erhöhter Belastung und schnellerem Verschleiß der Wellenlager.

Sortimentskasten mit Passfedern und Klemmringen

Einige Bemerkungen zu den eingesetzten Materialien von Normteilen

Für mechanisch und thermisch hochbeanspruchte Bauteile werden generell chemisch modifizierte Stähle eingesetzt, die durch Teniferierung in einer Cyanid-Cyanat-Schmelze mit nachfolgender Warmbehandlung (Tenifer®-Q und Tenifer® -QPQ-Verfahren) oder Nitridierung in der Gasphase bei höheren Temperaturen mit Ammoniakgas oberflächlich gehärtet worden sind. Beide Veredlungsverfahren laufen letztendlich auf die Erzeugung einer festen und zugleich dichten Schicht aus hartem, „nicht-stöchiometrischen“ Eisennitrid (Fe3N1+x) auf der Metalloberfläche hinaus.

In der Lebensmittelindustrie, Pharma- und Medizintechnik sowie Biotechnik werden vorzugsweise hochwertige Kunststoffe eingesetzt, wie Polypropylen (PP), Polyamid (PA) und Polyvinylidenfluorid (PVDF). Sie finden auch in diesen sensiblen Bereichen für antriebstechnische Normteile ihren Einsatz.

Normteile Antriebstechnik sind universell einsetzbar und austauschbar

Der Bereich Konstruktionstechnik und Maschinenbau ist für Normteile ein großes Einsatzgebiet. Die Norm führt dazu, dass Einzelteile, sogar ganze Baugruppen gegeneinander austauschbar und oft auch branchenübergreifend ersetzbar sind. Die Verfügbarkeit in kleinen Losgrößen ist besonders für Anwender in labortechnischen Bereichen und Versuchslaboratorien von hohem Interesse. Der Markt für Antriebstechnik ist von Innovation und Wachstum geprägt. Die Realisierung von Neuentwicklungen wird durch einen hohen Standardisierungsgrad massiv unterstützt. Für Unternehmen, die standardisierte Teile herstellen, sind qualitativ hochwertige Produkte wie Normteile ein ausschlaggebender Erfolgsfaktor bei der qualitativ gleichbleibenden Herstellung.