Achsen [1]

[66] Achsen im Maschinenbau, unterscheiden sich von den Wellen dadurch, daß sie keine oder nur geringe Beanspruchung auf Verdrehung erleiden. Vgl. Krummachse, Krummzapfen, Flügel-, Hohl-, Kurbelwelle.

Als Beispiel zeigt Fig. 1 eine freitragende Achse von Flußeisen, Fig. 2 eine Eisenbahnwagenachse von Flußstahl nach den preußischen Normalien, die bei 130 mm Durchmesser in der Nabe nach § 75 der technischen Vereinbarungen mit 9,6 t belastet werden darf, und Fig. 3 eine gußeiserne hohle Achse. – Die graphische Berechnung, die Aufzeichnung der Momente eignet sich für das Studium der Beanspruchungen längs der Achse und findet bei komplizierten Belastungsfällen Anwendung. In gewöhnlichen Fällen berechnet man nur die Momente an den Zapfen- und Nabenstellen. So hat man z.B. an der Laufachse (Fig. 1), die bei A und B an einer fahrbaren Bühne gelagert ist und außerhalb der Lager bei Q durch den Raddruck der Laufrolle belastet wird, inmitten des Lagers A das Moment Q ∙ a cmkg = 0,l d³s, woraus sich der Zapfendurchmesser d (für s = 400 kg qcm Biegungsspannung) berechnen läßt. Für den Zapfen bei B, der als Stirnzapfen für die Kraft Q a\b zu berechnen ist, findet man mitunter kleinere[66] Werte, als zur Ausführung geeignet sind. Freitragende Achsen vermeidet man gern, weil der Laufzapfen bei A verhältnismäßig dick und zugleich der Lagerdruck Q (a + b) b groß ausfällt, besonders aber bei hoher Umdrehungszahl der Achse, weil dabei die fliegende Masse leicht schleudert. – Bei Fig. 2 gilt für die Zapfenwurzel die Momentengleichung Q₁ ∙ ¹/₂ ∙ 17 cmkg = 0,1 ∙ 9,5³ s mit der Spannung s = 600 kg/qcm für Q₁ = 6000 kg; ferner für den Querschnitt am inneren Nabenrande Q₁ ∙ 34,3 – A ∙ 11,3 + H ∙ 50 cmkg = 0,1 ∙ 13,0³ ∙ s mit s = 1150 für Q₁ = 6000, A = 6400 und H = 2400 kg. – Wenn außer den Biegungsmomenten M_b auch Drehmomente M_d wirken, z.B. an Wasserradachsen, so faßt man sie für jeden Querschnitt zu einem resultierenden ideellen Biegungsmoment M_i zusammen, und zwar: M_i = M_b + ¹/₄ M_d. wenn M_b > M_d und M_i = ⁵/₈ (M_b + M_d), wenn M_a > M_b. Hiernach setzt man M_i = 0,1 d³ s. – Die zulässige Spannung beträgt 500 kg/qcm für Stahl, 400 für Schmiedeisen, 250 für Gußeisen, 60 für Eichenholz. Von dem theoretischen Körper gleicher Fertigkeit, begrenzt durch kubische Parabeln, weicht man ab, indem man den Schaft zylindrisch oder auch konisch bildet, die Lagerstellen in Rücksicht auf späteres Nachdrehen verstärkt und die Nabensitze erhöht zur Erleichterung des Abdrehens und der Aufbringung der Naben, sowie um die Keilnuten frei auslaufen zu lassen. – Berechnung des ringförmigen Querschnittes hohler Achsen s. Hohlwelle.