Maximale Belastungen

Es gibt fünf Szenarien, die den Ausfall eines Kugelgewindetriebes wegen Überlastung verursachen können:

• Dynamische Überlastung, d.h. es kommen zu viele Umdrehungen bzw. zu hohe Belastungen während des Betriebes vor, die zu früh zur Materialermüdung führen. Dies kann durch Wahl einer ausreichend hohen dynamischen Tragzahl vermieden werden. Siehe "Lebensdauer"
• Überschreitung der statischen Tragzahl: Dies führt auch beim einmaligem, kurzzeitigen Auftreten einer solchen Last zu bleibenden Verformungen von Kugeln und Laufbahn, die einen ordnungsgemäßen Betrieb nicht mehr erlauben. Die statischen Tragzahlen sind in den technischen Daten aufgelistet.
• Ausknickung der auf Druck belasteten Spindelwelle: Dies ist eine Frage der freien Spindellänge, ihres Durchmessers und der Lagerungsart. Siehe den Absatz "Knickung" auf dieser Seite.
• Bruch des Mutternkörpers bzw. Abriß der Befestigungsschrauben: Dies kann bereits vor erreichen der statischen Tragzahl eintreten und ist Gegenstand des Links "Bruchlast" auf dieser Seite.
• Radialkräfte d.h. Kugelgewindetriebe werden hauptsächlich für die Aufnahme von Axialkräften dimensioniert, daher gelten die Belastungswerte dieses Kataloges für rein axiale Belastungen, Ausrichtungstoleranzen von Lagerungen und Linearführungen können jedoch zu Radialkräften führen, welche unbedingt minimiert werden sollten. Bei beabsichtigter Belastung mit Radialkräften bitten wir um Rücksprache.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, Knicksicherheit nachzuweisen. Im Maschinenbau verbreitet ist die Anwendung der Euler'schen Formeln. Bei Luftfahrtanwendungen dagegen ist eine genauere Berechnung notwendig, die wir in solchen Fällen gerne für Sie durchführen.

Auf der folgenden Seite finden Sie ein einfaches Verfahren zum Nachweis der Knicksicherheit, das Ihnen komplexe Berechnungen erspart.

Knickung

Nicht alle Kugelgewindemuttern können bis zur statischen Tragzahl belastet werden. Bei Ausführungen mit hoher dynamischen Tragzahl (die wegen der gewünschten Ermüdungslebensdauer evtl. gewählt werden muß) ist auch die statische Tragzahl zwangsläufig sehr hoch. Es kann dann schon vor Erreichen dieser Last zum Bruch von Flansch, Mutternkörper oder Befestigungsschrauben kommen. Hier finden Sie die maximalen, sicher einsetzbaren Axialkräfte.

Bruchfestigkeit

Eine vernünftige Dauerbelastung eines Kugelgewindetriebs liegt in der Regel bei gut 10% der dynamischen Tragzahl Ca.
Eine Belastung von genau 10% von Ca würde zu einer rechnerischen Ermüdungs- lebensdauer von 109 Umdrehungen führen. Dies ist die Obergrenze des Gültigkeitsbereiches der Lebensdauerrechnung.
Die mittlere Belastung wird daher eher etwas höher liegen, jedoch normalerweise nicht über 20% von Ca. 

Kurzzeitig kann die Last höher liegen, jedoch bei vorgespannten Muttern mit 2-Punkt-Kontakt nicht über dem 2,8-fachen der Vorspannung. Die Vorspannung wiederum liegt bei 5%-10% von Ca. 

Als Faustregel kann angenommen werden, dass die Last auf einen Kugelgewindetrieb, der in einer Werkzeugmaschine verbaut ist, zwischen 10% und 30% der dynamischen Tragzahl betragen darf. Jedoch werden viele Steinmeyer Kugelgewindetriebe in Anwendungen eingesetzt, bei denen die Last bis zu 100% der dynamischen Tragzahl reicht. Das aber bei sehr kleinen Geschwindigkeiten und Beschleunigungen. Ein Anwendungsfall sind Spritzgussmaschinen bei denen hohe Kräfte bei reduzierter Geschwindigkeit auftreten. Für nähere Informationen kontaktieren Sie unsere Ingenieure.

"Last" bedeutet in diesem Zusammenhang die zusammengesetzte (modifizierte) Belastung aus Vorspannung und äußerer Last.

Berücksichtigung der Vorspannung