Spannungsverlauf eines Volumenelements im Freilauf-Wälzkontakt

Martinewski, Viktor GND; Lohrengel, A. GND

Der Freilauf ist ein Maschinenelement, welches die Funktion der richtungsabhängigen Drehmomenttransmission erfüllt. Die Übertragung des Drehmoments erfolgt über das Abwälzen des Klemmelements zwischen den An- und Abtriebskomponenten. Für den Fall des Klemmrollenfreilaufs beträgt das überwälzte Volumen während dieses Wälzvorgangs in der Regel nur wenige Millimeter. Das gleiche Volumen wird sowohl in Belastungsrichtung als auch in Entlastungsrichtung beansprucht. In der Berechnung der Lebensdauer von Freiläufen wird angenommen, dass durch diesen Zustand das Volumen doppelt belastet wird. Werden die zeitlich abhängigen Spannungsverläufe einzelner Volumen unterhalb der Oberfläche betrachtet, ist zu erkennen, dass diese Annahme nicht für jedes Volumenelement gilt: einige weisen ein doppeltes Schwingspiel je Belastung auf, andere wiederum nur ein einfaches Schwingspiel. Es wird die Möglichkeit geboten die Beanspruchung des Materials unterhalb der Oberfläche für die Optimierung der Berechnungsansätze neu zu quantifizieren.

The freewheel clutch is a machine element that fulfills the function of directiondependent torque transmission. The special geometry of the freewheel enables an almost friction-free overtaking operation. In the opposite direction of rotation a torque is transmitted through a frictional rolling process. The traveled distance of the roller during the loading and unloading process is generally only a few millimeters. When calculating the service life of freewheels, it is assumed that the volume underneath the rolling contact is rolled-over twice and thus a load cycle has also to be counted twice. Considering the time-dependent stress curves of individual volume elements, it can be seen that this assumption does not apply to every volume element. It is possible to re-quantify the subsurface-stresses for the calculation approaches.

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Martinewski, Viktor / Lohrengel, A.: Spannungsverlauf eines Volumenelements im Freilauf-Wälzkontakt. Clausthal-Zellerfeld 2021. TU Clausthal.

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