Wellenberechnung für sichere
Produkte von Anfang an

Wellen übertragen Drehmomente und Kräfte zwischen den Komponenten eines Antriebs. Biegung, Torsion, Kerben, Lagerung und wechselnde Lasten bestimmen, ob die Konstruktion den geforderten Betrieb dauerhaft aushält.

Mit MDESIGN lassen sich Wellen und Achsen geometrisch aufbauen und nach DIN 743, FKM-Richtlinie oder ANSI bewerten. Festigkeitsnachweise, Verformungen, Lagerreaktionen und kritische Drehzahlen schaffen eine belastbare Grundlage für Auslegung, Freigabe und technische Dokumentation.

Die DIN 743 gehört zu den etablierten Grundlagen für den statischen und dynamischen Nachweis von Wellen und Achsen. Berücksichtigt werden neben der Belastung auch Bauteilgeometrie, Kerbwirkung, Oberflächenzustand und Größeneinflüsse.

Für relevante Stellen der Welle werden Sicherheiten gegen Dauerbruch und Fließen sowie Spannungen aus Zug/Druck, Biegung und Torsion ermittelt. Formzahlen, Stützzahlen und Kerbwirkungszahlen fließen in die Bewertung ein.

Damit lässt sich nachvollziehen, ob ein Querschnitt ausreichend dimensioniert ist oder eine konstruktive Änderung erforderlich wird.

Absätze, Nuten, Bohrungen, Presssitze oder Verzahnungen verändern den Spannungsverlauf und müssen an der richtigen Position berücksichtigt werden. Die Wellengeometrie kann deshalb mit unterschiedlichen Querschnitten und Kerbformen aufgebaut oder per STEP aus einem vorhandenen CAD-Modell übernommen werden.

Lagerstellen, Kräfte, Momente, Leistungen und Drehzahlen werden am Modell hinterlegt. Auch Lagersteifigkeiten, Eigengewicht oder Kreiseleffekte stehen für weiterführende Berechnungen zur Verfügung.

Für die Werkstoffauswahl enthält MDESIGN genormte Datensätze nach DIN 743-3 mit den relevanten Festigkeits- und Elastizitätskennwerten. Eigene Werkstoffe und firmeninterne Werte können ergänzt und für weitere Berechnungen gespeichert werden.

So entsteht ein Berechnungsmodell, das Geometrie, Material und Belastung in einem gemeinsamen Zusammenhang abbildet.

Nach der Berechnung stehen Spannungen, Sicherheitswerte, Lagerkräfte, Momentenverläufe, Verformungen und weitere Nachweisgrößen zur Verfügung. Ihre Verteilung entlang der Welle zeigt, welche Querschnitte oder Kerbstellen die Konstruktion bestimmen.

Kritische Bereiche können mit konstruktiven Änderungen gezielt entschärft werden – etwa durch angepasste Durchmesser, Übergangsradien, Kerbgeometrien oder eine veränderte Lageranordnung.

Neben dem reinen Festigkeitsnachweis unterstützen die Ergebnisse damit auch bei der Dimensionierung und beim Vergleich von Varianten.

In der Antriebstechnik ist die zuverlässige Übertragung von Drehmomenten entscheidend. Neben der Welle selbst müssen daher auch Welle-Nabe-Verbindungen sicher ausgelegt werden.

MDESIGN ermöglicht die Berechnung und Bewertung unterschiedlicher Verbindungstypen und integriert diese direkt in die Gesamtbetrachtung der Welle.

Damit lässt sich nicht nur die Welle, sondern das gesamte Übertragungssystem sicher auslegen.