Maschinenteile konstruieren für Industrie, Forst und Landwirtschaft

Zahnräder mit korrektem Evolventenprofil

Ein Zahnrad ist durch Modul, Zähnezahl und Eingriffswinkel definiert. Der Modul m gibt die Zahngröße in Millimetern an, der Teilkreisdurchmesser ergibt sich aus Modul mal Zähnezahl. Der Standard-Eingriffswinkel beträgt 20° nach ISO 53. Zwei kämmende Räder müssen denselben Modul und Eingriffswinkel haben. Der Achsabstand ist die halbe Summe der Teilkreisdurchmesser.

Wir zeichnen die Zähne mit exaktem Evolventenprofil, nicht mit Kreisbögen, die oft Geräusche und schnellen Verschleiß verursachen. Unter etwa 17 Zähnen tritt bei 20° Eingriffswinkel Unterschnitt auf; dagegen hilft eine Profilverschiebung. Aus einem verschlissenen Rad berechnen wir den Modul über Kopfkreisdurchmesser und Zähnezahl. Ohne Profilverschiebung gilt für den Kopfkreis m × (z + 2). Kettenräder zeichnen wir nach Teilung und Rollendurchmesser der Kette gemäß ISO 606.

Zahnräder aus POM oder PA laufen leiser und brauchen keine Schmierung, vertragen aber weniger Last und Wärme als Stahl. In Getrieben mit gemischten Werkstoffen ist oft das kleinere Rad aus Metall und das größere aus Kunststoff, weil die Zähne des kleinen Rads häufiger im Eingriff sind. Ersetzt Kunststoff ein Stahlrad, vergrößern wir gern etwas die Zahnbreite.

Wellen, Passungen und Lagersitze

Passungen nach ISO 286 legen fest, wie Bohrung und Welle zusammenspielen. H7/g6 ergibt eine Spielpassung mit kleinem Spiel für bewegliche Teile. H7/h6 ist eine Gleitpassung, die sich von Hand montieren lässt, und H7/p6 eine Presspassung für Naben, die ohne Passfeder fest sitzen sollen. Wir wählen die Passung nach Funktion und schreiben sie direkt an das Maß, etwa Ø25 H7.

Lagersitze legen wir nach den Tabellen des Lagerherstellers aus. Bei Umfangslast am Innenring sitzt das Lager oft mit k6 auf der Welle und H7 im Gehäuse, doch Belastung und Lagerbauart entscheiden. Passfedernuten zeichnen wir nach DIN 6885 mit Passfederbreite und Nuttiefe passend zum Wellendurchmesser. Wellenabsätze erhalten einen Hohlkehlradius, der kleiner ist als die Kantenabrundung des Lagers, damit es plan anliegt. Ein häufiger Fehler bei selbst gezeichneten Wellen: Alle Maße bekommen dieselbe enge Toleranz. Das macht das Teil teuer, aber nicht besser. Wir setzen Passungen nur dort, wo Teile zusammentreffen, der Rest folgt den Allgemeintoleranzen.

Buchsen, Verschleißteile und Werkstoffe

In Land- und Forstmaschinen sitzen viele Gleitlager und Buchsen, die in Schmutz und Nässe schnell verschleißen. Eine Buchse aus POM oder PA kann bei mäßiger Last eine gute Alternative zu Bronze sein, weil sie ohne Schmierung läuft. Kunststoff quillt jedoch durch Feuchtigkeit, besonders PA, und braucht deshalb mehr Lagerspiel als Metall. Schmutz ist oft ein größeres Problem als die Last. Eine offen zu Erde und Sand liegende Buchse kann geschmiert sogar schneller verschleißen, weil das Fett Partikel bindet. Eine Dichtung oder ein Schutz vor dem Lager hilft dann mehr als ein härterer Werkstoff.

Für einzelne Verschleißteile kann ein 3D-Druck aus kohlefaserverstärktem PA als schneller Ersatz dienen, bis ein Metallteil vorliegt. Wir beurteilen die Belastung und sagen klar, wenn ein gedrucktes Teil nur eine Übergangslösung ist. Bei wiederkehrenden Schäden konstruieren wir neu, statt zu kopieren – siehe auch Ersatzteil nachkonstruieren.

Halter, Hauben und Schutzeinrichtungen

Halter für Hydraulikventile, Arbeitsscheinwerfer, Kameras und Zubehör gehören zu den häufigsten Aufträgen. Wir gehen von vorhandenen Lochbildern aus und zeichnen den Halter aus Blech, Profil oder gefrästem Aluminium. Oft ist ein gekantetes Blechteil am günstigsten und zugleich am stabilsten; dann liefern wir eine DXF mit Abwicklung. Halter an Anbaugeräten erleben Stöße und Vibrationen, die sich schwer exakt berechnen lassen. Wir vermeiden daher scharfe Ecken und Schweißnähte in hoch belasteten Zonen. Eine gekantete Lasche ist uns lieber als eine geschweißte, und Schraubverbindungen erhalten reichlich Reserve und Sicherungsmutter oder Schraubensicherung.

Schutzhauben über beweglichen Teilen sollen verhindern, dass jemand an Ketten, Wellen und Riemen gelangt. Öffnungen und Abstände gestalten wir nach den Sicherheitsabständen der EN ISO 13857 und zeichnen Befestigungen, die sich nur mit Werkzeug lösen lassen. Die Verantwortung für die CE-Kennzeichnung bleibt beim Hersteller oder bei dem, der die Maschine umbaut. Hauben, die zur Wartung geöffnet werden, erhalten Scharniere oder Führungen. So lassen sie sich leicht wieder anbringen und bleiben nicht liegen.

Maschinenteile konstruieren mit Zeichnungen für die Werkstatt

Ein Maschinenteil ist nie besser als die Unterlagen für die Werkstatt. Wir liefern STEP für die CNC-Programmierung und eine PDF-Zeichnung nach ISO 128 mit Ansichten, Schnitten, Maßen, Passungen und Gewinden. Allgemeintoleranzen geben wir nach ISO 2768-1 an, meist Klasse m. Rauheiten stehen als Ra-Werte dort, wo die Funktion es verlangt, etwa Ra 0,8–1,6 µm an Lagersitzen.

Form- und Lagetoleranzen nach ISO 1101 setzen wir dort ein, wo sie einen Unterschied machen, etwa Koaxialität zweier Lagersitze oder Rechtwinkligkeit zu einer Anlagefläche. Enge Toleranzen ohne Bedarf vermeiden wir, denn jedes unnötige Hundertstel kostet Maschinenzeit. Mehr zu den Unterlagen unter technische Zeichnungen und im Ratgeber Toleranzen und Passungen.

Die Zeichnung erhält ein Schriftfeld nach ISO 7200 mit Artikelnummer, Werkstoff, Revision und Maßstab. Änderungen werden in einer Revisionstabelle erfasst, damit die Werkstatt immer weiß, welche Version gilt.

Richtwerte für Maschinenteile

Richtwerte für übliche Fälle. Belastung, Werkstoff und die Angaben des Lagerherstellers bestimmen die endgültige Auslegung.

Das benötigen wir von Ihnen

• Das verschlissene oder defekte Teil oder Fotos mit Maßen
• Marke, Modell und Seriennummer der Maschine
• Maße der Gegenstücke: Wellen, Lager und Lochbilder
• Belastung, Drehzahl und Umgebung (Schmutz, Nässe, Temperatur)
• Bei Zahnrädern: Zähnezahl beider Räder und Achsabstand
• Gewünschtes Fertigungsverfahren oder Ihre bisherige Werkstatt
• Stückzahl und wie schnell die Maschine wieder laufen muss

Typische Aufträge

• Zahnrad für das Getriebe einer älteren Maschine
• Kettenrad für einen Förderer
• Welle mit Passfedernut und Lagersitzen
• Buchsen und Gleitlager aus POM
• Halter für Hydraulikventil oder Arbeitsscheinwerfer
• Schutzhaube über Ketten- und Riementrieb
• Adapter zwischen Anbaugerät und Dreipunktaufhängung
• Verschleißleiste für Düngerstreuer oder Förderband
• Hydraulikblock und Adapter für Rohrverschraubungen
• Kamerahalter für eine Forstmaschine

Das beeinflusst Preis und Lieferzeit

• Anzahl der Passungen, Gewinde und Lagetoleranzen
• Zahnräder und andere Profile, die berechnet werden müssen
• Ob das Teil verbessert oder unverändert kopiert wird
• Umfang der Zeichnung: Ansichten, Schnitte und Tolerierung
• Bedarf an einem vereinfachten Festigkeitsnachweis
• Ob ein vorhandenes Teil zum Vermessen vorliegt

Das erhalten Sie

• STEP-Datei für die CNC-Programmierung
• PDF-Zeichnung nach ISO 128 mit Passungen und Toleranzen
• DXF mit Abwicklung für Blechteile
• Stückliste mit Lagern, Passfedern, O-Ringen und Schrauben
• Vereinfachte Belastungsprüfung bei Bedarf
• Gedrucktes Musterteil zur Passprobe (optional)

Häufige Fragen