Polygonverbindung

Keilwellenverbindung im Vergleich zur Polygonverbindung.

Die Polygonverbindung ist ein Maschinenelement, welches oft im allgemeinen Maschinenbau anzutreffen ist. Durch ihre charakteristische Polygonform wird sie den sogenannten Unrundverbindungen zugeteilt. Dabei gehört sie zu den lösbaren bzw. verschieblichen Verbindungen. Sie werden vor allem bei stoßenden Beanspruchungen eingesetzt. Die Grundform ist meist das Dreieck oder Quadrat. Sie kann als Welle-Nabe-Verbindung zum Beispiel alternativ zu anderen Profilwellenverbindungen (Keilwellenverbindung) eingesetzt werden. Nach DIN 32711 werden verschiedene Formen der Verbindung wie zum Beispiel Form P3G (Dreieck) oder P4C (Viereck) und deren Abmessungen kategorisiert.

Auslegung

Polygonverbindung P3G an einem Wellenstumpf.

Rechnerisch wird die Verbindung auf die zulässige Flächenpressung des Werkstoffes überprüft. Für das P3G-Profil gilt:

$p_m \approx \frac{K_A \cdot T_{nenn}}{l' \cdot \left(0,75 \cdot \pi \cdot e_1 \cdot d_1 + 0,05 \cdot d^2_1 \right)} \leq p_{zul}$

Und für die Form P4C:

$p_m \approx \frac{K_A \cdot T_{nenn}}{l' \cdot \left( \pi \cdot e_r \cdot d_r + 0,05 \cdot d^2_r \right)} \leq p_{zul}$

Mit:

• T_nenn: zu übertragendes Nenndrehmoment
• K_A: Anwendungsfaktor
• e_r = (d₁ - d₂)/4: rechnerische Exzentergröße
• d_r = d₂ + 2e_r: rechnerischer theoretischer Durchmesser
• d₁, d₂, e: Profilgrößen nach Norm
• l: tragende Profillänge
• p_zul: zul. Flächenpressung

Zusätzlich muss auch noch der durch Torsion, Biegung, Zug und Druck beanspruchte Querschnitt nach den anerkannten Regeln der Technik überprüft werden.

Vorteile

• sehr geringe Kerbwirkung
• Selbstzentrierung (Flankenzentriert)
• sehr hohe Drehmomente können aufgenommen werden
• gute dynamische Eigenschaften

Nachteile

• hohe Flächenpressung
• radiale Kräfte (Sprengkräfte auf Nabe)
• teuer im Vergleich zur Passfeder
• Dimensionierung

Quellen

• Maschinenelemente, Muhs, D., Vieweg, 2003