Was ist ein Drehzapfen?
Ein Drehzapfen ist eine rotierende Welle mit einem konischen Ende im Bereich des Maschinenbaus und der mechanischen Bearbeitung.
Er wird zusammen mit einem Lager für den Drehzapfen verwendet. Wie weiter unten beschrieben, werden manchmal mit hohen Drehzahlen rotierende Elemente als Komponenten in verschiedene mechanische Geräte eingebaut. In diesen Fällen muss die Reibung der rotierenden Teile verringert werden und hier kann der Drehzapfen nützlich sein.
Die Drehzapfen stehen über mehrere Kugeln mit dem Lager in Kontakt, was aufgrund der von den Kugeln verursachten Rollreibung den Vorteil hat, dass der Reibungskoeffizient reduziert wird.
Anwendungen von Drehzapfen
Drehzapfen werden als rotierende Wellen in Geräten eingesetzt, die sich mit hoher Geschwindigkeit drehen. So werden beispielsweise Turbomolekularpumpen zur Erzeugung eines Hochvakuums (0,1-10-5 Pa) in Vakuumfabriken und in der akademischen Forschung eingesetzt. Drehzapfen werden in Turbomolekularpumpen verwendet, in denen sich mehrere Schaufeln mit annähernd Schallgeschwindigkeit drehen.
Ebenso werden sie in Computerfestplatten (HDDs) eingesetzt, wo sich die Platten mit hoher Geschwindigkeit drehen und die Daten von Magnetköpfen gelesen und geschrieben werden. Auch hier finden Drehzapfen Verwendung, um die Reibungsverluste in den rotierenden Körpern zu verringern.
Funktionsweise von Drehzapfen
Drehzapfen werden mit Drehzapfenlagern (Lagern) verbunden, um den rotierenden Teil zu bilden. Drehzapfenlager bestehen aus einem Außenring und mehreren Kugeln, durch deren Mitte die Spitze des Drehzapfens läuft und mit den Kugeln in Kontakt ist. Durch die Drehung der Kugeln in Kontakt mit der Welle kann der Reibungskoeffizient mit der Welle vorgeschlagen werden.
Die von diesen Kugeln getragenen Lager werden als Kugellager bezeichnet. Die Spitze des Drehzapfens hat eine konische Form, die in der Regel von der Seite gesehen einen Winkel von 60 ° aufweist. Die Spitze ist mit einer kleinen kugelförmigen Fläche versehen.
Ein Schmiermittel kann erforderlich sein, insbesondere wenn die Drehzapfen über einen längeren Zeitraum bei hohen Geschwindigkeiten eingesetzt werden. Die Größe des Drehzapfenlagers muss auch unter Berücksichtigung des Gewichts der rotierenden Teile bestimmt werden. Neben den Drehzapfen gibt es auch zylindrische Lager (Gleitlager).
Gleitlager haben eine größere Kontaktfläche zwischen dem Lager und der Welle, was zu höheren Reibungsverlusten führt, sind aber bei der Leistungsaufnahme über die Kontaktfläche effizienter.