Passfeder-Rechner
DIN 6885-1 · Flächenpressung an der Nabenflanke
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Passfeder berechnen nach DIN 6885
Die Passfeder ist die einfachste Art, ein Drehmoment formschlüssig von einer Welle auf eine Nabe zu übertragen. Ihre Maße sind in DIN 6885 nach dem Wellendurchmesser genormt — Breite und Höhe muss man also nicht auslegen, sondern nachschlagen. Zu berechnen ist die erforderliche Länge, und maßgebend dafür ist nicht die Scherfestigkeit der Feder, sondern die Flächenpressung an ihren Flanken.
Die Nachweisformel
p = 2 · T / ( d · h' · l' · n · φ ) p = Flächenpressung in N/mm² · T = Drehmoment in Nmm · d = Wellendurchmesser in mm h' = tragende Höhe (etwa 0,45 · h) · l' = tragende Länge · n = Anzahl der Federn φ = Traganteil, bei zwei Federn etwa 0,75Die tragende Länge l' hängt von der Bauform ab: Bei Form A mit den runden Stirnseiten ist l' = l − b, bei Form B mit geraden Enden ist l' = l. Die tragende Höhe ist deutlich kleiner als die Federhöhe, weil Fasen und Radien an Nut und Feder nicht mittragen.
Rechenbeispiel: Ø 30 mm Welle
Gegeben: T = 100 Nm = 100 000 Nmm, Wellendurchmesser d = 30 mm, Passfeder 8 × 7 nach DIN 6885, Form A, Länge l = 40 mm, eine Feder
Tragende Länge: l' = 40 − 8 = 32 mm
Tragende Höhe: h' ≈ 0,45 · 7 ≈ 3,15 mm
Flächenpressung: p = 2 · 100 000 / (30 · 3,15 · 32) ≈ 66 N/mm²
Für eine Nabe aus Baustahl mit einer zulässigen Pressung um 90 bis 120 N/mm² ist das ausreichend. Bei einer Nabe aus Grauguss oder Aluminium läge der zulässige Wert deutlich niedriger und die Feder müsste länger werden.
Warum zwei Federn nicht doppelt tragen
Werden zwei Passfedern um 180° versetzt angeordnet, rechnet man nur mit etwa 75 % der doppelten Tragfähigkeit. Der Grund sind Fertigungsabweichungen: Beide Nuten sitzen nie exakt gleich, deshalb trägt in der Praxis eine Feder mehr als die andere. Wer wirklich das doppelte Moment braucht, fährt mit einer längeren Nabe oder einem Pressverband meist besser.
Häufige Fragen
Warum wird auf Flächenpressung und nicht auf Abscheren gerechnet?
Weil die Passfeder bei üblichen Abmessungen viel breiter als hoch beansprucht wird — sie schert praktisch nie ab. Was tatsächlich versagt, ist die Nutflanke in der Nabe: Sie wird plastisch eingedrückt, die Verbindung bekommt Spiel und schlägt dann unter Lastwechseln aus.
Welche Passfederlänge ist sinnvoll?
Als Faustregel etwa 1,2 bis 1,5 × Wellendurchmesser. Über etwa 1,5 × d bringt zusätzliche Länge kaum noch etwas, weil sich die Welle unter Torsion verdreht und die Last dadurch ungleichmäßig über die Länge verteilt — das hintere Ende der Feder trägt dann kaum noch mit.
Welche Passung für die Nut?
Für Standardanwendungen ist der Gleitsitz mit Nabennut JS9 und Wellennut N9 üblich. Bei wechselnder Lastrichtung oder Stoßbetrieb wird enger gewählt, weil jedes Spiel in der Verbindung zu Schlagbeanspruchung führt und die Nutflanken schnell ausschlägt.
Wann ist ein Pressverband die bessere Wahl?
Bei wechselnden oder stoßartigen Drehmomenten, bei hohen Drehzahlen und überall dort, wo kein Spiel entstehen darf. Der Pressverband überträgt reibschlüssig und ohne Kerbwirkung durch eine Nut — er ist dafür aufwendiger zu fügen und schlechter zu demontieren.
Welche Passfeder gehört auf eine Welle mit Ø 40 mm?
Eine Passfeder 12 × 8 nach DIN 6885. Die Zuordnung ist über den Wellendurchmesser fest vorgegeben: Ø 22 bis 30 mm → 8 × 7; Ø 30 bis 38 mm → 10 × 8; Ø 38 bis 44 mm → 12 × 8; Ø 44 bis 50 mm → 14 × 9; Ø 50 bis 58 mm → 16 × 10. Frei wählbar ist nur die Länge — und über sie wird das übertragbare Moment eingestellt.
Wie lang muss eine Passfeder sein?
Als Anhalt 1,2 bis 1,5 · d, begrenzt durch die verfügbare Nabenbreite. Maßgebend ist aber nicht die Faustformel, sondern die Flächenpressung: tragend ist nur die tragende Höhe (etwa die halbe Passfederhöhe) mal der tragenden Länge. Reicht eine Passfeder nicht, bringt eine zweite um 180° versetzte nur etwa 75 Prozent zusätzliche Tragfähigkeit, weil sich die Last wegen der Fertigungstoleranzen nie gleichmäßig aufteilt.
Was ist der Unterschied zwischen Form A und Form B?
Form A ist rundstirnig und liegt in einer gefrästen Nut mit ebenfalls rundem Auslauf, wie sie ein Schaftfräser erzeugt. Form B ist geradstirnig und gehört in eine durchgefräste Nut, etwa vom Scheibenfräser. Form A ist der Normalfall; Form B hat den geringeren Kerbfaktor am Nutende und wird bei stark umlaufbiegebeanspruchten Wellen bevorzugt.