Selbsthemmung

1. Ohne, mit statischer oder mit dynamischer Selbsthemmung?

Selbsthemmung wird allgemein als die Fähigkeit eines mechanischen Systems definiert, eine Position zu halten, ohne dass eine zusätzliche Kraft oder Bremse erforderlich ist. Dies bedeutet, dass das System nicht von selbst in Bewegung gerät, wenn kein externes Drehmoment oder keine externe Kraft aufgebracht wird. Im Detail unterscheidet man zwischen statischer und dynamischer Selbsthemmung.

Um über Selbsthemmung bei Spindelhubgetrieben und Hubzylindern eine Aussage machen zu können, werden der Steigungswinkel und die Gewindeart betrachtet. Die Selbsthemmung kann einerseits das Schneckengetriebe betreffen und andererseits das Trapezgewinde. Zur Bewertung der Hemmung wird in Hubanlagen allerdings nur das Trapezgewinde betrachtet.

2. Grad der Hemmung durch Steigungswinkel

Eine eindeutige Aussage zur Art der Hemmung liefert der Steigungswinkel φ nach folgenden Kriterien:

1. Steigungswinkel > 4,5° 🠖 Keine Selbsthemmung
2. Steigungswinkel 2,4° < φ < 4,5° 🠖 Statische Selbsthemmung *
3. Steigungswinkel < 2,4° 🠖 Dynamische Selbsthemmung *

(* Voraussetzung is ein vibrationsfreier Betrieb)

3. Definition statischer und dynamischer Selbsthemmung

Statische Selbsthemmung: Hier bleibt das System in einer festen Position, auch wenn eine externe Axialkraft auf die Spindel ausgeübt wird. Das Getriebe lässt sich also im ruhigen und erschütterungsfreien Zustand nicht von selbst über das Schneckenrad in Gang bringen. Die statische Selbsthemmung als Bremsfunktion einzubringen wird üblicherweise nicht in Risikoanalysen für automatische Anwendungen angesetzt. Ausnahmen bilden handbetriebene und teilweise auch horizontale Anlagen. Allerdings können Vibrationen oder Erschütterungen die statische Selbsthemmung aufheben, wodurch das Getriebe bei einer Last auf der Abtriebsseite wieder in Bewegung geraten kann.

Dynamische Selbsthemmung: Bei dieser Form der Selbsthemmung kommt das System sofort oder nach kurzer Zeit zum Stillstand, wenn das Antriebsmoment entfernt wird, auch wenn an der Spindelseite noch eine Axialkraft wirkt. Das heißt, dass das Getriebe nach Abschaltung des Motors selbstständig zum Halt kommt. Die dynamische Selbsthemmung darf auch in sicherheitsrelevanten Funktionen als Bremssystem angesehen werden.

4. Abhängigkeit von Material, Oberfläche und Schmierung

Die dynamische Selbsthemmung hängt stark vom Reibwert der Materialpaarung ab. Die Reibung zwischen den Kontaktflächen der Spindel und der Mutter spielt eine entscheidende Rolle, da höhere Reibwerte die Selbsthemmung begünstigen. Auch die Oberflächengüte der Kontaktflächen ist wichtig: Eine raue Oberfläche kann die Reibung erhöhen und somit die Selbsthemmung verbessern. Darüber hinaus beeinflusst die Art und Menge der Schmierung den Reibwert. Eine zu starke Schmierung kann die Selbsthemmung verringern, da sie die Reibung zwischen den Kontaktflächen reduziert.