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Selbsthemmung

Selbsthemmung beschreibt in der Mechanik den durch Reibung verursachten Widerstand gegen ein Verrutschen oder ein Verdrehen zweier aneinander liegender Körper. Sobald die Haftreibung überschritten ist, sind die Körper nicht mehr selbsthemmend. In der Praxis versteht man darunter lediglich die Eigenschaft zweier oder mehrerer zusammenwirkender Elemente, sich nicht selbstständig bewegen oder lösen zu können.

Die Selbsthemmung wird durch den Neigungswinkel, die Oberflächenrauhigkeit der Auflageflächen, der Werkstoffpaarung, der Gleitgeschwindigkeit, durch den Schmierstoff und die Erwärmung beeinflusst. Typische Beispiele, bei denen ein selbständiges Lösen verhindert werden soll sind Verbindungsschrauben und Schraubverbindungen mit zusätzlicher PAL-Mutter, Kegelaufnahmen oder Welle-Nabe-Verbindungen mittels eines Keils. Die Konstruktion fällt je nach Anwendungsfall sehr unterschiedlich aus.

Bei Schrauben besteht Selbsthemmung, wenn eine axiale Kraft auf die Schraube oder die Mutter zu keiner Bewegung führt. Die nötige Erhöhung der Reibung kann bei Bewegungsschrauben durch kleine Steigungswinkel und bei Verbindungsschrauben zusätzlich durch elastisches Verformen innerhalb des Gewindes beim Einschrauben sowie ein Spannen der Schraube durch Anziehen erreicht werden. Bei Getrieben wird der gleiche Effekt durch hohe Übersetzungen oder kleine Wirkungsgrade erreicht. Ein Getriebe ist selbsthemmend, wenn es sich nur über die Antriebswelle und nicht über die Abtriebswelle antreiben lässt. Besonders Schneckengetriebe erfüllen diese Anforderung besonders gut. Allerdings können Vibrationen innerhalb der Baugruppe die Bauteile voneinander trennen und damit die Selbsthemmung auflösen.

Des Weiteren unterscheidet man bei Getrieben und Gewindespindeln zwischen

• dynamischer Selbsthemmung oder auch Selbstbremsung: Der Antrieb bleibt sofort oder nach kurzer Zeit stehen, auch wenn an der Abtriebsseite noch ein Drehmoment wirkt. In der Regel wird dies bei Getrieben mit einem Wirkungsgrad kleiner 0,5 erreicht. Eingesetzt werden solche Getriebe in sicherheitsrelevanten Bereichen wie Aufzügen und Förderanlagen und bei Positioniervorrichtungen.
• statischer Selbsthemmung: Der Antrieb bleibt nur in Ruhelage stehen. Bei Abschalten des Motors und anhängender Last abtriebseitig bleibt der Antrieb nicht zuverlässig oder erst sehr spät stehen.

Keile und Kegel müssen einen kleinen Winkel aufweisen, um die nötige Spannkraft und damit Selbsthemmung zu erreichen. So werden beispielsweise auf CNC-Werkzeugmaschinen zur Werkzeugaufnahme Steilkegel verwendet, da Morsekegel aufgrund des kleineren Winkels Selbsthemmend wirken und sich daher ein automatischer Werkzeugwechsel problematisch gestaltet.

Ein interessantes Beispiel fuer die Selbsthemmung: Die Seiten zweier durchschnittlicher Taschenbuecher grob ineinanderlegen, die beiden Buecher sind durch ziehen an den Enden nicht mehr zu trennen.