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2025-06-21T17:55:41Z

Getriebe, Bewegungsgewinde: zus. Link

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[[Datei:Wago offen.jpg|mini|Typische [[Federkraftklemme]]. Die als [[Feder (Technik)|Feder]] ausgeführte Zunge wirkt gegen Auszug des [[Leiter (Physik)|Leiters]]. Bei dem sich einstellenden Anstellwinkel zum Leiter bewirkt [[Zugkraft|Zug]] auf den Leiter durch [[Haftreibung]] eine [[proportional]]e Vergrößerung des Anpressdrucks auf den Leiter, was ein Rutschen verhindert.]]
[[Datei:Spanngurt mit Klemmverschluss.jpg|mini|[[Spanngurt]] mit Klemmverschluss]]
'''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.

Die Selbsthemmung wird beeinflusst durch
* den [[Steigung #Steigungs- oder Neigungswinkel|Neigungswinkel]]
* die Oberflächen[[rauigkeit]] der Auflageflächen
* die [[Werkstoff]]<nowiki/>paarung
* den [[Schmierstoff]]
* die Erwärmung.
Um Selbsthemmung zu erreichen, wird der resultierende Winkel kleiner als der [[Arcustangens]] der Haft[[reibungszahl]] ausgeführt.

Dieses System ist widerstandsfähig gegen Lockerung der Verbindung bei dynamisch wechselnden äußeren Beanspruchungen durch [[Schwingung]]en.

== Schraubverbindungen ==
Bei [[Schraube]]n besteht ''statische'' Selbsthemmung, wenn der Steigungswinkel der Gewindeflanke kleiner als der Arcustangens der Gleitreibzahl der Materialpaarung Gewindebolzen und Gewindemutter ist.

Bei ''dynamisch'' beanspruchten Schrauben kann dies allein wegen zeitweiliger Aufhebung der Vorspannung nicht ausreichend sein. Damit die Vorspannung der Schraubverbindung stets erhalten bleibt, werden [[Dehnschraube]]n verwendet oder der Schraubenschaft wird möglichst lang ausgeführt und mit einem für den Anwendungsfall rechnerisch zu ermittelnden definierten Drehmoment angezogen.

Sollten ausreichende Schaftlängen ([[Klemmlänge]]) konstruktiv nicht möglich sein, wird die nötige Erhöhung der Reibung bei [[Gewindespindel|Bewegungsschrauben]] durch kleine Steigungswinkel und bei Verbindungsschrauben zusätzlich durch elastisches Verformen innerhalb des Gewindes beim Einschrauben sowie ein Vorspannen der Schraube durch Anziehen erreicht.

Typische Beispiele, bei denen ein selbständiges Lösen verhindert werden soll, sind wirksame [[Schraubensicherung]]en, Kegelaufnahmen oder [[Welle-Nabe-Verbindungen]] mittels eines [[Keil (Technik)|Keils]]. Die Konstruktion fällt je nach Anwendungsfall sehr unterschiedlich aus.

== Getriebe, Bewegungsgewinde ==
[[Datei:Schneckengetriebe02.jpg|mini|Selbsthemmendes [[Schneckengetriebe]]]]
Bei [[Getriebe]]n wird der gleiche Effekt durch hohe [[Übersetzung (Technik) #Das Übersetzungsverhältnis|Übersetzungen]] und [[Trägheitsmoment]]e oder kleine [[Wirkungsgrad #Mechanischer Wirkungsgrad|Wirkungsgrade]] erreicht. Ein Getriebe ist selbsthemmend, wenn es sich über die Antriebswelle, aber nicht über die Abtriebswelle antreiben lässt. Vor allem Schneckengetriebe können diese Anforderung erfüllen, wenn der [[Steigungswinkel]] kleiner ist als der wirksame [[Reibungskoeffizient #Geometrische Interpretation|Winkel des Reibkegels]].

Des Weiteren unterscheidet man bei Getrieben und [[Gewindespindel]]n:
* dynamische Selbsthemmung oder auch Selbstbremsung: Der Antrieb bleibt sofort oder nach kurzer Zeit stehen, auch wenn an der Abtriebsseite noch ein [[Drehmoment]] wirkt.<br />In [[Schneckengetriebe]]n muss der Steigungswinkel kleiner als der Winkel des Reibkegels bei [[Gleitreibung]] sein. In der Regel wird dies bei Schneckengetrieben mit einem Wirkungsgrad kleiner 0,5 erreicht; andere Getriebe wie [[Stirnradgetriebe]] sind auch bei Wirkungsgraden unter 0,5 nicht selbsthemmend.<br />Der Effekt darf in sicherheitsrelevanten Bereichen wie [[Aufzugsanlage|Aufzügen]] und [[Förderanlage]]n und bei Positioniervorrichtungen auf keinen Fall eine Bremse ersetzen, da die Selbsthemmung bereits bei kleinen Stößen oder [[Vibration]]en aufgehoben werden kann.
* statische Selbsthemmung: Der Antrieb bleibt nur in [[Ruhelage]] zuverlässig stehen, aber nicht bei Abschalten des Motors und anhängender Last abtriebseitig.

Der Effekt, dass ein bestimmtes [[Lastmoment]] nötig ist, um über die Übersetzung des Getriebes im ''Rückwärtsbetrieb'' die antriebsseitige Reibung oder ein antriebsseitiges Rastmoment zu überwinden, zeigt zwar eine ähnliche Wirkung, gilt aber nicht als Selbsthemmung.

== Keile, Kegel ==
[[Datei:Arc-boutement1.gif|mini|Animation zum Reibungskegel, zum Beispiel an einer [[Säulenbohrmaschine]]]]
Keile und [[Kegel (Geometrie)|Kegel]] müssen einen kleineren [[Kegelverhältnis|Halbwinkel]] als der Arcustangens der [[Haftreibungszahl]] zwischen Keil und zu verkeilenden Werkstück aufweisen, um die nötige Spannkraft und damit Selbsthemmung zu erreichen:

:<math>\alpha/2 < \arctan(\mu)</math>

So werden z. B. auf [[Computerized Numerical Control|CNC]]-[[Werkzeugmaschine]]n zur Werkzeugaufnahme [[Steilkegel]] verwendet, da [[Morsekegel]] aufgrund des ausgeführten Kegelwinkels selbsthemmend wirken und sich mit ihnen ein automatischer Werkzeugwechsel problematisch gestalten kann.

== Anwendungen ==
[[Datei:Betonsteinzangen.JPG|mini|Betonsteinzangen]]
* In [[Federkraftklemme]]n bewirkt die Selbsthemmung, dass ein Zug am Kabel die elektrische Verbindung nicht lösen kann.
* Manche [[Freilaufnabe]]n in Fahrrädern erreichen die Blockade in Sperrrichtung durch Selbsthemmung.
* [[Fingerfalle]]
* [[Schraubzwinge]]n
* [[Klemmzwinge]]n
* [[Steigklemme]]

== Siehe auch ==
* [[Schubladeneffekt]]

== Literatur ==
* K. Magnus, H. H. Müller-Slany: ''Grundlagen der technischen Mechanik''. 7. Auflage, Springer 2005/Nachdruck 2009, ISBN 978-3-8351-0007-7, Seite 78

== Weblinks ==
{{Commonscat|Self-locking|Selbsthemmung}}
* [http://www.bossard.com/de/Application-Engineering/Technical-Resources/Securely-fastened-connections.aspx Sichern von Schraubenverbindungen]

[[Kategorie:Statik]]
[[Kategorie:Konstruktionslehre]]
[[Kategorie:Verbindungstechnik]]

Selbsthemmung - Versionsgeschichte

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