Das Gewicht der ungestützten Spindellänge beschreibt die Masse des frei auskragenden, also nicht zusätzlich abgestützten Spindelabschnitts des Gewindetriebs. Gemeint ist jener Teil der Spindel, der zwischen zwei Lagerpunkten oder zwischen Lager und Mutter “frei hängt” und nicht durch zusätzliche Führungselemente getragen oder gestützt wird.
Das Gewicht dieses frei auskragenden Abschnitts ist ein wichtiger Parameter bei der Auslegung von Kugel- und Trapezgewindetrieben, da es einen direkten Einfluss auf:
- Durchbiegung der Spindel
- Eigenfrequezen und Schwingungsverhalten
- Kritische Drehzahl
- Betriebsstabilität bei hohen Geschwindigkeiten
- Verschleiß und Lagerbelastung
nimmt. Je größer das Gewicht des freien Spindelteils, desto stäker sind die Biegebelastungen und desto niedriger fällt die kritische Drehzahl aus: Die Spindel neigt eher zu Schwingungen, Vibrationen und potenzieller Instabilität.
Wie wird das Gewicht bestimmt?
Das Gewicht ergibt sich aus:
- Ungestützte Länge der Spindel
- Spindeldurchmesser (Außendurchmesser)
- Materialdichte
- Geometrie (Vollspindel oder Hohlspindel)
Vereinfachte Formel:
Einsatz bei Auslegung und Berechnung
Das Gewicht wird insbesondere benötigt für:
- Berechnung der kritischen Drehzahl (Whirling/Buckling)
- Berechnung der Eigenfrequenzdn
- Simulation der Durchbiegung unter Eigengewicht
- Bestimmung der maximal zulässigen Beschleunigung
- Bewertung der Lager- und Mutternlasten
In langen, schlanken Spindeln, .B. bei hohen Verfahrwegen, wird dieser Wert besonders wichtig, weil das Eigengewicht die dominierende Einflussgröße auf das dynamische Verhalten wird.
Praxisbeispiel
Eine 1,2 m lange, ungeschützte 20 mm-Spindel hat deutlich mehr Durchbiegung und eine viel niedrigere kritische Drehzahl als eine Spindel gleicher Länge, die zwischengelagert oder durch eine Führung unterstützt ist. Das erhöhte Eigengewicht dieses Abschnitts wirkt als zusätzliche Last, die die Spindel “durchhängen” lasst und Schwingungen erleichtert.