Mechanische Kraftübertragung: Fliehkraftkupplung und Metallermüdung

Wenn ich unter viel Stress stehe, habe ich manchmal die nervöse Angewohnheit, eine Büroklammer zu greifen, die Kurven zu begradigen und sie dann wiederholt hin und her zu biegen. Schließlich erreicht der Draht einen Punkt, an dem er gerade bricht.

Mein Clip ist wegen Metallermüdung gerissen. Metallteile sollen ermüden, wenn sie sich wiederholenden Kräften ausgesetzt werden, wie sie beispielsweise durch Verdrehen und Biegen auftreten. Metall reißt und bricht schließlich aufgrund von Beanspruchung.

Was passiert also bei Metallermüdung? Abbildung 1 zeigt die vereinfachte Atomstruktur einer Metallprobe.

Abbildung 1

Wenn sich Metall verformt, z. B. beim Biegen, müssen sich seine Atomreihen relativ zueinander bewegen, wie in Abbildung 2 dargestellt.

Figur 2

Die Bewegung von Atomreihen führt zu einer Veränderung der Struktur, wodurch die Bindungen zwischen den Atomen aufgebrochen werden. Dies führt zur Bildung kleiner Risse entlang der Metalloberfläche, Risse, die schließlich mit jeder nachfolgenden Biegung tiefer in das Metall wandern. Mit der Zeit wird das Metall durch Risse so stark beeinträchtigt, dass ein Bruch auftritt.

Metallermüdung kann auch bei Fliehkraftkupplungsmechanismen auftreten. Elektrowerkzeuge wie Rasenmäher arbeiten im Allgemeinen während eines Tages mehrmals zwischen Leerlauf- und Arbeitsgeschwindigkeit. Wie wir in früheren Artikeln erfahren haben, bleiben die Federn im Fliehkraftkupplungsmechanismus eingezogen, wenn der Motor im Leerlauf läuft. Wenn der Motor beschleunigt, verlängert die auf die Kupplungsschuhe wirkende Fliehkraft die Federn. Aufeinanderfolgende Ein- und Ausfahrungen führen dazu, dass sich das Metall in den Federn verbiegt und im Laufe der Zeit wie bei meiner Büroklammer ermüdet und die Metallfedern brechen.

Das nächste Mal werden wir weiter über Fliehkraftkupplungsfehler sprechen und erfahren, wie die Federn in einem Kupplungsmechanismus versagen können, ohne dass das Metall die Bruchstelle erreicht.

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