Was Sie beim Kauf von Antriebs- & Gelenkwellen für Traktoren beachten sollten

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Was Sie beim Kauf von Antriebs- & Gelenkwellen für Traktoren beachten sollten

Der Antriebsstrang am Traktor oder einer selbstfahrenden Bau- und Arbeitsmaschine ist ein zentrales Element von ausgesprochen großer Bedeutung. Über Getriebe und Verteilergetriebe wird das vom Motor erzeugte Drehmoment weitergegeben - einerseits natürlich an die Räder zur Fortbewegung des Traktors, andererseits über sogenannte Zapfwellen, aber auch an ein Arbeitsgerät, welches mit dem Trecker verbunden wird. Dabei entstehen Drehmomente von mehreren Tausend Newtonmetern, die möglichst verlustfrei zu übertragen sind. Außerdem muss das Material entsprechend stark sein. Viele Teile am Traktor sind dabei beweglich, daher können keine festen Wellenverbindungen genutzt werden. Stattdessen werden spezielle Gelenk- und Antriebswellen für Traktoren der Landtechnik eingesetzt. Je nach Aufgabe kommen dabei völlig unterschiedlich bewegliche Wellensysteme zum Einsatz.

Einsatzbereiche von Antriebs- und Gelenkwellen beim Traktor

Zwei wesentliche Kraftübertragungsanwendungen gibt es beim Traktor zu unterscheiden. Das Drehmoment, das über das Getriebe an die Achsen zur Fortbewegung genutzt wird und das Drehmoment, welches über Nebenantrieb, Zapfwellengetriebe bzw. Verteilergetriebe an die Zapfwellen geführt wird. An den Zapfwellen wird das Drehmoment an dritte Arbeitsmaschinen übertragen, die mit dem Traktor zu verbinden sind. Während am Antriebsstrang zu den Rädern des Bulldogs stets dieselben, durch die Bauart bestimmten Antriebswellen benötigt werden, können Sie für die Zapfwellen auch verschiedene Zwischen- und Verlängerungswellen verwenden, um die Kraftübertragung bauartbedingt durch die unterschiedlichen Arbeitsgeräte immer möglichst effizient nutzen zu können. Obwohl am Antriebsstrang die Bauart der Antriebswellen vorgegeben ist, können Sie auch hier Verbesserungen und Optimierungen vornehmen.

Einsatzanforderungen an Wellen und Gelenke sowie mögliche Gelenkbauweisen

Oftmals müssen Arbeitsmaschinen wie Traktoren unter besonders schweren Bedingungen eingesetzt werden. Die ab Werk verbauten Antriebswellen können sich dann unter Umständen als zu schwach erweisen. Je nach Antriebswellentechnik erfolgt die Kraftübertragung bei der Gelenkwelle über eine Kreuzgelenkverbindung oder die wesentlich flexiblere homokinetische Gelenkwelle, besser bekannt als Weitwinkelgelenk. Diese Gelenke sind je nach Baugröße in der Lage, Drehmomente von mehreren Tausend Newtonmetern zu übertragen, ohne dass es zu einer massiven Schädigung des Gelenks kommt. Wird zu viel Kraft übertragen, reißt meist die Welle selbst unmittelbar vor dem Gelenk - sie schert aus. Legen Sie also Wert auf hohe Kraftübertragungswerte, müssen Sie nicht Antriebswellen mit besonders massiven Kreuzgelenken und anderen Verbindungssystemen wählen. Vielmehr steigt die mögliche Kraftübertragung mit dem Durchmesser der Welle selbst. Je höher also das zu übertragende Drehmoment sein soll, desto größer wird auch die Welle im Querschnittsradius.

Aufbau von Gelenken und Wellen: die Schmierung von Gelenkwellen

Das Gelenk selbst sollte in Bezug auf die Drehzahl angepasst sein. Unterdimensionierte Gelenke, die mit einer zu hohen Drehzahl laufen, werden heiß und neigen zum Ausschlagen. Denn das sich im Gelenk befindliche Schmierfett wird temperaturbedingt ebenfalls dünnflüssiger und verliert damit an Schmiereigenschaften. Sollten Sie die Welle selbst nicht an hohe Drehzahlen anpassen können, sind Sie auf jeden Fall gut beraten, besonders hochwertige Schmier- und Wälzlagerfette zu verwenden. Überhaupt liegt bei der Schmierung ein großer Unterschied zwischen homokinetischen und Kreuzgelenken. Kreuzgelenke werden meist über ein externes Schmiersystem gefettet, das heißt über Schmiernippel. Natürlich gibt es auch einige wartungsfreie Systeme bzw. eine Zentralschmierung. Bei Ihrem Traktor können also unterschiedliche Systeme Verwendung finden. Dementsprechend müssen Sie auch Ihre Welle auswählen. Nach wie vor sehr weit verbreitet sind Schmiersysteme mit Schmiernippeln. Die Schmiernippel befinden sich an der Welle und in den Kreuzgelenken.

Fett- und Staubmanschetten

Achten Sie beim Wellenkauf darauf, dass die Schmiernippel im Gelenk gut mit Abschmierwerkzeugen zu erreichen sind bzw. dass die Schmiernippel einfach gewechselt werden können. Über homokinetischen Weitwinkelgelenken befindet sich oft eine Manschette. Lange Zeit wurde diese aus herkömmlichem Gummi hergestellt. Durch die deutlichen Fortschritte in der Kunststoffindustrie haben inzwischen auch thermoplastische Elastomere Einzug in die Staubmanschettenherstellung gehalten. Die sind wesentlich langlebiger und stabiler. Auch Hitzeeinwirkung verträgt die TPE-Manschette deutlich besser. Werden für die von Ihnen benötigte Baugröße einer Gelenkwelle auch Produkte mit TPE-Manschetten angeboten, sollten Sie vorzugsweise auf diese gegenüber der herkömmlichen Gummimanschette zurückgreifen, denn der Wartungs- und Kontrollaufwand vereinfacht sich spürbar. Bedenken Sie auch, das Staub- und Fettmanschetten wie auch Schmiernippel zu den Verschleißteilen an der Gelenkwelle gehören. Die Ersatzteilversorgung sollte demnach auch langfristig gewährleistet sein.

Die Verzahnung und Sicherung von Wellen und Gelenken

Insbesondere homokinetische Weitwinkelgelenkwellen werden über die Steckachse mit der Radnabe oder der anzutreibenden Maschine verbunden. Vornehmlich finden hier Keilverzahnungen Verwendung, vereinzelt können aber auch Wellen mit einer evolventenförmigen Verzahnung angeboten werden. Allerdings sind Keilwellen die herkömmlich verwendeten Steckverzahnungen bei Maschinen und Traktoren. Sie müssen also auch auf die Verzahnung dieser Steckachse achten, bevor Sie eine Welle erstehen. Aber auch das Sicherungssystem ist unterschiedlich. Außen vor der Keilwellenverzahnung befindet sich ein Gewinde. Je nach Bauart kommen auch hier unterschiedliche Ausführungen zum Einsatz. Bei Antriebswellen zu den Rädern ist entweder die Keilnabe mit einem gepressten Radlager eingelassen oder Wälzlager werden auf die Steckachse der Antriebswelle montiert und eingestellt.

Auf den Dichtungssatz für das Wälzlager nicht vergessen

Benötigen Sie eine Welle, die direkt über das Wälzlager mit der Radnabe verbunden wird, dürfen Sie keinesfalls vergessen, einen Dichtungssatz für die Wälzlager (außen und innen) zu kaufen. Insbesondere der innere Dichtungssimmering für Radlager lässt sich meist nicht zerstörungsfrei lösen. Gegebenenfalls ist es auch sinnvoll, die Wälzlager auf ihren Zustand zu überprüfen und ebenfalls gleich mit auszutauschen. Handelt es sich nun um eine Gelenkwelle mit Wälzlagern, wird das Lagerspiel über das Gewinde an der Steckachse der Gelenkwelle eingestellt. Zur Sicherung werden oft Kronenmuttern mit Splint verwendet, also muss die entsprechende Bohrung für den Splint ebenfalls vorhanden sein. Insbesondere die Gelenkwellen, bei denen die Lagerung über die Keilnabe erfolgt, werden mit Stoppmuttern gesichert, selten auch mit einzuschlagenden Sicherungsringen. Achten Sie darauf, dass Sie auch eine passende Stoppmutter zur Antriebswelle erwerben.

Baugrößen von Gelenkwellen: Zertifizierungen und Normen

Natürlich gibt es eine nicht unerhebliche Auswahl an unterschiedlichen Längen und Durchmessern von Antriebswellen. Daher sind Antriebs- und Gelenkwellen nach ihren Einsatzanforderungen DIN ISO bzw. EN ISO zertifiziert. Bedenken Sie jedoch, dass Ihr Traktor beispielsweise auch aus französischer oder US-amerikanischer Herstellung stammen kann. Dementsprechend kommen weitere Normungen zum Tragen. Wichtig ist, dass Sie ausschließlich solche Wellen für Ihre landwirtschaftliche Arbeitsmaschine verwenden, die der Norm entsprechend ausgewiesen sind.
Darüber hinaus sind Gelenkwellen in Baugrößen unterteilt. Dabei spielen nicht nur die Abmessungen, sondern auch die damit verbundenen Leistungswerte eine Rolle. Zu den Maßen gehören die des Gelenks, Gelenkwellendurchmesser und Länge sowie die Neigungswinkel der Standard- und Weitwinkelgelenke. Über entsprechende Leistungstabellen lassen sich auch die Leistungswerte festlegen. Dazu gehören die Kraftübertragung in Newtonmetern, gegebenenfalls in Bezug zu Kilojoule oder PS, die Gelenkwellenabmessungen und natürlich wieder die Neigungswinkel der Gelenke.

Details zur Baugröße

In Relation zu den Neigewinkeln der Antriebs- und Gelenkwellen steht dann natürlich auch die maximale Lebensdauer, die wiederum in Arbeitsstunden angegeben wird. Mehrteilige Gelenkwellen werden wie die Steckachse an der Radseite einer Antriebswelle ineinander gesteckt bzw. geschoben. Die Verzahnung ist auch hier zumeist eine Keilverzahnung. Die Verzahnungen sind in der Länge variabel, dadurch ergeben sich bei jeder mehrteiligen Welle Längenbereiche, innerhalb der die Antriebswellen eingesetzt werden können, also beispielsweise von x mm bis x mm. Dieser Maßbereich wird als Schiebeprofil bezeichnet.
Nun ist aber ein weiterer Wert erforderlich. Der bezieht sich auf die Kupplung der Welle, also das Segment, über welches die Welle außen an ein Arbeitsgerät angeflanscht, angesteckt oder angekuppelt wird. Dazu gibt es zur Baugröße unterschiedliche Kupplungszuordnungen. Oft wird auch der Härtegrad von Gelenken und Verzahnungen angegeben, denn je nach Anforderungen sollte eine Welle nie langfristig am Limit belastet werden, dafür aber über ausreichend Ressourcen verfügen. Nutzen Sie auf jeden Fall die zur Verfügung gestellten Leistungs- und Baugrößen-Zuordnungstabellen der einzelnen Hersteller. Nur so können Sie tatsächlich sicherstellen, dass die von Ihnen ausgewählte Welle ihren Einsatzanforderungen gerecht wird.

Schutz von Gelenken und Wellen

Die Einsatzbedingungen für Gelenk-, Antriebs- und Kardanwellen in der Landwirtschaft können extrem sein. Daher ist auch der Schutz einer Welle ein nicht zu unterschätzender Kaufaspekt. Neben herkömmlichen Staubmanschetten gibt es flexible Schutztrichter, die selbst homokinetische Weitwinkelgelenke in maximaler Winkelneigung ausreichend gegen Schmutz und andere Einflüsse schützen. Dazu werden Schutztöpfe verwendet, die von der Außenseite über das Gelenk gestülpt sind. Es ist wichtig, dass dieser Schutz auch bei maximalem Neigungswinkel nicht das Gelenk berührt. Einen weiteren Schutzmechanismus stellt ein Schutzschildblech dar. Die Welle selbst kann ebenfalls mit einer Schutzhülse versehen sein. Diese Schutzrohre können zum Beispiel mit Ketten gegen das Mitdrehen mit der Welle gesichert werden, um einen noch effizienteren Schutz darzustellen. Dieser Schutz dient nicht nur gegen Umwelteinflüsse, welche die Lebensdauer von Welle und Gelenk negativ beeinflussen. Auch die Verletzungsgefahr soll hier minimiert werden.

Vergleichen Sie sämtliche wichtigen Daten in Ruhe mit den Anforderungen

Bei der Wahl der optimalen Gelenk-, Kardan- oder Antriebswelle gilt es also, verschiedene Faktoren zu berücksichtigen. Nicht nur die reinen Abmessungen, sondern vor allem die Drehmomente sind entscheidend. Daher sollten Sie Wellen niemals rein nach den Abmessungen auswählen, dafür aber sämtliche Daten, die es wie zuvor beschrieben zu Gelenkwellen gibt, miteinander vergleichen. Insbesondere die namhaften Hersteller von Gelenkwellen bieten zahlreiche Tabellen zu Baugrößen und Leistungen an. Aus diesen Tabellen gehen die Einsatzbereiche hervor und Sie stellen sicher, dass die ausgewählte Welle oder das Gelenk den maximalen Anforderungen genügt.

Sind Ersatzteile langfristig verfügbar?

Achten Sie ergänzend darauf, dass die Ersatzteilversorgung zu der von Ihnen ausgewählten Antriebs- oder Gelenkwelle gewährleistet ist. Insbesondere Anbauteile wie Manschetten oder Schutzbleche und Schutztrichter sollten zu jeder Zeit für die von Ihnen ausgewählte Welle verfügbar sein - auch langfristig. Wählen Sie Wellen und Gelenke in Ruhe aus. Gibt es keine weiterführenden Daten zu Antriebs- und Gelenkwellen, bitten Sie den Verkäufer, entsprechende Daten an Sie zu übermitteln. Gerade bei landwirtschaftlichen Geräten wird mit großen Drehmomenten gearbeitet. Unterdimensionierte Wellen sind nicht nur eher verschlissen, auch das Verletzungsrisiko steigt. Bei den enormen Kräften, die an Wellen und Gelenken übertragen werden, ist es also wichtig, hochwertige Elemente zu verwenden.

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