Spiel
Englisch: backlash
Der Spielraum, um den ein Teil einer verbundenen Maschine wie ein Rad, Zahnrad, Kolben oder eine Schraube bewegt werden kann, ohne die verbundenen Teile zu bewegen, oder ein Maß für die dabei bewegte Strecke; entweder beabsichtigt (als Toleranz) oder unbeabsichtigt (durch Fehler oder Verschleiß).
Spiel: Das Phänomen, das zupackt, wenn Präzision zählt
Spiel ist der Abstand zwischen sich eingreifenden Teilen in einem mechanischen Getriebe. Wenn sich ein Zahnrad, eine Schraube oder ein Kolben bewegt, ist das Spiel die Strecke, die es zurücklegt, bevor das verbundene Teil mitfolgt. Bei einem einfachen Zahnradeingriff bleibt das angetriebene Zahnrad still, wenn man das treibende Zahnrad leicht dreht, bis sich der Spalt schließt; diese Totzone ist das Spiel. Es existiert in nahezu jedem zusammengesetzten Mechanismus und begrenzt direkt die Genauigkeit und Wiederholbarkeit.
Manche Spiele sind beabsichtigt. Zahnradpaare benötigen kleine Spalte, um einen Ölfilm zwischen den Zähnen zuzulassen, Blockieren durch thermische Ausdehnung zu verhindern und Lärm sowie Stoßbelastungen zu reduzieren. Eine gut ausgelgte Stirnrad-Untersetzung könnte 0,004 bis 0,008 Zoll Spiel am Zahnradkranz haben. Kugelgewindetriebe in Werkzeugmaschinen werden oft mit beabsichtigtem Spiel von 0,001 bis 0,003 Zoll gefertigt, um Klemmen zu vermeiden. Ohne diesen Spielraum blockieren die Teile.
Unbeabsichtigtes Spiel sammelt sich aus schlechter Fertigung und Verschleiß an. Abgenutzte Lagersitze vergrößern die radiale Clearance. Zahnflanken werden durch Ermüdung gerundet. Gewindegänge verlieren an Höhe durch Korrosion oder wiederholte Belastung. In einem Positioniersystem addieren sich kleine Fehler in jedem Bauteil: Ein verschlissenes Spindellager fügt Spiel hinzu, ein beschädigter Zahnradeingriff fügt mehr hinzu, und plötzlich kann eine Werkzeugmaschine, die früher 0,01 Zoll Toleranzen hielt, nicht mehr 0,05 Zoll halten.
Spiel messen und beherrschen
Das Spiel wird gemessen, indem ein Bauteil eines Paares arretiert wird und kleine Drehung oder Linearbewegung auf das andere angewendet wird; dann wird die Strecke gemessen, die zurückgelegt wird, bevor sich das angetriebene Bauteil bewegt. Bei einem Zahnradpaar geschieht dies normalerweise unter Nulllast und wird am Wälzkreis gemessen. Bei einer Schraube zeigen eine Fühlerlehre oder eine Messuhr das axiale Spiel. Die Spezifikationen variieren je nach Anwendung: Präzisions-Schleifspindeln lassen möglicherweise weniger als 0,0005 Zoll zu; schwere Industrieförderer können 0,1 Zoll oder mehr tolerieren.
Das Spiel wird durch engere Toleranzen bei der Fertigung, Vorspannung (Kraft, um Spalte zu schließen) und Anti-Spiel-Vorrichtungen wie geteilte Zahnräder oder federbelastete Schraubenmuttern verringert, die ständigen Kontakt aufrechterhalten. Allerdings erhöht jeder Versuch, das Spiel zu beseitigen, die Reibung, Wärmeentwicklung und Kosten. Der Begriff stammt einfach von back (rückwärts) und lash (Bewegung), und beschreibt die lockere Bewegung, die auftritt, wenn ein Teil die Richtung umkehrt, ohne auf Widerstand zu treffen.