Hat ein hohler Stab mit dem gleichen Außendurchmesser eine höhere Steifigkeit als ein fester Stab?

Die Hohlwellen sind leicht, verformen sich bei Erwärmung nur wenig und sind außerdem günstig in der Herstellung

Natürlich ist es ein massiver Achsenkörper, aber der Unterschied ist gering; hingegen ist die Hohlachse leichter.

Industrieanlagen können nicht ohne die Verwendung von Lagerschalen auskommen, und es gibt viele verschiedene Arten davon. Beispielsweise sind Hohlwellen und Festwellen die beiden offensichtlichsten Typen. Was ihre Praktikabilität angeht, muss man natürlich durch einen Vergleich herausfinden, welche Art besser ist. Erstens: Unter der Annahme, dass der Außendurchmesser gleich ist, das Material sowie die Wärmebehandlung identisch sind, weist ein massiver Achsen sicherlich eine höhere Biege- und Drehsteifigkeit auf als eine hohle Achse. Zweitens: Unter der Annahme gleicher Querschnittsfläche, gleichen Materials und gleicher Wärmebehandlung weist der Hohlzylinder eine höhere Biege- und Drehsteifigkeit auf. Aber das gilt nicht bedingungslos: Wenn die Wand zu dünn ist, können trotz ihres hohen Trägheitsmoments und des hohen Querschnittsmoduls zur Biegefestigkeit Druckkräfte dazu führen, dass der belastete Bereich lokal instabil wird. Die oben genannten Wärmebehandlungsbedingungen haben keinen Einfluss auf die Steifigkeit, aber einen Einfluss auf die Festigkeit. Wenn der Durchmesser gleich ist, dann ist das Vollmaterial in Bezug auf Biege-, Dreh- und Zugfestigkeit stärker als das Hohlmaterial. Wenn das Gewicht gleich ist, ist das nicht unbedingt der Fall – es hängt von der spezifischen Querschnittsform ab. Ein Hohlzylinder mit einem Durchmesser von 100 mm kann, sofern die Wandstärke richtig gewählt wird, eine höhere Biegefestigkeit aufweisen als ein massiver Zylinder mit einem Durchmesser von 10 mm. In der Ingenieurwissenschaft werden häufig Hohlwellen verwendet, und das liegt daran, dass bei der Auswahl des Materials nicht nur die Stärke berücksichtigt wird, sondern auch die sogenannte spezifische Stärke und die spezifische Steifigkeit. Als unpassendes Beispiel: Eine feste Welle weist eine Stärke auf, die um 20 % höher ist als bei einer hohlen Welle. Gleichzeitig ist sie jedoch um 50 % schwerer. Aus ingenieurtechnischer Sicht ist es daher sinnvoller, eine hohle Welle zu verwenden – vorausgesetzt, ihre Stärke entspricht den Anforderungen. Das ist ein Vergleich zwischen Hohlwellen und Vollwellen. Aus dem Vergleich ihrer verschiedenen Eigenschaften geht hervor, dass Hohlwellen in gewissem Maße häufiger verwendet werden als Vollwellen.