Was ist die Aufgabe von Maschinenelementen?
Verbinden von Bauteilen miteinander zur Übertragung von Kräften, Momenten, Bewegungen bei eindeutiger und fester Lagerzuordnung.
Die Mechanik beruht auf Axiome. Benennen Sie die Axiome der Mechanik und beschreiben Sie diese in Ihren eigenen Worten deren Bedeutung mit Bezug auf die Maschinenelemente.
Axiom = gültige Wahrheit, die keines Beweises bedarf
- Gleichgewichtsaxiom: Zwei Kräfte die gleiche Wirkungslinie haben , gleich groß sind und entgegengesetzt wirken
- Verschiebeaxiom: Kraft entlang ihrer Wirkungslinie beliebig verschiebbar
- Actio = Reaktio: Kräfte wirken aufeinander gleich groß sowie gegengesetzt
- Parallelogramm Axiom:
- Befreiungsaxiom:
Was ist nachteilig an der dargestellten Lagerung/Abstützung der vereinfacht dargestellten Brücke, beschreiben Sie Problematik und wie kann die Konstruktion verbessert werden?
Bei Betondecke in der Mitte ein Gelenk einfügen.
Sollte eine Stütze absacken, könnte bei dieser Konstruktion die gesamte Last auf die Betondecke gehen und somit eher brechen.
Erklären Sie die Schnittigkeit einer Nietverbindung anhand einer Skizze.
Zu welcher Verbindung von Bauelementen zählen Ringfeder-Spannelemente?
Zu den Kraftschlüssigen Wellen-Narbenverbindungen
Außen und Innenring werden ineinandergeschoben und erzeugen mit axial aufgebrachter Druckkraft eine Verspannung.
Wie werden Wälzlager bezüglich der Bauform ihrer Wälzkörper und ihrer Anwendung eingeteilt?
Kugellager:
- Rillenkugellager
- Schrägkugellager
- Axial Rillenkugellager
- Pendelkugellager
Rollenlager:
- Zylinderrollenlager
- Kegelrollenlager
- Pendelrollenlager, Tonnenlager und Axial Pendelrollenlager
- Nadellager
Man kann sie auch grob in ihre Anwendung durch Axial oder Radiallager einteilen
- Axiallager übernimmt Kräfte in Axrichtung
- Radiallager übernimmt Querkräfte
Wofür werden Pendelrollenlager verwendet?
Wo eventuelle Fluchtungsfehler ausgeglichen werden müssen wie z.B. durch Bearbeitungsfehler oder durch Wellendurchbiegung.
Welche Wälzlager gestatten axiale Fehler der Konstruktion?
Pendelrollenlager, Pendelkugellager, Tonnenlager und Axial-Pendelkugellager
Wodurch sind kraftschlüssige und formschlüssige Verbindungen gekennzeichnet? Geben Sie jeweils 2 Beispiele an und beschreiben diese.
Unter formschlüssigen Verbindungen versteht man einfache Verbindungen von Bauteilen durch Verbindungselemente. Beispiele: Stifte, Bolzen oder Passfedern.
Unter kraftschlüssigen Verbindungen versteht man Verbindungen welche dauernd unter einem Kraftfeld stehen. Dies auch dann, wenn die Maschinen, in welcher diese Verbindung eingebaut sind, nicht in Betrieb ist.
Beispiele: Flachriemen, Keilriemen, Heißnieten
Welche Belastungen und Schnittlasten können an Fügestellen von Maschinenelementen Auftreten?
Belastungsarten:
Normal- und Querkräfte aus Normalkräften resultieren: Spannungsarten: Druck-, Zug- und Biegung und aus Querkräften: Torsion und Abscherung
Welche Arten der Lagerung von Tragwerken kennen Sie und warum ist es im Maschinenbau wichtig, ein eindeutiges Festlager und ein eindeutiges Loslager zu definieren?
Statisch bestimmt
Loslager, Festlager
Mechanisch (bei dünnen Stählen)
muss Veränderungen zulassen
Einfach statisch unbestimmt
auf einer Seite eingespannt und auf dem
anderen Gleitlager – man kann genau sagen,
wie die Kraft verläuft
Zweifach statisch unbestimmt
Einmal eingespannt und einmal Festlager
Bauteilsicherheit durch Wärmeausdehnung
Unter welchen Bedingungen und mit welchen Einschränkungen kann man auf die eindeutige Festlager-/Loslagerkonzeption verzichten?
Stützlagerung
Welche Arten der Lagerung sind unbedingt zu vermeiden?
Wenn Auflagereaktionen in einem Punkt münden. Diese nennt man Entartete Lagerung (indifferent).
Weiters soll auch 2-fach statisch unbestimmt vermieden werden
Definieren Sie die Begriffe Normalspannung und Schubspannung unter Verwendung einer einfachen Skizze.
Normalspannung ist es dann, wenn die Kraft 90 Grad zur Fläche wirkt -> Die Spannung ist über die Querschnittsfläche gleichmäßig verteilt – sie tritt „normal“ auf, wenn man das Bauteil durchschneidet. Bei der Schubspannung ist die Spannung in der Ebene gesichert - Querkräfte parallel zur Fläche
(links Normalkräft / rechts Querkräfte)
Zu welcher Spannungsart zählt die Flächenpressung?
Diese Spannungsart zählt zur Druckspannung.
Flächenpressung = Kraft durch Fläche p = F / A
Wie werden Bauteile dimensioniert, auf die verschiedenen Belastungsarten wirken?
Die Vergleichsspannung muss errechnet werden.
Was versteht man unter Vergleichsspannung?
Werkstoffprüfungen wie der Zugversuch werden meist in einem einseitigen Spannungszustand ermittelt. Um dies nun mit einem zwei- oder dreiachsigen Spannungszustand zu Vergleichen, wurden Vergleichsspannungen eingeführt. Normalspannungs-, Gestaltänderungs- und Schubspannungshypothese.
Nach welchen Kriterien werden Vergleichsspannungen ermittelt?
Alle einzelnen Spannungen müssen berechnet werden – man legt es dann auf diese Spannung aus, welche am ehesten zum Versagen des Bauteils führen würde. (hohe Zugspannung wir auf Normalspannungshypothese gelegt)
Erklären Sie am Beispiel einer Biegespannung welcher Querschnitt spezifisch mehr aushält – ein dünner oder ein dicker Stab? Verwenden Sie für Ihre Erklärung eine einfache Skizze.
Ein dünner Stab hält mehr aus.
Unter welchen Bedingungen wird die Normalspannungshypothese, die Gestaltänderungshypothese und die Schubspannungshypothese für die Bemessung von Maschinenelementen angewendet?
Wenn Normal- und Querkräfte auf ein Maschinenelement wirken.
Beschreiben Sie mit Ihren eigenen Worten 3 formschlüssige und drei kraftschlüssige Verbindungen von Maschinenelementen.
Formschlüssig: Stifte, Bolzen, Passfedern, Nieten (kalt) -> Behindern
Kraftschlüssig: Klemmen, fest angezogene Schrauben, Nieten (warm) -> Verhindern
Auf welche Belastungsart hin werden Pass- und Scheibenfedern hin dimensioniert?
Flankenpressung bzw. Flächenpressung Statische Belastung → wird auf Abscherung beansprucht, da Torsion vorkommt
Verliert ein selbsthemmendes Gewinde seine Eigenschaft, wenn diese vor dem Festschrauben eingeölt wird? Begründen Sie Ihre Antwort.
Nein, weil µ Wert beinhaltet dies bereits. Nein, da man Rauigkeiten hat und durch das Einölen kann man diese leichter anziehen. Beim Anziehen wird das Öl verdrängt und es kommt zur Haftung.
Was sind die Bedingungen für ein selbsthemmendes Gewinde. Beantworten Sie die Frage in Form einer Skizze und beschreiben Sie diese.
Ein Gewinde ist dann selbsthemmend wenn FR > FH. Die Selbsthemmung wird durch eine geringe Steigung und Flankenwinkel erzielt (Feingewinde)
FR = Reibungskraft
FH = Hangabtriebskraft
FN = Normalkraft
Was ist die Betriebskraft einer Schraubenverbindung? Stellen Sie diese in einem Kraft-Weg-Diagramm dar.
Betriebskraft ist was die Schraube und die zu verbindenden Elemente leisten
Klemmkraft + Betriebskraft = Anzugskraft (Schraubenkraft)
Wozu dienen Beilag-Scheiben bei einer Schraubenverbindung? Beschreiben Sie die Problematik der Beilag-Scheibe mit Hilfe des Kraft-Verformungsschaubildes einer Schraubenverbindung.
Beilagscheiben sind grundsätzlich zu vermeiden. Einzige Ausnahmen sind, wenn das entsprechende Loch zu groß ist und um den Druck auf weichen Materialien zu vermeiden.
Bei einer Beilagscheibe wird die Vorspannkraft geringer aber der Betriebskraftanteil erhöht sich.
blaue Linie: maximale Gesamtkraft der Schraube
rote Linie: maximale Dehngrenze 0,2%
gelbe Linie: Steifigkeit der zu verbindenden Bauteile
grünen Linie: Die Betriebskraft FB greift am Punkt der erforderlichen/berechneten Klemmkraft FKl der Schraubenverbindung an. Betriebskraft FB ergibt sich die erforderliche Schraubenkraft Fges. Der Anteil an der Betriebskraft FB, welchen die Schraube bieten muss ist FBS und jener der Unterlage ist FBT.
Wenn man zusätzlich eine Beilagscheibe/Sprengring verwendet, dann wird die zu verbindenden Bauteile sind bei gleich hoher Betriebskraft weniger steif! Die Vorspannkraft FV der Schraube verringert sich. Es vergrößert sich der Anteil der Betriebskraft FBS, welche die Schraube leisten muss. Es muss das zusätzliche Setzverhalten der Beilagscheibe/Sprengrings durch Erhöhung der Klemmkraft FKI berücksichtigt werden. Damit verschiebt sich der Ansatzpunkt der Betriebskraft und die Gesamtkraft der Schraube erhöht sich.
Bei einer Schraubenverbindung leistet die Schraube als auch die verbundenen Teile ihren Anteil an der Betriebskraft. Stellen Sie diese Anteile an der Gesamt-Betriebskraft, in Form eines Kraft-Weg-Diagramms dar und beschreiben Sie die Betriebskraftanteile mit Ihren eigenen Worten.
Was bedeutet bei Schrauben die Festigkeitsklasse 9.8?
9 x 100 = Zugfestigkeit
9 x 8 x 10 = Streckgrenze
Wenn die zweite Ziffer kleiner ist hat man eine sehr Zähe Schraube.
Stellen Sie die Bedingungen für eine sichere Schraubenverbindung dar.
Schraube muss richtig dimensioniert sein. Die Toleranzen müssen eingehalten werden. ACHTUNG: Beilagscheiben nur, wenn das Loch zu groß ist oder wenn es sich um ein Langloch handelt.
Bei Verschraubungen mit handelsüblichen Sechskantmuttern tragen nur wenige Gänge wirklich. Skizzieren Sie Lösungen, wie die Tragfähigkeit von Muttern verbessert werden kann.
Die einzelnen Toleranzen der Gänge werden verbraucht und immer der nächste Gang genommen – daher halten nur die letzten Gänge der Sechskantmutter Verbessern: beginnt in der Mitte zu tragen und geht dann symmetrisch nach außen vor
Wie heißen die Werkzeuge für die Herstellung einer Nietung?
Setzstock und Döpper
Welche Arten von Nietverbindungen kennen Sie?
Kaltnieten
Formschlüssig – wird auf Abscherung beansprucht (Durchmesser < 10 mm)
Warmnieten
Kraftschlüssig – wird auf Zug beansprucht (Durchmesser > 10 mm)
Beschreiben Sie mit Ihren eigenen Worten drei Nietverbindungen und beschreiben Sie das jeweilige Anwendungsgebiet dazu?
Orbitale Form
Sehr schonend für das Material – rotiert über Oberfläche
Für die Verbindung von sehr hartem und weichem Material
Stanzniettechnik
Um artfremde Werkstoffe (Bleche zb) zu verbinden – für Serienfertigung geeignet
Blindniete
Wird eingesetzt, wen die zweite Seite nicht ganz zugänglich ist.
Sind kleine Nieten und haben ein weiches Material – für einfache,
kleine Verbindungen ohne besonders große Beanspruchungen.
Sprengniete
Niete wird aufgebläht – wird verwendet, um komplette Hohlprofile mit anderen Bauteilen zu verbinden und dort, wo man nicht hinkommt. Niete wird auf ca. 130 Grad erhitzt und die Ladung deformiert dann die Niete.
Wie werden kalt geformte Nieten beansprucht?
Durch Abscherung (warm geformte durch Zug)
Was versteht man unter Schnittigkeit bei Nietverbindungen?
Fläche, an denen man 2 Bauteile miteinander verbindet.
Es gibt Ein- und Zweischnittig.
Wie werden warm geformte Nieten beansprucht?
Warm geformte Nieten werden auf Zug beansprucht.
Beschreiben Sie eine Blindnietverbindung unter Verwendung einer einfachen Skizze.
Diese Verbindung wird nur von einer Seite aus durchgeführt. Die zweite ist für den Bearbeiter nicht sichtbar. Daher kommt dieses Verfahren vor allem an schwer zugänglichen Stellen zum Einsatz (Bei Zusammenbau von großen oder umgeformten Bauteilen von Vorteil). Blindnieten ist eine stabile und dauerhafte Verbindung.
Was versteht man unter Orbitalformen?
Sind für große Durchmesser. Wird auf Abscherung beansprucht – schonend für das Bauteil. Ränder werden so geschlagen, dass die Niete nicht herausfällt.
Bis zu welchem Durchmesser werden kalt geformte Nietverbindungen ausgeführt?
< 10 mm
Auf welche Belastungsart werden Nietverbindungen hin berechnet?
Abhängig ob Kalt- oder Warmnietung:
Kalt = Scher
Warm = Zug
Wofür werden Schließringbolzen bevorzugt verwendet?
Um dort wo es Schwingungen gibt, eine sichere Verbindung zu geben. Die Mutter kann sich nicht lösen – daher kann diese nur durch Zerstörung entfernt werden (aufbohren, flexen)
Nenne Sie Vorteile und Anwendungen von Schließringbolzen:
Vorteile:
Dauerhafte Vorspannkraft
Keine spezielle Konditionierung erforderlich (Schmierung)
Geringe Streuung in der Montagevorspannkraft
Besondere Eignung gegenüber selbstständigem Losdrehen
Anwendung:
Schienenfahrzeuge, Schiene
LKW, Busse
Wind- und Solar Energie
Tragwerke, Brücken
Flugzeugbau
Welche Stiftverbindungen kennen Sie? Beschreiben Sie die Vor- und Nachteile der handelsüblichen Stiftverbindungen. Wann setzt man wo welche ein?
Kegelstift
kann man wiederverwenden
kann man öfter verwenden
mehr Materialauftregung (gehärtet und geschliffen)
Positionieren aber sehr teuer
Zylinderstift
Billiger
Sollte bündig bzw. tiefer liegen
Nur zum Positionieren
Keine Kräfte übertragen
Nicht nochmal benutzen
Nicht gehärtet – daher weicher
Passstift -> nur zum Positionieren
Lageposition der Bauteile
Verbindung von Bauteilen
Stifte sind nicht symmetrisch platziert und dadurch hat man nur eine Zusammenbaumöglichkeit (oft schwierig in der Praxis)
Wozu werden Stifte in Konstruktionen verwendet?
Positionieren
Sollbruchstelle (Sichern)
Formschluss (übertragen Querkräfte)
Sicherung
Was ist die Aufgabe von Pass- und Scheibenfedern in der Konstruktion?
Drehmomentübertragung
Drehmoment -> versetzt Körper in Bewegung
Auf welche Belastungsart werden Pass- und Scheibenfedern hin dimensioniert?
Abscherung
= Flächenpressung = Kraft pro Kontaktaufnahme zwischen zwei Festkörpern also eine Druckspannung. Wenn zwei Körper aufeinandergedrückt werden, stellt sich in der Berührungsfläche zwischen den Körpern eine Normallastverteilung dar, die als Flächenpressung bezeichnet wird. Flächenpressung führt zum Versagen.
Bei welcher Belastungsart werden Pass- und Scheibenfederverbindungen eingesetzt?
Statische / nicht so hohe Belastung
Bei welcher Belastungsart werden bevorzugt Keilwellenverbindungen eingesetzt?
Dynamische / hohe Belastung
Welche Verbindung wird bei sehr hohen stoßartigen Belastungen von Bauteilen gewählt? Begründen Sie die Entscheidung mit Ihren eigenen Worten.
Bis zu einem gewissen Punkt Keilwellenverbindung und dann eine Zahnwellenverbindung. Wenn man unterschiedliche Richtungswechsel hat, schlagen Passfedern schnell aus, bei den höchsten Ansprüchen nimmt man eine Zahnwellenverbindung, da die die Kräfte noch sanfter überträgt.
Zahnwellenverbindung
Aufgrund der hohen Anzahl von Zähnen können sehr große und stoßhaft wirkende Drehmomente übertragen werden und erlauben eine feiner Verstellmöglichkeit in Drehrichtung. Nabe und Welle werden hier weitaus weniger geschwächt. Dadurch ergibt sich auch der Vorteil, dass die Bauteiledurchmesser kleiner und in der Länge kürzer ausgeführt werden können.
Skizzieren Sie eine kraftschlüssige Wellen-/Nabenverbindung und beschreiben diese mit Ihren eigenen Worten.
Kegelverbindungen bestehen aus Wellen-Außenkegel und Naben-Innenkegel. Durch axiales Spannen werden große Normalkräfte hervorgerufen, die entsprechend große Reibungskräfte am Umfang verursachen.
Es werden Kräfte über den Reibungswiderstand übertragen.
(+) idR lösbar, dynamisch belastbar, es tritt kein Spiel auf
(-) Qualität der Übertragung ist von der Reibung abhängig, hohe Vorspannung notwendig, es treten Mikrobewegungen auf, die zu Reibkorrosion führen können
Was sind die Vorteile von kraftschlüssigen Wellen-/Nabenverbindungen? Benennen Sie praktische Beispiele.
In der Regel ist diese Verbindung lösbar
Einstellbar durch Variation der Vorspannung
Dynamisch belastbar
Sie können in jeder Lage verspannt werden. Wellen werden glatt ausgeführt und sind nicht durch Nuten oder Querbohrungen geschwächt.
Beispiele: Gewindestift, Klemmverbindung, Backenklemmring, Druckhülse, Spannfutter von der Bohrmaschine, Kupplung von einem PKW, Fräser Aufnahme;
Wälzlager generell
Wälzlager sind Lager, bei denen zwischen einem Innenring und einem Außenring rollende Körper den Reibungswiderstand verringern.
Es gibt verschiedene Bauformen (z.B. Kugellager) – die Kugeln, Bolzen etc. hier sind dafür da, um die Reibung von Außenring und Innenring zu vermeiden. Einer der beiden Ringe ist beweglich und einer der beiden Ringe ist steif.
Kein erhöhtes Reibmoment, wenn Lager anlaufen
Verschließ geringer, da auch bei niedrigen Drehzahlen einsetzbar
Axial
Kraft wirkt in Axrichtung der Welle
Radial
Kraft wirkt von oben
Nach welchem Wirkprinzip werden Lager eingeteilt?
Festlager (Wälzlager)
Unterbindet Bewegungen in alle Richtungen (Vertikal und Horizontal)
Loslager (Wäzlager)
Nimmt meist nur das Gewicht des Körpers auf (Vertikal) und ist in sich horizontal beweglich.
Einspannung -> dreiwertig
Hydrodynamisches Gleitlager
Ist ein Gleitlager, in dem sich der Schmiermittel-Druck bei Betrieb des Lagers an derjenigen Stelle, wo die Kraftübertragung zwischen den beiden Lagerteilen erfolgt, selbstständig bildet.
(+) günstig
(+) einfache Bauweise (es wird keine Pumpe benötigt)
(-) mehr Verschleiß
Hydrostatisches Gleitlager
Ist ein Gleitlager, welches sich durch einen aktiven Schmierstoffkreislauf auszeichnet, welcher mit einer externen Pumpe aufrechterhalten wird und der durch den Lagerspalt geführt wird.
(-) nicht für sehr hohe Lagerkräfte gedacht
(-) teuer
Nach welchen Kriterien werden Gleitlager eingeteilt?
Einfache Gleitlager (ungeschmiert oder mit Fett geschmiert)
Hydrodynamische Gleitlager
Hydrostatische Gleitlager
Verwendung: bei niedriger Drehzahl und hoher Belastung; oder bei ganz hoher Drehzahl
Nach welchen Kriterien werden Wälzlager eingeteilt?
Sie werden in Kugel- oder Rollenlager eingeteilt.
Verwendung: bei mittleren Drehzahlen
Für welche Anwendungsfälle werden Gleitlager und für welche prinzipiell Wälzlager verwendet?
Gleitlager generell:
Gleitlager werden bei Gleit-, Dreh-, Hub- oder Schwenkbewegungen eingesetzt.
Sie bestehen aus dem Wellenzapfen und der Lagerschale, die aufeinander gleiten und zwischen denen eine gewisse Gleitreibung entsteht. Schmiermittel werden hier benötigt. (sonst wäre die Reibung hier zu groß)
Hohen Belastungen
Hohen Drehzahlen
Hoher Lebensdauer
Bei kleinen Drehzahlen und großen Stößen
Wälzlager (z.B. Fahrrad)
Wenn hohe Lasten reibungsarm arbeiten sollen bei niedrigen Drehzahlen (geringer Verschleiß)
Drehzahl ändert sich häufig (keine statische Beanspruchung)
Geringe Widerstände
Niedrige Drehzahlen
Benennen Sie die Bauteile eines Radialwälzlagers uns stellen diese in einer Skizze dar.
Benennen Sie die Bauteile eines Axialwälzlagers und stellen diese in einer Skizze dar.
Ein Radial-Rillenkugellager kann radiale und axiale Kräfte übertragen. Ein Axial-Rillenkugellager kann nur axiale Kräfte übertragen. Warum ist das so?
Durch die Radiale Verbindung = Versatz
Das Axiallager würde ansonsten zum Schlagen („eiern“) anfangen.
Wofür werden Schrägkugellager verwendet?
Wenn mehrere Axialkräfte wirken
Schrägkugellager haben in Richtung der Lagerachse gegeneinander versetzt angeordnete Laufbahnen im Innen- und Außenring. Sie sind für Lagerungen konzipiert, die kombinierte Belastenden wie etwa gleichzeitig wirkende Radial- und Axialbelastungen aufnehmen müssen.
Teilen Sie die Wälzlager nach Ihrer Eigenschaft bezüglich der Übertragung der Kräfte ein (geringe bis hohe Kräfte).
Geringste Kraft: Nadel
Mittlere Kraft: Kugel
Höchste Kraft: Zylinder
Abhängig von statischer Drehzahl (0,01%)
Was versteht man unter statischer Tragkraft bei einem Wälzlager und was ist das Auslegungskriterium?
Die statische Tragzahl C0 wird bei Wälzlagern angewandt, die mit sehr niedriger Drehzahl umlaufen, langsame Schwenkbewegungen ausführen oder im Stillstand belastet werden. (plastische Verformung)
Wie ist die dynamische Tragkraft eines Wälzlagers definiert?
Die dynamische Tragzahl C wird für die Berechnung dynamisch beanspruchter Lager verwendet. Es handelt sich um eine Auswahl von Lagern, die unter Belastung umlaufen. Die dynamische Tragzahl bezieht sich auf eine Belastung, die nach Größe und Richtung unveränderlich ist und bei den Radiallagern rein radial und bei den Axiallagern rein axial und zentrisch wirkt.
Welches Lager – Radialkugelrollenlager oder symmetrisches Radialtonnenrollenlager – wird bei gleichem Wellendurchmesser über eine größere statische Tragkraft verfügen? Begründen Sie dies mit eigenen Worten.
Symmetrische Radialtonnenrollenlager
Bei Radialtonnenlager sind die „Kugeln“ zylindrisch angeordnet.
Welche Wälzlager können Radial- und Axialkräfte übertragen?
Schrägkugellager, Kegelrollenlager, Rillenkugellager, Axial-Pendelrollenlager
Erklären Sie den Unterschied zwischen kraftschlüssigen und formschlüssigen Hülltrieben.
Um Wellen mit größerem Achsabstand antreiben zu können werden Hülltriebe verwendet. Diese Art der Kraftübertragung wird anhand von Ketten- und unterschiedlichen Riementrieben dargestellt.
Formschlüssig (Gelenkkettentrieb, Zahnriemengetriebe)
Sie dienen wie Stirnradpaare zur Kraft- und Bewegungsübertragung zwischen parallelen Wellen und werden vornehmlich dort eingesetzt, wo Achsabstände zu überbrücken sind, für die Zahnräder nicht möglich oder nicht sinnvoll sind, und wo Riementriebe wegen ungünstiger Raum-, Übersetzungs- oder Achsabstandsverhältnisse nicht realisiert werden können.
Kraftschlüssig (Flachriemen, Keilriemen, Riemenantrieb)
Dienen zur Kraft- und Bewegungsübertragung zwischen zwei oder mehr Wellen dienen, vorzugsweise unter größerem Achsabstand. Sie zeichnen sich durch ihre Elastizität aus, die sie zur Aufnahme von Stößen geeignet macht, und durch geräuscharmen Lauf.
Hohe Drehzahl, leiser, hohe Lagerbeanspruchung (weil sie unter Spannung stehen)
Wo werden bevorzugt Flachriementriebe eingesetzt?
Bei schweren Maschinen und stoßartigen Belastungen.
Wozu dienen Flachriementriebe?
Flachriementriebe sind reibschlüssige Hülltriebe, die zur Kraft- und Bewegungsübertragung zwischen zwei oder mehr Wellen dienen, vorzugsweise unter größerem Achsabstand.
Dort wo Beanspruchung stoßartig und nicht zu groß ist.
Wie lautet die Eytelweinsche Gleichung und was sagt diese aus?
Wird für die Berechnung der Seilreibung verwendet. Seilreibung entsteht, wenn ein biegeweiches Seil um einen runden Gegenstand geschlungen wird und an den Seilenden Kräfte angreifen. Aufgrund der Reibung kann eine der beiden Kräfte geringer sein als die andere, ohne dass es zur Bewegung des Seils kommt. Dieser Effekt der Seilreibung wird zum Beispiel beim Befestigen eines Schiffs an einem Poller ausgenutzt. Ein Schiff kann dadurch mit relativ geringer Kraft festgehalten werden.
Welche Vorspannmöglichkeiten von Flachriementrieben kennen Sie? Skizzieren Sie mindestens zwei Vorspannmöglichkeiten und beschreiben diese.
Wie wird verhindert, dass ein Flachriemen von der Scheibe im Betrieb herunterläuft?
Durch eine „bombierte Walze“
Als Bombieren bezeichnet man allgemeine eine wölbende Verformung.
Beschreiben Sie die Vor- und Nachteile von Keilriemenantrieben mit Ihren eigenen Worten.
Keilriementriebe sind wie Flachriementriebe kraftschlüssige Hülltriebe zur Kraft- und Bewegungsübertragung zwischen zwei oder mehr Wellen. Gegenüber Flachriementrieben besitzen sie bei gleicher Anpresskraft eine etwa dreifache Übertragungsfähigkeit. Sie laufen weich an, ziehen praktisch schlupflos durch und kommen mit einem kleineren Umschlingungswinkel an der kleinen Scheibe aus, sodass sie große Übersetzungen ermöglichen.
Keilriemen arbeiten mit Reibung –> im Auto werden diese z.B. für die Wasserpumpe verwendet.
(+) Leise und vibrationsfrei
(+) Kraftübertragung erfolgt
(+) kraftschlüssig (Reibung)
(-) niedriger Wirkungsgrad (aufgrund Reibung)
(-) hohe Lagerbelastung
Wozu dient die Verzahnung der offenen Flanke von Keilriemen?
Für enge Radien. Sind Keilriemen gezahnt, dann ist die Verwendung kleinerer Scheibendurchmesser möglich. Aber auch ein gezahnter Keilriemen bleibt ein Keilriemen, weil er durch die Keilwirkung an den Flanken kraftschlüssig arbeitet.
Erklären Sie den wesentlichen Unterschied von Flachriementrieb zu Zahnriementrieb und beschreiben Sie die Einsatzfelder.
Flachriemenantrieb = kraftschlüssig; wird bei schweren Maschinen und stoßartigen Belastungen verwendet.
Zahnriemenantrieb = formschlüssig; wird zur Übertragung von großen Riemenkräften genutzt und als Stelltrieb (Treibrad und getriebenes Rad sollen sich nicht zu einander verdrehen – siehe Auto)
Was sind die Vor- und Nachteile eines Zahnriementriebs gegenüber eines Flachriementriebes?
Zahnriementrieb kann nicht rutschen, weil er formschlüssig Kraft überträgt.
Kein Schlupf, deshalb auch zur Steuerung einsetzbar
Hohe Kräfte bei geringer Vorspannung übertragbar
Formschlüssig
Höherer Wirkungsgrad
Empfindlicher auf Stoß
Lauter
Erklären Sie den Unterschied zwischen einem Keilriementrieb und einem Gelenkkettentrieb.
Keilriemenantrieb = kraftschlüssig
Gelenkkettenantrieb = Formschlüssig -> Gelenkketten haben eine höhere Lebensdauer als Keilriemen oder Zahnriemen
Was versteht man unter Polygoneffekt bei Gelenkkettentrieben und bei welcher Konstruktion tritt er verstärk auf?
Der sogenannte Polygoneffekt tritt auf, wenn ein Zugmittel (Kette und Zahnriemen sind Zugmitteltriebe) durch ein Antriebsrad formschlüssig (d. h. durch Ineinandergreifen) eine Arbeitsmaschine antreibt.
Speziell im Motorenbau wird für die Nockenwellensteuerung (mit Kette oder Zahnriemen) ein exaktes Übertragungsverhalten verlangt, das in aufwändigen Berechnungen vorherberechnet werden kann. Bei Positionieraufgaben mit zahnriemengetriebenen Fahrzeugen kann die Nichtberücksichtigung des Polygoneffekts zu Ungenauigkeiten im Anfahren exakter Positionen führen.
Was sind die Vor- und Nachteile eines Gelenkkettentriebs gegenüber einem Zahnriementrieb?
Beide Antriebe sind formschlüssig – Zahnriemen ist aus Kunststoff und Gelenkkette ist aus Metall
Warum sind Kettentriebe hinsichtlich des Winkels zwischen den Kettenrädern beschränkt?
Der Winkel darf max. 60 Grad sein – sonst schlägt es
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