KE 2
Konstruktionselemente
Konstruktionselemente
Wozu sind Profilwellenverbindungen im Vergleich mit Passfederverbindungen besser
geeignet? Nennen Sie zwei charakteristische Vorteile.
Es wird kein zusätzliches Zwischenelement wie Passfeder oder Keil zur Übertragung
des Drehmomentes benötigt.
Übertragung von großen und auch wechselnde Drehmomenten möglich
Geringe, bzw. keine Kerbwirkung
Selbstzentrierung von Welle und Nabe unter Drehmoment (bei Polygonwellen)
Wodurch tritt bei einer Zylinderpressverbindung der Glättungsverlust G auf?
durch die Überdeckung und Einebnung der Rauheiten von Welle und Nabe
Durch welchen Einfluss erfolgt bei rotierenden Pressverbindungen der Abbau des
Fugendrucks pF?
durch die von der Drehzahl abhängige Fliehkraft
Was unterscheidet im tribologischen Kontakt die reale und die geometrische Kontaktfläche?
Die reale Kontaktfläche ist viel kleiner als die geometrische Fläche (typisch 10-5).
Welcher Mechanismus ermöglicht hauptsächlich die Kraftübertragung durch Reibung beim
Rad-Schiene-Kontakt?
Adhäsion
Wie lautet das grundlegende Gesetz für die wirksame Reibkraft bei Festkörperreibung? (2)
Coulombsches Gesetz: FR = f·FN
Wenn man von einem Gleitreibungskoeffizienten von f = 0,1 bei Stahl gegen Stahl, trocken,
(Rad-Schiene-Kontakt) ausgeht, welche Eigenschaft müssen dann Lokomotiven im Hinblick
auf die Zugkraft unbedingt haben?
großes FN, also hohes Gewicht
Was sind die zwei Grundbestandteile von Schmierfetten?
Schmierfette sind konsistente Schmierstoffe, die aus Mineralöl und/oder Syntheseöl sowie
einem Dickungsmittel bestehen. Sie können Additive und/oder Festschmierstoffe enthalten
(DIN 51825).
Welche Lagerbauart ist hier dargestellt? Kann das dargestellte Lager Radial- und Axiallasten
aufnehmen?
Kegelrollenlager
• Geeignet für hohe radiale und einseitige axiale Belastungen
Welche beiden Größen bestimmen die Tragfähigkeit eines Wälzlagers?
Die Tragfähigkeit eines Wälzlagers wird bestimmt durch die statischen und dynamischen
Tragzahlen.
Ist die Lagerluft eines eingebauten Wälzlagers (Betriebsspiel) größer oder kleiner als die
Lagerluft des nicht eingebauten Lagers?
Die Lagerluft des nicht eingebauten Lagers ist größer als das Betriebsspiel, da die
Lagerluft beim Einbau durch feste Passungen der Lagerringe vermindert wird.
Welche der drei dargestellten Belastungszonen im Wälzlager ist charakteristisch für:
a) ein vorgespanntes Lager
b) ein spielfreies Lager
c) ein Lager mit viel Lagerluft
j
Nennen Sie drei die Drehzahlgrenze von Wälzlagern bestimmende Einflüsse?
Mit zunehmender Drehzahl steigende Betriebstemperatur
Nicht mehr gesicherte Schmierstoffversorgung (Schmierfilmabriss)
Unruhiger Lauf, Geräuschentwicklung, Schwingungen
Festigkeitsgrenze der Lagerwerkstoffe (insbesondere Käfig)
Temperaturgrenze der Dichtungen
Welches Maschinenelement ist hier dargestellt?
Kugelumlaufspindel
Nennen Sie drei Vorteile von keramischen Wälzlagern gegenüber metallischen Wälzlagern.
hohe Härte
geringe Dichte
hoher E-Modul
elektrische Isolation
unmagnetisch
hohe Warmfestigkeit
hohe Korrosionsbeständigkeit
Nennen Sie drei wichtige Voraussetzungen für den hydrodynamischen Druckaufbau in einem
Gleitlager.
Existenz eines Schmierstoffs
Haften des Schmierstoffs an den Gleitpartnern
Relativbewegung zwischen äußerer Last und Schmierstoff
Konvergenter Schmierspalt, d.h. Verengung des Schmierspalts in Richtung der
Relativbewegung
Bei konstanter Last F nimmt die Welle eines Gleitlagers in Abhängigkeit von der Drehzahl n
in der Lagerschale verschiedene Lagen an. Bezeichnen Sie in der anliegenden Grafik die
Verlagerung des Wellenmittelpunktes o um den Winkel β und die Exzentrizität für
a) n
b) n groß
c) n klein
d) n = 0
l
Welchen Bereich der Stribeckkurve beschreibt die Übergangsdrehzahl?
Die Übergangsdrehzahl beschreibt das Reibungsminimum der Gleitpaarung
Nennen Sie 3 Aufgaben und Funktionen, die Kupplungen in einem Antriebsstrang
übernehmen können?
drehfeste Verbindung von Antriebselementen
Kräfte und Momente leiten
Wellenversatz ausgleichen
Trennen und Verbinden, d.h. Schalten
Dämpfung von Drehmoment- und Geschwindigkeitsstößen
Welches Maschinenelement ist hier dargestellt?
Klemmrollenfreilauf
Nennen Sie die Einteilung der Welle-Nabe-Verbindungen
Kraftschlüssig, formschlüssig und stoffschlüssige Verbindung.
Nennen Sie zu jeder Art von Welle-Nabe-Verbindung ein Beispiel.
stoffschlüssig: löten, kleben, schweißen
formschlüssig: Passfeder, Kerbverzahnung
kraftschlüssig: Klemmverbindung, Schrumpfsitz
Wann werden Welle-Nabe-Verbindungen geschweißt?
Wenn durch begrenzten Bauraum form- und reibschlüssige Verbindungen zur Übertragung
der geforderten Leistung ungeeignet sind
Wie erfolgt die Kraftübertragung bei Formschlussverbindungen?
Kraftübertragung erfolgt über sich berührenden Flächen.
) Was muss bei wechselnder Kraft bei einer Formschlussverbindung beachtet werden?
Bei wechselnder Kraftrichtung müssen zusätzliche Flächenpaare angeordnet werden, was
meist nicht spielfrei möglich ist.
Was ist bei einer Formschlussverbindung im Gegensatz zu einer Reibschlussverbindung
möglich?
Eine Relativverschiebung
Wie erfolgt die Berechnung bei einer Formschlussverbindung?
Flächenpressung, bei Stiften auf Scherung und Lochleibungsdruck
Welche ist die gebräuchlichste Verbindung bei Formschlussverbindung?
Passfederverbindung
Wann verwendet man eine Passfederverbindung?
) Bei stoßfreien und einseitigen wirkenden Drehmomenten
Nennen sie verschiedene Passfederformen.
rundstirnige Passfedern (Form A), gradstirnige Passfedern (Form B), Scheibenfedern
Zeichnen Sie die vereinfachte und reale Flächenpressenverteilung einer Passfeder
k
Nennen Sie einige Gestaltungsregeln für Passfedern.
Die tragende Passfeder soll nicht größer als das 1- bis 1,5-fache des Wellendurchmesser
gewählt werden.
Eine steife Welle führt zu einer gleichmäßigen Verteilung der Streckenlast, deshalb muss das
Verhältnis Verdrehsteifigkeit von Welle und Nabe möglichst groß sein.
Die Lastabnahme soll möglichst weit entfernt von der Stelle der Lasteinleitung erfolgen.
Bewerten Sie folgende Lasteinleitung mit gut, schlecht und mittel.
k
Um welche Art von Korrosion handelt es sich? Erläutern Sie den Begriff.
Reibkorrosion. Durch relative Verdrillung zwischen Welle und Nabe entsteht Mikrogleiten,
das bei dynamischer Beanspruchung zur Reibkorrosion in der Welle-Nabe-Verbindung führen
kann.
Nennen Sie Vor- und Nachteile von Passfederverbindungen
Vorteile: Einfache Montage und Demontage, Lösbare Verbindung, preisgünstig, genauer
zentrischer Sitz der Nabe
Nachteile: Gefahr des Ausschlagens, Schwächung der Welle, Wenig geeignet für wechselnde
Momente, Notwendige axiale Fixierung der Nabe, Unwucht bei hohen Betriebsdrehzahlen
Erläutern Sie das Anwendungsgebiet einer Scheibenfederverbindung.
Durch große Schwächung der Welle begrenzt, daher eignen sie sich nur zur Übertragung
geringer einseitiger stoßfreier Drehmomente
Wann verwendet man Keilwellenprofile und warum?
Für die Übertragung großer Drehmomente und wechselnder Drehmomente mit hohen
Lastspitzen, wegen der gleichmäßigen Anordnung der Keile wird die Last über den
kompletten Umfang verteilt.
Nennen Sie alle drei Möglichkeiten eine Welle zur Nabe zu zentrieren.
Innenzentrierung, Flankenzentrierung, Außenzentrierung
Nennen Sie Vor- und Nachteile von Keilwellenverbindungen.
Vorteile: Es wird kein zusätzliches Zwischenelement wie Passfeder oder Keil zur Übertragung
des Drehmomentes benötigt
Nachteile: hohe Kerbwirkung der Verbindungen (Ausnahme: Polygonverbindung)
Nennen SIe die wesentlichen EIgenschaften und Anwendungsgebiete einer Zahnwellenverbindung.
Eigenschaften: relativ große Zähnezahl, Flankenzentrierung, nicht verschiebbare Verbindung,
zur Übertragung wechselnder und stoßartiger Momente geeignet, geringere
Kerbwirkungszahl als Keilwellen
Anwendungen: Befestigung von Hebeln und Wellen, Kurbeln von Torsionsfedern (KFZ),
Lenkräder/Lenksäule
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Lernkarten
Welchen Bereich der Stribeckkurve beschreibt die Übergangsdrehzahl?
Die Übergangsdrehzahl beschreibt das Reibungsminimum der Gleitpaarung
Nennen Sie 3 Aufgaben und Funktionen, die Kupplungen in einem Antriebsstrang
übernehmen können?
drehfeste Verbindung von Antriebselementen
Kräfte und Momente leiten
Wellenversatz ausgleichen
Trennen und Verbinden, d.h. Schalten
Dämpfung von Drehmoment- und Geschwindigkeitsstößen
Welches Maschinenelement ist hier dargestellt?
Klemmrollenfreilauf
