KOT
KOT = Scheiße
KOT = Scheiße
Was ist Ziel der Schraubensicherung? Welche Arten von Schraubensicherungen kennen Sie?
- Schraubensicherungen sollen die Funktion einer Schraubenverbindung unter beliebige lange wirkender Beanspruchung erhalten. Von der Art der Ausführung und Belastung der Verbindung hängt es ab, ob eine besondere Sicherung notwendig und welche zweckmäßig ist.
- Formschlüssige Sicherungselemente
Die durch ihre Form bzw. Verformung des Schraubenkopfes oder die Mutter festlegen
Klemmende Sicherungselemente
Üben beim Verschrauben eine zusätzliche axiale oder radiale Anpresskraft auf die Gewindeflanken aus und bewirken dadurch einen erhöhten Reibungsschluss.
Wie groß wird bei dem Kraftverhältnis 1/6 und einer Betriebskraft von FA=10000N die Schraubenzusatzkraft?
Rechnung im Bild
Ursachen:
- Vorspannkraftverlust durch setzen
- Aufhebung der Haftreibung im Gewinde durch dyn. Belastungà Übergang zum Gleiten
Wie groß ist bei einer Schraubenverbindung mit der Schraubennachgiebigkeit δs=5*10-8 mm/N und der Plattennachgiebigkeit δp=1*10-8 das Kraftverhältnis?
siehe Bild
Welche Informationen enthalten die Ziffern 10.9 auf einem Schraubenkopf
Die Zahlen geben die Festigkeitsklasse von Schrauben an.
Die erste Zahl (x) ist 1/100 der Mindestzugfestigkeit ( Rm) in N/mm2. Sie gibt an, ab welcher Zugspannung eine Schraube brechen darf.
Zugfestigkeit : x * 100 [N/mm2]
Die zweite Zahl (y) gibt das 10fache des Verhältnisses der Streckgrenze zur Zugfestigkeit an.
Die Streckgrenze Re gibt an, ab welcher Spannung trotz steigender Verlängerung der Schraube, die Zugkraft das erste Mal konstant ist oder sinkt
Berechnung der Streckggrenze : x * y * 10 [N/mm2]
Wie ist die Festigkeitsklasse einer Schraube mit einer Bruchfestigkeit von Rm=500 N/mm2 und einer Streckgrenze von Re=300 N/mm2? Erläutern Sie ihr Ergebnis!
Rechnung im Bild
→Klasse 5.6
→ weit verbreitete Festigkeitsklassen
→ Klasse 5.6-5.8 sind Kreuzschlitzschrauben
→ recht duktil, nicht sehr Bruchfest
Skizzieren Sie zu FSA=2000N und Ф=0,2 ein maßstäbliches Verspannungsdreieck für eine Vorspannkraft von FV=20000N.
siehe Bild
Wie groß ist bei einer Schraubenverbindung mit der Schraubennachgiebigkeit δs=4*10-8mm/N und der Plattennachgiebigkeit δp=1*10-8 mm/N das Kraftverhältnis?
Wie groß wird bei diesem Kraftverhältnis die Schraubenzusatzkraft bei einer Betriebskraft FA=10000N?
siehe Bild
Was ist der Vorteil einer vorgespannten Schraubenverbindung? Erläutern Sie ihre Ansicht am Schraubenverspannungsdreieck.
+ reibschlüssige Übertragung der Kräfte
+ Sicherung der Verbindungen gegen Lösen
+ Betriebskraft FA muss nur zu einem Teil von der Schraube aufgenommen werden
Wie ist das Kraftverhältnis bei bei einer vorgespannten Schraubenverbindung definiert?
siehe Bild
Nach welchen Kriterien wird ein Querpressverband ausgelegt? Welchen zusammenhang gibt es zur Festigung der Bauteiltoleranzen?
Erforderlicher Fugendruck zur Funktionserfüllung
- →Drehmomentübertragung oder Axialkraftübertragung (Mindestpassung)
- → kleinste zulässige Welle trifft auf größte zulässige Bohrung → kleinstes Übermaß
Maximal auftretender Fugendruck
- resultierend aus Toleranzen (Maximalpassung wegen Bauteilbeanspruchung)
- → größte zulässige Welle trifft auf kleinste zulässige Bohrung (Wellen und Nabentoleranz festlegen)
Festlegung von Bauteiltoleranzen
→ Welle, muss bei allen Toleranzen, von Welle und Bohrung, größer sein als die Nabe.
Welche Beanspruchungen sind bei der Auslegung von Nietverbindungen maßgeblich?
Roloff-Matekk: Nietverbindungen sind in der Regel für die Übertragung von Scher und Lochleibungskräften zu bemessen. Zugbeanspruchung versucht man zu vermeiden!
- Absetzen der Niete
- Lochleibung der Bauteile
Skizzieren Sie zwei Varianten konischer Spannverbindungen? Was sind die Vorteile dieser Spannverbindung?
Zwischenspannsysteme:
+ schnelle und leichte Montage
+ Lösbare Verbindung
+ beliebige Lage der Nabe in axialer und tangentialer Richtung realisierbar
+ Standardbauteil
Skizzieren Sie fünf Lösungen unterschiedlicher Wirkprinzipien, zwei Bleche von zwei mm Dicke stumpf zu verbinden.
Stoffschlußverbindungen
- Schweißen
- Löten
- Kleben
Reibschlußverbindung
- Preßverbindung
Formschluß
- Schrauben
Skizzieren Sie für zwei Stumpf zu verbindende Bleche von s=2mm und einer Breite von b=50mm eine Löt, eine Schweiß und eine Nietverbindung. Diskutieren Sie Vor- und Nachteile.
- Nietverbindung
+ keine Werkstoffbeeinflussung
+ gute Automatisierbarkeit
+ kein schlagartiges Versagen
+ gute Kontrollierbarkeit
- schlechte Demontageeigenschaft
- Gefahr der Kontaktkorosion
- keine großen Fläche möglich
-Lötverbindung:
+ Verbindung unterschiedlicher Materialien
+ geringe Temperatur
+ gute Leitfähigkeit
+ geeignet für Massenfertigung
- aufwendige Nahtvorbereitung
- Korrosion --> Flussmittelreste
- Lotflüssigkeit --> Flussmittelreste
-Schweißverbindung:
+ hohe Belastbarkeit
+ geringe Vorbereitung
- hohe Temperaturen
- Dämpfe
- schlecht Demontierbar
Skizzieren Sie vier Lösungen ein Stahlrohr Durchmesser 80*5mm zu verschließen (Kupferrohr Durchmesser 25*1,5mm)
siehe Bild
Nennen und skizzieren Sie die Welle-Nabe-Verbindungen, Nasenkeil. Was sind die Dimensionierungskriterien?
Polygonprofil bei einzutreibenden Nutenkeilen also auch bei Treibkeilen, ist eine ausreichende Wellennutlänge zum einwandfreien Einführen in die Nut vorzuziehen.
Dimensionierung:
- zwischen Welle und Nabe ist eine Enge Übergang- oder leichte Übermaßpassung zu wählen, um das Verlaufen und außermittige "sitzen" der Nabe möglichst zu vermeiden
- die Nabenabmessung werden in Abhängigkeit vom Wellendurchmesser gewählt
- das übertragbare Drehmoment ist weitgehend von der Eintreibkraft des Keiles abhängig und daher rechnerisch schwer zu erfassen
Nennen und skizzieren Sie die Welle-Nabe-Verbindungen, Passfederverbindung. Was sind die Dimensionierungskriterien?
Dimensionierung: MT nicht "my"
Flächenpressung Nabennut: Formel1
Wellennut: Formel2
+ leichte Montage und Demontage
+ einfache Fertigung
- hohe Kerbwirkung
- Unwucht bei hohen Drehzahlen
- nicht für dyn. wechselnde Beanspruchung
Nennen und skizzieren Sie die Welle-Nabe-Verbindungen, Pressverband. Was sind die Dimensionierungskriterien?
Pressverband: Skizze
- Querpressverband als Schrumpfpressverband bei denen vor dem Fügen die Narbe erwärmt (in Öl, in elektrisch oder gasbeheizten Öfen) und auf die Welle aufgeschrumpft wird.
Dimensionierung:
- Welle mus bei allen Toleranzlagen von Welle und Bohrung größer sein als die Bohrung
-Erforderlicher Fugendruck zur Funktionserfüllung (Drehmomentübertragung)
- kleinste zulässige Welle trifft auf größte zulässige Bohrung
- Maximal auftretender Fugendruck resultierend aus Toleranzen "größte zulässige Welle trifft auf kleinste zulässige Bohrung"
Was sind die wesentlichen Unterscheidungsmerkmale und Einsatzgebiete formschlüssiger und reibschlüssiger Verbindungen?
Formschluß-Verbindung: Bolzen-Stiftverbindungen, Nietverbindung, Paß- und Scheibenfederverbindung
- nicht für dynamisch wechselnde Belastung
Reibschluß-Verbindung: Keilverbindungen, Kegelsitz, Pressverbindung, Klemmverbindung
- auch für dynamisch wechselnde Belastung
Nennen und erläutern Sie die drei wesentlichen Wirkprinzipien von Bauteilverbindungen sowie die Auswahl- und Dimensionierungskriterien für Verbindungen.
Reibschluß: Durch Verspannen der Normalkraft in den sich berührenden Flächen werden Reibungskräfte (Tangentialkräfte) erzeugt , die den zu übertragenden Verschiebungskräften entgegenwirken.
Übertragen von Belastungen an Wirkflächenpaaren durch Erzeugen einer Reibkraft mit einer Normalkraft (coulombsches Reibungsgesetz)
Dimensionierung: F=
Anwendungskriterien:
+ einfache und kostengünstige Verbindung von Bauteilen aus unterschiedlicher Materialien
+ justage von Bauteilen
+ auch für dynamisch wechselnde Belastungen
Formschluß: "die Kraftübertragung über Formelemente, die als Mitnehmer wirken, erfolgt"
Übetragen von Belastungen an Wirkflächenpaaren durch Aufnehmen einer Flächenpressung p
Dimensionierung: p=
Anwendungskriterien:
- häufige und einfache Montage, Demontage
- eindeutige Positionierung von Bauteilen
- Verbinden unterschiedlicher Materialien
- Aufnehmen von Relativbewegungen außerhalb der Hauptbelastung
- nicht für dyn. wechselnde Beanspruchung
Bsp.: Passfederverbindungen, Schnappverbindungen, Nietverbindungen
Stoffschluß: "mit oder ohne Zuhilfenahme von Zusatzwerkstoffe, die Teile an den Stoßstellen zu einer unlösbaren Einheit vereinigt werden.
Übertragen von Belastungen an der Fügestelle durch stoffliches Vereinigen der Bauteilwertstoffe ohne oder mit Zusatzwerkstoffen
Dimensionierung: Bestimmung des Beanspruchungszustand nach den Gesetzen der Festigkeitslehre
Anwendungskriterien:
+ Dichten der Fügestellen
+ Verwendung genormter Bauteile und Halbzeuge
+ dynamische Belastungen
- mögliche chemische oder thermische Beinflussung der Bauteile
Was versteht man bei Kettengetriebe unter dem Polygoneffekt?
- Ungleichförmigkeit der Kettenfortschrittgeschwindigkeit (Vieleckwirkung)
→ Zähnezahl z < 16
- unruiger Lauf der Kette → Schwingung → ungleichförmige Übertragung
Kupplungen:
Skizzieren Sie eine einfache Reibungskupplung. Wie groß ist das übertragbare Moment ? Erläutern sie die Einflussgrößen ?
siehe Bild
Wie sind die Federkonstanten der skizzierten Federanordnung bei Bewegung der oberen Platte nach unten? Zeichnen Sie ein maßstäbliches Kraft-Wege-Diagramm für die Bewegung bis zur Berührung der Platten.
c1=20 N/mm; c2=20 N/mm; c3=30 N/mm; c4=30 N/mm
siehe Rechnung
Wie sind die Federkonstanten der skizzierten Federanordnungen?
Handelt es sich um Reihen- oder Parallelschaltung ?
a) Reihenschaltung
b) Reihenschaltung
c) Parallelschaltung
Wie ist die Gesamtfederkonstante der skizzierten Federanordung in den Bereichen I,II und III ?
Zeichen sie ein maßstäbliches Kraft- Weg- Diagramm für die Bewegung der oberen Platte nach Unten!
c1= 10 N/mm
c2= 20 N/mm
c3= 30 N/mm
siehe Bild
Wie ist die Gesamtfederkonstante der skizzierten Federanordnung? Wie groß sind der Gesamtfederweg und der Federweg an der Zwischenplatte bei einer Kraft von F=250N?
C1=10 N/mm; C2=20 N/mm; C3=10 N/mm; C4=40 N/mm; C5=40 N/mm
siehe Rechnung
Welche Beanspruchungen treten im Riemen eines Riementriebes auf ? An welcher Stelle tritt die höchste Beanspruchung auf?
b) Bestimmen sie für das gezeigte Riemengetriebe die Riemengeschwindigkeit vr , die Winkelgeschwindigkeit ω1 und den Durchmesser d2
Zugbeanspruchung aus Vorspannkraft
Zugbeanspruchung aus Nutzlast
Biegebeanspruchung aus Riemenkrümmung
Größte Beanspruchung an Einlaufseile der kleinen Riemenscheibe
Welche Beanspruchungen treten im Riemen eines Riementriebes auf? An welcher Stelle tritt die höchste Beanspruchung auf?
Welche Schlupfformen können bei Flach- und bei Zahnriemen auftreten? Was sind die Konsequenzen von Schlupf?
Flachriemen: Dehn und Gleitschlupf
Zahnriemen: kein Schlupf , da der Riemen formschlüssig auf dem Zahnrad läuft
Konsequenzen: Abweichung der Geschwindigkeiten miteinander in Reibkontakt stehender mechanischer Elemente oder Fluide unter tangentialer Belastung.
Welche Werkstoffkombinationen werden für Reibradgetriebe eingesetzt?
Je nach Anwendung:
Maschienenbau: (Übertragung großer Leistungen) --> Metall - Metall : Hohe Geräuschentwicklung
Feinmechanik/ Gerätetechnik: ( kleinere Leistungen ) --> Matell ( z.B. Alu ) Mit Weichstoffrad ( z.B. Gummi)
Werkstoffanforderung:
- Wälzfestigkeit (Dauerfestigkeit)
- Geringe Wärmeausdehnung
- Hoher Reibungsbeiwert
- Hohes Elastizitätsmodul
Warum werden in der Feinwerktechnik häufig Planetengetriebe eingesetzt?
- „Harmonie Dire“ Planetengetriebe= Umlaufgetriebe
- Kompakte Bauweise
- Hohes Übertragungsvermögen durch Zerstreuungsverzweigung
- Koaxiale Lage von An- und Abtrieb
- Große Übersetzung in einer Stufe möglich
- Überlagerungsgetriebe möglich
Welche Arten von Reibung treten an den Zahnflanken einer Evolventenverzahnung während des Eingriffs auf?
- Rollreibung durch Evolventen
- Festkörperreibung
Nennen Sie mindestens zwei Gründe für die Anwendung der Profilverschiebung?
+ Vermeidung von Unterschnitt
+ Korrektor von Achsabständen
+ Verringerung der Grenzzähnezahl
-Eingriffswinkel α
-Betriebseingriffswinkel αω
-Zahnnormalkraft FN
Welche Schlupfarten kennen Sie ? Erläutern sie die Unterschiede !
3 Arten von Schlupf bei reibschlüssigen Getrieben
Dehnschlupf: Auf Grund der Verformung der Reibräder, Verformung der Reibräder führt zu verschiedener Radien
Gleitschlupf: auf Grund der Überschreitung, der durch Normalkraft und Reibbeiwert übertragbaren Umfangskraft ( Durchrutschen)
Zwangsschlupf: auf Grund kinematischer Zwangsabweichung ( Berührtangente der Reibfläche geht nicht durch den Achsenschnittpunkt)
Was sind die Vor- und Nachteile von schrägverzahnten Stirnrahnrädern ? Wo liegen die Haupteinsatzgebiete ?
Vorteile:
- Verringerung der Grenzzähnezahl
- mit dem Werkzeug der Geradverzahnung herstellbar
- gleichmäßiges Tragverhalten --> Verringerung der Laufgeräusche
- kontinuierlicher Zahneingriff
Nachteile:
- Wirkungsgrad geringer als bei Geradverzahnung
- Axialkraftkomponente der Welle muss im Lager aufgenommen werden --> kann durch Doppelschräg- oder Pfeilverzahnung aufgehoben werden
Roloff / Matekk:
Vorteile gegenüber geradverzahten :
- ruhiger Lauf, da Eingriff und Ablösung der Zähne allmählich erfolgen und mehr Zähne gleichzeitig im Eingrif sind ( Größerer Überdeckungsgrad )
- höher Belastbar
Nachteile:
- Axialkräfte ,die zusätzlich Belastungen für die Welle und Lager bedeuten und damit höhere Reibungsverluste und somit ein etwas geringerer Wirkungsgrad.
- Axialkraft lässt dich durch Doppelschräg- oder Pfeilverzahnung aufheben
Einsatzgebiete:
- Schnelldrehende und hoch belastete Getriebe ( PKW , Turbine )
Wie groß ist der Achsabstand, wenn z1=23 und das Gegenrad eine Zähnezahl von z2=39 hat? Wie groß ist die Teilung?
m= 1,5
siehe Rechnung
Wie groß ist der Teilkreis eines Zahnrades mit der Zähnezahl z=23 bei einem Modul von m=1,5?
siehe Rechnung
Nennen sie mindestens vier Größen zur Beschreibung einer Stirnverzahnung! Welche Größen beschreiben die verzahnung eines Geradstirnrades?
da = Kopfkreis
d = Teilkreis
ha = Kopfhöhe
h = Zahnhöhe
e = Lückenweite
s = Zahndicke
FbN = Zahnnormalkraft
FT = Tangentialkraft FT= 2*MT / d
FR = Radialkraft FR= FT * tan ( αω)
αω = Betriebseingriffswinkel
Was versteht man unter der Grenzzähnezahl bei Evolventen Zahnrädern? Wie groß ist sie bei unkorrigierten Rädern? Durch welche Maßnahmen kann Sie verringert werden?
- Unterschreitet die Zähnezahl einer Zahnrades die Grenzzähnezahl, schneidet das Werkzeug am Zahnfuß ein Stück der Evolvente weg
- Positive Profilverschiebung
- Vergrößerung des Schrägungswinkel
Wie ist die allgemeine Übersetzung eines Getriebes definiert ?
Durch welchen Größen läßt sie sich bei einem einstufigen Zahnradgetriebe beschreiben ?
i= Antriebsdrehzahl/ Abtriebsdrehzahl= n1 / n2
i > 1 Übersetzung ins Langsame
i < 1 Übersetzung ins Schnelle
i= n1 / n2 = ω1/ ω2 = d2 / d1 = z2 / z1 = MT1 / MT2
d : Teilkreisdurchmesser
z : Zähnezahl
ω : Winkelgeschwindigkeit
Warum haben sich bei Zahnradgetrieben Evolventenverzahnungen weitestgehend durchgesetzt?
- Erfüllung des Verzahnungsgesetzes
- Einfache, genaue Festigkeit
- Richtung und Größe der Zahnradkraft sind konstant
- Räderpaare können bei gleicher Reibung links- und rechtsherum angetrieben werden
-
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Flashcards
Was sind Auswahlkriterien für die Bestimmung des Fest-Los- Lagers bei einer Fest-Los-Lagerung.
- gleiche Lager verwenden (Beschaffung, Bearbeitung, Service)
- Axiale Festlegung des Innenrings führt in der Regel zu einer Kerbwirkung → Festlager sollen daher nicht an Orten hoher Biegemomente angeordnet sein
- kurze Kraftleitung, Axialkraft wird in der Nähe der Einleitungsstelle aufgenommen → Wenig Material das verformt wird, führt zu steifen Bauweisen
- Montageaufwand am Festlager in der Regel etwas höher → Festlager an leicht zugänglichen Stellen anordnen.
Skizzieren Sie eine Fest-Los-Lagerung und Zeichnen Sie den Kraftfluss einer Axialkraft, die in beiden Richtungen wirkt, ein.
links Festlager, rechts Loslager
Nennen und skizzieren Sie je zwei Lagerbauformen, die für reine Axiallast, reine Radiallast und gemischte Belastungen geeignet sind.
siehe Bild
Was sind die Auswahlkriterien für die Festlegung der Passungen von Lagern in Gehäusen bzw. Wellen? Erläutern Sie diese an einem Beispiel.
siehe Bild
Was wird unter äquivalenten Lagerbelastung verstanden?
Die dynamisch äquivalente Lagerlast mit ihrer auf das Lager bezogenen Wirkrichtung und ihrem Betrag ist definiert als diejenige Last, welche dieselbe Lagerlebensdauer wie das tatsächliche Lagerlast- und Lagerdrehzahlprofil erreicht. Es ist eine Radiallast für Radiallager und eine Axiallast für Axiallager.Basierend auf der nachfolgenden Formel ,werden die tatsächlichen axialen und radialen Lagerkräfte durch diese theoretische äquivalente dynamische Lagerlast ersetzt.
Welche Wälzlagertypen können hinsichtlich der Form der Wälzkörper unterschieden werden?
- Kugellager (Rillenkugel)
- Rollenlager
- Nadellager
Nennen Sie Vor- und Nachteile von Wälzlagern.
Vorteile:
- Kostengünstiges, standardisiertes Maschinenelement
- Geringe Anlaufreibung
- Realisierung genauer, spielfreier Lagerung möglich
- Einfache Schmierung möglich
- Geringe Axiale Baulänge
Nachteile:
- Keine Dauerfestigkeit
- Stoßempfindlichkeit
- Schmutzempfindlichkeit
- Großer radialer Bauraum
- Laufgeräusche
Erläutern Sie die Begriffe Radiallager, Axiallager, Wälzlager, Festlager, Stützlager, Loslager, Rollenlager Gleitlager
Radiallager: Wirken die Kräfte senkrecht zur Drehachse
Axiallager: die Kräfte gehen in Richtung der Achse
Wälzlager: Grundprinzip aller Wälzlager ist es, den Reibungsgrund verschleißbehafteter Coulombscher Reibug durch die sehr viel vorteilhaftere Rollreibung zu ersetzen. Wälzlager bestehen im Allgemeinen aus zwei konzentrischen Ringen, zwischen denen Wälzkörper angeordnet sind.
Festlager: Aufnahme von Längskräften (Axialrichtung) und Querkräften
Loslager: keine Aufnahme von Axialkräften, nur Aufnahme von Querkräften, Verschiebungsmöglichkeit in Längsrichtung
Stützlager: Aufnahme von Längskräften nur in einer Richtung und Querkräfte
Rollenlager: Wälzlager mit Rollen als Wälzkörper
Gleitlager: zwei enggeschmiegte Flächen gleiten aneinander
Nennen Sie drei Gestaltungsregeln für klebegerechte Bauteilgestaltung. Erläutern Sie diese Regeln mit Hilfe von Skizzen.
Klebeverbindungen sind konstruktiv so zu gestalten, dass sie möglichst nur auf Scherung und oder Zug/Druck beansprucht werden- Biege und Schälbeanspruchung sollen vermieden werden.
- Herr Klein: Schubbeanspruchung bevorzugen, Lotspalt konstant sein, Schälbeanspruchung vermeiden
Eine gelötete Rohrverbindung mit dem Innendurchmesser d=30mm und einer Wandstärke s=1mm führt Stickstoff mit einem Überdruck von p=3bar. Wie groß muss bei einer Sicherheit S=1,5 und einer zulässigen Schubspannung des Lotes von τzul=90 N/mm2 die Überlappungslänge der Verbindung sein? Kommentieren Sie das Ergebnis!
Rechnung siehe Bild.
Das Ergebnis hat eine sehr hohe Sicherheit.
Zwei Wellen Ø25mm sind mit einer gelöteten Muffe verbunden, deren Überlappungslänge auf jedem Wellenende 5mm beträgt. Wie groß ist das mit einer Sicherheit von 1,5 übertragbare Drehmoment bei einer zulässigen Schubspannung von τzul=35N/mm2 ?
siehe Bild
Was ist Ziel der Schraubensicherung? Welche Arten von Schraubensicherungen kennen Sie?
- Schraubensicherungen sollen die Funktion einer Schraubenverbindung unter beliebige lange wirkender Beanspruchung erhalten. Von der Art der Ausführung und Belastung der Verbindung hängt es ab, ob eine besondere Sicherung notwendig und welche zweckmäßig ist.
- Formschlüssige Sicherungselemente
Die durch ihre Form bzw. Verformung des Schraubenkopfes oder die Mutter festlegen
Klemmende Sicherungselemente
Üben beim Verschrauben eine zusätzliche axiale oder radiale Anpresskraft auf die Gewindeflanken aus und bewirken dadurch einen erhöhten Reibungsschluss.
Wie groß wird bei dem Kraftverhältnis 1/6 und einer Betriebskraft von FA=10000N die Schraubenzusatzkraft?
Rechnung im Bild
Ursachen:
- Vorspannkraftverlust durch setzen
- Aufhebung der Haftreibung im Gewinde durch dyn. Belastungà Übergang zum Gleiten
Wie groß ist bei einer Schraubenverbindung mit der Schraubennachgiebigkeit δs=5*10-8 mm/N und der Plattennachgiebigkeit δp=1*10-8 das Kraftverhältnis?
siehe Bild
Welche Informationen enthalten die Ziffern 10.9 auf einem Schraubenkopf
Die Zahlen geben die Festigkeitsklasse von Schrauben an.
Die erste Zahl (x) ist 1/100 der Mindestzugfestigkeit ( Rm) in N/mm2. Sie gibt an, ab welcher Zugspannung eine Schraube brechen darf.
Zugfestigkeit : x * 100 [N/mm2]
Die zweite Zahl (y) gibt das 10fache des Verhältnisses der Streckgrenze zur Zugfestigkeit an.
Die Streckgrenze Re gibt an, ab welcher Spannung trotz steigender Verlängerung der Schraube, die Zugkraft das erste Mal konstant ist oder sinkt
Berechnung der Streckggrenze : x * y * 10 [N/mm2]
Wie ist die Festigkeitsklasse einer Schraube mit einer Bruchfestigkeit von Rm=500 N/mm2 und einer Streckgrenze von Re=300 N/mm2? Erläutern Sie ihr Ergebnis!
Rechnung im Bild
→Klasse 5.6
→ weit verbreitete Festigkeitsklassen
→ Klasse 5.6-5.8 sind Kreuzschlitzschrauben
→ recht duktil, nicht sehr Bruchfest
Skizzieren Sie zu FSA=2000N und Ф=0,2 ein maßstäbliches Verspannungsdreieck für eine Vorspannkraft von FV=20000N.
siehe Bild
Wie groß ist bei einer Schraubenverbindung mit der Schraubennachgiebigkeit δs=4*10-8mm/N und der Plattennachgiebigkeit δp=1*10-8 mm/N das Kraftverhältnis?
Wie groß wird bei diesem Kraftverhältnis die Schraubenzusatzkraft bei einer Betriebskraft FA=10000N?
siehe Bild
Was ist der Vorteil einer vorgespannten Schraubenverbindung? Erläutern Sie ihre Ansicht am Schraubenverspannungsdreieck.
+ reibschlüssige Übertragung der Kräfte
+ Sicherung der Verbindungen gegen Lösen
+ Betriebskraft FA muss nur zu einem Teil von der Schraube aufgenommen werden
Wie ist das Kraftverhältnis bei bei einer vorgespannten Schraubenverbindung definiert?
siehe Bild
Nach welchen Kriterien wird ein Querpressverband ausgelegt? Welchen zusammenhang gibt es zur Festigung der Bauteiltoleranzen?
Erforderlicher Fugendruck zur Funktionserfüllung
- →Drehmomentübertragung oder Axialkraftübertragung (Mindestpassung)
- → kleinste zulässige Welle trifft auf größte zulässige Bohrung → kleinstes Übermaß
Maximal auftretender Fugendruck
- resultierend aus Toleranzen (Maximalpassung wegen Bauteilbeanspruchung)
- → größte zulässige Welle trifft auf kleinste zulässige Bohrung (Wellen und Nabentoleranz festlegen)
Festlegung von Bauteiltoleranzen
→ Welle, muss bei allen Toleranzen, von Welle und Bohrung, größer sein als die Nabe.
Welche Beanspruchungen sind bei der Auslegung von Nietverbindungen maßgeblich?
Roloff-Matekk: Nietverbindungen sind in der Regel für die Übertragung von Scher und Lochleibungskräften zu bemessen. Zugbeanspruchung versucht man zu vermeiden!
- Absetzen der Niete
- Lochleibung der Bauteile
Skizzieren Sie zwei Varianten konischer Spannverbindungen? Was sind die Vorteile dieser Spannverbindung?
Zwischenspannsysteme:
+ schnelle und leichte Montage
+ Lösbare Verbindung
+ beliebige Lage der Nabe in axialer und tangentialer Richtung realisierbar
+ Standardbauteil
Skizzieren Sie fünf Lösungen unterschiedlicher Wirkprinzipien, zwei Bleche von zwei mm Dicke stumpf zu verbinden.
Stoffschlußverbindungen
- Schweißen
- Löten
- Kleben
Reibschlußverbindung
- Preßverbindung
Formschluß
- Schrauben
Skizzieren Sie für zwei Stumpf zu verbindende Bleche von s=2mm und einer Breite von b=50mm eine Löt, eine Schweiß und eine Nietverbindung. Diskutieren Sie Vor- und Nachteile.
- Nietverbindung
+ keine Werkstoffbeeinflussung
+ gute Automatisierbarkeit
+ kein schlagartiges Versagen
+ gute Kontrollierbarkeit
- schlechte Demontageeigenschaft
- Gefahr der Kontaktkorosion
- keine großen Fläche möglich
-Lötverbindung:
+ Verbindung unterschiedlicher Materialien
+ geringe Temperatur
+ gute Leitfähigkeit
+ geeignet für Massenfertigung
- aufwendige Nahtvorbereitung
- Korrosion --> Flussmittelreste
- Lotflüssigkeit --> Flussmittelreste
-Schweißverbindung:
+ hohe Belastbarkeit
+ geringe Vorbereitung
- hohe Temperaturen
- Dämpfe
- schlecht Demontierbar
Skizzieren Sie vier Lösungen ein Stahlrohr Durchmesser 80*5mm zu verschließen (Kupferrohr Durchmesser 25*1,5mm)
siehe Bild
Nennen und skizzieren Sie die Welle-Nabe-Verbindungen, Nasenkeil. Was sind die Dimensionierungskriterien?
Polygonprofil bei einzutreibenden Nutenkeilen also auch bei Treibkeilen, ist eine ausreichende Wellennutlänge zum einwandfreien Einführen in die Nut vorzuziehen.
Dimensionierung:
- zwischen Welle und Nabe ist eine Enge Übergang- oder leichte Übermaßpassung zu wählen, um das Verlaufen und außermittige "sitzen" der Nabe möglichst zu vermeiden
- die Nabenabmessung werden in Abhängigkeit vom Wellendurchmesser gewählt
- das übertragbare Drehmoment ist weitgehend von der Eintreibkraft des Keiles abhängig und daher rechnerisch schwer zu erfassen
Nennen und skizzieren Sie die Welle-Nabe-Verbindungen, Passfederverbindung. Was sind die Dimensionierungskriterien?
Dimensionierung: MT nicht "my"
Flächenpressung Nabennut: Formel1
Wellennut: Formel2
+ leichte Montage und Demontage
+ einfache Fertigung
- hohe Kerbwirkung
- Unwucht bei hohen Drehzahlen
- nicht für dyn. wechselnde Beanspruchung
Nennen und skizzieren Sie die Welle-Nabe-Verbindungen, Pressverband. Was sind die Dimensionierungskriterien?
Pressverband: Skizze
- Querpressverband als Schrumpfpressverband bei denen vor dem Fügen die Narbe erwärmt (in Öl, in elektrisch oder gasbeheizten Öfen) und auf die Welle aufgeschrumpft wird.
Dimensionierung:
- Welle mus bei allen Toleranzlagen von Welle und Bohrung größer sein als die Bohrung
-Erforderlicher Fugendruck zur Funktionserfüllung (Drehmomentübertragung)
- kleinste zulässige Welle trifft auf größte zulässige Bohrung
- Maximal auftretender Fugendruck resultierend aus Toleranzen "größte zulässige Welle trifft auf kleinste zulässige Bohrung"
Was sind die wesentlichen Unterscheidungsmerkmale und Einsatzgebiete formschlüssiger und reibschlüssiger Verbindungen?
Formschluß-Verbindung: Bolzen-Stiftverbindungen, Nietverbindung, Paß- und Scheibenfederverbindung
- nicht für dynamisch wechselnde Belastung
Reibschluß-Verbindung: Keilverbindungen, Kegelsitz, Pressverbindung, Klemmverbindung
- auch für dynamisch wechselnde Belastung
Nennen und erläutern Sie die drei wesentlichen Wirkprinzipien von Bauteilverbindungen sowie die Auswahl- und Dimensionierungskriterien für Verbindungen.
Reibschluß: Durch Verspannen der Normalkraft in den sich berührenden Flächen werden Reibungskräfte (Tangentialkräfte) erzeugt , die den zu übertragenden Verschiebungskräften entgegenwirken.
Übertragen von Belastungen an Wirkflächenpaaren durch Erzeugen einer Reibkraft mit einer Normalkraft (coulombsches Reibungsgesetz)
Dimensionierung: F=
Anwendungskriterien:
+ einfache und kostengünstige Verbindung von Bauteilen aus unterschiedlicher Materialien
+ justage von Bauteilen
+ auch für dynamisch wechselnde Belastungen
Formschluß: "die Kraftübertragung über Formelemente, die als Mitnehmer wirken, erfolgt"
Übetragen von Belastungen an Wirkflächenpaaren durch Aufnehmen einer Flächenpressung p
Dimensionierung: p=
Anwendungskriterien:
- häufige und einfache Montage, Demontage
- eindeutige Positionierung von Bauteilen
- Verbinden unterschiedlicher Materialien
- Aufnehmen von Relativbewegungen außerhalb der Hauptbelastung
- nicht für dyn. wechselnde Beanspruchung
Bsp.: Passfederverbindungen, Schnappverbindungen, Nietverbindungen
Stoffschluß: "mit oder ohne Zuhilfenahme von Zusatzwerkstoffe, die Teile an den Stoßstellen zu einer unlösbaren Einheit vereinigt werden.
Übertragen von Belastungen an der Fügestelle durch stoffliches Vereinigen der Bauteilwertstoffe ohne oder mit Zusatzwerkstoffen
Dimensionierung: Bestimmung des Beanspruchungszustand nach den Gesetzen der Festigkeitslehre
Anwendungskriterien:
+ Dichten der Fügestellen
+ Verwendung genormter Bauteile und Halbzeuge
+ dynamische Belastungen
- mögliche chemische oder thermische Beinflussung der Bauteile
