MaEl 2
Fragenkatalog Maschinenelemente 2
Fragenkatalog Maschinenelemente 2
( 148) Wie ist die spezifische Lagerbelastung eines hydrodynamischen Gleitlagers definiert (Formel mit Namen)?
\(\bar{p}={F \over b*d}\)
F=Bellastungskraft, b=Lagerbreite, d=Lagernenndurchmesser
(142) Skizzieren Sie den Verlauf des Reibwerts µ über der Drehzahl n in einem Radialgleitlager und geben Sie die Reibungsbereiche an.
(143) Erläutern Sie den Begriff "Ausklinkpunkt" eines hydrodynamischen Gleitlagers unter der Stribeck-Kurve.
Übergang von Mischreibung zur Flüssigkeitsreibung
(144) Welche 2 physikalischen Größen (Namen) beschreiben die Zähigkeit von Flüssigkeiten?
dynamische Viskosität η: Einheit Pa*s = N*s/m² bzw. cP (Centipoise = 1 mPa*s)
kinematische Viskosität ν: dyn. Viskosität dividiert durch Dichte des Öls, Einheit mm²/s bzw. cSt (Centistoke = 1 mm²/s)
(145) Ein hochviskoser Schmierstoff in Gleitlagern ...
(146) Welche Größe außer der Viskosität beeinflusst die Schubspannung in einem Mineralöl eines hydrodynamischen Lagers?
Summengeschwindigkeit und der Abstand der beiden Lagerflächen
(147) Welche Auswirkung hat die Erwärmung eines Industrie-Schmieröls in einem hydrodynamischen Gleitlager?
Viskosität des Schmierstoffes nimmt ab --> Tragfähigkeit sinkt
(148) Wie ist die spezifische Lagerbelastung eines hydrodynamischen Gleitlagers definiert (Formel mit Namen)?
\(\bar{p}={F \over b*d}\)
F=Lagerbelastungskraft, d=Lagerbreite, d=Lagernenndurchmesser
(149) Wie ist für eine hohe Tragfähigkeit der Spalt des hydrodynamischen Gleitlagers in Drehrichtung zu gestalten?
(150) Skizzieren Sie schematisch die Lage von Wellen und Lager bei steigenden Drehzahlen (3 Skizzen: n=0, n>0, n->∞) für eine zur Drehrichtung senkrechte Last und zeichnen Sie darin jeweils den kleinsten Schmiermittelspalt h0 ein.
(151) Welche 2 Größen des Gleitlagers beschreiben die Lage des Wellenmittelpunktes im Betriebspunkt?
Exzentrizität ε und die raltive Lagerbreite b/d
(152) Warum werden hauptsächlich Kurzgleitlager bei hydrodynamischer Lagerung eingesetzt? In welchem Bereich der relativen Lagerbreite wird optimale Tragfähigkeit erreicht?
Kurzgleitlager sind in diesem Bereich (b/d <1) tragfähiger als Langgleitlager. Eine optimale Tragfähigkeit wird im Bereich b/d = 0,3 ... 0,7 erreicht.
(153) Was versteht man unter dem relativen Lagerspiel ψ und welche Einheit hat es?
\(\psi={s \over d_L}\approx{s \over d_W} \approx {s \over d}\)
in ‰
(154) Das Lagerspiel in einem Gleitlager wird bei unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten von der Welle oder Lagerwerkstoff bei Erwärmung
(155) Was ist bei der hydrodynamischen Gleitlagerung einer schnelllaufenden Welle zu bevorzugen?
(156) Welche Kurve beschreibt ungefähr die Bahn des Wellenmittelpunkts in einem Gleitlager bei senkrechter Last und Änderung der Drehzahl von n=0 bis n->∞? (SKizze)
Gümbelscher Halbkreis
(157) Welche 2 zu überlagende Strömung werden zur Berechnung von Gleitlagern herangezogen?
- Druckströmung
- Schleppströmung
(158) Auf dem Gümbelschen Halbkreis befinden sich alle Betriebspunkte des hydrdynamischen Gleitlagers. Welche Aussage(n) ist/ sind korrekt?
(159) Nennen Sie die 4 Betriebsgrößen (Namen) zur Berechnung der Sommerfeldzahl eines hydrodynamischen Gleitlagers
\(So_ü={\bar p*\psi^2 \over \eta *\omega_0}\)
p=mittlere Flächenpressung
η=dynamische Viskosität
ω0=Übergangswinkelgeschwindigkeit
ψ=relatives Lagerspiel
(160) Welche Bedeutung hat die Übergangssommerfeldzahl und die relative Übergangsexzentrizität für den Betrieb des Lagers?
Die Übergangssommerfeldzahl beschreibt die Stelle des Ausklinkpunktes und damit die Übergangsbedingungen für Last, Viskosität und Drehzahl
(1) Welcher grundlegende Unterschied besteht zwischen Achsen und Wellen? Darf sich eine Achse drehen (Begründung)?
Achsen übertragen kein Drehmoment --> unterschiedliche Hauptbeanspruchung!
(2) Welche zwei Hauptbeanspruchungen treten bei Wellen im Maschinenbau auf?
Torsion (Schubspannung) und Biegung (Normalspannung), sowie Zug- und Druckkräfte bei schräg verzahnten Zahnrädern
(3) Zwei Lager einer Welle mit symmetrisch liegendem Stirnrad sind anzuordnen! Welche Vorteile (für Welle und Lager) bietet ein kurzer Lagerabstand gegenüber einem großen?
Geringere Biegemomente sowie Lagerkräfte --> Durchbiegung minimiert, bessere Steifigkeit des Systems
(4) Nennen Sie 3 wesentliche Anforderungen an einen Wellenwerkstoff in einem Stirnradgetriebe!
- Hohe Dauerfestigkeit (Umlaufbiegung)
- Hohe Steifigkeit (Verformungsgrenzen)
- verschleißfeste Oberflächen
- hohe Zähogkeit --> duktiles Verhalten (im Kern)
- gute Herstell- und Bearbeitbarkeit
(5) Welche 2 Gruppen von Stählen werden hauptsächlich bei höher beanspruchten Wellen verwendet?
- Vergütungsstähle
- Einsatzstähle
(6) Die zu konstruierende Welle muss an verschiedenen Stellen gegen Verschleiß geschützt werden. Welche Art von Stahl ist zu verwenden?
Einsatzstähle (härtbar)
(7) Welche beiden Achs-Konzepte werden in Fahrzeugen verwendet?
- Feststehende Achsen
- Umlaufende Achsen
(8) Nennen Sie 2 Vorteile von feststehenden gegenüber umlaufenden Achsen.
Feststehende Achsen haben bei gleicher Größe und gleichem Werkstoff
- eine höhere Tragfähigkeit
- eine höhere dynamische Scherbeanspruchung
(9) Was ist der Unterschied zwischen einem Trag- und Spurzapfen?
Tragzapfen: Kraft wirkt senkrecht zur Drehachse
Spurzapfen: Kraft wirkt in Richtung der Drehachse
(10) Nennen Sie 2 Ausführungen von normgerechten Wellenenden.
- zylindrisch
- kegelig
(11) Welche 3 grundlegenden Berechnungsnachweise müssen bei der Auslegung von Wellen ud Achsen erfolgen? Berechnung auf...
- Tragfähigkeit (--> Festigkeitswerte)
- elastisches Verhalten (--> Verformungsgrenzen)
- kritische Drehzahl (--> Ausfall durch Schwingungen)
(12) Wozu dienen der Anwendungs- und Betriebsfaktor KA bei der Dimensionierung und beim Sicherheitsnachweis verwendet?
KA wird verwendet, um Belastungsspitzen der Bauteile durch unregelmäßige Schwankungen der äußeren Last zu berücksichtigen
(13) Welche Verformungen sind bei Wellen und Achsen zu prüfen? Nennen Sie ein technisches Beispiel für eine Verfomungsgrenze.
- Verformung bei Torsionsbeanspruchung
- Verformung bei Biegebeanspruchung
- Längenänderungen
(14) Nennen Sie 3 Beispiele aus der Praxis, in denen Durchbiegung der WElle (bzw. Achse) die Funktion gefährden können.
Wellen von Fahrantrieben
- Zahneingriff
- Gleitlager
- Wälzlager
(15) Welche Werkstoffamilie(n) ist für geringe Verformungen am besten geeignet?
(16) Welche kritischen Drehzahlen sind bei der Berechnung von Wellen und Achsen gegebenenfalls zu prüfen?
- biegekritische Drehzahl nk
- torsionskritische Drehzahl nk
(17) Verändert sich die biegekritische Drehzahl einer Welle ... ?
(18) Was bedeutet unterkritischer Betrieb bei Betrieb einer Maschine hinsichtlich des dynamischen Verhaltens von Wellen?
Die Betriebsdrehzahl liegt mindestens 20% unter der kritischen Drehzahl nk --> funktionssicherer Betrieb in Hinblick auf Schwingung
(19) Was muss beim Anlauf einer Maschine beachtet werden, deren Betrieb überkritisch erfolgt?
Die kritische Drehzahl nk muss beim Hochfahren und beim Herunterfahren schnell durchfahren werden, um ein Aufschaukeln der Amplituden zu verhindern.
(20) Nennen Sie 2 Maßnahmen, um konzeptionell Wellen/ Achsen montagefreundlicher zu gestalten (mit Begründung).
- Anfasen der Wellenenden für besseres Aufsetzen
- Absätze für Scheiben-/ Zahnradmontage
Begründung: geht schneller, schont Material (sonst Erhitzen/ Abkühlen erford.)
-
- 1 / 167
-
Lernkarten
(121) Eine mit Umwucht rotierende Welle wird über Rillenkugellager radial gelagert. Welcher Ring wird punkt-, welcher Umfangsbelastet? Wie ist der Außenring, wie der Innenring zu passen (fest/ lose)?
Außenring: Umfangslast --> fest
Innenring: Punktlast --> lose
(Blatt 8.22)
(122) Eine Seilwinde mit umlaufender Achse dient in einem Aufzug zur aufnahme der Kabinenlast. Die Achse wird über Wälzlager beidseitig gelagert. Welcher Ring ist punkt-, welcher umfangsbelastet? Wie ist der Außenring, wie der der Innenring zu passen (fest/ lose)?
Außenring: Umfangslast --> fest
Innenring: Punktlast --> lose
(Blatt 8.22)
(123) Die (ausgewuchtete) Vorgelegewelle in einem Stirnradgetriebe wird symmetrisch wälzgelagert. Welcher Ring ist punkt-, welcher umfangsbelastet? Wie ist der Außenring, wie der der Innenring zu passen (fest/ lose)?
Außenring: Punktlast --> lose
Innenring: Umfangslast --> fest
(124) Nennen Sie 4 Anforderungen an mögliche Ausführungen eines Wälzlagers.
- radial belastbar
- axial belastbar
- hohe Drehzahlen
- Lager selbsthaltend
(125) Der Lagersitz eines Wälzlagers ist ...
(129) Welche 3 Punkte muss die Passungsauswahl bei der Lagersitzgestaltung eines Wälzlageres sicherstellen?
- dass die Kraftübertragung von der Welle auf das Gehäuse erfolgt (Tragfähigkeit, Lebensdauer)
- dass die Ringe sich nicht relativ zur Welle und zum Gehäuse bewegen (Verschleiß)
- dass die Lager nicht zu stark verspannt werden (unzulässige Reduzierung der Lagerluft)
(127) Nennen Sie 3 Möglichkeiten, ein Wälzlager auf einer Welle axial festzusetzen.
- mittels Stützscheibe
- mittels Sprengring
- Gehäusedeckel
(Blatt 8.25)
(128) Was versteht man unter einer Dauerschmierung eines Wälzlagers?
eine einmalig in Fettfüllung reicht für die Lebensdauer des Lagers aus.
(129) Nennen Sie 2 Möglichkeiten der Ölschmierung eines Lagers.
- Ölbad/ Öltauchschmierung
- Öleinspritzschmierung
- Ölnebelschmierung
(130) Wie wird die äquivalente dynamische Lagerbelastung für Rillenkugellager berechnet (Formal mit Namen)?
\(P_0=X_0*F_{r0}+Y_0*F_{a0}\)
(131) Was versteht man unter der nominellen Lebensdauer L10 bei Wälzlagern?
Anzahl der Umdrehungen bzw. Stunden, die 90% der Lager ("kollektiv") ohne Ermüdungserscheinungen erreichen bzw. überschreiten. Die Ausfallwahrscheinlichkeit beträgt somit 10%.
(132) Welche Eigenschaft des Wälzkörpers ist für die Berechnung der Lebensdauer eines Wälzagers heranzuziehen? Welchen Unterschied bewirkt sie?
Punktberührung oder Linienberührung
(133) Was drückt der Lebensdauerexponent in der Lebendauergleichung von Wälzlagern aus?
p=3 bei Kugellagern (Punktberührung)
p=10/3 bei Rollenlagern (Linienberührung)
(134) Was ist die dynamische Tragzahl C eines Wälzlagers
ist für die Radiallager bei umlaufendem Innenring und stillstehendem Außenring rein radiale (bei Axiallager rein axiale) Belastung unveränderlicher Größe und Richtung, bei der 90% gleicher Lager eine nominelle Lebensdauer von 106 Umdrehungen bzw. 500 Laufstunden (Drehzahl 33,3 min-1) erreichen
(135) Was ist bei einreihigen Schrägkugellagern und Kegelrollenlagern bei Berechnung der Kräfte im Lager zusätzlich zu berücksichtigen?
Es sind bei einreihigen Schrägkugellagern und Kegelrollenlagern bei der Berechnung der zusätzlichen Axialkräfte im Lager zu berücksichtigen
(136) Nennen sie 2 weitere Einflüsse, welche die Grundgleichung der Lebensdauerberechnung modifizieren können?
- Betriebsbedingungen
- Werkstoffeigenschaften
(137) Worin unterscheiden sich hydrodynamische und hydrostatische Gleitlager? Welchen großen Vorteil und welchen großen Nachteil hat ein hydrostatisches Gleitlager?
hydrodynamisch: Schmierschicht entsteht selbsttätig im Gleitraum durch Haften an den Gleitflächen
hydrostatisch: Öl wird mit Hilfe einer externen Pumpe in die Druckkammern des Gleitraumes gepresst
Vorteil: kein Verschleiß beim Anlaufen
Nachteil: externe Energieversorgung der Pumpe notwendig
(138) Welchen Vorteil haben Gleitlager gegenüber Wälzlagern bei stoßbelasteten Anwendungen (mit Begründung)?
Gleitlager sind stoßunempfindlicher, da die beiden beiden Gleitflächen sich berühren können
(139) Welche 2 bevorzugten Anwendungen ergeben sich aus den charakteristischen Eigenschaften der Gleitlager?
- Dauerläufer (Turbinen, Generatoren)
- bei starken Stößen (Hämmer, Stanzen)
(140) Welche 4 Arten der Reibung sind beim Anlauf und Betrieb des hydrodynamischen Gleitlagers zu unterscheiden?
- Haftreibung
- Grenzreibung
- Mischreibung
- Flüssigkeitsreibung
(141) Wecher Zusammenhang besteht zwischen der Oberflächengüte einer Gleitfläche und den Reibungsverhältnissen?
Je rauer, desto mehr Reibung.
(142) Skizzieren Sie den Verlauf des Reibwertes µ über der Drehzahl n in einem Radialgleitlager und geben sie die Reibungsbereiche an?
(143) Erläutern Sie den Begriff "Ausklinkpunkt" eines hydrodynamischen Gleitlagers unter der Stribeck-Kurve.
Übergang von der Mischreibung zur Flüssigkeitsreibung
(144) Welche 2 physikalischen Größen (Namen) beschreiben die Zähigkeit von Flüssigkeiten?
dynamische Viskosität η: Einheit Pa*s (N*s/mm²) bzw. cP (Centi-Poise = 1mPa*s)
Wird die dynamische Viskosität η durch die Dichte des Öls dividiert, erhält man die
kinematische Viskosität ν mit der Einheit mm²/s bzw. cSt (Centi-Stoke = 1 mm²/s).
(145) Ein hochviskoser Schmierstoff in Gleitlagern
(146) Welche Größe außer der Viskosität beeinflusst die Schubspannung in einem Mineralöl eines hydrodynamischen Lagers?
die Summengeschwindigkeit und der Abstand der beiden Lagerflächen
(147) Welche Auswirkung hat die Erwärmung eines Industrie-Schmieröls in einem hydrodynamischen Gleitlager?
Die Viskosität des Schmierstoffes nimmt ab --> Tragfähigkeit sinkt
( 148) Wie ist die spezifische Lagerbelastung eines hydrodynamischen Gleitlagers definiert (Formel mit Namen)?
\(\bar{p}={F \over b*d}\)
F=Bellastungskraft, b=Lagerbreite, d=Lagernenndurchmesser
(142) Skizzieren Sie den Verlauf des Reibwerts µ über der Drehzahl n in einem Radialgleitlager und geben Sie die Reibungsbereiche an.
(143) Erläutern Sie den Begriff "Ausklinkpunkt" eines hydrodynamischen Gleitlagers unter der Stribeck-Kurve.
Übergang von Mischreibung zur Flüssigkeitsreibung
(144) Welche 2 physikalischen Größen (Namen) beschreiben die Zähigkeit von Flüssigkeiten?
dynamische Viskosität η: Einheit Pa*s = N*s/m² bzw. cP (Centipoise = 1 mPa*s)
kinematische Viskosität ν: dyn. Viskosität dividiert durch Dichte des Öls, Einheit mm²/s bzw. cSt (Centistoke = 1 mm²/s)
(145) Ein hochviskoser Schmierstoff in Gleitlagern ...
(146) Welche Größe außer der Viskosität beeinflusst die Schubspannung in einem Mineralöl eines hydrodynamischen Lagers?
Summengeschwindigkeit und der Abstand der beiden Lagerflächen
(147) Welche Auswirkung hat die Erwärmung eines Industrie-Schmieröls in einem hydrodynamischen Gleitlager?
Viskosität des Schmierstoffes nimmt ab --> Tragfähigkeit sinkt
(148) Wie ist die spezifische Lagerbelastung eines hydrodynamischen Gleitlagers definiert (Formel mit Namen)?
\(\bar{p}={F \over b*d}\)
F=Lagerbelastungskraft, d=Lagerbreite, d=Lagernenndurchmesser
(149) Wie ist für eine hohe Tragfähigkeit der Spalt des hydrodynamischen Gleitlagers in Drehrichtung zu gestalten?
(150) Skizzieren Sie schematisch die Lage von Wellen und Lager bei steigenden Drehzahlen (3 Skizzen: n=0, n>0, n->∞) für eine zur Drehrichtung senkrechte Last und zeichnen Sie darin jeweils den kleinsten Schmiermittelspalt h0 ein.
(151) Welche 2 Größen des Gleitlagers beschreiben die Lage des Wellenmittelpunktes im Betriebspunkt?
Exzentrizität ε und die raltive Lagerbreite b/d
(152) Warum werden hauptsächlich Kurzgleitlager bei hydrodynamischer Lagerung eingesetzt? In welchem Bereich der relativen Lagerbreite wird optimale Tragfähigkeit erreicht?
Kurzgleitlager sind in diesem Bereich (b/d <1) tragfähiger als Langgleitlager. Eine optimale Tragfähigkeit wird im Bereich b/d = 0,3 ... 0,7 erreicht.
(153) Was versteht man unter dem relativen Lagerspiel ψ und welche Einheit hat es?
\(\psi={s \over d_L}\approx{s \over d_W} \approx {s \over d}\)
in ‰
