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.)
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Flashcards
(41) Wie wird die
a) absolute Bahn und
b) relative Bahn der Berührpunkte zweier aufeinander abwälzender Zahnflanken genannt?
a) Eingriffslinie
b) Zahnflanke
(42) Wie wird eine gleichzeitig ablaufende Abroll- und Gleitbewegung bezeichnet?
Wälzen
(43) Auf welche Weise ist der Teilkreis eines genormten Evolventenzahnrades über den Eingriffwinkel definiert?
Der Eingriffswinkel ist normiert auf \(\alpha\)=20°
(44) Wie verändert sich der Zentrumswinkel für die Evolventenpunkte eines Zahnrades mit größer werdendem Durchmesser?
Er steigt kontinuierlich von Null an (Bl. 7.15)
(45) Welchen Winkel schließt die Eingriffslinie mit der Tangente am Wälzkreis bei normgerechter Evolventenverzahnung von Stirnzahnrädern ein?
Betriebseingriffswinkel \(\alpha_w\)
(46) Wie wird eine Evolvente erzeugt? Wie viele und welche Parameter verändern die Form einer Evolvente?
Durch das Abrollen einer Geraden auf einem Grundkreis d
Der Endpunkt in dieser Geraden ist eine gekrümmte Kurve, die so genannte Evolvente.
--> Kreisradius bzw. Durchmesser des Grundkreises, Eingriiffswinkel \(\alpha\)
(47) Wie wird eine Zykloide erzeugt?
Durch Abrollen eines Kreises auf dem Wälzkreis
(48) Was beschreibt die Evolventefunktion?
Bogenlänge des Zentrumwinkels \(\alpha_y\) auf dem Einheitskreis
(49) Wie ist der Modul m eines Zahnrades definiert? Über welche Größe gibt er Auskunft?
Wichtiges Verzahnungsmaß: Durchmesserteilung
\(m={d_i \over z_i}={p \over \pi}\)
(50) Was versteht man unter der Teilung p? Wie hängen Teilung p und Modul m formelmäßig zusammen?
Abstand zweier aufeinander folgenden Rechts- bzw. Linksflanken (teilt den Kreisumfang in z Teile)
\(p=m*\pi\)
(51) Welche Größe verbindet den Teilkreisdurchmesser d mit dem Modul m eines evolventenverzahnten Stirnzahnrads)
Zähnezahl z: \(d=z*m\)
(52) Welche Formelbeziehung besteht zwischen Grundkreisdurchmesser db und Teilkreisdurchmesser d bei evolventenverzahnten Stirnzahnrädern?
\(\cos \alpha={r_b \over r}={d_b \over d}\)
(53) 2 Evolventen-Stirnzahnräder unterscheiden sich im Grundkreis-Ø db, aber nicht in der Zähnezahl z und im Teilkreis-Ø d. Welche Aussage(n) ist/ sind richtig:
(54) 2 normgleiche Evolventen-Stirnzahnräder unterscheiden sich im Teilkreis-Ø d und der Zähnezahl z , aber nicht im Modul m. Welche Aussage(n) ist/ sind richtig:
(55) Wie groß ist der Achsabstand zweier nullverzahnter Stirnzahnräder ausgedrückt durch die Teilkreis-Ø d1 und d2?
Achsabstand: \(a={d_1+d_2 \over 2}=m*{z_1+z_2 \over 2}\)
(56) Die Zahndicke am Teilkreis eines evolventenverzahnten Nullstirnrades ist (mehrere Antworten möglich)
(57) Was bedeutet Profilüberdeckung \(\epsilon\)a und welchen Wert sollte sie möglichst nicht unterschreiten?
Gibt die Zahl Zahlflanken an, die sich gleichzeitig im Eingriff befinden. Muss >1 sein, sollte aner möglichst 1,25 nicht unterschreiten.
\(\epsilon_a={Eingriffsstrecke \ g_\alpha \over Eingriffsteilung\ p_e}>1\)
(58) Was ist der Vorteil einer Satzräderverzahnung?
Zur Herstellung beider Zahnräder wird nur ein Werkzeug benötigt. Dient bei der Herstellung die Profilmittellinie als Wälzbahn, können alle so hergestellten Räder verschiedene Größe mit gleichem Modul miteinander kämmen.
(59) Wie groß ist der Eingriffswinkel der Zahnräder eines evolventenverzahnten Null-Zahnradgetriebes?
\(\alpha=20°\)
(60) Nennen Sie 2 Verfahren zur Herstellung von metallischen Zahnrädern.
- spanlos --> Gießen, Pressen, Sintern
- spanend --> Wälzhobeln, Wälzfräsen, Wälzstoßen
(61) Nennen Sie 2 Verfahren zur Nacharbeit spanend hergestellter Zahnräder.
- Schleifen,
- Schaben (der Zahnflanken)
(62) Welche Maßnehme erlaubt, dass Teilkreisdurchmesser und Wälzkreisdurchmesser in einer Zahnradstufe verschieden sind? Was bedeutet dies für den Eingriffswinkel?
Eine Profilverschiebung, wodurch sich der Betriebseingriffswinkel \(\alpha_w\) verändert.
(63) Wie wird ein V+ Zahnrad bei der Herstellung erzeugt? Was versteht man unter dem V-Kreis?
die Werkzeugprofillinie rollt bei der Herstellung nicht mehr auf dem Teilkreis ab, sondern wird um die positive Profilverschiebung V weg vom Teilkreis auf eine neue Wälzbahn verschoben (Herausziehen des Zahnradwerkzeugs). Diesen Wälzkreis der Herstellung nennt man V-Krei.
(64) Ordnen Sie in absteigender Reihenfolge (1 - 5) die Durchmesser eines negativ profilverschobenen Zahnrds.
- Kopfkreis
- Teilkreis
- Wälzkreis (Herstellung)
- Grundkreis
- Fußkreis
(65) Durch positive Profilverschiebung von Rad und Gegenrad in einer Zahnradstufe wird folgendes geplant:
(66) Eine Zahnradstufe wird mit Evolventenverzahnung als V-Nullgetriebe ausgeführt. Welche Aussage für ein Leistungsgetriebe ist richtig?
(67) Mit einem V-Plus-Getriebe ist es gegenüber einem nullverzahnten Getriebe möglich ...
(68) Gefahren der positiven Profilverschiebung bei Getriebezahnrädern lauern in ...
(69) Mit größer werdender Zähnezahl eines Evolventen-Zahnrades und bei gleich bleibendem Grundkreisdurchmesser
(70) Zur spielfreien Paarung von V-Plus-Rädern einer Zahnradstufe ...
(71) Kopfkürzung in der Zahnradstufe eines V-Plus-Getriebes ist nötig, um ...
(72) Welchen Vorteil haben schrägverzahnte gegenüber geradverzahnten Zahnrädern im Hinblick auf die Dynamik des Zahneingriffs?
Zahneingriffe erfolgen nicht auf voller Breite. Somit wird das Drehmoment nicht abrupt in den Zahn eingeleitet --> geringere Eingriffsstöße im Drehmoment und geringere dyn. Belsatung der Zähne
(73) In welchem Schnitt gelten bei schrägverzahnten Stirnrädern die Abroll- und Evolventengesetze?
Im senkrecht zu Drehachse liegenden Stirnschnitt ("t")
(74) Welche Aussagen(n) ist/ sind für ein schrägverzahntes Zahnrad bzw. für eine schrägverzahnte Zahnradstufe korrekt?
(75) Für welche Berechnung muss die Ersatzzähnezahl eines schrägverzahnten Stirnrads herangezogen werden? In welchem Schnitt und für welchen Durchmesser wird sie ermittelt?
- Aufteilung der Profilverschiebungsfaktoren
- Normalschnitt, Ersatzdurchmesser
(76) Aus welchen Größen setzt sich bei der Schrägverzahnung die Gesamtüberdeckung εg zusammen (Namen, Formelzeichen)?
\(\epsilon_g=\epsilon_\alpha+\epsilon_\beta\) = Profilüberdeckung + Sprungüberdeckung
(77) Was bedeutet Sprungüberdeckung εβ (Skizze)?
Verliert Pkt 1 der Flanke den Eingriff mit dem Gegenrad, ist immer noch der Pkt 2, der "in einer über die Breite weiter hinten liegenden Ebene" liegt, im Eingriff. Der Eingriff wird somit um den Sprung U verlängert. Hiermit ergibt sich die Sprungüberdeckung εβ.
(78) Die Grenzzähnezahl von Schrägverzahnten ist ...
(79) Nennen Sie 2 Vorteile von schrägverzahnten gegenüber geradverzahnten Stirnrädern. Welcher große Nachteil ist vorhanden?
Vorteile:
- allmählicher Eingriff, daher ruhiger Lauf und geräuscharm
- höherer Überdeckungsgrad
- unempfindlicher gegen Zahnformfehler
Nachteil:
- Entstehen von Axialkräften
(80) Was ist der Vorteil einer Pfeilverzahnung?
Axialkräfte heben sich auf (trotz Schrägverzahnung)
