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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Cartes-fiches
Nennen Sie 2 Tragfähigkeiten, die nach DIN 3990 bei Zahnrädern nachzuweisen sind.
- Grübchen-Tragfähigkeit
- Zahnfuß-Tragfähigkeit
- Fress-Tragfähigkeit
(Blatt 7.3)
(82) Geben Sie für ein schrägverzahntes Stirnrad die 3 Komponenten (Namen oder Kurzzeichen) der Normalkraft F an (Skizze).
- Umfangskraft Ft
- Radialkraft Fr
- Axialkraft Fa
(83) Was versteht man unter der Nenn-Linienleistung einer Zahnflanke (Formel mit Namen)?
\(W_{NT}={F_{Nt} \over b}\)
FNt = Nenn-Umfangskraft und b = gemeinsame Zahnbreite
(84) Wie ist die Verzahnungsqualität bei schnelllaufenden Leistungsgetrieben zu wählen (Beschreibung)? Was bedeutet dies im Hinblick auf die Fertigung der Zahnräder?
Es ist eine niedrige DIN_Qualitätsklasse zu wählen (um Klasse 5/6), welche hohe Maß- und Formtoleranzen erfordert. Dadurch wird die Fertigung teuer (je genauer, desto teurer)
(85) Nennen Sie 3 Korrekturfaktoren für die Dauerfestigkeit für Flankenpressung σHlim.
- Rauheitsfaktor ZR
- Lebensdauerfaktor ZNT
- Werkstoffpaarungsfaktor ZW
- Größenfaktor ZX
- Schmiertstofffaktor ZL
- Geschwindigkeitsfaktor Zv
(86) Welche 2 wesentlichen Aufgaben haben Lager von Wellen und Achsen?
- wirkende äußere Kräfte aufnehmen und auf Fundamente, Gehäuse etc. übertragen
- relativ zueinander bewegliche Teile abstützen
(87) Nennen Sie je 2 charakteristische Vor- und Nachteile von Wälzlagerung.
Vorteile:
- geringe Reibung, geringer Schmierstoffverbrauch
- anspruchslos bzgl. Wartung und Pflege
- keine Einlaufzeit
Nachteile:
- besonders im Stillstand empfindlich gegen Erschütterungen und Stöße
- begrenzte Lebensdauer
- begrenzte Drehzahl
- Laufgeräusche
(88) Aus welchen Bauteilen besteht ein Wälzlager?
- Außenring
- Innenring
- Wälzkörper
- ggf. Wälzkörperkranz
(Blatt 8.4)
(89) Nennen Sie 4 Wälzkörperformen.
- Kugel
- Zylinderrolle
- Tonnenrolle (symmetrisch/ unsymmetrische)
- Nadel
- Kegelrollen
(90) Welche Hautpanforderung ist an den Werkstoff eines Wälzkörpers bzgl. der Belastungsart gestellt?
muss aufgrund hoher Hertzscher Pressung sehr hart, verschleiß- und ermüdungsfest sein
(91) Skizzieren Sie ein Radialrillenkugellager.
(92) Skizzieren Sie ein einreihiges Schrägkugellager mit Druckwinkel.
(93) Skizzieren Sie ein Kegelrollenlager.
(94) Skizzieren Sie 2 Arten von Zylinderrollenlagern.
(95) Skizzieren Sie ein zweiseitig wirkendes Axial-Rillenkugellager.
(96) Was ist der Unterschied zwischen dem Lastwinkel und dem Druckwinkel eines Wälzlagers?
Lastwinkel = ergibt sich durch anliegende Last
Druckwinkel = eribt sich aus Lagergeometrie
(Blatt 8.5)
(97) Wann spricht man von einem Axial-, wann von einem Radiallager (Definition)?
Axiallager: α = 0° ... 45°
Radiallager: α > 45° ... 90°
(98) Für was dienen in einem Rollenkugellager
- Dichtscheiben?
- Deckscheiben?
- Dichtscheiben: Schutz vor Austritt von Schmieröl
- Deckscheiben: Schutzvor Verunreinigung
(99) Wann ziehen Sie ein Schrägkugellager einem Radialkugellager vor?
Wenn auch größere axiale Kräfte auftreten (Blatt 8.6)
(100) Welchen Vorteil bieten Pendelkugellager?
Erlauben winkelige Wellenlagerungen und Fluchtfehler bis ca. 4° Schiefstellung
(101) Ein Zylinderrollenlager erlaubt keine (oder nur sehr geringe) Axialkräfte?
(102) Ein Nadellager ...
(103) Ein Kegelrollenlager ...
(104) Die Entsprechung für die nachfolgenden Bauteile eines Radiallagers lauten für ein Axiallager:
1. Innenring
2. Außenring
- Gehäusescheibe
- Wellenscheibe
(105) Welche 4 Angaben sind im Basiszeichen (Kurzzeichen) für Radialwälzlager verschlüsselt?
(106) aus welchen beiden Angaben und in welcher Reihenfolge besteht die Angabe der Maßreihe?
Maßreihe = Breitenreihe + Durchmesserreihe
(107) In welcher Durchmessersstufe (mm-Angabe) werde die Bohrungen der Wälzlager zwischen 20 und 480 mm geliefert?
BKZ (=Bohrungskennzahl) ist 1/5 des Bohrungsdurchmessers
(108) Für welchen Wellendurchmesser wird das Rillenkugellager 6209 verwendet?
09 --> 9mm x 5 = 45mm
(109) Das Basiszeichen eines Wälzlagers beginnt mit einer "6". Um welche Wälzlager-Bauart handelt es sich?
Rillenkugellager, einreihig
(110) Nennen Sie 2 Lagermerkmale, für die Nachsetzzeichen verwendet werden.
- Käfigausführung
- Wärmebeständigkeit
(111) Was versteht man unter Lagerluft? Was ist der Unterschied zur Toleranzklasse?
Lagerluft: das Maß, um das sich ein Lagerring gegenüber dem anderen in radialer Richtung (Radialluft) oder in axialer Richtung (Axialluft) ohne Messbelastung von einer Grenzstellung in die andere verschieben lässt.
(112) Welche Lagerkonzepte können für statisch bestimmte Lagerungen gewählt werden?
- Festlager
- Loslager
- Stützlager
(113) Welche 3 Arten von Stützöagerungen werden unterschieden?
- Schwimmende Lagerung
- Angestellte Lagerung mit X- oder O-Anordnung
(114) Wie unterscheidet sich die schwimmende von der angestellten Lagerung? Wann wird sie eingesetzt?
Schwimmende Lagerung: Verwendung bei geringen Anforderungen an die axiale Führung der Welle oder Achse. Das Lagerspie S kann nach konstruktiven Bedingunge festgelegt werden.
Angestellte Lagerung: Durch die Mutter oder einen Gewindering wird ein Lagerring axial bis auf ein funktionsbedingtes Spiel (enge axiale Führung) oder eine notwendige Vorspannung angestellt. Findet z. B. Verwendung bei Radnabenlagerungen oder Spindellagerungen von Werkzeugmaschinen.
(115) Nennen Sie eine Gefahr, die beim Betrieb einer angestellten Lagerung bzgl. des Axialspiels besteht.
Das Axialspiel kann durch Wärmedehnung unerlaubt reduziert bzw. die Vorspannung unerlaubt erhöht werden.
(116) Welches nachfolgende Radiallger ist für die Aufnahme von Axialkräften technisch am besten geeignet?
- Rillenkugellager
- Zylinderrollenlager
- Kegelrollenlager
- Nadelrollenlager?
???
(117) Welches Lager ist aus wirtschaftlichen Gründen als erstes in Betracht zu ziehen?
Rillenkugellager
(118) Was ist bei Lagerungen eine Punkt-, was einge Umfangslast?
Eine Punktkraft belastet konstant einen Punkt.
Eine Umfangskraft rotiert um eine Punkt und belastet so den gesamten Umfang.
(119) Bei welcher Lastart muss ein Wälzlagerring lose sitzen?
der Ring mit einer Umfangsbelastung muss festsitzen, der Ring einer Punktbelastung kann lose (oder auch fest) sitzen
(120) Bei welche Lastart darf ein Wälzlagerring lose sitzen?
der Ring mit einer Umfangsbelastung muss festsitzen, der Ring einer Punktbelastung kann lose (oder auch fest) sitzen
