Antriebselemente
Lehrveranstaltung Antriebselemente der Technische Universität im östlichen Deutschland Studiengang Maschinenbau Vertiefungsrichtung Allgemein Konstruktiver Maschinenbau kurz AKM
Lehrveranstaltung Antriebselemente der Technische Universität im östlichen Deutschland Studiengang Maschinenbau Vertiefungsrichtung Allgemein Konstruktiver Maschinenbau kurz AKM
Fichier Détails
| Cartes-fiches | 51 |
|---|---|
| Utilisateurs | 33 |
| Langue | Deutsch |
| Catégorie | Technique |
| Niveau | Université |
| Crée / Actualisé | 08.02.2014 / 30.07.2024 |
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| Intégrer |
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1.) Vorteile/ Nachteile von Planetengetrieben gegenüber herkömmlichen Stirnradgetrieben?
VORTEILE:
- kleinerer Bauraum
- günstigeres Leistungsgewicht
- Gleichachsigkeit
- Drehzahlregelung dur Nebenzweige mgl.
- 2 An- bzw. Abtriebe mgl -> Leistungsverzweigung
NACHTEILE:
- höherer Preis
- höherer Ansprüche an Berechnung, Konstr., ...
- Fliehkrafte bei Planetenrädern
2.) Was ist unter Selbsthemmung bei Planetengetrieben zu verstehen?
Selbsthaltung in einer angefahrenen Position. Verlassen dieser Position nur durch Drehung der Antriebswelle möglich.
Wirkungsgrad < 0 (negativ)
3.) In welchem Zahlenbereich liegt der rechnerische Zahlenwert eines Planetengtriebes, das Selbsthemmung aufweist?
eta < 0
5.) Welche Bedingung muß erfüllt sein damit bei einem Zahnradgetriebe An- un Abtrieb vertauscht werden können?
- es darf keine Selbsthemmung aufweisen
6.) Warum gibt es Unterschiede in der zulässigen Drehzahl bei Stirn- und bei Planetenrad
getrieben?
- aufgrund der sich um eine zentrale Mittelachse drehenden Planetenrädern wirkt bei Umlaufrädergetrieben zusätzliche noch eine Fliehkraft welche es zu beachten gilt
8.) Was verstehen Sie kinematisch unter einem Überlagerungsplanetengetriebe?
Ein Planeteradgetrieb bei dem man an mindestens 2 Wellen antreiben kann und an einer den Abtrieb findet. Als Beispiel sei ein im Dreiwellenbetrieb arbeitendes Umlaufrädergetriebe kombiniert mit einen stufenlos verstellbaren Getriebe genannt.
11.) Was verstehen Sie unter dem Lastausgleich in Planetengetrieben?
Die gleichmäßige Aufteilung der Belastung am Umfang und in Zahnbreitenrichtung mittels Gelenken und / oder Elastizitäten zur Einstellung.
12.) Welche konstruktiven Möglichkeiten für Lastausgleiche in Planetengetrieben kennen Sie?
Generell:
- Elastizitäten und Gelenke
an Sonne:
- Torsionsstab
- Zahn- bzw Doppelzahnkupplung
an Planet:
- Pendelrollenlager
- elastische (gummierte) Lagerung
- biegeelastische Achse
13.) Worin besteht der grundsätzliche Unterschied zwischen Planetengetrieben und Stirnrad-
Standgetrieben?
Bei Planetenradgetrieben existieren um eine zentrale Achse laufende Planetenräder. Bei Stirnrad-Standgetrieben drehen sich alle Räder nur um ihre eigene, raumfeste Achse.
Des Weiteren liegen die Wellen bei Planetenradgetrieben koaxial.
14.) Was verstehen Sie unter einem Lastschaltgetriebe?
Die Übersetzung kann während des Betriebes, also unter Last, geändert werden. Eine Unterbrechung des Drehmomentes erfolgt nicht.
15.) Welche Hauptbauelemente besitzen Lastschaltgetriebe?
- Kupplungen und Bremsen
- Lager und Wellen
- Schalteinrichtungen (zB: CVT, Schieberäder,...)
- Elemente zur Synchronisierung
16.) Skizzieren Sie den prinzipiellen Aufbau einer Gasturbinenanlage!
siehe Skizze
17.) Skizzieren Sie den prinzipiellen Aufbau einer Windenergie-Anlage!
siehe Skizze
42.) In welcher Größenordnung liegen die Wirkungsgrade verschiedener Getriebearten?
Stirnradgetriebe -> 97 bis 99,5%
Umlaufrädergetriebe -> 98 bis 99,5%
Schneckengetrieb -> 20 bis 97%
Hydrodynamisches Getriebe -> 85 bis 90%
und weitere
4.) Was verstehen Sie unter der Wälzleistung bei einem Umlaufgetriebe und wie berechnen Sie diese?
Wälzleistung ist die Leistung welche in Wärme umgewandelt wird wenn ein Zahnrad auf einem Anderen abrollt (oder besser abwälzt). Diese senkt den Wirkungsgrad des Getriebes.
Zur Berechnung der Wälzleistung kann die 2. Zeile des Swamp-Schemas herangezogen werden in dem man diese (Winkel- ) geschwindigkeit mit dem übertragenen Drehmoment des Rades multipliziert.
Pwi= Mi * omegai,s
7.) Ein Planetengetriebe (Standardtyp) soll ein Übersetzungsverhältnis i haben. Geben Sie
die Zähnezahlen des Getriebes an, wenn die Sonnenradzähnezahl z1 bekannt ist!
Zähnezahl des Hohlrades: z3 = ( i - 1 ) * z1
Zähnezahl des Planeten: z2 = ( z3 + z1) / 2
9.) Welche Aussage kann man über das Verhältnis zwischen Wirkungsgrad des Umlaufgetriebes
und dazugehörigem Standwirkungsgrad machen?
Der Umlaufwirkungsgrad eines Minusgetriebes ist stets höher als sein Standwirkungsgrad.
Bei auftreten von Selbsthemmung kann es sein das der Umlaufwirkungsgrad des Plusgetriebes wesentlich geringer ausfällt.
20.) Skizzieren Sie eine Wöhlerlinie und erläutern Sie daran den Begriff der äquivalenten
Spannung!
Äquivalente Spannung: ist die Spannung welche die gleiche Schädigung hervorruf wie das Lastkollektiv. (Reihenfolge des Belastungen hat keinen Einfluss -> Lineare Schadensakkumulation)
Wöhlerlinie siehe Bild:
18.) Skizzieren Sie ein zweistufiges Getriebe einer WEA mit koaxialem An-/Abtrieb für
drehzahlfesten Betrieb!
siehe Skizze:
21.) Nennen Sie Größenordnungen hinsichtlich max. Leistung und Wirkungsgrad von Baugruppen
(E-Motor, Otto-Motor, Dieselmotor, Gasturbine, Stirnradgetriebe, hydrodyn. u.
hydrostatische Getriebe, Schneckengetriebe, Dampfmaschine)
siehe Tabelle
23.) Was verstehen Sie unter einer Kennlinienanpassung beim Einsatz von Verbrennungskraftmotoren und wie realisieren Sie für ein Fahrzeug diese Anpassung?
Anpassung der Kennlinie um einen Betrieb mit maximalen Moment bei möglichst sparsamen Verbrauch zu Gewährleisten.
Eine Anpassung geschiet i.d.R. durch ein Getriebe welches die Arbeitspunkte möglichst nah an die Leistungskennline mit P = const. den Motor legt.
24.) Bei einer hydrodynamischen Kupplung sei die Abtriebsdrehzahl 70 % der Antriebsdrehzahl.
Wie groß ist der Wirkungsgrad der Kupplung ?
70%
25.) Bei einer hydrodynamischen Kupplung in einer Antriebsanlage ist das Antriebsmoment
bekannt, die Kupplung arbeitet mit 5% Schlupf. Wie groß ist das Abtriebsmoment ?
da gilt: Summe aller Momente = Null (gilt auch für jede andere Kupplung!)
IMabI = IManI
der Schlupf ist interessant für Drehzahldifferenz und dem darausfolgendem Wirkungsgrad
26.) Wie groß ist das Verhältnis Mab / Man bei einer hydrodynamischen Kupplung ?
1
22.) Kennlinien von Baugruppen/Antriebselementen (hydrodyn. Wandler, Dieselmotor, Otto-
Motor, Lüfter, Wickelantrieb, Gleichstrommotor (Reihenschluß/ Nebenschluß),
Drehstromasynchronmotor, Hubwerk/Fahrstuhl ...)
siehe Skizze:
28.) Welchen E-Motor verwenden Sie für einen Antrieb dessen Drehzahl auf einfachste
Weise stufenlos geregelt werden soll?
Gleichstromnebenschlussmotor (GSNSM)
-> Regelung durch Änderung des Vorwiderstandes
29.) Nennen Sie Möglichkeiten der stufenlosen Drehzahlregelung in einem Antriebsstrang !
mechanisch:
-> CVT
-> Überlagerungsgetriebe mit regelbarem Nebenmotor
-> Turbine mittels Blattverstellung
-> mittel einer Bremse
hydraulisch:
-> verstellbare Pumpe bzw. Motor
-> Änderung des Füllungsgrades eine hydr. Kupplung
elektrisch:
-> DASM mittels Frequenzumrichter
-> GSM mittels Vorwiderstand
30.) Welche Möglichkeiten der Drehzahlregelung gibt es bei Elektromotoren?
Gleichstromnebenschlussmotoren:
-> Änderung der Spannung U über Thyristoren
-> Feldschwächung phi
-> Änderung des Vor- bzw. des Ankerwiderstandes Ra
Gleichstromreihenschlussmotor:
-> Änderung des Erregerwiderstandes Re und des Ankerwiderstandes Ra
Drehstrommotor:
-> Änderung der Polpaarzahl
-> Änderung der Frequenz ( Betrieb am Frequenzumrichter)
31.) Warum ist der Wirkungsgrad von Keilriemengetrieben niedriger als der von
Flachriemengetrieben?
Weil der Keilriemen nicht wie der Flachriemen an der Stirnfläche der Riemenscheibe umläuft sondern eingespannt in einer Nut läuft wodurch es an den seitlichen Flächen zu Reibung und somit auch zu Schlupf kommt, weshalb hier der Wirkungsgrad sinkt.
32.) Wie groß sind die Riemenkräfte bei der Drehmomentübertragung in einem
Riemengetriebe (d1 = d2)?
da d1 = d2 ist alpha = 0 und cos (alpha) = 1
Lasttrumseitig:
FLa = Fv + Ft / 2
Leertrumseitig:
FLe = Fv - Ft / 2
Fv = Vorspannkraft
Ft = M / r1
33.) Wie ändert sich die Lagerbelastung in einem Riemengetriebe bei Erhöhung des
Drehmomentes (kein Rutschen)!
Solange das neue Moment nicht den Maximalwert überschreitet, welche bei der Vorspannung des Riemens vorgesehen wurde ändert sich die Lagerbelastung nicht.
Sollte das neue Moment jedoch größer sein, so kann es zum rutschen kommen, was es zu vermeiden galt. In diesem Fall müsste die Vorspannkraft erhöht werden und damit würde sich auch die Lagerbelastung erhöhen.
34.) Von welchen beiden Kenngrößen wird das übertragbare Drehmoment an einer
Riemenscheibe mit gegebenem Durchmesser bestimmt?
-> vom Reibbeiwert mü
-> vom Umschlingungswinkel beta
35.) Wie ist die Eignung von Riementrieben bei stoßartige Belastungen einzuschätzen?
Eignung: gut, da:
- aufgrund der Elastizität des Riemens eine kurzzeitige Überlastbarkeit gegeben ist und sie Stöße Dämpfen können
- ein Durchrutschen (Schlupf) vor Überlast schützen kann ( außer Zahnriemen!)
! - bei abzusehenden Stößen ist jedoch eine größere Vorspannkraft nötig !
36.) Aufbau, Bauarten, Arbeitsweisen, Anwendungen von CVT-Getrieben.
Aufbau:
Gesamte Baugruppe = Kettenwandlergetriebe (KWG)
KWG = CVT + Stirnrad- / Umlaufrädergetriebe
CVT besteht aus:
-Variator
- Kegelscheiben
-Kette
- Verstelleinrichtung
- Regelung
- Anpresspumpe
Bauarten:
- Riemen
- Kette
- Schubgliederkette
- Zuggliederkette
Arbeitsweisen:
- elektrisch -> Regelung des Stromes und der Spannung
- mechanisch -> über Reibung
- hydraulisch -> hydrodynamisch / hydrostatisch
Anwendung:
- Automatikgetriebe
37.) Worin unterscheiden sich hydrodynamischer Wandler und hydrodynamische Kupplung
hinsichtlich Aufbau und hinsichtlich Wirkungsweise ?
38.) Das maximal übertragbare Drehmoment ist für CVT – Getriebe auf ca. 350 Nm begrenzt.
Wodurch ist diese Grenze bestimmt?
- durch die maximale Anpressung der Kegelscheiben an die Kette
- diese Pressung wird begrenzt durch Werkstoffkennwerte
39.) Was verstehen Sie unter einem mechatronischem Bauelement ?
Ein Bauelement welches Elemente folgender Bereiche vereint:
Maschinenbau
Antriebstechnik, Mechanik
Informatik
Hard- und Software, Kommunikation
Elektrotechnik
Aktorik, Sensorik
Im Großen und Ganzen wird Energie in mechanische Arbeit mit Hilfe von Mechanik, Elektrotechnik und Informatik umgewandelt.
40.) Aufbau, Bauarten, Arbeitsweisen, Anwendungen von Gasturbinen.
Aufbau: siehe Skizze
Bauarten:
Einwellen - Gasturbine
Zwei- (oder mehr) wellen - Gastubine
Arbeitsweise:
Luft wird verdichtet, in Brennkammer erwärmt und danach über eine Arbeitsturbine geleitet, welche dann Wellenleistung oder Schubkraft bereitstellt
Anwendungen:
Triebwerke von Luftfahrzeugen
Kraftwerke zur Energieumwandlung
41.) Aufbau, Arbeitsweise, Anwendung von Synchronisierungen.
Aufbau:
mechanische Synchronisierung
- reibschlüssige und formschlüssige Kupplung
- Reibschluss solange wie die Drehzahl der Welle ungleich der Drehzahl des Zahnrades
- ab dann erfolgt Übertragung per Formschluss
Arbeitsweise:
Kupplung trennt Motor von Getriebe -> ein Gang wird "abgeschalten" und nächster Gang (Zahnrad) wird wie oben beschrieben beschleunigt -> haben Welle und Zahnrad die gleiche Drehzahl wird des neue Zahnrad (der nächste Gang) zugeschaltet
Anwendung:
Synchrongetriebe ( Handschaltung) mit Zugkraftunterbrechung
