Antriebstechnik ( ) Kontrollfragen zur LV zur Prüfungsvorbereitung

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1 Antriebstechnik ( ) Kontrollfragen zur LV zur Prüfungsvorbereitung Der nachfolgende Fragenkatalog beinhaltet Fragen zum Inhalt der Lehrveranstaltung. Grundsätzlich sind alle Kapitel des Lehrveranstaltungsinhalt prüfungsrelevant. Auf ausgenommene Kapiteldetails wird in den nachfolgend Fragenkapiteln entsprechend verwiesen - siehe Anmerkungen. Diese Kontrollfragen sollen eine effiziente Prüfungsvorbereitung unterstützen, durch Lenkung auf die wesentlichen Inhalte, Zusammenhänge und Aufgabenstellungen. Es empfiehlt sich die Fragen, insbesondere innerhalb eines Kapitels in aufsteigender Reihenfolge zu bearbeiten. Teilantworten einzelner Kontrollfragen können/werden sich decken. Die Formulierung der tatsächlichen Fragen kann von den nachfolgenden Kontrollfragen abweichen. Die angegebenen Bildnummern beziehen sich auf das Skriptum Version WS 09/10. Ass.Prof. Dr. N. HAFNER Institut für Technische Logistik TUG Stand: 2. März 2010 nh/ AT_Kontrollfragen_WS09.doc Seite 1 von 12

2 Generelle Vorbemerkungen: Die Gliederung des Fragenkatalogs entspricht der Gliederung der ausgegebenen Unterlagen. Die Fragestellungen sind in aufsteigender Reihenfolge des Skriptums angegeben. 1. Beschreiben Sie das gegebene (Teil-)Bild des jeweiligen Kapitels, entsprechend der spezifischen Fragestellung! 2. Beachte Sie, dass bei allen Gleichungen und Diagrammen die vollständige Angabe der Einheiten und Legenden wesentlich ist! 1. Grundlegendes zur Antriebstechnik 1.1 Einleitung zu Antriebsaufgaben bzw. Antriebssystemen 3. Was versteht man unter Antreiben im technischen Sinn und welche grundsätzlichen Realisierungsmöglichkeiten bestehen bzgl. der zu erfüllenden Aufgabe. 4. Kategorisieren Sie rotierende Antriebe nach ihren Anforderungen, beschreiben Sie diese grundsätzlich und nennen Sie Beispiele von zugeordneten Arbeitsmaschinen. 5. Beschreiben Sie Grundmerkmale von Bewegungsvorgängen sowie spezifische Bewegungsabläufe und diskutieren Sie die Auswirkungen auf Grundstruktur und Komponenten eines Gesamt-Antriebs. 6. Für Antriebssysteme (mehrere Achsen, Maschinen) gibt es 3 unterschiedliche Grundstrukturen erläutern Sie diese und die jeweiligen Vorteile. 7. Beschreiben Sie die Grundaufgaben (Hauptschritte) beim Entwurf eines Antriebssystems. 8. Nennen Sie generelle Kriterien, Grundanforderungen und höhere Anforderungen für die Auswahl von Antrieben. 9. Erklären Sie die Methode Zeitablaufdiagramm zur Analyse von Bewegungsabläufen und erläutern Sie die wesentlichen Komponenten anhand eines einfachen Beispiels. 10. Erklären Sie die Methode Funktionsplan zur Analyse von Bewegungsabläufen und erläutern Sie die wesentlichen Komponenten anhand eines einfachen Beispiels. Anmerkung: Stromlaufpläne müssen nicht gezeichnet werden 1.2 Bewegungsgleichungen der starren Maschine 11. Erklären Sie den Berechungsansatz des ebenen Modells (Koordinaten und Bezeichnungen am Getriebeglied). 12. Führen Sie die allgemeine Bewegungsgleichung der starren Maschine an für die allgemeine Bewegungskoordinate q und erläutern Sie die einzelnen Terme. 13. Beschreiben Sie die beiden klassischen Grundaufgaben der Antriebstechnik und die entsprechende Nutzung der Bewegungsgleichung.. Anmerkung: Die Herleitung der Bewegungsgleichung muss verstanden werden um die Gleichung richtig zu nutzen. Die explizite Herleitung ist allerdings nicht Prüfungsstoff. 14. Bestimmen Sie die Bewegungsgleichung für das gegebene Hubwerk, anhand des gegebenen Getriebeschemas. nh/ AT_Kontrollfragen_WS09.doc Seite 2 von 12

3 1.3 Zeitkonstanten 15. Erklären Sie die Definition einer Zeitkonstanten anhand einer allgemeinen Formel und einer entsprechenden Erläuterung. Beschreiben Sie die Bedeutung der Zeitkonstanten als allgemeine Kenngröße in der Antriebstechnik. 16. Welche Zeitkonstanten sind für eine typische elektrisch angetriebene Bewegungsachse, im dynamischen Betrieb relevant? Geben Sie typische Größenordnungen der Zeitkonstanten an. Erklären Sie die praktische Bedeutungen dieser Zeitkonstanten für eine hochdynamische Antriebsachse, am Beispiel einer elektrisch betriebenen Hubachse eines automatischen Regalbediengerätes. Geben Sie die Definitionsgleichungen für diese Zeitkonstanten an. 17. Erklären Sie die praktische Bedeutung der Zeitkonstanten, für eine System 1.Ordnung, anhand eines Diagramms, für sprunghafte Änderungen der Eingangsgröße. 18. Erläutern Sie die Herleitung der mechanischen Zeitkonstante für ein rotatorisches Einmassen-Ersatzsystem. Anmerkung: Alle weiteren Herleitungen dieses Kapitels sind nicht Prüfungsstoff. Allerdings müssen die Ergebnisgleichungen bzw. Bilder interpretiert werden können! 2. Starrkörperkinetik 2.1 Bewegungswiderstände und Prozesskräfte 19. Benennen Sie typische Komponenten von Triebwerken. Erläutern und begründen Sie die grundsätzlichen Unterschiede der Berechnungen zwischen Serientriebwerken und Triebwerken in Einzelkonstruktion. 20. Benennen Sie die grundlegenden Prozesskräfte der Fördertechnik und geben Sie deren Grundgleichungen an. 21. Spezifischen Details für Werkzeugmaschinen sind nicht prüfungsrelevant. Gegebene Gleichungen müssen erklärt werden können. 22. Geben Sie die Grundgleichungen der Antriebsleistung für Lüfter, Pumpen und Extruder an. 23. Geben Sie die Grundgleichungen zur Bestimmung der einzelnen, an einem Motor mit Getriebe, wirkenden Beschleunigungsmomente für translatorische und rotatorische Massen an. 24. Geben Sie die Gleichung der Motorantriebsleistung in Abhängigkeit aller wirkenden Momente an und unterscheiden Sie dabei Beschleunigungs- und Beharrungszustand. 2.2 Reduktion von äußeren Kräften und Momenten 2.3 Reduktion rotierender und geradliniger Bewegungen 2.4 Beispiele zur Reduktion von Massenträgheiten 25. Jeweils vollständig, identisch Skriptum; Schema gegeben; Gleichung gesucht; nh/ AT_Kontrollfragen_WS09.doc Seite 3 von 12

4 2.5 Berechnung von Massenträgheitsmomenten 26. Prüfungsrelevant ist nur: Allgemeine Beziehung zur Berechnung und Satz von Steiner 2.6 Anlauf/Bremsverhalten von Triebwerken mit Wirkungsgrades-Berücksichtigung 27. Vollständig, identisch Skriptum; Schema gegeben; Gleichung gesucht; 2.7 Bew.Gl. des reduzierten Zweimassensystems (Wirkungsgrad berücksichtigt) 28. Bestimmen Sie die Bewegungsgleichung Massenträgheitsmomente für konstante Momente und Geben Sie die entsprechende Gleichungen für Winkelgeschw. und Winkel am Ende einer gegebenen Beschleunigungszeit an (M, J = konst.). 30. Geben Sie die Gleichung zur Bestimmung der Anlaufzeit an, für eine geforderte Änderung der Winkelbeschleunigung (M, J = konst.). 31. Diskutieren Sie die Einsatzeinschränkungen, der Lösungsgleichungen die auf M, J = konst. beruhen und Abhilfen für den häufigen Fall, dass insbesondere die wirksamen Momente nicht konstant sind. 32. Erklären Sie die Berechnungsmethode für die Anlaufzeit, des nichtlinearen Falls für den Hochlauf eines ASM-Antriebs, anhand eines Diagramms. 2.8 Korrekte Bestimmung des Wirkungsgrades (Zweimassen-Ersatzsystem) 33. Erklären Sie die Aufgabenstellung korrekte Berücksichtigung des Wirkungsgrads (Grundgleichung eines Zweimassensystem) und die möglichen grundsätzlichen Vorgangsweisen. 2.9 Beispiel Hubwerk mit Wirkungsgrad 34. Bestimmen Sie die Ersatzmassenträgheitsmomente des gegebenen Ersatzmodells, für beschleunigtes Heben und verzögertes Senken Ermittlung des Drehmomentes an beliebiger Stelle des Triebwerks 35. Vollständig, identisch Skriptum 2.11 Einfluss von Motorträgheitsmoment und Getriebeübersetzung bei hochdynamischen Antrieben 36. Erklären Sie die Grundproblemstellung anhand der vereinfachten Betrachtung (Gleichung) an einem Zweimassenersatzsystem (Motor Getriebe - Ersatzmasse). Anmerkung: Weitere Details des Unterkapitels sind nicht prüfungsrelevant. 37. Berechnen Sie für die gegebene Anlage (z.b. Drehkran), anhand des gegebenen mechanischen Ersatzmodells, - das benötigte Antriebsmoment des Motors für eine geforderte Beschleunigung a) verlustlos b) verlustbehaftet Hinweis: Kap 2.3 bzw das Moment an der Stelle x - die relative Erhöhung des benötigten Antriebsmomentes, wenn die vorhandene Kupplung durch einen Typ mit doppeltem J ersetzt wird nh/ AT_Kontrollfragen_WS09.doc Seite 4 von 12

5 3. Bewegungswiderstände von Triebwerken 3.1 Vierquadrantenbetrieb 38. Definieren Sie die relevanten Größen anhand eines Ersatzmodells inkl. Vorzeichen (Basis: Verbraucherzählpfeilsystem) und benennen Sie die 4 Quadranten in einer Diagrammdarstellung. 39. Diskutieren Sie die grundsätzliche Bedeutung und die qualitativen Anforderungen der einzelnen Quadranten an die Einzelkomponenten eines Gesamtantriebs. 40. Diskutieren Sie die Einflüsse der diversen Bewegungswiderstände, in stationären und dynamischem Betrieb, in Beziehung auf das Vorhandensein der einzelnen Quadranten. 3.2 Antriebsmomente von Fahr- und Hubantrieben 41. Diskutieren Sie anhand eines schräg angeordnete Hubantriebs (z.b. Stückgutförderband) die unterschiedlichen Bewegungszustände für die Berechnung des Momentes an der Antriebswelle. 42. Setzen Sie für den genannten Bewegungszustand, am gegebenen Ersatzmodell, die wirksamen Momente und Kräfte an. 43. Setzen Sie für das gegebene Ersatzmodell das Momentengleichwicht an, zur Bestimmung des benötigten Momentes (z.b. Getriebemotor) unter der Annahme einer konstanten Beschleunigung. 44. Erläutern Sie die Bestimmung eines Ersatzmassenträgheitsmoment und erklären Sie den Unterschied zu reduzierten Massenträgheitsmomenten. Warum ist die Berechnung eines Ersatzmassenträgheitsmomentes sinnvoll? 45. Erläutern Sie spezifische Aspekte der Berücksichtigung von Reibungskoeffizienten und ggf. Wirkungsgraden beim Lastsenken. In welchem Bewegungszustand beim Lastheben müssen ähnliche Überlegungen angestellt werden? Warum? 3.3 Spindelantrieb Anmerkung: Für die diversen Betrachtungen am Spindelantrieb können Sie von einem gegebenen Ersatzmassenträgheitsmoment J m_ers für alle an der Spindel wirksamen translatorischen Bewegungswiderstände ausgehen (im jeweiligen Bewegungszustand). 46. Bestimmen Sie für das gegeben Ersatzmodell, für den gegebenen Bewegungszustand: - das Moment an der Spindel und am Motor - das Ersatzmassenträgheitsmoment getriebeausgangsseitig und motorseitig - die Leistung an der Spindel und am Motor - die Energie an der Spindel und am Motor 3.4 Drehtisch Anmerkung: Für die diversen Betrachtungen am Drehtisch können Sie von einem gegebenen Ersatzmassenträgheitsmoment J m_red für alle mit der Getriebeausgangswelle befindlichen Massen ausgehen. 47. Bestimmen Sie für das gegeben Ersatzmodell, für den gegebenen Bewegungszustand: - das Moment an der Getriebeausgangswelle und am Motor - das Ersatzmassenträgheitsmoment getriebeausgangsseitig und motorseitig - die Leistung getriebeausgangsseitig und motorseitig - die Energie getriebeausgangsseitig und motorseitig nh/ AT_Kontrollfragen_WS09.doc Seite 5 von 12

6 3.5 Definition der erforderlichen Nennmomente für Motor- und Maschinenteile 48. Vollständig, identisch Skriptum 3.6 Bewegungsgesetze 49. Definieren Sie Stoß und Ruck für den Verlauf einer allgemeinen Bewegungskoordinate und diskutieren Sie diese im Zusammenhang mit der Berechnung bzw. Realisierung des zur Verfügung zu stellenden verursachenden Antriebsmomentes. 50. Zeichnen Sie die a(t)- und v(t)-verläufe zu den Fahrkurventypen xy und tragen Sie wesentliche Zeitabschnitte ein. 51. Bewerten Sie die Fahrkurventypen xy vergleichend bzgl. Ruck und Stoß bzw. bzgl. mittlerer und maximaler Beschleunigung. 52. Nennen Sie Vorteile der Fahrkurve xy im Vergleich zum Linearen Geschwindigkeitsprofil. Anmerkung: Die mathematischen Details bzw. die absoluten Werte der einzelnen Kennwerte C i sind nicht prüfungsrelevant. 53. Interpretieren Sie die gemessenen Drehmomenten- und Drehzahlverläufe der unterschiedlichen Fahrkurven der Fahrachse AKL Elektrische Antriebe 4.1 Funktionsweise und Kennlinienfelder der elektrischen Motoren 54. Diskutieren Sie prinzipielle Bauformunterschiede der Standard-Motortypen und begründen Sie diese, anhand der gegebenen Abbildungen. Ordnen Sie die Abbildungen den Motortypen zu. Gleichstrommotor (GM): 55. Skizzieren Sie den Grundaufbau einer Gleichstrommaschine und beschreiben Sie die relevanten grundlegenden Eigenschaften für den motorischen Einsatz. 56. Gegeben ist das Ersatzschaltbild der fremderregten Gleichstromnebenschlussmaschine (GNM). Leiten Sie die Gleichungen für das Betriebsverhalten n=f(u A, ) ab und interpretieren Sie diese bzgl. der Drehzahlstellmöglichkeiten. 57. Erläutern Sie Unterschiede zwischen dem Ankerstellbereich und dem Feldstellbereich der Motordrehzahl. 58. Erläutern Sie die wesentlichen Unterschiede des Bewegungsverhaltens der Reihenschlussmotors im Vergleich zur GNM und deren Vor- und Nachteile. Asynchronmotor (ASM): 59. Skizzieren Sie den Grundaufbau eines Asynchronmotors (ASM) in Kurzschlussläuferausführung und beschreiben Sie die relevanten grundlegenden Eigenschaften. 60. Erläutern Sie das Bewegungsverhalten des ungesteuerten ASM, anhand der M(n)- Kennlinie, nach der Kloss schen Gleichung und ergänzen Sie einen typischen realen abweichenden Verlauf der Kennlinie. Benennen Sie wesentliche Kennlinienpunkte. Anmerkung: Die Details der Kloss schen Gleichung sind nicht prüfungsrelevant. nh/ AT_Kontrollfragen_WS09.doc Seite 6 von 12

7 61. Geben Sie die Gleichungen für den Schlupf bzw. für die synchrone, die mechanische und die Luftspalt-Winkelgeschwindigkeit an. 62. Geben Sie die Gleichung für die mechanische Drehzahl einer ASM an, für eine Linearisierung der Kloss schen Gleichung am Arbeitspunkt und erläutern Sie die resultierenden prinzipiellen Stellmöglichkeiten der ASM-Drehzahl. 63. Erklären Sie die nachfolgenden ASM-Drehzahlstellmöglichkeiten und erläutern Sie die wesentlichen Unterschiede bzw. Vor- und Nachteile: - Umschaltbare Polzahl - Zusatzrotorwiderstände - Frequenz/Spannungssteuerung Synchronmotor (SM): 64. Erklären Sie die Grundeigenschaften eines Synchronmotors (Aufbau, Anlauf, ungesteuerter und gesteuerter Betrieb, mechanische Eigenschaften). 65. Erklären Sie den Einfluss des Polradwinkels auf das elektrische Drehmoment und die Drehzahlstellaspekte der SM. Vergleich der Grundmotortypen: 66. Erklären Sie die wesentlichen Eigenschaften der Grundmotortypen ASM, permanenterregte SM, GM vergleichend: - Anlauf - Thermische Eigenschaften - Energieversorgung - Drehrichtungsumkehr - n(m) - Bremsbetrieb - Mechanischer und elektrischer Aufbau - Kosten - Wartung - Gesamtbeurteilung - Überlastverhalten 67. Vergleichen Sie qualitativ die Eigenmassen und -massenträgheitsmomente der Grundmotortyps, in Abhängigkeit der Motor-Nennmomente und diskutieren Sie deren unterschiedliche Relevanz für unterschiedliche Antriebsanforderungen. 68. Benennen und beschreiben Sie eine selbst gewählte Sonderbauform eines Grundmotortypen (Name, wesentliche Eigenschaft, Vorteil). Anm.: Siehe auch Tabelle 8 (Kap 4.5) 4.2 Betriebszustände und Betriebsarten Betriebszustände: 69. Zeichnen und benennen Sie die 4 Betriebsquadranten eines Antriebs n(m). Ergänzen Sie die üblichen Bezeichnungen für positive und negative Bewegungsrichtungen, in Abhängigkeit der Anwendung. 70. Zeichen Sie die Kennlinienfelder n(m) bzw. n(p) mit den jeweiligen prinzipiellen Bereichen für ein Hub- und Fahrwerk. Begründen Sie die Lagen der Kennlinienfelder. nh/ AT_Kontrollfragen_WS09.doc Seite 7 von 12

8 Betriebsarten: 71. Erklären Sie den Begriff Betriebsarten. Warum wurden diese definiert? Wozu dienen diese Definitionen? 72. Veranschaulichen Sie die Betriebsarten (VDE 0530): Dauerbetrieb (S1), Kurzzeitbetrieb (S2) und Aussetzbetrieb (S3) als Diagramme, mit den wesentlichen Kenngrößen als Zeitfunktionen. Vergleichen Sie diese 3 Grundtypen, mit dem Ziel der richtigen Motordimensionierung. Anmerkung: Die weiteren Betriebsartens müssen nicht gezeichnet werden können - lediglich verstanden (z.b. Erklären Sie das Bild ). 4.3 Auswahl und Dimensionierung der Systemkomponenten 73. Erklären Sie Inhalt und Bedeutung der genormten Bauformen von Motoren. 74. Erklären Sie die Kühlungsarten Eigenkühlung, Selbstkühlung, Fremdkühlung. 75. Erklären Sie Inhalt und Bedeutung der genormten Schutzarten von Motoren. Geben Sie eine gültige genormte Schutzart an und erklären Sie das Format der Kurzkennzeichnung. 76. Erläutern Sie die wesentlichen Auswahl- und Dimensionierungsschritte eines Motors (Flussdiagramm). Konkretisieren Sie am Beispiel Fahrmotordimensionierung eines automatischen Regalbediengerätes (Anm.: Beispielbeilage zu Kapitel 4.3; Werte sind nicht gefragt) 77. Nennen Sie wichtige qualitative Spezifikationsmerkmale für die Motor-, Stellglied- und Reglerauswahl für einen - Förderantrieb (z.b. Förderband) - Industrieroboter und weisen Sie auf wesentliche Unterschiede hin. Anmerkung: Aspekte der Dimensionierung von Leistungsumrichter und Motor bzw. des Dynamischen Leistungsvermögens müssen nur qualitativ erklärt werden. 4.4 Stellglieder 78. Erklären Sie Grundaufgaben eines Stellglied in einem Antrieb und die wesentlichen qualitativen Auswahlkriterien (technische Anforderungen). 79. Zeichnen Sie das Blockdiagramm eines Umrichters für einen Drehstrommotor, inkl. Leistungs- und Signalflüssen. 80. Erklären Sie die qualitativen Unterschiede der unterschiedlichen Umrichterausführungen: - Feldorientierte Regelung - Sensorlose feldorientierte Regelung - Spannungs/Frequenzteuerung 81. Welche Stellglied-Grundtypen können eingesetzt werden, für - Käfigläufer ASM - Synchronmotoren. erklären Sie jeweils das Wesentliche des erreichbaren Bewegungsverhaltens. Anmerkung: Weitere Details dieses Unterkapitels müssen lediglich anhand gegebener Bilder verstanden werden; z.b. In welchem Quadranten kann ein Antrieb, mit dem dargestellten Stellglied betrieben werden? Um welchen Motortyp handelt es sich? nh/ AT_Kontrollfragen_WS09.doc Seite 8 von 12

9 4.5 Steuer- und Reglerkonzepte Anmerkung: Die Ausführungen zur feldorientierten Regelung von permanenterregten SM und ASM müssen lediglich grundsätzlich verstanden werden und damit die Nutzung der jeweiligen Ergebnisgleichung (M=k. i. j ), für die einfache Steuermöglichkeit identisch dem fremderregten GNM. 82. Erklären Sie die wesentlichen Eigenschaften der Grundmotortypen ASM, permanenterregte SM, GM im gesteuerten/geregelten Einsatz vergleichend: - Geringe Drehzahlen - Hohe Drehzahlen - Bremsbetrieb - Kosten für Stellglied und Regelung 83. Definieren Sie die nachfolgenden Begriffe, mit Hilfe der jeweiligen Blockdiagramme (inkl. Signalflüsse) - Steuerung - Steuerung mit Rückführung - Regelung und erklären Sie die wesentlichen Unterschiede. Führen Sie je ein typisches Anwendungsbeispiel an. 84. Wann kann eine Steuerstruktur eingesetzt werden? Welche Vorteile bietet ein gesteuerter Antrieb, sofern die Einsatzvoraussetzungen erfüllt sind? 85. Wann muss eine Regelung eingesetzt werden? Welche typischen Grundanforderungen werden an einen geregelten Antrieb gestellt? Anmerkung: Die Inhalte zur Klassifikation der unterschiedlichen Reglerstrukturen müssen lediglich grundsätzlich verstanden werden, sodass ein gegebenes Bild erklärt werden kann. 86. Welche Kriterien von Bewegungsvorgängen sind wesentlich für die Auswahl des Steuer/Reglerkonzeptes? 5. Bremsen und Kupplungen 5.1 Übersicht: Bauarten, Funktionen und Auslegungskriterien 87. Erklären Sie die Einteilung nach der Funktion 88. Erklären Sie die Einteilung nach der Bauart (nur Hauptbauarten, 2 Ebenen) 89. Erklären Sie die Einteilung nach der Betätigungsart 90. Erklären Sie die grundlegenden Auslegungskriterien 91. Geben Sie die wesentlichen Kenngrößen von Reibwerkstoffen an. Anm.: Werkstoffe und Werte sind nicht prüfungsrelevant. 92. Erklären Sie die nachfolgenden Begriffe: - Schaltbares Moment - Übertragbares Moment (Haltemoment) - Ruhestromprinzip Wann werden Sie die Ausführung einer Bremse/Kupplung nach dem Ruhestromprinzip fordern? nh/ AT_Kontrollfragen_WS09.doc Seite 9 von 12

10 5.2 Backenbremsen 93. Benennen Sie die Konstruktionsziele für Backenbremsen. 94. Zeigen Sie den grundlegenden (vereinfachten) Berechnungsansatz für die benötigte Normalkraft einer Doppelbackenbremse, aufgrund des geforderten Bremsmomentes, anhand des gegebenen Kräfteplans (Anm.: Bild 5.3, gegeben). Geben Sie die Gleichung zur Bestimmung der Federkraft F h an. 95. Zeigen Sie für eine einfache nichtdrehbewegliche Außenbackenbremse den Berechnungsansatz zur Berechnung des wirksamen Gesamtreibungsmomentes, bei gegebenem Reibungskoeffizienten (Kräfteplan und Gleichungsansatz). Anm.: Bild 5.5, nicht gegeben. Erklären Sie den Begriff des Effektivreibungskoeffizienten und geben Sie die entsprechende Definitionsgleichung an. Anmerkung: Weiteren Details der Berechnungen sind nicht prüfungsrelevant. 96. Setzen Sie für die gegebene Anordnung einer gelenkigen Außenbackenbremse das Momentengleichgewicht an. (Anm.: Bild 5.7, gegeben) Bestimmen sie das jeweils wirksame Bremsmoment für die beiden Drehrichtungen I und II. 5.3 Bandbremsen 97. Beschreiben Sie systembedingte Vorteile bzw. Nachteile von Bandbremsen, im Vergleich zu Backenbremsen. 98. Setzen Sie die beiden Grundgleichungen zur Bestimmung des wirksamen Bremsmomentes an, anhand eines (einfachen) Ersatzmodells (Kräfteplan). Anmerkung: Weitere Details zu Bandbremsen sind nicht prüfungsrelevant. 5.4 Scheibenbremsen 99. Beschreiben Sie systembedingte Vorteile bzw. Nachteile von Scheibenbremsen, im Vergleich zu Backenbremsen Setzen Sie die Grundgleichung zur Bestimmung des wirksamen Bremsmomentes für einen Bremsbelag an, anhand eines (einfachen) Ersatzmodells (Kräfteplan) Wie erreicht man einen gleichmäßigen Belagverschleiß? Erklären Sie die Grundüberlegung und den Ansatz zur Bestimmung für den optimalen Kraftabstandsradius (Anm.: r F, Bild 5.11). nh/ AT_Kontrollfragen_WS09.doc Seite 10 von 12

11 5.5 Auslegung und Berechnung der Bremsen Notwendiges Bremsmoment: 102. Geben Sie die grundlegenden Gleichungen für den Zusammenhang von Motornennmoment, Ersatzlastmoment und Bremsmoment an, auf Basis eines starren Ersatzsystems mit einem Getriebe (Übersetzung, Wirkungsgrad) zwischen Motor/Bremse bzw. Last Erklären Sie prinzipielle Unterschiede bei der Berechnung einer Haltebremse und einer Stoppbremse. Anmerkung: Weitere Details des Unterkapitels sind nicht prüfungsrelevant. Ermittlung des Bremsdurchmessers: 104. Geben Sie die grundlegenden Berechnungsgleichungen für den Bremsdurchmesser (Kraftabstand) an, bei gegebenem Bremsmoment und einem Bremsbackenpaar. Erläutern Sie die einzuhaltende Zulässigkeitsbedingung. Anmerkung: Spezifische Werte oder Einheiten aus der Norm sind nicht prüfungsrelevant. Verwenden Sie einfach nur SI-Grundeinheiten. Berechnung von Bremszeit und Nachlaufweg 105. Geben Sie die grundlegenden Berechnungsgleichungen für die Bremszeit an, bei gegebenen konstanten Werten für Bremsmoment, Lastmoment und reduziertem Massenträgheitsmoment. Bestimmen Sie ergänzend den Bremswinkel für diese vereinfachte Betrachtung (alle Werte konstant). Anmerkung: Details des Bremsmotorbeispiels sind nicht prüfungsrelevant. Auslegung auf thermische Belastung 106. Erklären Sie den vereinfachten Ansatz zur Berechnung der thermischen Belastbarkeit, anhand der beiden Grundgrenzbedingungen Benennen Sie die zu berücksichtigenden Anteile der Wärmeabfuhr zur genauen Ermittlung der thermischen Belastbarkeit (lt. DIN 15434) und erläutern Sie deren grundsätzliche Abhängigkeit von der Temperaturdifferenz (z.b. linear, ). Anmerkung: Weitere Berechungs- bzw. Auslegungsdetails des Unterkapitel 5.5 sind nicht prüfungsrelevant. Allerdings müssen die gegebenen Bilder verstanden und erklärt werden. nh/ AT_Kontrollfragen_WS09.doc Seite 11 von 12

12 6. Aktoren Anmerkung: Das ursprüngliche Kapitel 6 wurde im WS 09/10 gänzlich ersetzt! 6.1 Einführung und Vergleich von Standard-Aktortechnologien 108. Zeichnen das Blockdiagramm der Wirkkette eines Aktors und benennen Sie auch die Signal- bzw. Energieflüsse Klassifizieren Sie Aktortypen grundlegend, nach der Form der Stellenergie und nennen Sie jeweils zugeordnete Aktortypen Nennen Sie die 4 Kenngrößen eines Aktors, im Zusammenhang mit dem Stellvorgang und erklären Sie diese kurz Erklären Sie den Begriff Leistungsgewicht eines Aktors, und geben Sie die Aktortechnologien mit dem geringsten bzw. dem größten Wert an (inkl. Wertebereich). In welcher Größenordnung liegt das Leistungsgewicht von Elektromotoren? 112. Geben Sie für die nachfolgenden Leistungsformen die verallgemeinerten Potenzial- und Flussgrößen sowie die zugehörige Leistungsgleichung an: - mechanisch translatorisch - mechanisch rotatorisch - elektrisch - fluidisch - thermisch 6.2 Elektrische Aktoren 113. Erklären Sie wesentliche Unterschiede in den Grundeigenschaften bzw. Anwendungen, im Vergleich zu Elektromotoren, von - Elektromagneten - Piezoaktoren 114. Erklären Sie die Grundunterschiede zwischen sogenannten Haft-, Hub- und Verriegelungsmagneten Erklären Sie das Funktionsgrundprinzip eines Piezoaktors. Anmerkung: Weitere Details des Kapitels sind nicht prüfungsrelevant. 6.3 Hydraulische und Pneumatische Aktoren 116. Erläutern Sie technologiespezifische Vor- und Nachteile, im Vergleich zu elektrischen Aktoren, von - Hydraulische Aktoren - Pneumatische Aktoren 117. Erklären Sie die grundsätzliche Funktion eines 4/3-Wegeventils (fluidisches Stellglied) Anmerkung: Weitere Details des Kapitels sind nicht prüfungsrelevant. 6.4 Neuartige Aktoren Überblick und 6.5 Exempl. Vergleich - Linearaktoren Nicht prüfungsrelevant nh/ AT_Kontrollfragen_WS09.doc Seite 12 von 12