Belastung, Beanspruchung, Festigkeit, Sicherheit

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1 Institut für Konstruktions- und Antriebstechnik Professur Maschinenelemente Prof. Dr.-Ing. P. Tenberge Über 100 Fragen zur Prüfungsvorbereitung im Fach Maschinenelemente Belastung, Beanspruchung, Festigkeit, Sicherheit 1. Nennen Sie die Grundbeanspruchungsarten. 2. Welcher Grundbeanspruchung ist das Knicken zuzuordnen? 3. Was bedeutet der Begriff Pressung und welche Pressungsarten kennen Sie? 4. Erläutern Sie die Begriffe Normalspannung und Tangentialspannung 5. Was ist eine Hauptspannung? 6. Was ist eine Vergleichsspannung? 7. Welche Vergleichsspannungshypothesen kennen Sie und wann werden diese Hypothesen verwendet? 8. Welchen Zusammenhang stellt die Belastungscharakteristik dar? 9. Welche Belastungscharakteristiken kennen Sie? 10. Was verstehen Sie unter Kerbwirkung und welche Faktoren beeinflussen diese? 11. Was besagt die Formzahl? 12. Was besagt diese Kerbwirkungszahl? 13. Was ist der Unterschied zwischen Nennspannung und Festigkeit? 14. Wovon hängt die Festigkeit eines Bauteiles ab? 15. Erläutern Sie die Wöhlerlinie 16. Wie sieht ein Dauerfestigkeitsschaubild nach Smith aus und was kann man daraus ablesen? 17. Was ist der Unterschied zwischen Dauerfestigkeit und Gestaltdauerfestigkeit? 18. Welche Beiwerte beschreiben diesen Unterschied? 19. Was stellt die Sicherheit dar, und wovon hängt die erforderliche Mindestsicherheit ab?

2 Schweißverbindungen 20. Welche Schweißverfahren kennen Sie? 21. In welcher Größenordnung liegen beim Lichtbogenschweißen die Spannung und die Stromstärke? 22. Wie werden bei der Berechnung einer Schweißnaht die verschiedenen Belastungscharakteristiken berücksichtigt? 23. Welche Nahtarten kennen Sie? 24. Skizzieren Sie Nahtformen für einen Stumpfstoß bei Blechdicken über 20 mm 25. Skizzieren Sie einen Eckstoß mit Kehlnaht 26. Warum wird bei einer Schweißverbindung nicht nur der Naht-, sondern auch der Anschlussquerschnitt nachgerechnet? 27. Was sagen Bewertungsgruppe und -faktor aus? 28. Muss eine Schweißnaht auch berechnet werden, wenn sie die gleiche Fläche wie der Anschlussquerschnitt hat und dieser eine ausreichende Sicherheit aufweist? 29. Welche Regeln sind zu beachten bezüglich - der Zugänglichkeit zur Naht - des Zusammentreffens von Schweißnähten - des Verbindens ungleicher Blechdicken? 30. Was sagt der Beiwert β bei der Berechnung von Schweißnähten aus?

3 Federn 31. Welche Abhängigkeit wird durch die Federkennlinie ausgedrückt? Welche Kennlinientypen kennen Sie und durch welche Federn werden sie realisiert? 32. Was besagt die Federrate? 33. Wozu werden Federn verwendet? 34. Definieren Sie die Federarbeit und die volumenspezifische Federarbeit. 35. Was ist die äußere Belastung und die Werkstoffbeanspruchung bei - Schraubenfedern - Blattfedern - Drehstabfedern - Scheibenfedern - Spiralfedern - Drehfedern - Tellerfedern? 36. Wie ist die Hubspannung definiert und bei welcher Belastungscharakteristik wird sie berechnet? 37. Wie verhalten sich Federraten und Federwege bei Parallel- bzw. Reihenschaltung? 38. Skizzieren Sie je ein Beispiel für eine Reihenschaltung und eine Parallelschaltung von Schraubenfedern und Tellerfedern. 39. Warum darf bei Tellerfedern der Federweg maximal 75 % der lichten Höhe des unbelasteten Federtellers betragen? 40. Worin besteht der Unterschied zwischen geraden und räumlich gewundenen Biegefedern? Nennen Sie die Anwendungsbeispiele für beide Varianten? 41. Welche Größen sind bei Schraubenfedern aufeinander abzustimmen, damit die Feder einerseits den konstruktiven Anforderungen genügt und andererseits nicht überlastet wird? 42. Was ist bei geschichteten Teller- und Blattfedern bezüglich der Reibung zu sagen?

4 Schraubenverbindungen 43. Nennen Sie die beiden Hauptgruppen der Schrauben, und erläutern Sie deren Aufgaben 44. Welche Gewindeformen kennen Sie? Beschreiben Sie diese Formen und geben Sie spezifische Anwendungsfälle an! 45. Was ist die Gewindesteigung? 46. Was ist der Unterschied zwischen offenen und geschlossenen Gewinden? 47. Was sind mehrgängige Gewinde und wozu werden sie eingesetzt? 48. Welche Kräfte und Momente wirken an einer Schraubenverbindung? 49. Woraus setzt sich das Schlüsselmoment beim Anziehen einer Schraube zusammen? Erklären Sie die Komponenten? 50. Worauf ist das unterschiedliche Schlüsseldrehmoment beim Anziehen und Lösen einer Schraubenverbindung zurückzuführen? Was passiert dabei an der Schraube? 51. Definieren Sie den Wirkungsgrad einer Schraubeverbindung. 52. Wann ist eine Schraubenverbindung selbsthemmend.? Welchen Wirkungsgrad hat sie dann beim Anziehen? Skizzieren Sie dazu die Kräfte an der Schraube. 53. Welche Funktion haben Passschrauben? 54. Was ist das Gegenstück einer Starrschraubenverbindung, und unter welchen Bedingungen wird diese Verbindung eingesetzt? 55. Was versteht man im Zusammenhang mit Schraubenverbindungen unter dem Begriff Taille? 56. Definieren Sie die Begriffe Hauptschluß und Nebenschluß. 57. Skizzieren Sie ein Verspannungsschaubild einer Schraube mit Belastung im Hauptschluß, bei der ein Betriebskraft in Höhe von 30% der Vorspannung bei n=0,5 angreift. 58. Wie sind Schrauben gegen Losdrehen zu sichern?

5 Welle-Nabe-Verbindungen (WNV) 59. Nennen Sie Beispiele für reib- und formschlüssige WNV und entsprechende Anwendungsfälle. 60. Welche Beanspruchungen treten in bzw. an den Übertragungselementen formschlüssiger WNV auf, und welche sind für die Dimensionierung maßgebend? 61. Wie wird bei formschlüssigen WNV mit mehreren Profilen der unterschiedliche Traganteil der Profile gegenüber einer Passfeder berücksichtigt? 62. Wird als ertragbare Flächenpressung der entsprechende Wert der Welle, der Nabe oder der der Übertragungselemente angesetzt? 63. Wie können bei reibschlüssigen WNV axiale und radiale Spannkräfte aufgebracht werden? 64. Welcher Unterschied besteht zwischen den Reibungszahlen für Gleit- bzw. Haftreibung (µ bzw. µ H ) und welche wird bei der Auslegung einer Pressverbindung eingesetzt? 65. Welche Arten von Pressverbindungen kennen Sie im Hinblick auf die Art und Weise der Fügung von Welle und Nabe? 66. Skizzieren Sie die Verläufe der Radialspannungen und Tangentialspannungen in Welle und Nabe einer Pressverbindung. 67. Was verstehen Sie unter Übermaß und Haftmaß, wodurch unterscheiden sich diese Größen, wovon ist dieser Unterschied abhängig? 68. Durch welche Größe sind der Übertragungsfähigkeit von Pressverbindungen Grenzen gesetzt und wodurch wird die Größe ganz wesentlich beeinflusst? 69. Was verstehen Sie unter dem Begriff Fügespiel?

6 Wellenkupplungen 70. Erläutern Sie die Einteilung der Kupplungen in Dauer-, Schalt- und selbstschaltende Kupplungen, nennen Sie Beispiele! 71. Was kennzeichnet bewegliche Kupplungen? 72. Wovon ist die Ungleichmäßigkeit der Abtriebsbewegung bei Kreuzgelenkkupplungen abhängig und durch welche konstruktive Maßnahmen lässt sie sich beseitigen? 73. Was ist der Hauptunterschied zwischen einer synchron und einer asynchron schaltbaren Kupplung? Nennen und skizzieren Sie Beispiele! 74. Beschreiben Sie reib- und formschlüssige Schaltkupplungen! 75. Wie wirkt sich die Anzahl der Reibpaarungen bei Lamellenkupplungen auf das übertragbare Drehmoment bzw. auf die erforderliche Anpresskraft aus? 76. Aus welchem Grund muss bei reibschlüssigen Schaltkupplungen im Gegensatz zu reibschlüssigen WNV mit möglichst kleinen Pressungswerten gerechnet werden? 77. Ist eine Sicherheitskupplung eine Schalt- oder eine Dauerkupplung? Beschreiben Sie verschiedenen Bauarten von Sicherheitskupplungen! 78. Auf welcher physikalischen Gesetzmäßigkeit beruht eine drehzahlgeschaltete Kupplung? Nennen Sie Konstruktions- und Anwendungsbeispiele! 79. Wo werden richtungsgeschaltete Kupplungen eingesetzt, welche Wirkprinzipien kennen Sie? 80. Welchen Einfluss hat die Oberflächengüte der Reibelemente bei reibschlüssigen Kupplungen auf das Betriebsverhalten der Kupplung? 81. Was ist der grundsätzliche Unterschied zwischen einer Kupplung und einem Zahnradgetriebe, die beide der Verbindung zweier Wellen dienen!

7 Wälzlager 82. Nennen Sie die Bestandteile eines Wälzlagers 83. Welche Aufgabe hat der Käfig, welche besonderen Eigenschaften haben käfiglose Wälzlager? 84. Warum müssen Wälz -Lager geschmiert werden? 85. Was sagen die Begriffe statische / dynamische Tragzahl aus? 86. Was verstehen Sie unter der Lebensdauer bei einer bestimmten Erlebenswahrscheinlichkeit? 87. Warum haben manche Wälzlager konische Bohrungen? 88. Was besagt der Begriff Aquivalentlast? 89. Skizzieren Sie eine zweifach gelagerte Welle mit Stützlagerung! Welche Lagerarten können hier eingesetzt werden? 90. Was verstehen Sie unter Lagerluft, und was ist der Unterschied zum Betriebsspiel? 91. Welche konstruktiven Unterschiede sind erforderlich, wenn ein Radialrillenkugellager bzw. ein Zylinderrollenlager als Loslager eingesetzt werden soll? 92. Warum benötigen Wälzlager eine Mindestlast? Welche konstruktiven Maßnahmen sind erforderlich, wenn diese Mindestlast nicht (z.b. durch Schwerkraft) vorhanden ist? 93. Wo werden Nadellager ohne Innenring eingesetzt?

8 Zahnradgetriebe 94. Nach welchen Gesichtspunkten werden Zahnräder und Zahnradgetriebe eingeteilt? 95. Wie lautet das Verzahnungsgesetz? 96. Was verstehen Sie unter den Begriffen Eingriffslinie und Eingriffsstrecke? 97. Welche geometrische Kurve wird als Zahnflanke verwendet, wie entsteht diese Kurve und welche wesentlichen Vorteile bietet diese Kurve? 98. Welcher Unterschied besteht zwischen einem Außen- und einem Innengetriebe? 99. Was versteht man unter der theoretischen / praktischen Grenzzähnezahl? 100. Wozu dient die Profilverschiebung, wie wird sie praktisch ausgeführt und wo liegen ihre Grenzen? 101. Was besagt der Begriff Überdeckung und welche Arten der Überdeckung gibt es? 102. Wie wird ein Zahn beansprucht, und welche Beanspruchung wird für den Entwurf der Verzahnung herangezogen? 103. Warum wird bei mehrstufigen Getrieben die größere Übersetzung meist in die hinteren Stufen gelegt? 104. Welches Zahnrad wird aus dem höherwertigen Werkstoff gefertigt, wenn die Räder einer Stufe aus verschiedenen Materialien hergestellt werden? Wie wirkt sich das bei der Tragfähigkeitsberechnung der Räder aus? 105. Welches Zahnradgetriebe eignet sich besonders für große Übersetzungen? 106. Welche Vorteile hat die Pfeilverzahnung gegenüber der Schrägverzahnung? Warum werden nicht ausschließlich pfeilverzahnte Räder eingesetzt?

9 Dichtungen 107. Wozu werden Dichtungen an ruhenden Maschinenteilen benötigt, und welche Arten kennen Sie? 108. Wieso können dichtungslose Verbindungen dicht sein? 109. Nennen Sie Beispiele für Flachdichtungen bezüglich Form und Material! 110. Skizzieren Sie eine Stopfbuchsdichtung, und nennen Sie ein Anwendungsbeispiel! 111. Nennen und skizzieren Sie Beispiele für selbsttätige Berührungsdichtungen! 112. Skizzieren und erklären Sie eine Gleitringdichtung! 113. Was ist eine Labyrinthdichtung? 114. Wo und warum werden berührungsfreie Dichtungen eingesetzt?