tgt HP 2000/01-1: Bahnschranke

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1 tgt HP 000/01-1: Bahnschranke Die Bahnschranke ( Abb.1 ) wird durch einen hydraulisch betätigten Kolben (Abb. ) um das Lager B geschwenkt. Bei geschlossener Schranke ist der Kolben wirkungslos. Abb.1 Daten: Gewichtskraft des Baumes mit der Pendelstütze Gewichtskraft Baumhalterung 300 N L mm L 5000 mm F 900 N L 00 mm L mm Ausgleichsmasse m 10 kg L mm L 6 95 mm Teilaufgaben: 1 Bestimmen Sie zeichnerisch für die dargestellte Lage die Lagerkräfte F A und F B. Die Gewichtskraft der Ausgleichsmasse greift im Punkt S an. Für den Augenblick des Öffnens ist F A 0..1 Berechnen Sie das maximale Biegemoment des Schrankenbaums.. Berechnen Sie die Wandstärke s des Schrankenbaums. Die zulässige Biegespannung bzul beträgt 1 N/mm². Der Außendurchmesser ist D 13 mm. 3 Damit die Schranke beim Ausfall des Antriebs durch ihre Gewichtskräfte selbständig schließt, darf sie nicht bis 90 geöffnet werden. Berechnen Sie den maximalen Öffnungswinkel max für ein orderliches Schließmoment von M 65Nm. Punkte 6,0 1,5

2 Öffnungsmechanismus der Bahnschranke.1 Berechnen Sie die Kolbenkraft F K und den Durchmesser d K der Kolbenstange. Arbeitsdruck: p 50bar wirksame Kolbenfläche: A 1885mm² Zylinderwirkungsgrad: 85% Werkstoff der Kolbenstange: E335 Sicherheit gegen Vormung: (Hinweis: p F / A). Berechnen Sie die orderliche Antriebsleistung des Motors. Kolbenkraft: F K 10kN Öffnungszeit: t 6s Kolbenhub: s 50mm Gesamtwirkungsgrad: 75% 5 Kolbenbefestigung im Lager C ( Abb.3 ). Für die folgende Aufgaben gilt: Kolbenkraft: F K 10 kn Bolzenwerkstoff: C5E Sicherheit gegen Bruch: 8 zulässige Flächenpressung: p zul 30 N/mm² Abb. Abb Berechnen Sie den Mindestdurchmesser d B des Bolzens. 5. Berechnen Sie die Breite b für die zulässige Flächenpressung. Alle Teilaufgaben sind unabhängig voneinander lösbar. S,5

3 Lösungsvorschlag Teilaufgaben: 1 zeichnerische Lösung (unmaßstäbliche Skizzen) LP Baum mit Baumhalterung und Ausgleichsmasse; ML.. Punkte 6,0 KP MK... Statik (Schlusslinienvahren) LS Baum mit Halterung + Ausgleichsmasse F A F B F F 3 rechnerische Lösung (nicht verlangt): Σ M B 0 F A (l 6 + l l 5 )+ F A 300 N 3300 mm+ 900 N 00mm 100 N 600mm 155 N l 6 + l l 5 95 mm mm 1870 mm Σ F y 0F A F + F B F B + F 3 F A 300 N N+ 100 N 155 N 5 N

4 .1 Das maximale Moment M b im Baum (nicht Baumhalterung!) tritt beim Öffnen auf, wenn an der Pendelstütze die Kraft F A 0 ist. Es wirkt am Übergang zur Baumhalterung, weil dort der größte Hebelarm wirkt. M b (l 1 l 6 ) 300 N (3300 mm 95 mm)71,5 Nm Biegemoment ermitteln. σ bf ν σ > σ M bmax bzul b W W M b 71,5 Nm σ cm3 bzul 1 N / mm 59, W π ( D d ) 3 D d 3 D W D π (13 mm) 3 13 mm 59,cm 3 π 1,3 mm s D d 13 mm 1,3 mm,85 mm Wandstärke eines Rohres gegen Biegung 3 Im Grenzfall ist die FA 0 und ΣMB M. LS: Baum & Co Σ M B M 1,5 M α max arccos 65 Nm arccos 300 N 3300 mm+ 900 N 00 mm 100 N 600mm 8 Biegemoment Sonderlösung y x y x.1 Re 335 N/mm² (E335 Tabellenbuch Metall, Europa,.Auflage, S.) F p η F A F K A p η1885 mm 50 bar 0, N F B R e ν σ zzul > σ z F S F 3 σ zzul R e ν N / mm ,75 N mm S F K 8,011kN σ zzul 83,75 N /mm 95,7mm S π d d K S π 95,7 mm π 11,0 mm Gewählt: d 1 mm Kolbenkraft, orderlicher Kolbenstangendurchmesser. M b F A (l 1 l ) F B 11kN ( )mm+ 6 kn 3000 mm, knm P K F vf K s mm 10 kn 50 16W t 6 s η P P P Motor P K η 16W 1 0,75 556W Leistung

5 5 5.1 Re 90 N/mm² (C5E<16 mm [EuroTabM6], S.13) τ af 0,6 R e 0,6 90 N mm 9 N mm τ af ν τ >τ F azul a S τ azul τ af 9 N /mm ν 36,75 N 8 mm S F K 10 kn τ azul 36,75 N /mm 136,1mm 5. S π d d S π 136,1mm π 13, mm gewählt: d B 1 mm (nächste Größe TabB Bolzen ) Erforderlicher Durchmesser gegen Abscheren: p zul F A A F K 10kN p zul 30 N /mm 333,3mm Ad b b A 333,3mm d B 1mm 3,8mm Gewählt: b 5 mm aus R5. Schestigkeit (BolzenØ) und Flächenpressung (Breite) Alle Teilaufgaben sind unabhängig voneinander lösbar. S,5