Das Torsionsmoment ergibt sich aus dem Abstand des Schnittufers mal der Windkraft

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1 1. Zeichen eindeutige Fehler in der oberen Hälfte: eine Körperkante uviel / falsch eine Körperkante u wenig Doppelpassungen am Lager Doppelpassung am Zahnrad Lagerung -> Loslagerung falsch, da falsche Anahl von Lagerungspunkten Montage nicht möglich Darstelung falsch, da ein Ausbruch fehlt untere Hälfte der Lagerring mit der Umfangslast ist beim Loslager nicht festgelegt, dafür aber der Lagerring mit der Punktlast --> falsch kein Ölstand Ölablass nicht an der tiefsten Stelle Festlager nicht ausreichend festgelegt Passhülse ohne Funktion (axial nicht festegelegt) Bremse Schraffur fehlt ut für Sicherungsblech würde den Dichtabsat "beschädigen" unwirksam machen Anlage im Gehäuse ur Festlegung nicht symmetrisch und somit nicht gewährleistet

2 Festigkeit / Dauerfestigkeit 2.1 Schnittlasten am Ampelmast W A : 1000 h: 5m a: 4m Zeichnen des Schnittufers mit Eigengewicht 0 dmax : 0 Q max : W A Das Biegemoment ergibt sich aus dem Abstand des Schnittufers mal der Windkraft M bmax 5 k m Das Torsionsmoment ergibt sich aus dem Abstand des Schnittufers mal der Windkraft M tmax 4 k m

3 2.2 ennspannungsberechnung Schnittlasten am Querschnitt B - B Q dmax : : M bmax M tmax : : 100 m 100 m Daten um Querschnitt B - B A BB : 50 W b : 10cm 3 W t : 20cm 3 Für Kräfte ormalspannung und Scherspannung Für Biegung und Torsion Spannung: Spannung: Kraft Fläche Moment Widerstandsmoment σ dmax 2 σ bmax 10 τ tmax 5 2.3: Sicherheit gegen plastische Verformung Bauteilfließgrenen σ dfk : 500 Beanspruchungen σ dmax : 100 im Bauteil σ bfk : 500 σ bmax : 200 τ tfk : 290 τ tmax : 50 1 S F : σ dmax σ dfk + σ bmax σ bfk 2 + τ tmax τ tfk 2 S F Das Bauteil ist sicher gegen Fließen (plastische Verformung).

4 3. Schraubenaufgabe gegebene Größen: Anugsmoment : M A : 24m Dichtfläche : A D : Mindestflächenpressung : p min : 3 ϕ Wartungsöffnung D W : 300mm : Innendruck : p i : 25bar µ G : 0.20 µ K : 0.16 S Ferf : 1 δ S mm δ P mm Schraubenabmessungen aus Tabelle: d : 10mm d 2 : 9.026mm d 3 : 8.160mm p: 1.5mm α: 60 D K D K + D B : 17mm D B : 11mm r A : r A 7 mm 4

5 3.1 Bestimmen Sie die Anahl der verwendeten Schrauben. Belastungen an den Schrauben/ an der Schraubverbindung Alle Schrauben müssen usammen eine Restklemmkraft aufweisen: Gesamt-Restklemmkraft aller Schrauben: F Krges : A D p min F Krges Alle Schrauben nehmen gemeinsam die Betriebskraft auf: π Gesamt-Betriebskraft aller Schrauben: F Ages 4 D 2 : W ( p i ) F Ages Da diese Gesamtkräfte durch alle Schrauben ereugt werden, können diese Kräfte auch geschrieben werden als: F Ages F Krges pro Schraube F A : F Kr : Bekannt sind demnach die Restklemmkraft und die Betriebskraft Mit Hilfe des Betriebskraftverhältnisses kann weiter umgeformt werden. Betriebskraftverhältnis: Φ: n δ S δ P + δ P Φ Gesamt-Zusatkraft aller Schrauben: F SAges : Φ F Ages F SAges F SAges pro Schraube F SA :

6 Werden diese Kräfte als die Summe der Vorspann- und Schraubenusatkraft geschrieben F V F Smax F S F Kr + F A F S 1 ( ) F Krges + F Ages F Sges Die Vorspaannkraft ist noch nicht bekannt, kann aber aus dem Aniehmoment bestimmt werden Über das Anugsmoment kann die Vorspannkraft einer Schraube bestimmt werden. M A Vorspannkraft: F V : F V d 2 p µ G 2 r A µ K + 2 π d 2 cos α + d 2 2 Gleichung auflösen nach der Anahl der Schrauben: F Krges + F Ages F SAges : F V Gewählt: : 20 Die Mindestflächenpressung kann mit einer Schraubenanahl von 20 im Betrieb mit M 10 Schrauben sichergestellt werden. F Ages ur Vollständigkeit: F A : F A F SA F Kr F SAges : F SA F Krges : F Kr

7 3.2 Bestimmen Sie die Sicherheit gegen plast. Verformung. maximale Schraubenkraft: F Smax : F V + F SA F Smax F Smax maximale Zugspannung: σ max : σ max A s reines Gewindereibmoment: M G : M A F V r A µ K M G m 16 M G Torsionsspannung: τ max : τ max π d 3 Vergleichsspannung: σ V : 2 2 σ max + 3 τ max σ V erforderliche Streckgrene: σ S.erf : S Ferf σ V σ S.erf gewählte Festigkeitsklasse: Schraube M10 x mit Mindeststreckgrene σ s 320 / oder Schraube M10 x mit Mindeststreckgrene σ s 400 / 3.3 Bestimmen Sie das Lösdrehmoment einer Schrauben Lösemoment einer Schraube: d 2 µ G p 2 r A µ K M L : F V 2 cos α + M L m π d 2 d Aufgabenteil Verspannungsschaubild Verspannungsschaubild!

8 4. Lager- / Lagerlebensdauerberechnung Gegeben: F U : 5000 F R : 1900 F A : 1100 B : 2500 y 50 mm 50 mm x MA A Ax 120 mm B Ay By FA FU FR 4.1 Berechnen Sie die Auflagerkräfte Ay,A und By Summer der Kräfte in -Richtung 0 A Z 2500 Summer der Kräfte in x-richtung 0 A X 1100 Summer der Kräfte in y-richtung Für die Kräfte in X-Y-Ebene ist allerdings ein Aufstellen der Gleichgewichtsbeiehungen notwendig, da man nicht einfach sehen kann, wie die Kräfte sich Aufteilen, da u den Radialen Kräften das Moment der Axialen Kraft hinu kommt. Die Axiale Komponente wird aber natürlich einfach vom Festlager aufgenommen. Aufstellen des Momentengleichgewichtes um Lager A Umformen nach der Kraft B y B Y 1610 Summer der Kräfte in y-richtung 0 einseten von B y AY 290

9 4.2 Berechnen Sie die äquivalenten Lagerlast für das Festlager Verwenden Sie hierfür folgende Werte: A X : 1100 A Y : 2600 A Z : 1200 Aufteilen der Belastungen in radiale und axiale Komponenten und berechnen der resultierenden Belastung radial A Rres F R : A Rres axial F A : A X Bestimmung des Faktor in Abhängigkeit der Bohrungsahl (Lager) gegeben mit f 0 : 14.8 Lagerdaten : C 0 : 8000 Berechnung des Quotienten f 0 F A C 0 Ablesen von e aus der Tabelle mit Hilfe des Quotienten --> e: 0.32 Vergleich von F A F R mit e und Vergleich mit der Tabelle --> die äquivalente dynamische lagerbelastung muss mit der axialen Kraftkoimponente berechnet werden.

10 Ablesen der Faktoren X und Y P: X F R + Y F A P k Die dynamische äquivalente Belastung beträgt in diesem Fall P Berechnen Sie die Lagerlebensdauer für das Festlager geg: P: 2800 n: min Ablesen bw. wissen: C dyn : den Exponenten q entsprechend der Wälkörperart auswählen. L 10U C dyn q 10 6 : L 10U P L 10h : L 10h n P q C dyn s m h Die nominelle Lagerlebensdauer, welche von 90% der Lager erreicht bw. überschritten wird, beträgt 1165 Stunden.

11 5. Zahnradberechnung gegeben : α: 20Grad M an : 0.02 m m: 1mm n an : min 1 : 20 a: 40mm 2 : 40 b: 30mm M an,n an M ab,n ab A B a b 5.1 Berechnen Sie folgende Werte: Teilkreisdurchmesser der Zahnräder Achsabstand Übersetungsverhältnis Abtriebsdrehahl Abtriebsmoment Teilkreisdurchmesser d 1 20 mm d 2 40 mm Achsabstand a mm Übersetungsverhältnis i 12 2

12 Abtriebsdrehahl n ab min Abtriebsmoment M ab 0.04 m 5.2 Berechnen Sie die: Tangentialkraft Radialkraft maximale Biegemoment in der Antriebswelle Tangentialkraft oder Umfangskraft Ermittelt sich aus der Division des Momentes durch den Radius des Teilkreises Radialkraft Ermittelt sich aus der Multiplikation des Tangens des Winkels und der Umfangskraft F u F r max Biegemoment bestimmen der Lagerkräfte dau wird die resultierenden Zahnkraft benötigt F res Momentengleichgewicht um das Lager A umgestellt nach der Kraft B das maximale Biegemoment ergibt sich dann aus der Kraft B und dem Hebelarm b B res M bmax m 5.3