bis Auslegung und Abmessungen der Fliehkraftbremse. rechnerische Nachweise Fliehkraftbremse, WNV etc. Entwurf

Transkript

1 Maschinenelemente 2 - Wintersemester 2017/18 Konstruktion / Berechnung einer Fliehkraftbremse Dipl.-Ing. Hans Thüring Fachbereich: Maschinenwesen / Konstruktion Vorname Name Matrikelnummer Unterschrift Punkte 1. Terminübersicht und Teilaufgaben Woche Mo. bis Fr. Vorlage in KW Aufgabenteil Testat bis Aufgabenverteilung und -besprechung bis Aufgabenverteilung und -besprechung bis Skizzen zur Konstruktion, überschlägig Kräfte, Momente Wellendurchmesser, Auswahl Wellenenden bis Auslegung und Abmessungen der Fliehkraftbremse bis rechnerische Nachweise Fliehkraftbremse, WNV etc. Entwurf bis Fertigungszeichnungen von Fliehkraftgehäuse und Baugruppenzeichnung der Fliehkraftbremse in CAD bis Abgabe aller Unterlagen / Besprechung der neuen Aufgabe bis /46. IDW Ergänzen Sie Ihre Unterlagen mit einer Konstruktionsbeschreibung und geben sie stichpunktartige Begründungen für ihre Überlegungen an. Alle vorgenannten Berechnungen, Skizzen, Zeichnungen und Texte sind eigenständig anzufertigen und in Papierform auf hochformatiger DIN A4 - Größe (größere Zeichnungen sind auf DIN A4 normgerecht zu falten) in einem Klemmordner abzugeben. Versehen sie alle Blätter mit ihrem Namen. Verwenden sie für den Laborbericht dieses Blatt als Deckblatt. Mit der Teilnahme an ME1-Praxis sind sie verbindlich angemeldet.

2 1. Aufgabenkurzbeschreibung Fliehkraftbremsen (z.b. der Fa. Suco) werden vermehrt immer dann eingesetzt, wenn eine Drehzahl oder eine Geschwindigkeit konstant gehalten werden soll. Beispiele hierfür sind Rettungsabseilgerät, Sommerrodelbahn, Seilwinde, Kleinwindkraftanlage uvm.. Da das entsprechende Gerät mit dem Bremsvorgang nicht abgeschaltet sondern die Geschwindigkeit gehalten wird, wird die Bremsenergie in der Bremse in Wärme umgewandelt und zum großen Teil (Annahme 80%) in der Bremse gespeichert. In dieser Aufgabe soll eine Fliehkraftbremse für eine Hebeseilwinde konstruiert werden. In der unten stehenden Skizze ist der Aufbau der Hebeeinrichtung dargestellt. Verwendet wird diese Hebeeinrichtung auf Baustellen, in Windkraftanlagen und immer überall dort, wo Material aus großen Höhen angehoben und abgesenkt wird, aber kein Kran zum Einsatz kommt, weil es zu aufwendig oder nicht möglich ist. Mit folgenden Link können sie sich bei einem beispielhaften Lieferanten über Einsatzgebiete und technische Details informieren. Werden zum Beispiel Werkzeuge und Ersatzteile auf einer Plattform benötigt, kann man mit dieser Winde die Gerätschaften zum Reparaturort hieven und nach getaner Arbeit alles wieder kontrolliert nach unten abseilen. Abbildung 1: Elektroseilwinde ( Aufruf: ) Abbildung 2 zeigt eine Abstraktion der Abbildung 1 zum Verständnis.

3 2. Konstruktionsbedingungen bzw. -anforderungen In dieser Aufgabe ist eine Fliehkraftbremse für eine Seilwinde auszulegen und in Ihren Dimensionen bestimmen. Das Bremsgehäuse ist am Getriebegehäuse angeflanscht (s. Abbildung 1). Aus dem Getriebegehäuse ragt eine Wellenende nach DIN 471, welches mit dem drehenden Teil der Bremse verbunden ist. Außerdem ist der Elektromotor mit seinem Wellenende (nach Lieferant) ebenfalls mit der Bremse verbunden. Die Nabe der Bremse ist also die Kupplung zwischen Getriebe und Elektromotor. Das Moment wird mittels Passfedern übertragen. Die Konstruktion umfasst alle Teile der Bremse unter Berücksichtigung der gestellten Anforderungen nach Tabelle 1, das Wellenende des Getriebes bis zum Getriebegehäuse und die Flanschfläche am Gehäuse. Für die Materialwahl sind die Empfehlungen des Roloff/Matek zu berücksichtigen oder Beispielkonstruktionen als Vorbild zu nehmen. Maßgebliche Geometrien sind die Abmessungen, Form und Lage der Fliehgewichte. Von ihnen und vom Reibdurchmesser hängt das zu übertragende Moment ab. Gleichzeitig wirken die Federkräfte entgegen der Fliehkräfte und sind entsprechend zu berücksichtigen. Es soll eine Fallgeschwindigkeit von 20 m/min nicht überschritten werden. Die Hubgeschwindigkeit beträgt 16 m/min, dies erfordert auf der Antriebsseite eine Drehzahl der Antriebswelle von /min, die hier für alle Varianten angenommen wird. Bei den Berechnungen von Energie und Arbeit wird kein Wirkungsgrad berücksichtigt. Die max. erlaubte Temperatur am Fliehkraftgehäuse beträgt 300 C. Alle Momente und Kräfte ergeben sich aus den in Tabelle 1 gegebenen Werten. Das Gehäuse der Fliehkraftbremse nimmt zu 80% der Bremsenergie auf. Der Rest wird von anderen Bauteilen aufgenommen oder an die Umgebung abgegeben (Strahlung, Konvektion). Zur Berechnung der Gehäusetemperatur wird nur der Bereich oberhalb des Bremsbelages berücksichtigt. Der notwendige Berührungsschutz ist nicht Bestandteil der Konstruktionsaufgabe. Das Moment wird mittels Passfederverbindungen von der Welle übertragen. 3. Daten zum Entwurf Die Spalte für die Berechnungen werden Ihnen vom Dozenten zugewiesen Hebelast kg Trommeldurchmesser mm Fall- bzw. Hubhöhe m Tabelle 1 Berechnungsparameter Sollten sich in Folge der Matrikelnummern wenig sinnvolle Kombinationen ergeben, werden sie vom Übungsbetreuer neu festgelegt. Die Aufgabe ist schrittweise in Abstimmung mit dem Laborleiter und dem Semesterplan abzuarbeiten. Wird festgestellt, dass Abgaben keine eigenen Leistungen darstellen, werden die Abgaben des Kopierenden und des Erstellenden mit 0 Punkten bewertet. 4. Aufgabenstellung Bremse 4.1 Zu KW 40: Erstellen eines Lösungskonzeptes gemäß Aufgabenstellung und Abbildung 1 als Handskizze in Bleistift. Erstellen einer Alternativlösung als Handskizze. Hier können und sollen alternative Maschinenelemente verwendet und das durch die Aufgabenstellung vorgegebene Lösungskonzept variiert werden. In den Handskizzen sind die Anordnung aller Bauteile (Lager, Sicherungselemente und Federn) sowie die Funktion eindeutig erkennbar. Benennen Sie Vor- und Nachteile der entwickelten Lösungen und der verwendeten Maschinenelemente. 4.2 u KW 41: Berechnung aller notwendigen Kräfte, Momente, die erforderliche Leistung des Antriebsmotors und überschlägige Bestimmung des Wellendurchmessers. Vorläufige

4 Bestimmung der Abmessungen der Bremse und Auswahl des Antriebsmotors Zu KW 42: Berechnung der Fliehgewichte und Auswahl der Federn entsprechend der Einbausituation und der erforderlichen Federrate. Erstellen eines maßstäblichen Entwurfes, in dem die ermittelten Dimensionen einfließen. Überprüfen der Temperatur, der relativen Reibleistung und der Flächenpressung. Auslegen und berechnen der Welle-Nabe-Verbindung (WNV). 4.4 Zu KW 43: Erstellen einer Fertigungszeichnung des Bremsgehäuses und erstellen einer Baugruppenzeichnung mit Stückliste in CAD. Zu KW 44: Abgabe aller Unterlagen und Berechnungen entsprechend der Aufgabenstellung.

5 Eidesstattliche Versicherung Ich versichere, dass ich die vorliegende Projektarbeit selbständig verfasst habe. (Ort, Datum, Unterschrift des Verfassers/ der Verfasserin)

6 Aufgabenstellung Eidesstattliche Versicherung Inhaltsverzeichnis 1. Vorberechnungen Rechnerische Nachweise 2.1 Fliehkraftbremse... Seite 3. Konstruktionsbeschreibung Literatur Anhang A B C