Maschinenelemente. Hermann Roloff / Wilhelm Matek. Normung Berechnung Gestaltung. Teil II. Mit 246 Bildern und 16 Tabellen

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1 :, i о Hermann Roloff / Wilhelm Matek Maschinenelemente Normung Berechnung Gestaltung Teil II Mit 246 Bildern und 16 Tabellen 17W86 PRIEDR. VIEWEG & SOHN BRAUNSCHWEIG 1963

2 Inhaltsverzeichnis L. Achsen, Wellen und Zapfen 1. Allgemeines Werkstoffe und Herstellung Berechnung der Achsen a) Zylindrische Achsen 206 b) Hochbeanspruchte, angeformte Achsen 207 c) Besondere Hinweise Berechnung der Wellen 209 a) Verdrehbeanspruchte Wellen 209 b) Gleichzeitig verdreh- und biegebeanspruchte Wellen 209 Überschlägige Berechnung - Genaue Berechnung c) Lange Wellen 211 d) Hohlwellen 213 Verdrehbeanspruchte Hohlwellen - Verdreh- und biegebeanspruchte Hohlwellen 5. Auszuführende Achsen- und Wellendurchmesser Kritische Drehzahl..^. 214 a) Schwingungen, Resonanz. 214 b) Biegekritische Drehzahl c) Drehkritische Drehzahl d) Konstruktive Maßnahmen Berechnung der Zapfen 219 a) Achszapfen 219 b) Wellenzapfen 219 c) Genormte Wellenzapfen Gestaltung der Achsen, Wellen und Zapfen 222 a) Allgemeine Gestaltungsrichtlinien 222 b) Sonderausführungen 224 Gelenkwellen - Biegsame Wellen 9. Berechnungsbeispiele 226 M. Elemente zum Verbinden von Welle und Nabe 1. Allgemeines Reibschlüssige Verbindungen 235 a) Klemmverbindung 235 b) Kegel Verbindung 237 o) Ringfeder- Spannverbindung 239 d) Preßpassungen 241 Anwendung und Herstellung - Be- ' rechnung - Angaben zur Herstellung von Längspreßpassungen - Angaben zur Herstellung von Querpreßpassungen - Preßpassungen für normale Anforderungen 3. Formschlüssige Verbindungen 247 a) Keilwellenverbindung b) Kerbverzahnung 248 c) Polygonprofil 249 Anwendung und Form d) Paßfederverbindungen Anwendung und Formen - Berechnung - Gestaltung 4. Vorgespannte, formschlüssige Verbindungen Keilverbindung 252 Anwendung - Keilformen - Berechnung - Gestaltung 5. Berechnungsbeispiele 254 N. Kupplungen 1. Allgemeines Feste Kupplungen 261 a) Scheibenkupplung 262

3 VI Inhaltsverzeichnis b) Schalenkupplung 264 c) Stirnverzahnung (Hirthverzahnung) Bewegliche, unelastische Kupplungen 265 a) Längsbewegliche Kupplungen (Ausdehnungskupplungen) 266 b) Querbewegliche Kupplungen 266 c) Winkelbewegliche Kupplungen 266 d) Allseitig bewegliche Kupplungen Elastische Kupplungen...'. 267 a) Elastische Stahlbandkupplungen (Malmedie-Bibby- Kupplung) 268 b) Elastische Bolzenkupplungen 269 c) Hochelastische Kupplungen Schaltkupplungen 272 a) Mechanisch betätigte Schaltkupplungen 273 Schaltbare Formschlußkupplung - Schaltbare Reibungskupplungen b) Elektrisch betätigte Schaltkupplungen 279 c) Hydraulisch und pneumatisch betätigte Schaltkupplungen Sicherheitskupplungen Anlauf kupplungen 282 a) Nicht steuerbare Anlaufkupplungen 282 b) Steuerbare Anlaufkupplungen Ereilaufkupplungen Lager 1. Allgemeines 286 a) Lagerarten 286 b) Eigenschaften 287 Gleitlager - Wälzlager c) Verwendung der Gleio-und Wälzlager Wälzlager 288 a) Aufbau, Wälzkörperformen und Werkstoffe 288 b) Standard-Bauformen der Wälzlager, ihre Eigenschaften und Verwendung 289 Rillenkugellager (DIN 625) - Ein- \ reihiges Schrägkugellager (DIN 628) Zweireihiges Schrägkugellager (DIN 628) - Schulterkugellager (DIN 615) - Pcndelkugellager (DIN 630) - Zylinderrollenlager (DIN 5412) - Nadellager (DIN 617) - Kegelrollenlager (DIN 617) - Tonnenund Pendelrollenlager (DIN 635) Axial-Rlllenkugellager (DIN 117) - Axial-Pendelrollenlager (DIN 728) c) Sonder-Bauformen 293 d) Baumaße und Kurzzeichen für die Wälzlager 294 e) Lagerauswahl 294 f) Berechnung umlaufender Wälzlager 295 Äquivalente (gleichwertige) Lagerbelastung - Zuschlagfaktoren - Veränderliche Lagerkräfte und Drehzahlen - Lebensdauer, erforderliche dynamische Tragzahl - Wahl der Lebensdauer - Höchstdrehzahlen g) Berechnung stillstehender oder langsam umlaufender Wälzlager 301 Äquivalente (gleichwertige) statische Lagerbelastung - Höchstbelastung, erforderliche statische Tragzahl h) Gestaltung der Lagerstellen 303 Passungen - Einbau - Ausbau i) Schmierung der Wälzlager 309 Fettschmierung - Ölschmierung k) Lagerdichtungen 310 Nicht schleifende Dichtungen - Schleifende Dichtungen

4 Inhaltsverzeichnis VII 1) Gestaltungsbeispiele für Wälzlagerungen 312 Lagerung einer Getriebe-Antriebswelle (Bild 0/29) - Lagerung einer Schneckenwelle (Bild О/30) - Seilrollenlagerung (Bild 0/31) - Vorderradlagerung eines Kraftwagens (Bild О/32)-Normal-Stehlager (Bild 0/33) - Schraubenspindel-Lagerung (Bild 0/34) m) Berechnungsbeispiele für Wälzlager Gleitlager 325 a) Grundlagen der Schmierungs- und Reibungsverhältnisse 325 Voraussetzungen für Schwimmreibung (Flüssigkeitsreibung) - Reibungsverhalten der Gleitlager Druckverlauf im Radial-Gleitlager - Folgerungen b) Gleitlagerwerkstoffe 328 Allgemeine Gesichtspunkte - Wellenwerkstoffe - Lagerwerkstoffe c) Berechnung der Radial- Gleitlager 331 Grundbegriffe - Berechnungsgang d) Berechnung der Axial- Gleitlager 337 Spurlager mit ebenen Spurplatten - Segment-Spurlager i e) Schmierung der Gleitlager 340 Sehmierungsarten - Schmierverfahren und Schmiervorrichtungen - Schmierstoffzuführung f) Lagerdichtungen 342 g) Gestaltung der Radial- Gleitlager 342 Lagerbuchsen, Lagerschalen - Gestaltungsbeispiele h) Gestaltung der Axial-Gleitlager 346 i) Berechnungsbeispiele für Gleitlager 350 P. Zahnräder 1. Allgemeines Verzahnungsgesetz 359 a) Voraussetzungen 359 b) Geschwindigkeitsverhältnisse 359 c) Beweis des Verzahnungsgesetzes 360 d) Folgerungen Allgemeine Verzahnungsmaße Übersetzung Zykloidenverzahnung 365 a) Die Zykloiden 365 b) Eigenschaften und Verwendung 366 c) Konstruktion der Zahnform 366 d) Triebstockverzahnung Evolventenverzahnung 369 a) Die Evolvente 369 b) Eigenschaften und Verwendung 369 c) Konstruktion der Zahnform 369 Bezugsprofil - Konstruktion des Zahnstangengetriebes d) Eingriffstrecke, Eingriffslänge, Überdeckungsgrad. 371 e) Abwälzverhältnisse 372 f) Außenverzahnung 372 g) Innenverzahnung Profllverschobene Evolventenverzahnung 374 a) Anwendung 374 b) Zahnunterschnitt, Grenzzähnezahl 375 c) Profilverschiebung 376 d) Radabmessungen 378 Nullräder - V-Plus-Bäder - V- Minus-Räder e) Achsenabstände 379 Nullgetriebe und V-Null-Getriebe - V-Getriebe f) Kopfkürzung 380 g) Konstruktionsbeispiel Geradzahn-Stirnräder und -Stirnradgetriebe 383 a) Verwendung 383 b) Allgemeine Abmessungen. 383

5 VIII Inhaltsverzeichnis c) Kraftverhältnisse 383 d) Berechnung der Zähne Berechnung auf Grund einer Belastungszahl - Berechnung auf Lebensdauer - Nachprüfung auf Bruchfestigkeit - Zusatzbelastungen e) Wahl der Übersetzung f) Kleinstzähnezahlen für Ritzel 391 g) Wirkungsgrade 391 h) Rechnungsgang Schrägzahn-Stirnräder und -Stirnradgetriebe 392 a) Grundformen und Verwendung 392 b) Allgemeine Abmessungen. 393 Schrägungswinkel, Sprung -Teilung, Modul - Radabmessungen, Achsenabstand c) Eingriffsverhältnisse 395 d) Grenzzähnezahl 396 e) Profilverschiebung 397 f) Kraftverhältnisse 397 g) Berechnung der Zähne Berechnung auf Grund einer Belastungszahl - Berechnung auf Lebensdauer - Nachprüfung auf Bruchfestigkeit h) Wahl der Übersetzung i) Kleinstzähnezahlen für Ritzel 400 k) Wirkungsgrade 400 1) Rechnungsgang Berechnungsbeispiele für Stirnradgetriebe Schraubradgetriebe 412 a) Merkmale und Verwendung 412 b) Geometrische Beziehungen 413 Übersetzung - Schrägungswinkel - Geschwindigkeitsverhältnisse - E.adabmessungen, Achsenabstand c) Eingriffs Verhältnisse 415 d) Kraftverhältnisse 416 e) Wirkungsgrad 417 f) Berechnung der Zähne Kegelräder und Kegelradgetriebe 419 a) Grundformen, Eigenschaften und Verwendung b) Geometrische Beziehungen am Geradzahn-Kegelradgetriebe 420 Allgemeine Begriffe - Übersetzung - Allgemeine Radabmessungen c) Eingriffsverhältnisse am Geradzahn-Kegelradgetriebe 422 d) Grenzzähnezahl und Profilverschiebung bei Geradzahn-Kegelrädern 423 e) Kraftverhältnisse am Geradzahn-Kegelradgetriebe 424 f) Berechnung der Zähne der Geradzahn-Kegelräder g) Geometrische Beziehungen an Schrägzahn- und Bogenzahn-Kegelradgetrieben Fiankenformen, Begriffe - Übersetzung - Radabmessungen h) Eingriffsverhältnisse an Schrägzahn- und Bogenzahn-Kegelradgetrieben i) Grenzzähnezahl bei Schrägzahn- und Bogenzahn-Kegelrädern 429 k) Kraftverhältnisse an Schrägzahn und Bogen - zahn-kegelradgetrieben ) Berechnung der Zähne der Schrägzahn- und Bogenzahn-Kegelräder 430 m) Sonstige Hinweise Schneckengetriebe 432 a) Eigenschaften, Ausführungsformen und Verwendung 432 Eigenschaften - Ausführungsformen - Anwendung b) Geometrische Beziehungen 434 Übersetzung - Abmessungen der Schnecke - Abmessungen des Schneckenrades - Achsenabstand c) Eingriffsverhältnisse 437

6 Inhaltsverzeichnis IX d) Wirkungsgrad 438 e) Kraftverhältnisse t 439 Kräfte an der Schnecke - Kräfte am Schneckenrad f) Berechnung der Zähne Berechnung auf Grund einer Belastungszahl - Berechnung auf Lehensdauer - Kontrolle auf Erwärmung - Nachprüfung auf Bruchfestigkeit g) Werkstoffe und Werkstoffpaarung Berechnungsbeispiele für Kegelrad- und Schneckengetriebe Werkstoffe und Gestaltung der Zahnräder 453 a) Werkstoffe 453 b) Gestaltung der Räder Stirnräder - Kegelräder und Schnekkenräder c) Ausführung der Verzahnung 455 d) Darstellung, Maßeintragung Schmierung der Zahnräder a) Stirnradgetriebe 457 b) Kegelradgetriebe 457 c) Schraub- und Schneckengetriebe 457 Q. Riementriebe 1. Allgemeines Getriebearten und deren Verwendung 458 a) Offene Riementriebe 458 b) Gekreuzte Riementriebe У Riemenarten und Riemenwerkstoffe 462 a) Flachriemen-Werkstoffe, ihre Eigenschaften und Verwendung 462 Lederriemen - Geweberiemen (Textilriemen) - Kunststoffriemen b) Keilriemen-Werkstoffe c) Zahnriemen Berechnung der Riementriebe 465 a) theoretische Grundlagen. 465 b) Bemessung der Flachriemen 471 c) Bemessung der Keilriemen 473 d) Riemenlänge und Achsenabstand 474 Flachriementrieb - Keilriementrieb 5. Gestaltung der Riementriebe 476 a) Allgemeine Gesichtspunkte 476 b) Hauptabmessungen der Riemenscheiben 476 c) Werkstoffe der Riemenscheiben 477 d) Ausführung der Scheiben. 477 e) Spannrollen 478 f) Schaltbare Riemen Berechnungsbeispiele 480 R. Kettentriebe 1. Allgemeines Bauteile des Kettentriebes a) Ketten 484 Bolzenketten - Buchsenketten - Rollenketten - Zahnketten b) Kettenräder 487 Ausführung der Verzahnung - Ausführung der Radkörper - Werkstoffe - Verbindung mit Welle 3. Berechnung der Ketten 490 a) Vorwahl der Kette 490 b) Nachprüfung der Kette Gestaltung der Kettentriebe. 496 a) Anordnung 496 b) Zähnezahlen, Übersetzung 496 c) Durchhang 497 d) Gliederzahl,Achsenabstand 498 e) Verbindungsglieder 499 f) Hilfseinrichtungen 499 g) Schmierung Berechnungsbeispiel 502

7 X Inhaltsverzeichnis S. Rohrleitungen 1. Allgemeines Rohrarten und deren Verwendung 507 a) Graugußrohre 507 b) Stahlgußrohre 507 c) Flußstahlrohre 507 d) Rohre aus Nichteisenmetallen 508 e) Kunststoffrohre 509 f) Beton- und Asbestzement- Rohre 509 g) Schläuche Berechnung der Rohrleitungen Rohrverbindungen und Rohrleitungsteile 513 a) Schweißverbindungen b) Muffen Verbindungen 514 c) Schraubverbindungen d) Flanschverbindungen e) Rohrverschraubungen f) Formstücke 517 g) Dehnungsausgleicher und Unterstützungen Armaturen (Rohrschalter) a) Ventile 519 b) Klappen 520 c) Schieber 520 d) Hähne Darstellung der Rohrleitungen 522 Sachwortverzeichnis 523