MASCHINEN ELEMENTE. Antriebselemente. Herausgegeben von Prof. Dr.-Ing.habil. St. Fronius. Erarbeitet von einem Autorenkollektiv. ti.

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1 MASCHINEN ELEMENTE Antriebselemente Herausgegeben von Prof. Dr.-Ing.habil. St. Fronius Erarbeitet von einem Autorenkollektiv ti. raim,

2 INHALTSVERZEICHNIS 1. Antriebstechnik und Antriebselemente Aufgaben der Antriebstechnik Anpassung des Antriebsmotors an die Arbeitsmaschine Die örtliche Anpassung der Energieleitung, -Umformung und -speicherung an einem vorgegebenen beliebigen Standort der Maschine Anpassen eines Antriebsmotors an Arbeitsmaschinen unter Berücksichtigung von Fertigungs- und Montagefehlern sowie Deformation des Rahmens oder anderer Maschinenteile Gewährleistung einwandfreier Leitungsverzweigung innerhalb der Anlage y^ Achsen und Wellen Allgemeines Bemessen gerader Achsen und Wellen Entwurf und Entwurfsberechnung Funktion und Raumanordnung Lastannahmen Überschlagsrechnung Nachrechnung des Entwurfs Sicherheit gegen zu hohe Anstrengung Sicherheit gegen zu hohe Verformung Sicherheit gegen zu große Schwingungsausschläge Konstruktionsrichtlinien Auswahl des Werkstoffs Gestalten von Achsen und Wellen Biegsame Wellen Verzeichnis der Standards Literaturverzeichnis 92

3 Inhaltsverzeichnis Dichtungen 93 Allgemeines Zweck und Begriff der Dichtung Dichtungsarten Anforderungen an Dichtungen Konstruktion einer Dichtverbindung 96 Abdichten von ruhenden Teilen Erzielung der Dichtwirkung Flachdichtungen Profildichtungen Muffendichtungen Dichtungskitte Dichtschweißen, Einschleifen, Einwalzen 101 * Abdichten von Teilen mit Längsbewegung Spaltdichtung Stopfbuchsendichtung Weichpackungen Weichmetallpackungen Formbeständige Packungsringe Formringe Spannringe (Kolbenringe) Membranen und Faltenbälge., 109 Abdichten von Teilen mit Drehbewegung Berührungsdichtungen Stopfbuchsendichtungen Wellendichtringe Gleitringdichtungen Flüssigkeitsgesperrte Stopfbuchsen Berührungsfreie Dichtungen Spaltdichtungen Labyrinthdichtungen Schutzdichtungen 117 Verzeichnis der Standards 118 Literaturverzeichnis 118 Lager und Schmierung 119 Grundlagen Aufgabenstellung und Arten von Lagern und Führungen Reibungsarten und Reibungszustände 121

4 Inhaltsverzeichnis Festkörperreibung Flüssigkeitsreibung Hydrodynamische Schmierung Hydrostatische Schmierung Mischreibung Gleitlager Bauformen und Formpaarungen Einbaueinheiten Anbaueinheiten Stoffpaarungen Wellen- und Wellenscheibenwerkstoffe Lagerwerkstoffe Schmierstoffe Lagerwerkstoff-Schmierstoff-Kombinationen Tragfähigkeit Arten der Beanspruchung Statische Tragfähigkeit bei hydrodynamischer Schmierung Dynamische Tragfähigkeit bei hydrodynamischer Schmierung Tragfähigkeit bei hydrostatischer Schmierung Tragfähigkeit bei Misch- und Festkörperreibung Reibung und Erwärmung Reibung und Erwärmung bei hydrodynamischer Schmierung Reibung und Erwärmung bei hydrostatischer Schmierung Reibung und Erwärmung bei Misch- und Festkörperreibung Gestaltung und Schmierung Lager-, Lagerwerkstoff- und Schmierstoffauswahl Einfluß der Gestaltung auf das Betriebsverhalten Schmierstoffzufuhr und Schmierstoffverteilung Abdichten der Lagerstellen Gestaltungsbeispiele Wälzlager / Bauformen und Formpaarungen Einbaueinheiten Kennzeichnung der Wälzlager Anbaueinheiten Stoffpaarungen Ring-, Scheiben-und Wälzkörperwerkstoffe Käfigwerkstoffe Schmierstoffe Tragfähigkeit Arten der Berührung und Beanspruchung Statische Tragfähigkeit bei Misch- und Festkörperreibung Dynamische Tragfähigkeit bei Misch- und Flüssigkeitsreibung 238

5 10 Inhaltsverzeichnis A3 A. Reibung und Erwärmung Reibung und Erwärmung beim Radiallager Reibung und Erwärmung beim Axiallager Gestaltung und Schmierung Lager-, Lagerwerkstoff- und Schmierstoffauswahl Festlegung der Rollbahnringe und -Scheiben Schmierstoffzufuhr und Schmierstoffverteilung Abdichtung der Lagerstelle Gestaltungsbeispiele Literaturverzeichnis '; Wellenkupplungen und Bremsen Wellenkupplungen, Allgemeines Drehstarre Kupplungen für feste Verbindungen Stiftkupplung Schalenkupplung Scheibenkupplung Planzahnkupplung Drehstarre Kupplung für getriebebewegliche Verbindungen Bolzenkupplung Klauenkupplung Zahnkupplung Membrankupplung Scheibengelenkkupplung Kreuzscheibenkupplung Kupplungsgelenke Synchronschaltbare Kupplungen Schaltvorrichtungen Bolzenrückkupplung Klauenrückkupplung Zahnrückkupplung Schubriegelkupplung (Ziehkeilkupplung) Drehriegelkupplung Asynchronschaltbare Kupplungen Reibkupplungen Bauarten Berechnungen Induktionskupplungen Strömungskupplungen 332

6 Inhaltsverzeichnis Selbstschaltende Kupplungen Momentschaltende Kupplungen (Sicherheitskupplungen) Scherbolzenkupplung Zerreißstabkupplung Federrastsicherheitskupplung Reibschlußsicherheitskupplung Drehzahlwirksame Kupplungen Fliehkörperkupplung Fliehpulverkupplung Drehrichtungswirksame Kupplungen Klinkensperrkupplung Rollensperrkupplung Lamellenüberholkupplung Drehelastische Kupplungen Kenngrößen Auswahl der Kupplungsgröße Arten von drehelastischen Kupplungen Schraubenfederkupplung Verdrehfederkupplung Stabfederkupplung Schlangenfederkupplung Hülsenfederkupplung Blattfederkupplung Elastische Bolzenkupplung Elastische Klauenkupplung Gummifederkupplung Beispiele für den Einsatz drehelastischer Kupplungen in Antriebssystemen Einsatz in Schiffsantrieben Einsatz in Walzwerksantrieben Einsatz in Diesellokomotivantrieben Bremsen, Allgemeines Reibbremsen Außenbackenbremsen Aufbau, Wirkungsweise, Arten Dimensionierung und Nachrechnung Innenbackenbremsen Aufbau, Wirkungsweise, Arten Dimensionierung und Kräfte Außenbandbremsen 374

7 Inhaltsverzeichnis Aufbau, Wirkungsweise, Arten Dimensionierung und Nachrechnung Innenbandbremsen Scheiben- und Lamellenbremsen Aufbau, Wirkungsweise, Arten Dimensionierung und Nachrechnung Kegelbremsen 380 Strömungsbremsen Wasserwirbelbremsen Luftwirbelbremsen 383 Elektrisch wirksame Bremsen 383 Verzeichnis der Standards 384 Literaturverzeichnis 384 Zahnräder und Zahnradgetriebe 386 Allgemeines 386 Verzahnungsgeometrie Benennungen und Begriffe Verzahnungsgesetz Konstruktion einer Flanke Zahnverlauf Verzahnungen für Stirnradgetriebe Evolventenverzahnung Geometrie der Kreisevolvente Konstruktion für Geradzahnstirnräder Festlegung der wichtigsten Zahnabmessungen Profilverschiebung Paarung von Evolventenzahnrädern Paarungsbedingungen bei Evolventenzahnrädern Grenzen und Richtlinien für die Auswahl der Profilverschiebung Innenverzahnung Schrägverzahnung für Stirnräder Zykloidenverzahnung Sonderverzahnungen für Stirnräder Verzahnungen für Kegelradgetriebe Verzahnungen für Schneckengetriebe 423 Erzeugung von Verzahnungen 427 Verzahnungstoleranzen 428

8 Inhaltsverzeichnis Berechnungsgrundlagen für Zahnräder Tragfähigkeit, Definitionen Kräfte am Zahnrad Äußere Kräfte Innere dynamische Kräfte Reibungskräfte Geschwindigkeiten am Zahnrad Geschwindigkeiten bei Schneckengetrieben Tragfähigkeitsberechnung Festigkeitsberechnung von Stirnrädern Tragfähigkeitsberechnung von Kegelrädern Erfassung der Fehler und der Deformation bei der Berechnung Einfluß der Teilungsfehler auf die Lastverteilung Einfluß des Flankenrichtungsfehlers auf die Lastverteilung Einfluß der Kerbwirkung der Fußausrundung Schneckengetriebe Zahnfußfestigkeit Berechnung auf Wälzpressung Wirkungsgrad und Erwärmung der Getriebe Verluste und Wirkungsgrad Erwärmung Gestaltungsrichtlinien für Zahnradgetriebe Gestaltung von Zahnradkörpern Stirnräder Kegelräder Schneckenräder Gehäusegestaltung Schmierung von Zahnradgetrieben Schmiersysteme Wahl des Schmiermittels Verzeichnis der Standards Hülltriebe Antriebstechnische Gesichtspunkte Riementriebe Flachriementriebe Geometrische Riemenlängen Kräfte am Flachriementrieb 487

9 Inhaltsverzeichnis Durchzugsgrad Dehn- und Gleitschlupf Reibung Elastizitätsmodul Spannungen Flachriemenwerkstoffe Dehnungsverhalten Praktische Gestaltung Berechnungsbeispiele Keilriementriebe Keilriemenarten Keilriemenlängen Keilriemenscheiben Spannvorrichtungen Kombinierte Triebe Sonderriemen Berechnungsbeispiel 520 Kettentriebe Allgemeines Kettenarten Bolzenketten : Buchsenketten Hülsenketten Rollenketten Zahnketten Sonderketten Kettenräder Kettenzubehör Verbindungs- und Verschlußteile Zusatzeinrichtungen zur Kettenführung Schmiereinrichtungen Abdichtungen Triebanordnungen Montage und Wartung Werkstoffe Kinematik des Kettentriebs Kräfte am Kettentrieb Längskräfte in der umlaufenden Kette Kraftübertragung zwischen Kettenrad und Kette ' Stoßkräfte, Stoßfrequenzen und zulässige Drehzahlen Kettenberechnung und Kettenauswahl Kettenlänge, Gliedzahl und Achsabstand Kettenlängung Kettenwahl Berechnungsbeispiel 565

10 Inhaltsverzeichnis Verzeichnis der Standards Literaturverzeichnis Stufenlos verstellbare mechanische Getriebe Antriebstechnische Gesichtspunkte Stellbereich und Verstellcharakteristik Stufenlos verstellbare Getriebe mit starren Ubertragungselmenten (Reibradgetriebe) Berechnungsunterlagen Normalkraft (Anpreßkraft), Abplattungsfläche Wälzkörperkrümmungen Zwangsschlupf, resultierender Mittenabstand Pressungen Leistung, Verlustleistung, Wirkungsgrad Verschleiß und Lebensdauer Praktische Ausführung von stufenlosen Reibradgetrieben Reibringgetriebe mit Kraftflußteilung Kegel-Hohlkegel-Kegel Kegelschwenkgetriebe ohne Kraftflußteilung Kegel-Hohlkegel Globoidgetriebe mit Kraftflußteilung Globoid-Kegelkalotte-Globoid Kugelgetriebe mit Kraftflußteilung Kegel-Kugel-Kegel Umlaufrädergetriebe mit Kraftflußteilung Zylinder-ballige Scheibe- Planscheibe 598 8" Tellerscheibengetriebe mit Kraftflußteilung Kegel-Kegel Stufenlose Getriebe mit flexiblen Umschlingungsorganen Breitkeilriemengetriebe Kettengetriebe Berechnungsbeispiele Literaturverzeichnis Sachwörterverzeichnis 614