Köhler /Rögnitz, Maschinenteile

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1 Köhler /Rögnitz, Maschinenteile Inhalt des Gesamtwerkes Teil 1 7., neubearbeitete und erweiterte Auflage X, 326 Seiten mit 346 Bildern, 8 Tafeln mit weiteren 101 Bildern. Beilage: Arbeitsblätter 125 Seiten mit 28 Bildern, 184 Tafeln mit weiteren 204 Bildern. Geb. DM 58.- Einführung in das Konstruieren und Gestalten von Maschinenteilen / Grundlagen der Festigkeitsberechnung: Spannungszustand und Beanspruchungsarten, Festigkeitshypothesen, Grenzspannungen, Ermitteln unbekannter Kräfte und Momente / Normen: Normzahlen, Toleranzen und Passungen, Technische Oberflächen / Nietverbindungen: Werkstoffe rür Bauteile und Niete, Herstellung von Nietverbindungen, Nietformen, Nahtformen, Berechnungsgrundlagen / Stoffschlüssige Verbindungen: Schweißverbindungen, Lötverbindungen / Reib- und formschlüssige Verbindungen: Reibschlüssige Verbindungen, Formschlüssige Verbindungen / Schraubenverbindungen: Kräfte in der Schraubenverbindung, Berechnen von Schrauben, Ausführungen von Schraubenverbindungen, Berechnungsbeispiele / Federn: Berechnungsgrundlagen, Bemessen und Gestalten der verschiedenen Bauformen / Rohrleitungen und Armaturen: Rohrverbindungen, Rohrleitungsschalter / Dichtungen: Dichtungen an ruhenden Maschinenteilen, Berührungsdichtungen an bewegten Maschinenteilen, Berührungsfreie Dichtungen / Beilage: Arbeitsblätter. Teil 2 7., neubearbeitete und erweiterte Auflage X, 398 Seiten mit 338 Bildern und 20 Tafeln mit weiteren 35 Bildern. Beilage: Arbeitsblätter 113 Seiten mit 50 Bildern, 99 Tafeln mit weiteren 15 Bildern. Geb. DM 65,- Achsen und Wellen: Entwicklung des Rechnungsganges, Gestalten und Fertigen / Gleitlager: Gleitvorgang, Berechnen und Bemessen der Radiallager" Gleitlagerbauarten, Einzelteile, Schmiereinrichtungen / Wälzlager: Kraftwirkungen im Wälzlager, Normung und Gestaltung der Lagerstelle, Beispiele / Kupplungen und Bremsen: Nichtschaltbare starre Kupplungen, Nichtschaltbare formschlüssige Ausgleichskupplungen, Schaltbare Kupplungen, Bremsen / Kurbelbetrieb: Tauchkolbentriebwerk, Berechnungsgrundlagen, Kinematik und Dynamik des Kurbelbetriebes, Aufbau, Funktion und Gestaltung der Triebwerksteile, Festigkeitsberechnung / Kurvengetriebe: Nockensteuerungen, Kreisbogennocken mit geradem Tellerstößel, Gestaltung / Zugmittelgetriebe: Reib- und formschlüssige Zugmittelgetriebe / Zahnrädergetriebe: Zykloidenverzahnung, Evolventenverzahnung an Geradstirnrädern, Schrägstirnräder mit Evolventenverzahnung, Kegelräder, Stirnrad-Scbraubgetriebe, Schlleckengetriebe, Aufbau der Zahnrädergetriebe / Beilage: Arbeitsblätter. Preisänderungen vorbehalten

2 Köhler / Rögnitz Maschinenteile Teil 2 Herausgegeben von Prof. Dr.-Ing. J. Pokorny Bearbeitet von Prof. Dipl.-Ing. E. Hemmerling Prof. Dipl.-Ing. K.-H. Küttner Prof. Dr.-Ing. E. Lemke Prof. Dr.-Ing. J. Pokorny Prof. Dipl.-Ing. G. Schreiner 7., neubearbeitete und erweiterte Auflage Mit 338 Bildern und 20 Tafeln mit weiteren 35 Bildern Beilage: Arbeitsblätter mit 50 Bildern und 99 Tafeln mit weiteren 15 Bildern B. G. Teubner Stuttgart 1986

3 Herausgeber: Professor Dr.-Ing. Joachim Pokorny Universität -Gesamthochschule-Paderborn, Abt. Soest Bearbeiter: Professor Dipl.- lug. Ernst Hemmerling Bremen Professor Dipl.-Ing. Karl-Heinz Küttner Technische Fachhochschule Berlin Professor Dipl.- lug. Erwin Lemke Technische Fachhochschule Berlin Professor Dr.-Ing. Joachim Pokorny Universität -Gesamthochschule-Paderborn, Abt. Soest Pro(essor Dipl.- Ing. Gerhart Schreiner Fachhochschule für Technik, Mannheim CIP-Kurztitelaufnahme der Deutschen Bibliothek MaschinenteilejKöhler ; Rögnitz. Stuttgart : Teubner NE: Köhler, Günter [Hrsg.] Teil 2. Hrsg. von J. Pokorny. Bearb. von E. Hemmerling , neubearb. u. erw. Aufl & Arbeitsblätter ISBN ISBN (ebook) DOI / NE: Pokorny, Joachim [Hrsg.]; Hemmerling, Ernst [Mitverf.] Das Werk einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung außerhalb der engen Grenzen des Urheberrechtsgesetzes ist ohne Zustimmung des Verlages unzulässig und strafbar. Das gilt besonders für Vervielfältigungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen. B. G. Teubner Stuttgart 1986 Softcover reprint ofthe hardcover 7th edition 1986 Gesamtherstellung: Graphischer Betrieb, Konrad Triltsch, Würzburg Umschlaggestaltung: M. Koch, Reutlingen

4 Vorwort Die vorliegende siebente Auflage des Teil 2 der "Maschinenteile" wurde wie Teil 1 unter Berücksichtigung einer Reihe von Wünschen aus den Kreisen der Leser und unter Beachtung der technischen Entwicklung sowie der gesammelten Lehrerfahrung vollständig neu bearbeitet, erweitert und neu gestaltet. Die Darlegung des Stoffes führt in den meisten Fällen im Sinne der Konstruktionsmethodik von der Aufgabenstellung über die Funktion, Berechnung und Gestaltung zu Lösungsmöglichkeiten. Auch wurden viele Berechnungsgleichungen hergeleitet, physikalische Abhängigkeiten und allgemeine Zusammenhänge aufgezeigt und auf Probleme hingewiesen, um so Entscheidungshilfen für den Studierenden, für den Konstrukteur wie auch für den Ingenieur im Betrieb zu geben. Die Berechnung wird durch reiches Zahlenmaterial und durch viele Zahlenbeispiele erläutert. Manche Bilder sind bewußt schematisch dargestellt, um das Wesentliche aufzuzeigen und um deren allgemeine Auslegbarkeit nicht einzuschränken. Durch die jedem Abschnitt vorangestellten wichtigsten Normen soll der Leser angeregt werden, sich mit den Original-DIN-Normblättern vertraut zu machen. Eine schnelle Unterrichtung über die wichtigsten Normen gestattet das vom DIN Deutsches Institut für Normung e.v. herausgegebene Buch: Klein "Einführung in die DIN-Normen". Wegen des Einflusses der Herstellverfahren auf die Konstruktion der Maschinenteile wurden, soweit im Rahmen des vorliegenden Werkes möglich, werkstoff- und fertigungs gerechtes Gestalten mit behandelt. Für eine leichtere Auswertung beider Teile wurden "Arbeitsblätter" als Anhang gesondert beigefügt (s. a. "Hinweise für die Benutzung des Werkes" auf S. VIII). Die Arbeitsblätter enthalten den wesentlichen Stoff in knapper übersichtlicher Darstellung als Gleichungen in Tafeln oder als Bilder. Die Zusammenstellung der Gleichungen entspricht im allgemeinen dem Ablauf der Berechnung und Auslegung von Bauelementen. Es befinden sich im Lehrbuchteil keine Zahlentafeln, so daß das Lesen nicht beeinträchtigt werden kann. Nachdem sich der Leser an Hand des Lehrbuches und, wenn zur leichteren Bewältigung des Stoffes notwendig, daneben an Hand des Arbeitsblattes über den Rechnungsgang der einzelnen Maschinenteile klargeworden ist, kann er die Arbeitsblätter - beispielsweise bei den Entwurfsübungen am Zeichenbrett usw. - für sich benutzen. Dabei sind diese für eine rezeptmäßige Anwendung von Formeln ohne Kenntnis der inneren Zusammenhänge nicht auswertbar. Sie sollen dem den Stoff beherrschenden Leser lediglich als Gedächtnisstütze dienen, den Auslegungs- bzw. Berechnungsfluß aufzeigen und das erforderliche Zahlenmaterial übersichtlich darbieten. Die Arbeitsblätter können von den Studierenden auch zur Wiederholung oder als Formelnachschlagewerk benutzt werden. Als zweckmäßig und vorteilhaft haben sich die Arbeitsblätter insbesondere auch bei der Betreuung von Studien- und Ingenieurarbeiten durch rasches Aufzeigen des Problems bewährt.

5 IV Vorwort Die Arbeitsblätter sind nach den Abschnitten des Buches gezählt. Register-Ziffern am rechten Seitenrand geben die Ziffern der Hauptabschnitte wieder, zu denen die Arbeitsblätter gehören, sie erleichtern die Übersicht und Handhabung. Halbfett gedruckte Spitzmarken und Gleichungen vermitteln dem Leser bereits beim Durchblättern des Buches eine klare Stoffübersicht und erleichtern ihm das Auffinden der gewünschten Sachgebiete sowie das Durcharbeiten des Stoffes. Die Formelzeichen wurden im wesentlichen nach DIN 1304 gewählt. Um eine Einheitlichkeit der Formelzeichen durch alle Abschnitte zu erzielen, mußte von manchen in den betreffenden Normblättern angeführten Bezeichnungen abgewichen werden. In einigen Normen z. B. für Zahnräder und in AD-Merkblättern wird für die Sicherheit das Formelzeichen S gesetzt. Um Verwechslungen auszuschließen, wurde daher in beiden Teilen des Werkes im Gegensatz zu DIN die Ober- und Querschnittsfläche mit A und die Sicherheit mit S bezeichnet. Die Gleichungen sind meist als Größengleichungen nach DIN 1 313, also für frei wählbare Einheiten geschrieben, in die die Zahlenwerte mit SI-Einheiten oder mit abgeleiteten SI Einheiten eingesetzt werden können. Nur gelegentlich werden auch auf bestimmte Einheiten zugeschnittene Größen- bzw. Zahlenwertgleichungen verwendet (s. Hinweis für die Benutzung des Werkes auf S. VIII). Ich danke allen Lesern, die zur Verbesserung des Werkes beigetragen haben, wie auch den Firmen, die Material zur Verfügung stellten. Nicht zuletzt gebührt mein Dank den Mitarbeitern, welche keine Mühen um die Weiterentwicklung ihrer Beiträge scheuten. Verlag, Verfasser und Herausgeber würden sich freuen, auch weiterhin Anregungen aus den Kreisen der Benutzer zu erhalten. Soest, im Sommer 1986 Joachim Pokorny

6 Inhalt 1 Achsen und Wellen (Pokorny) 1.1 Aufgabe und Einteilung 1.2 Entwicklung des Rechnungsganges für Achsen und Wellen Achsen Wellen Gestalten und Fertigen. 1.4 Sonderausführungen. Schrifttum Gleitlager (Hemmerling) 2.1 Allgemeine Grundlagen 2.2 Hydrodynamische Schmiertheorie Hydrodynamisch geschmierte Radiallager Reibung im Gleitlager, Tragfähigkeit, Kennzahlen, Wärme Bemessen und Berechnen der Radiallager Werkstoffe Gleitlagerbauarten, Einzelteile Radiallager Axiallager Schmiermittel, Schmiereinrichtungen Schrifttum Wälzlager (Hemmerling) 3.1 Aufbau und Eigenschaften 3.2 Kraftwirkungen im Wälzlager Kräfte zwischen Laufbahn und Wälzkörper Verteilung des radialen Lastüberganges Berührungswinkel Schwenkwinkel Reibung Gebrauchsdauer des Wälzlagers 3.3 Normung und Gestaltung der Lagerstelle Herstellgenauigkeit Einbaumaße Normbezeichnungen Bauarten, Eigenschaften und Verwendung

7 VI Inhalt Einbau der Wälzlager Werkstoffe Beispiele Berechnungsbeispiele Einbaubeispiele Schrifttum Kupplungen und Bremsen (Pokorny) 4.1 Kupplungen Nichtschaltbare starre Kupplungen Nichtschaltbare formschlüssige Ausgleichskupplungen Bewegliche Kupplungen Drehnachgiebige Kupplungen Schaltbare Kupplungen (Verlustarbeit bzw. -wärme) Verlustarbeit und Wärmebelastung Formschlüssige Kupplungen Kraftschlüssige (Reib-)Kupplungen Elektrische Kupplungen Hydrodynamische Kupplungen 4.5 Bremsen Berechnung Bauarten. Schrifttum Kurbeltrieb (Küttner) 5.1 Tauchkolbentriebwerk 5.2 Berechnungsgrundlagen Kinematik des Kurbeltriebes Kolbenweg Kolbengeschwindigkeit Kolbenbeschleunigung Geschränkter Kurbeltrieb. 5.4 Dynamik des Kurbeltriebes Stoffkräfte und Leistungen Massenkräfte Kräfte im Triebwerk Aufbau, Funktion und Gestaltung der Triebwerksteile Kolben Schubstangen Kurbelwellen Festigkeitsberechnung der Triebwerksteile Kolben Schubstangen

8 Inhalt VII Kurbelwellen Lager. 233 Schrifttum Kurvengetriebe (Küttner) 6.1 Nockensteuerungen Kreisbogennocken mit geradem Tellerstößel Aufbau des Nockens Stößelbewegung Stößelabmessungen Ruckfreier Nocken Kräfte am Stößel Gestaltung. 242 Schrifttum Zugmittelgetriebe (Schreiner) 7.1 Einteilung und Verwendung Reibschlüssige Zugmittelgetriebe Berechnen von Riementrieben Bauarten Riemenformen und Werkstoffe Formschlüssige Zugmittelgetriebe Kettenbauarten Kettenrad und Kette Berechnen von Rollenketten Bauformen der Kettentriebe Zahnriementriebe. 258 Schrifttum Zahnrädergetriebe (Lemke) 8.1 Grundlagen Zykloidenverzahnung Evolventenverzahnung an Geradstirnrädern Grundbegriffe Profilverschiebung an Geradstirnrädern mit Evolventenverzahnung Innenverzahnung V -Getriebe mit Geradstirnrädern Flankenspiel bei Geradstirnrad-Getrieben Tragfähigkeitsberechnung der Geradstirnräder Entwurf und Gestaltung von Geradstirnrad-Getrieben Schrägstirnräder mit Evolventenverzahnung Grundbegriffe Tragfähigkeitsberechnung der Schrägstirnräder Entwurf und Gestaltung von Schrägstirnrad-Getrieben

9 VIII Inhalt 8.5 Kegelräder Grundbegriffe für geradverzahnte Kegelräder Tragfähigkeitsberechnung der geradverzahnten Kegelräder Entwurf und Gestaltung von geradverzahnten Kegelrädern Stirnrad-Schraubgetriebe Grundbegriffe Tragfähigkeitsberechnung der Stirnrad-Schraubgetriebe Schneckengetriebe Grundbegriffe Wirkungsgrad Tragfähigkeitsberechnung und Konstruktion Prüfung der Verzahnungen und der Zahnradgetriebe Prüfen der Einzelabweichungen an Stirnrädern Prüfen der Gesamtabweichungen an Stirnrädern Aufbau der Zahrnrädergetriebe Gestaltung der Getriebe Räderpaarungen Gefährliche Zahnkräfte in Mehrwellengetrieben Planetengetriebe (Lemke/Pokorny). 376 Schrifttum Sachverzeichnis. 386 Beilage Arbeitsblatt 1: Achsen und Wellen.. A Arbeitsblatt 2: Gleitlager A Arbeitsblatt 3: Wälzlager A Arbeitsblatt 4: Kupplungen und Bremsen. A Arbeitsblatt 5: Kurbeltrieb...A Arbeitsblatt 6: Kurvengetriebe..A Arbeitsblatt 7: Zugmittelgetriebe.A Arbeitsblatt 8: Zahnrädergetriebe. A Hinweise ftir die Benutzung des Werkes 1. Wo nicht ausdrücklich anders bemerkt, werden Größengleichungen geschrieben (s. DIN 1313). In diesen Gleichungen bedeuten die Formelzeichen physikalische Größen, also jeweils ein Produkt aus Zahlenwert (Maßzahl) und Einheit. Hin und wieder werden Zahlenwertgleichungen benutzt. In solchen Gleichungen sind die Formelzeichen als Zahlenwerte definiert, denen jedoch bestimmte Einheiten zugeordnet sind. Zur schnellen Orientierung über die Bedeutung eines Formelzeichens wird auf die den einzelnen Arbeitsblättern vorangestellten Formelzeichenlisten verwiesen. 2. Angaben zum Internationalen Einheitensystem und Umrechnungsbeziehungen: Masse: 1 kp S2/m = 9,81 kg Kraft: 1 N = 1 kg m/s 2 1 kp = 9,81 kg m/s 2 = 9,81 N ~ 10 N Die Gewichtskraft F g, die auf den Körper der Masse m = 1 kg wirkt, beträgt: F g = mg = 1 kg. 9,81 m/s 2 = 9,81 N

10 Inhalt IX Mechanische Spannung, Flächenpressung: 1 kp/mm 2 = 9,81 N/mm 2 :::::: 10 N/mm 2 Druck: 1 Pa = 1 N/m 2 = bar 1 MPa = 1 N/mm 2 = 1 MN/m 2 = 10 bar:::::: 10 kp/cm 2 1 bar = 0,1 MPa = 0,1 N/mm 2 1 at = 1 kp/cm 2 = 9, N/m 2 = 0,981 bar::::: 1 bar Arbeit: 1J=1Nm=1Ws 1kpm=9,81Nm:::::10Nm 1 kcal = 421 kpm = 4186,8 J Leistung: 1 W = 1 J/s = 1 Nm/s 1 kpm/s = 9,81 J/s = 9,81 W 1 PS = 15 kpm/s::::: 136 W 1 kw = 1,36 PS Trägheitsmomen t: 1 kpm S2 = 9,81 Nm S2 = 9,81 kg m 2 Magnetische Flußdichte: 1 T (Tesla) = 1 Vs/m 2 = 1 Nm/(m 2 A) Dynamische Viskosität: 1 Pa s = 1 Ns/m 2 = 1 kg/(ms) = 10 3 cp (Centipoise) Kinema tische Viskosi tä t: 1 m 2 /s = 1 Pa s m 3 /kg = 10 4 St = 10 6 cst (Centistokes) 3. Hinweise auf DIN-Normen in diesem Werk entsprechen dem Stande der Normung bei Abschluß des Manuskriptes. Maßgebend sind die jeweils neuesten Ausgaben der Normblätter des DIN Deutsches Institut für Normung e. V. im Format A 4, die durch die Beuth-Verlag GmbH, Berlin und Köln, zu beziehen sind. - Sinngemäß gilt das gleiche für alle in diesem Buche erwähnten amtlichen Bestimmungen, Richtlinien, Verordnungen usw. 4. Bilder, Tafeln und Gleichungen sind abschnittsweise numeriert. Es bedeuten z. B.: 1. Bild 4.1 das 1. Bild im Abschn. 4 - (Abschn.-Nr. halbfett, Bild-Nr. mager), Hinweis im Buchtext (4.1); 2. Gleichung (4.2) die 2. Gleichung im Abschn. 4 - (Abschn.-Nr. und Gl.-Nr. mager), Hinweis im Text Gl.(4.2); 3. Tafel A4.3 die 3. Tafel im Arbeitsblatt A4; 4. Tafel 3.1 die 1. Tafel im Buchtext Abschn. 3. Griechisches Alphabet (DIN 1453) A ~ a Alpha H'7 e Eta Nv n Nü T, t Tau Bß b Beta Ba th Theta 3 e x Ksi Yv Ü Ypsilon r ')' g Gamma I I j Jota 00 6 Omikron CPep ph Phi A () d Delta Ku k Kappa IIn p Pi Xx eh Chi E 8 e Epsilon A A. I Lambda P (] r Rho 1[1'" ps Psi Z, z Zeta MJl m Mü E (J s Sigma Qw Ö Omega