tgt HP 1994/95-2: Holzkreissäge

Transkript

1 Abmessungen: l 1 5 mm l 50 mm l 3 50 mm d R1 80 mm d R 50 mm d S 300 mm Teilaufgaben: 1 Ermitteln Sie die Schnittgeschwindigkeit bei einem Riemenschlupf von einem Prozent. Der Motor hat eine Drehzahl von n M /min. Berechnen Sie die Schnittkraft F S und die Riemenzugkraft F Z bei einer Nennleistung des Motors von P M 4 KW und der Sägewellendrehzahl von n S 300 1/min. Punkte,0 3,0 tgt_hp _holzkreissaege.odt, , S.1/5

2 3 Beim plötzlichen Einhaken des Sägeblattes steigt infolge der Massenträgheit die Schnittkraft schlagartig auf F S 400 N an. Die Riemenzugkraft erhöht sich dabei auf F Z 100 N. Alle Kräfte sind dabei in der Zeichenebene der Vorderansicht wirkend anzunehmen. 3.1 Bestimmen Sie zeichnerisch die Lagerkräfte F A und F B. 3. Für erste konstruktive Überlegungen wird die Welle als zylindrische Vollwelle betrachtet; Werkstoff C45E. a b Berechnen Sie bei dreifacher Sicherheit gegen Verformung den erforderlichen Wellendurchmesser unter Annahme reiner Biegebeanspruchung. Die Welle wird zusätzlich zur Biegung auf Torsion beansprucht. Deshalb erhöht der Konstrukteur bei der Berechnung auf Verdrehung die Sicherheit auf n 8. Wie groß ist der auszuführende Wellendurchmesser? 4 Welche Schraubenlängskraft F L muss von der Stirnlochmutter aufgebracht werden, damit das Sägeblatt bei der Schnittkraft F S 400 N und einer Reibzahl µ 0,15 gerade noch nicht zwischen Flansch und Stirnlochmutter durchrutscht? d m 60 mm (Bild ). 7,0 5 Bestimmen Sie für eine Schraubenlängskraft F L 7 kn das erforderliche metrische Gewinde. Wellenwerkstoff C45E; Sicherheit gegen Verformung n 3,5 (Bild ). Alle Teilaufgaben sind unabhängig voneinander lösbar.,5 S,5 tgt_hp _holzkreissaege.odt, , S./5

3 Lösungsvorschlag Teilaufgaben: 1 i d R 50 mm d R1 80 mm 0,65 i n zu (1 λ) n n ab n zu min 1 (1 λ)1450 (1 1%)96,8min 1 38,8 s 1 ab i 0,65 v c π n ab d S π 96,8 min mm165 m min Riemenübersetzung mit Schlupf und Schnittgeschwindigkeit Diesmal wird ohne Schlupf gerechnet: 3 i n zu n n M n ab i300 min 1 0,651437,5 min 1 s 1 ab P π M n M M P M 4 kw π n M π 1437 min 16,6 Nm M M F d R1 F Z M M 6,6 Nm d R1 80 mm 664 N M ab F Z d R F S d S F S F Z d R 50 mm 664 N d S 300 mm 110,7 N 3.1 LS Sägeblattwelle Punkte,0 3,0 F Z F A F B F S Rechnerische Lösung (nicht gefordert) Σ M A 0+ F Z l 1 + F B l + F S (l + l 3 ) F B F Z l 1 F S (l + l 3 ) 100 N 5 mm 400N (50+ 50)mm 600 N l 50 mm F B wirkt entgegen der angenommenen Richtung Σ F y 0 F Z + F A + F B + F S F A + F Z F B F S 100 N ( 600 N ) 400 N 1400 N tgt_hp _holzkreissaege.odt, , S.3/5

4 3. Gegen Biegung: σbf 700 N/mm² (C45E Tabellenbuch Metall, Europa, 44.Auflage, S.44) M ba (links) F Z l N 5 mm30 Nm M bb (rechts) F S l N 50 mm0 Nm 7,0 σ bf ν σ bzul> σ b M bmax W σ bzul σ bf ν 700 N /mm 33,3 N 3 mm 30 Nm 0,19 cm3 33,3 N /mm W erf M bmax σ bzul W π d 3 d 3 erf 3 3 W erf π 3 Gegen Torsion 3 0,19 cm³ π 10,9 mm τtf 350 N/mm² (C45E Tabellenbuch Metall, Europa, 44.Auflage, S.44) M tz F Z d R 100 N 50 mm 30 Nm bzw. M ts F S d S 400 N 300mm60 Nm Im statischen Gleichgewicht wären die Torsionsmomente MtZ und MtS gleich groß, bei dynamischen Belastungen und nicht vollkommen starren Wellen kann es Abweichungen geben. Zur Sicherheit rechnet man mit dem größeren Wert weiter. τ tf ν τ tzul > τ t M t W p τ tzul τ tf ν 350 N /mm 43,75 N 8 mm W perf M t 60 Nm cm3 τ tzul 43,75 N /mm 1,37 W p π d 3 d 16 erf 3 W perf 16 π 3 1,37 Gewählt: d 0 mm aus Normzahlreihe R10 Auslegung auf Biegung und Torsion 4 F L 6,7 kn cm 3 16 π 19,1 mm M ts F S d S M ts F R d m 400 N 300mm60 Nm F R M ts 30 Nm d M 60 mm 1000 N Da das Sägeblatt an Flansch und Stirnlochmutter mit der Kraft FL geklemmt ist und die Reibkraft FR an beiden Flächen wirkt, bewirkt FL die doppelte Reibkraft FR. F R F L μ F L F R μ 1000 N 3,33 kn 0,15 Reibungsmoment (geklemmt) tgt_hp _holzkreissaege.odt, , S.4/5

5 5 Re 490 N/mm² (C45E Tabellenbuch Metall, Europa, 44.Auflage, S.44) σ zlim ν σ zzul> σ z F S σ zzul R e 490 N / mm² ν 140 N 3,5 mm² S erf F L 7kN 50 mm σ zzul 140 N / mm² Gewählt: M10 mit S 58 mm² ( TabB Gewinde ) Schraubenauswahl nach Zugkraft mit Festigkeitsklasse Alle Teilaufgaben sind unabhängig voneinander lösbar.,5 S,5 tgt_hp _holzkreissaege.odt, , S.5/5