1 Grundlagen. Balkendiagramm

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1 1 Grundlagen Balkendiagramm In einem Balkendiagramm können vorgegebene Werte in ihrer Einheit übersichtlich als Balken dargestellt werden; dabei sind je nach Wertgröße die Balken größer bzw. kleiner zu zeichnen. Die Balken können wie beim Kreisdiagramm farbig oder mit Schraffur ausgefüllt werden. Balkendiagramm (Werkstoffverbrauch eines Betriebes) Statistische Auswertungen, die als Zahlenreihen vorliegen, sind mit einem Balkendiagramm schneller zu beurteilen. Liniendiagramm Liniendiagramme werden häufi g eingesetzt, um bestimmte Entwicklungen innerhalb eines Prozesses, wie z. B. die Umsatzentwicklung eines Unternehmens, darzustellen. Liniendiagramm (Umsatz eines Unternehmens) Sankey-Diagramm Sankey-Diagramme sind gut geeignet, Energiefl üsse übersichtlich darzustellen. Von einem Gesamtverbrauch oder Aufkommen (100 %) sind prozentuale Aufteilungen schnell zu erkennen. 64% Aufgabe 1: 100% 12% 18% 6% 1. Die Kupferlegierung CuNi 12 Zn 24 hat folgende Legierungsanteile in Prozent: Nickel 12 % Zink 24 % Kupfer Rest a) Zeichnen Sie dazu ein Kreisdiagramm. b) Zeichnen Sie ein Balkendiagramm für ein Werkstück mit einer Masse von 14 kg. Sankey-Diagramm 2. Eine Pumpeneinheit hat eine zugeführte Leistung von 45 kw. Die Verluste im Pumpenmotor betragen 3,9 kw und in der Pumpe 5,8 kw. Zeichnen Sie ein Sankey-Diagramm. 11

2 2 Geometrische Grundkonstruktionen 2.2 Klinke Eine Klinke kann z. B. als Einrasthilfe für Vorschubeinrichtungen (Arbeitstisch einer Werkzeugmaschine) oder zur Absicherung gegen ungewolltes Herabgleiten für Hebevorrichtungen eingesetzt werden. Die zur Konstruktion der Klinke benötigten geometrischen Grundkonstruktionen sind nachfolgend erläutert. Klinke S235JR I Sind die Umrisse der Klinke mit geraden Linien gezeichnet, so müssen die Radienübergänge konstruiert werden. Beliebigen Winkel durch einen Kreisbogen mit gegebenem Radius r tangential verbinden 1. Zu den Schenkeln des Winkels parallele Geraden g1 und g2 im Abstand des Radius r zeichnen. 2. Aus dem Schnittpunkt der Parallelen jeweils das Lot auf die Schenkel des Winkels fällen (tangentiale Übergangspunkte). 3. Kreisbogen mit dem Radius r zwischen die tangentialen Übergangspunkte zeichnen. Winkel durch einen Kreisbogen verbinden II Damit der Mittelpunkt der großen Bohrung festgelegt werden kann, ist der spitze Winkel im unteren Bereich der Klinke zu halbieren und danach der Abstand von der Spitze, mit dem Zirkel auf dieser Winkelhalbierenden, abzutragen. Halbieren eines Winkels Halbieren eines Winkels 1. Um Scheitelpunkt S des Winkels einen Kreisbogen mit dem Radius r schlagen, der die Schenkel schneidet. 2. Um die so erhaltenen Schnittpunkte A und B mit dem selben Radius r jeweils einen Kreisbogen schlagen (Schnittpunkt C). 3. Die Verbindung des Scheitelpunktes S mit dem Schnittpunkt C ist die Winkelhalbierende. III Die fünf kleinen Bohrungen sind nun mit gleichen Abständen zu zeichnen. Teilen einer Strecke in n-gleiche Teile Teilen einer Strecke in n-gleiche Teile 1. Unter beliebigem Winkel einen Hilfsstrahl aus einem Endpunkt der Strecke zeichnen (hier aus M1). 2. Hilfsstrahl in n-gleiche Teile aufteilen; entweder mithilfe des Zirkels (Kreisbögen mit gleichen Radien nacheinander schlagen) oder mit dem Maßstab glatte Maßabstände abtragen (z. B. 4 mal 1 cm). 22

3 4 Maßtoleranzen 4.2 Allgemeintoleranzen nach DIN ISO 2768 Teil 1 Allgemeintoleranzen für Längenmaße nach DIN ISO 2768 Teil 1 (Auszug) Nennmaßbereich Toleranzklasse (über...bis in mm) f m c v 0,5 3 ±0,05 ±0,1 ±0,2 3 6 ±0,05 ±0,1 ±0,3 ±0, ±0,1 ±0,2 ±0,5 ± ±0,15 ±0,3 ±0,8 ±1, ±0,2 ±0,5 ±1,2 ±2,5 Allgemeintoleranzen für Winkelmaße nach DIN ISO 2768 Teil 1 (Auszug) Nennmaßberei- Toleranzklasse che für den kürzeren Schenkel f m c v Meistens reicht für die Funktion eines Werkstücks eine allgemein übliche Genauigkeit aus. Für diese Fälle gelten die Allgemeintoleranzen nach DIN ISO 2768 und es werden keine Grenzabmaße in die Zeichnung eingetragen. Diese Norm wird für Längen- und Winkelmaße angewandt. Sie sieht 4 verschiedene Toleranzklassen vor: fein, mittel, grob und sehr grob (f, m, c und v). Im Maschinenbau wird in der Regel die Toleranzklasse mittel angewandt, während z. B. in einer Bauschlosserei gröbere Toleranzklassen genügen. In der DIN ISO-Tabelle sind die zulässigen Abweichungen vom Nennmaß enthalten. Im Schriftfeld der Zeichnung wird auf die Toleranzklasse des dargestellten Werkstücks hingewiesen (z. B. zulässige Abweichungen: DIN ISO 2768-m). bis 10 ± 1 ± 1 ± 1 30 ± ± 30 ± 30 ± 1 ± ± 20 ± 20 ± 30 ± ± 10 ± 10 ± 15 ± 30 Fall 1: Kettenmaße Aufgabe 20: In den beiden nebenstehenden Abbildungen der Lasche sind die Maße für die Lochabstände unterschiedlich eingetragen: Fall 1: Maßkette Fall 2: Bezugsbemaßung. Alle Maße sind nach DIN ISO 2768-m toleriert. 1. Entnehmen Sie der Toleranztabelle nach DIN ISO 2768 für alle Nennmaße die entsprechenden Grenzabmaße. 2. Berechnen Sie für den Fall 1 (Maßeintragung durch Maßkette) das Höchst- und Mindestmaß der Länge a Berechnen Sie für den Fall 2 (Maßeintragung durch Bezugsmaße) das Höchstund Mindestmaß der Länge a 2. Fall 2: Bezugsmaße Lasche mit verschiedenen Maßeintragungen: Kettenmaße und Bezugsmaße 4. Vergleichen Sie die Ergebnisse für die Längen a 1 und a 2 und begründen Sie, warum Kettenmaße zu vermeiden sind. 41

4 4 Maßtoleranzen 4.3 Einzeltolerierung nach DIN 406 Teil 12 Mit der nebenstehenden Rastvorrichtung soll die Rastscheibe in 4 um 90 versetzten Positionen arretiert werden können. Damit diese Funktion erfüllt wird, muss die Klinke schmaler sein als die Raste. Eine Allgemeintoleranz nach DIN ISO 2768 würde auch den umgekehrten Fall zulassen, und die Klinke wäre breiter als die Raste. Die Funktion der Vorrichtung wäre nicht gewährleistet. Deshalb ist hier das Nennmaß 10 mit einer Einzeltolerierung versehen. Werden die angegebenen Abmaße nicht über- bzw. unterschritten, so ist die Klinke immer schmaler als die Raste. Die Größe des Spiels ist davon abhängig, wie die Istmaße von Raste und Klinke nach der Fertigung ausfallen. Rastvorrichtung Maßeintragungen für Einzeltoleranzen Abmaße Maßein- Lage des tragung Toleranzfeldes es = +0,2 ei = +0, ,2 + 0,1 es = +0,1 ei = ,1 Regeln für die Maßeintragung mit Einzeltoleranzen: Die Abmaße werden eine Schriftgröße kleiner eingetragen als die Nennmaße. ES bzw. es wird hochgestellt, EI bzw. ei tiefgestellt. Ein Abmaß der Größe 0 kann weggelassen werden. Je nach der Funktion des Werkstücks kann das Toleranzfeld unter, auf oder über dem Nennmaß (Nulllinie) liegen (vgl. nebenstehende Tabelle). es = +0,1 ei = 0,1 50 ± 0,1 es = 0 ei = 0, ,15 es = 0,1 ei = 0,3 50 0,1 0,3 Beispiele für die Maßeintragung von Einzeltoleranzen Aufgabe 21: 1. Berechnen Sie für die Raste und die Klinke die Größen Go, Gu und T. 2. Wie groß kann das Spiel bei Einhaltung der Abmaße maximal bzw. minimal werden? 3. Verändern Sie die Abmaße, sodass ein maximales Spiel von 0,3 mm entsteht. 4. Fertigen Sie von der 5 mm dicken Rastscheibe eine Handskizze an und tragen Sie die Maße sowie die Einzeltoleranzen ein. 42

5 6 Normalprojektionen DIN ISO Schräge Schnitte an rechtwinkligen Profilen Das Winkelprofil in der folgenden Abbildung ist gerade (waagerecht) abgeschnitten. Die 6 Eckpunkte der Schnittfl äche (Punkte 1 bis 6) liegen deshalb alle in einer Höhe. Die Schnittfl äche erscheint in der Vorder- und Seitenansicht als eine Kante. waagerecht geschnittenes Winkelprofi l aus dimetrischer Blickrichtung und in Normalprojektion Wird dieses Winkelprofi l entsprechend der folgenden Abbildung schräg geschnitten, so liegen die Eckpunkte der Schnittfl äche (Punkte 1' bis 6') nicht mehr in einer Höhe. Die Schnittfl äche ist in der Seitenansicht zum Betrachter hin geneigt und wird deshalb als Fläche sichtbar. Durch Projektionslinien wird die Lage der Eckpunkte aus der Vorderansicht und der Draufsicht in die Seitenansicht übertragen. schräg geschnittenes Winkelprofi l aus dimetrischer Blickrichtung und in Normalprojektion 59

6 10 Oberflächenangaben nach DIN EN ISO Anforderungen an Oberflächen Bisher sind alle Werkstücke als Einzelteile dargestellt, bemaßt und maßtoleriert worden. Die meisten Werkstücke erfüllen ihre zugedachte Aufgabe allerdings erst im Zusammenwirken und im Kontakt mit anderen. Die Kontaktoberfl ächen übertragen eine Kraft und/ oder sie dichten einen Hohlraum ab, sie ruhen oder sie gleiten aufeinander oder sie gewährleisten eine genaue und dauerhafte Lagefi xierung usw. An Oberflächenbeschaffenheiten werden deshalb die unterschiedlichsten Anforderungen gestellt. Eine wichtige Eigenschaft einer Oberfl äche ist ihre Rauigkeit. Eine Werkstückoberfl äche, die auf einer anderen gleitet, darf z. B. eine bestimmte Rauigkeit nicht überschreiten und sie muss hart und verschleißfest sein. Andererseits werden Oberfl ächen nicht so glatt wie möglich hergestellt. Das Werkstück würde unnötig verteuert. Deshalb werden sie mit Rauigkeiten gefertigt, die ihrer jeweiligen Funktion entsprechen Rauigkeitskennwert Ein Maß für die Rauigkeit einer Oberfl äche ist zum Beispiel die Rautiefe R t. Sie gibt innerhalb einer Messstrecke den senkrechten Abstand vom höchsten zum tiefsten Punkt des Oberflächenprofils an. Mit einem speziellen Prüfgerät lässt sich das Oberfl ächenprofi l maßstäblich und stark vergrößert darstellen. Um die Aussage einer Oberfl ächenrauigkeit zu präzisieren, werden auf einer bestimmten Messstrecke 5 nebeneinander liegende R t -Werte ermittelt. Aus diesen 5 Werten wird der arithmetische Mittelwert gebildet, die sogenannte gemittelte Rautiefe R Z. R t1 + R t2 + R t3 + R t4 + R t5 R Z = 5 Der R Z -Wert wird in µm angegeben. Die Prüfbedingungen sind in der DIN EN ISO 4287 genormt. In Abhängigkeit von ihrer Funktion sind in der folgenden Tabelle einige Beispiele für R z -Werte angegeben. Die Angabe der R z -Werte kann auch mit den letzten Buchstaben des Alphabets verschlüsselt werden. Rautiefe R z Verschlüsselung Funktion der Oberfläche Beispiele R z 63 w keine technische Funktion durch spanende Bearbeitung erzeugte Oberfl ächen ohne Gegenfl äche Durchgangsbohrungen für Schraubenschäfte Lüftungsbohrungen R z 16 x Anlagefl ächen Dichtfl ächen ohne Relativbewegung zur Gegenfl äche Gehäusestandfl ächen Dichtfl ächen von Lagerdeckeln R z 4 y Flächen mit hoher Passgenauigkeit Dichtfl ächen und kraftübertragende Gleitfl ächen mit geringer Relativgeschwindigket zur Gegenfl äche Kontaktfl ächen für Filzringe Gleitlager einfache Verzahnungen Bohrungen und Wellenzapfen für Wälzlagersitze R z 1 z Dichtfl ächen und kraftübertragende Gleitfl ä- chen mit hoher Relativgeschwindigket zur Gegenfl äche Kontaktflächen für Radialwellendichtringe (drallfrei geschliffen) höherwertige Verzahnungen Verzahnungen von Schneckengetrieben 83

7 10 Oberflächenangaben nach DIN EN ISO Angabe von Oberflächenbeschaffenheiten Eintragungsbeispiele: Grundsymbol Die zwei (schmalen) Linien bilden einen Winkel von 60. Ohne weitere Angaben trifft das Grundsymbol keine Aussage über die Beschaffenheit der Oberfl äche. Symbol für materialabtrennende Bearbeitung Die so gekennzeichnete Oberfl äche wird durch Materialabtrennug z. B. Fräsen hergestellt. Symbol für Flächen, die im Anlieferungszustand verbleiben So gekennzeichnete Oberfl ächen fi ndet man häufi g bei Guss- und Schmiedeteilen, deren Oberfl äche nicht bearbeitet wird. Zusatzangaben am Grundsymbol a) Rauigkeitswert, z. B. R z -Wert b) weitere notwendige Anforderung c) gefordertes Fertigungsverfahren d) geforderte Rillenrichtung e) Bearbeitungszugabe in mm Eine Fertigungszeichnung enthält die notwendigen Oberflächenangaben nach DIN ISO Die nebenstehenden Erläuterungen der Symbolik und die beiden Eintragungsbeispiele sollen einen Einblick in die DIN ISO 1302 vermitteln: 1. Beispiel: Das Symbol steht auf der Oberfl äche oder auf der Maßhilfslinie. Die Beschriftung ist wie bei Maßeintragungen von unten oder von rechts zu lesen. Das Symbol vor der Klammer steht für alle Oberfl ä- chenbeschaffenheiten, die in der Darstellung nicht gekennzeichnet sind. In der Klammer werden bei Bedarf die anderen evtl. unterschiedlichen Oberfl ä- chenbeschaffenheiten zusammengefasst. 2. Beispiel: Für eine übersichtlichere Angabe kann das Symbol auf eine Bezugslinie gesetzt werden, bei Bohrungen, Zylindern und Radien auf die zugehörige Maßlinie. Neben der Zeichnung wird die Bedeutung der Buchstaben für die Rz-Werte entschlüsselt. Aufgabe 55: 1. Bei einer Oberfl ächenprüfung ergaben sich 5 nebeneinanderliegende R t -Werte (in µm): 18, 17, 13, 20, 12. Berechnen Sie die gemittelte Rautiefe R z und stellen Sie die Oberfl ächenangabe normgerecht dar. 2. Skizzieren Sie die beiden Einzelteile des Stehlagergehäuses. Tragen Sie die Maße ein und wählen Sie geeignete Toleranzen. Legen Sie für die einzelnen Oberfl ächen die jeweiligen Funktionen fest, wählen Sie eine geeignete Rautiefe und tragen Sie diese normgerecht in die Skizze ein. 1. Beispiel 2. Beispiel Stehlagergehäuse 84

8 13 Wartung und Pflege 13.3 Schmier- und Kühlschmierstoffe Ein wichtiger und häufi g auftretender Wartungsfall ist der Ölwechsel. Der zeitliche Abstand zwischen zwei Ölwechseln (Zeitintervall) ist abhängig von der Ölsorte, von der Belastung des Öls während des Betriebs und von der Öltemperatur. Bestimmte Zeitintervalle dürfen aber bei keiner Ölsorte überschritten werden. Unterhalb einer Temperatur von 70 C hat diese in der Regel keinen Einfl uss auf das Zeitintervall. Diese Zusammenhänge gehen aus dem nebenstehenden Diagramm bzw. aus der Tabelle hervor. Aufgabe 66: 1. Ein Getriebeöl auf Polyglykolbasis steht im Dauerbetrieb unter einer Temperatur von 115 C. Bestimmen Sie den Zeitintervall, nachdem das Öl gewechselt werden muss. 2. Eine schwer zugängliche Maschine läuft im Dauerbetrieb und hat eine Betriebstemperatur von 120 C. Begründen Sie mit dem Diagramm, warum der Hersteller das viel teuerere Öl auf Polyglykolbasis empfi ehlt. 3. Die Zeitintervalle für Schneckengetriebe sind bei gleicher Ölsorte und bei gleicher Betriebstemperatur kürzer als bei Stirnradgetrieben. Begründen Sie diesen Sachverhalt mit der Belastungsart des Öls. 4. Ermitteln Sie mithilfe eines Tabellenbuchs aus folgenden Kennbuchstaben die jeweilige Schmierstoffart und erläutern Sie ihren Einsatz: FK; B; CG; E; SI; AN Mineralölbasis CLP SCHMIERSTOFFART synthetisch Polyalphaolefinbasis CLP - HC synthetisch Polyglykolbasis CLP - PG Fett 1. Ölwechsel Schneckengetriebe Stirnradgetriebe Kegelradgetriebe 500 h 1000 h 100 bis 500 h 2000 h 250 bis 1000 h 5000 h folgende Ölwechsel Schneckengetriebe Stirnradgetriebe Kegelradgetriebe 3000 bis 4000 h 5000 h 5000 bis 7500 h h 8000 bis h h 5000 h 8000 h zeitliche Begrenzung Schneckengetriebe Stirnradgetriebe Kegelradgetriebe 12 bis 18 Monate 2 bis 3 Jahre 4 bis 5 Jahre 2 Jahre Schmierstoffwechselintervalle 110