Skript Produktentstehung WS 2000/2001 Prof. Dr. Broßmann. Einordnung und Ziel der Vorlesung, Vorlesungsumfang sowie Vorlesungsaufbau

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1 1.Einführung Einordnung und Ziel der Vorlesung, Vorlesungsumfang sowie Vorlesungsaufbau 2. Vorgehen bei Produktentstehung 2.1 Kreativitätstechniken Kreativitätstechniken allgemein K-Methoden eignen sich: -Ideenbildung -Zerlegung eines Problems in Teilfunktionen Zwei K-Methoden: -intuitiv (drei verschiedene Methoden) -systematisch (Morphol. Matrix) Klassische intuitive K-Methoden 1) Brainstorming 6-10 Teilnehmer arbeiten ca. 30 min zusammen Vorbereitung: Regeln: Ergebnis: - Moderator bestimmen (Schreiber) - kein großer hierarchischer Unterschied der Teilnehmer - breit gestreutes Fachwissen - zwanglose Atmosphäre schaffen - Kritik verboten - Ideen anderer aufnehmen, weiterentwickeln - Ideen aufschreiben viele ungeprüfte Lösungsvorschläge 2) Brainwriting, Methode Teilnehmer, 3 Lösungsvorschläge in 5 min Vorbereitung: -genaue Definition und Analyse des Problems Arbeitsblatt in Form einer Matrix erstellen Lv P1 P2 P x x x Seite 1 von 29

2 Regeln: Ergebnis: - für Ruhe im Raum sorgen - gut lesbar schreiben - Ideen anderer aufnehmen, weiterentwickeln 108 ungeprüfte Lösungen 3) Synektik (z.b. Bionik) Durch Analogien Abstand zum Problem schaffen. Max. 10 Teilnehmer der unterschiedlichen Fachrichtungen arbeiten mehrere Stunden zusammen. Vorbereitung: Regeln: Ergebnis: keine Analogien z.b. in der Natur suchen (z.b. Delphin -> Strömungstechnik, Baum -> Kerbwirkung) 1 guter Lösungsvorschlag 2.2 Arbeitsschritte nach VDI 2222 Hierarchie Planen Konzipieren siehe Umdruck 3 Prüfung! Entwerfen Ausarbeiten 2.3 Vorgehensweise an einem Beispiel (Umdrucke 4-7) Pflichtenheft: Aufgabenstellung muss umfassend und vollständig geklärt werden Fragestellung: - Welchen Zweck muss Produkt erfüllen? - Welche Eigenschaften muss Produkt haben? - Welche Forderungen muss Produkt erfüllen? - Welche Eigenschaften darf Produkt nicht erfüllen? - Welche Wünsche soll Produkt erfüllen? - Welches Kostenziel ist vorgesehen? - Welche Normen müssen erfüllt werden? Seite 2 von 29

3 Konzipieren: Tannenbaumstruktur Gesamtfunktion Teilfunktion 1 Teilfunktion 2 Teilfunktion 3 Lösungsprinzip 1 LP2 LP3 LP1 LP2 LP3 LP1 LP2 LP3 Prinzipkombination 1 PK2 PK3 aussichtsreichste PK muss ausgewählt werden (Wertanalyse) Finden von Lösungsprinzipien (Morphologische Matrix) Lösungsprinzipien Teilfunktionen TF1 Gehäuse verbinden LP1 LP2 LP3 verschrauben verkleben Schnappverschluss (stecken) TF2??? Prüfung TF3??? TF4??? Lösungsprinzipien in MM skizzieren und/oder verbalisieren Variation der Lösungsprinzipien Seite 3 von 29

4 3. Normung 3.1 Normung allgemein Durch Normen werden einheitliche Abmessungen, Größenstufungen, Qualitäten und Vorschriften festgelegt. Vorteile der Normung: - verringert Typenzahl - erleichtert Lagerhaltung - verbilligt Herstellung - hebt Güte - erhöht Sicherheit international: ISO national: DIN nationale Richtlinien: VDE, VDI 3.2 Normzahlen, Normmaße, Baureihen Die Stufung von Größen (Längen, Flächen, Spannungen...) erfolgt durch geometrische Reihe Normzahlen oder Normmaße a*q 0 ; a*q 1 ; a*q 2 ;...; a*q n Die Stufung entsteht, indem man die Zwischenbereiche der Zehnerpotenzen (1, 10, ) konstant aufteilt. Der Stufensprung heißt q. Für beliebige Stufen erhält man q n = n 10 n = Anzahl der Aufteilungsintervalle n + 1 = Anzahl der Typen 1 I? I? I? I? I 10 genormte Aufteilungsintervalle: n = 5, 10, 20, 40 Grundreihen R5, R10, R20, R40 In der E-technik wird die internationale E-Reihe festgelegt: n = 6, 12, 24, 48 Seite 4 von 29

5 3.3 Normprofile, Normteile Profile: T-Profil: Doppel-T-Profil: I Winkel-Profil: U-Profil: Normteile: siehe Vorlesung Einteilung von Verbindungen von Produktkomponenten Verbindung lösbar bedingt lösbar unlösbar mittelbar unmittelbar stoffschlüssig formschlüssig kraftschlüssig 4. Produktkomponenten stoffschlüssig verbinden 4.1 Schweißverbindung (Diffusion) In E-Technik Pressschweißen (Druck + Erwärmung) unmittelbar, unlösbar, stoffschlüssiges Verfahren FKT: - Kräfte und Momente übertragen - Lagesicherung (drehfest, axialfest) ermöglichen Vorteile: Kleine Bauteilmassen, kurze Herstellzeit, hohe Festigkeit, große zulässige Betriebstemperaturen Nachteile: hohe innere Spannungen ( Risse, Deformation, Verwerfungen) Seite 5 von 29

6 Schweißverfahren: - Punktschweißen: Herstellung von einzelnen Verbindungsstellen, Blechdicke 0,02-6mm, es entstehen q Krater und Narben, Einzel- und Massenfertigung - Buckelschweißen: Bleche mit Buckel versehen, großflächige Elektroden pressen Bleche zusammen, Vorverformung wird eingeebnet, Massenfertigung - Nahtschweißen: Durchgehende Nähte, Blechdicke bis 3mm, Serienfertigung - Stumpfschweißen: siehe Umdruck 9 - Kondensatorimpulsschweißen: Genaue Dosierung der Schweißenergie, geeignet für kleine Teile aus schwer schweißbarem Material -Induktionspressschweißen: Hochfrequenzinduktionsspule erzeugt Schweißtemperatur, alle Metalle und Legierungen sowie Glas- und Kunststoffschweißung - Ultraschallschweißen: Hochfrequente mechanische Schwingungen erzeugen Reibungswärme, Verbindung unterschiedlicher Metalle - Elektronenstrahlschweißen: Schmelzschweißverfahren, Hochvakuum, Elektronenstrahldurchmesser max. 0,2mm, kleine Schmelzzone, schweißempfindliche Werkstoffe können geschweißt werden (z.b. Wolfram, Tantal, Beryllium, Titan) Gestaltung: siehe Umdruck 9, 10 Berechnung: keine Berechnung nötig! 4.2 Lötverbindung Diffusion + Adhäsion Weichlöten: < 450 C, Lote: Zinn, Blei, Antimon,... Hartlöten: > 450ºC, Lote: Zink, Kupfer mittelbar, unlösbar bis bedingt lösbar, stoffschlüssige Verbindung FKT: - Kräfte und Momente übertragen - Lagesicherung ermöglichen - Bauteile elektrisch verbinden Vorteile: niedrige Arbeitstemperatur, keine Wärmespannungen Nachteile: geringere Festigkeit, geringere Betriebstemperaturen, höhere Kosten Lötverfahren: siehe Umdruck 10 Seite 6 von 29

7 Gestaltung: siehe Umdruck 11 Berechnung: Lötverbindungen sollen nur auf Abscherung beansprucht werden 4.3 Klebverbindung Adhäsion, nach Vorbehandlung (Reinigen, Aufrauhen) Synthetische Kleber: - Polyuhrethan: Geeignet für feste, chem. resistente Verbindung - Epoxydharz: Metallklebungen, Aushärtung kalt oder warm - Phenolharz: Zugabe von Härter, kalt- und warmaushärtend mittelbare, unlösbare, stoffschlüssige Verbindung FKT: - Kräfte und Momente übertragen - Lagesicherung ermöglichen Vorteile: Verminderte Bauteilgewichte, keine Erwärmung, Verbundkonstruktionen möglich zwischen metallischen und nichtmetallischen Werkstoffen Nachteile: Festigkeitseinbußen durch Altern (Verspröden), geringe Temperaturschwankung Gestaltung: ähnlich Löten Übung: Zwei Bleche der Dicke s = 1,5mm, Breite b = 100mm sollen mit Zinklot gelötet werden. a) Wie groß darf die Kraft F auf Abscheren sein? b) Kann die gleiche Belastung auch durch Kleben mit warm härtendem Epoxydharz erreicht werden? a) Löten: F löt = b * l Ü * τ α / s F b = 100mm l Ü = * s = 5 * s = 7,5mm τ Bl = 120N/mm 2 Zinklot Seite 7 von 29

8 s F = = 3 Sicherheitsfaktor F Löt = 30000N b) Kleben: F = A * τ BK / s F F = (100mm * 18,75mm * 27,5N/mm 2 ) / 3 = 17187,5 N 4.4 Einschmelzen siehe Umdruck Einkitten Verbindung durch Adhäsion mittelbare, unlösbare, stoffschlüssige Verbindung Vorteile: Teile können große Herstelltoleranzen aufweisen; günstig bei Verbindungen von Metall und Glas (Keramik) Nachteil: Kitt schwindet und altert 5. Produktkomponenten formschlüssig verbinden 5.1 Nietverbinden Nieten dient zum Verbinden von Blechen. Heute verdrängt durch Schweißen, Löten, Kleben. mittelbar/unmittelbar, unlösbar, formschlüssig FKT: - Kräfte übertragen - Lagesicherung ermöglichen Gestaltung: siehe Umdruck 13, 14 Berechnung: siehe Umdruck 14 Bezeichnung: Halbrundniet DIN660-3x20- AlMg3F23 Formnorm Stoffnorm 3: Durchmesser, 20: Länge Seite 8 von 29

9 5.2 Stift- und Bolzenverbindung Zylinderstifte mit größerem Durchmesser werden Bolzen genannt mittelbar, bedingt lösbar, formschlüssig FKT: - Kräfte und Momente übertagen - Lagesicherung ermöglichen (drehfest, axialfest) - Bauteile gelenkig verbinden Stift- und Bolzenarten: siehe Umdruck 14 Gestaltung: siehe Umdruck 15 Bezeichnung: Bolzen DIN h11x100- St50 10: Durchmesser, h: Passung, 100: Länge Bolzenverbindung: Gabelgelenk mit Bolzen Berechnung: M = D * A * R eh / 2 Die auf Seite 15 oben links skizzierte Querstiftverbindung soll berechnet werden. Wellendurchmesser D = 20mm, Zylinderstift DIN7-5m6x40-St50 R effst50 = 290N/mm 2 (siehe Umdruck Mechanik) Moment = 26572Nmm Wie groß ist das übertragbare Moment bei schwellender Beanspruchung (= Belastungsfall II) M = (20mm * 2π*5 2 /4 * 290N/mm 2 * 0,7) / (2 * 3) = 26572Nmm 5.3 Passfederverbindung Prüfung! Welle - Nabe - Verbindung mittelbar, lösbar, formschlüssig FKT: - (Dreh-)Momente übertragen - Lagesicherung drehfest ermöglichen Seite 9 von 29

10 Gestaltung: siehe Umdruck 16 Bezeichnung: Passfeder DIN x8x60- ST60 10: Breite, 8: Höhe, 60: Länge 5.4 Spreizverbindung Verbindung, die durch federnde Verformung der Produktkomponenten entsteht Mittelbare, lösbare, formschlüssige Verbindung FKT: - Kräfte (axial) übertragen - Lagesicherung (axial) ermöglichen Gestaltung: siehe Umdruck 16 Zäher, federnder Werkstoff 5.5 Verbinden durch Bördeln, Sicken, Lappen und Schränken Bördeln: Verbinden von röhrenförmigen Außenteilen mit scheibenförmigen Innenteilen Sicken: Rohrverbindung durch plastisches Eindrücken einer Ringnut mit Sicken Lappen: Verbindung durch Ineinanderstecken von Gehäusehälften Schränken: siehe Lappen 5.6 Einbetten Verbindung von Metallkomponenten (Wellen) mit Kunststoff-Komponenten (Zahnräder) Unmittelbare, unlösbare, formschlüssige Verbindung FKT: - Kräfte und Momente übertragen - Lagesicherung ermöglichen Seite 10 von 29

11 6. Produktkomponenten kraftschlüssig verbinden 6.1 Pressverbindung Verbindung beruht auf Reibung zwischen Komponenten a) Einpressen: Übermaß der Bauteile zueinander b) Verpressen: nachträgliches Verformen der Bohrung 6.2 Schraubverbindung Häufigste Verbindungsart mit Gewinde abgewinkelte schiefe Ebene α u p α: Steigungswinkel p: Gewindesteigung = 2*π*r * tan α u: Gewindeumfang mittelbare, lösbare, kraftschlüssige Verbindung FKT: - Kräfte und Momente übertragen - Bewegungen wandeln (Rotation in Translation) a) Befestigungsschraube - Soll sich unter Längskraft nicht lösen selbsthemmend Spitzgewinde kleine Steigung bzw. kleiner Steigungswinkel Flankenwinkel 60º Seite 11 von 29

12 - Genormt metrische ISO-Gewinde DIN13/14: Flankenwinkel 60º Steigungswinkel 3,5º Bezeichnung M3 M: metrisch, 3: Nenndurchmesser - Genormtes metrisches Feingewinde kleinere Steigung erhöhte Sicherheit gegen Lösen Feinste Längenmessung möglich (Mikrometerschraube) Bezeichnung M3x0,35 M: metrisch, 3: Nenndurchmesser, 0,35: p - Sonderformen Rundgewinde: Elektrogewinde (DIN40400) für Lampensockel (Fassungen), Nenndurchmesser 27mm Ein Gewinde zentriert nicht! zentriert: relative Lage zweier Komponenten darf sich nach Demontage und Wiedermontage nicht ändern. b) Bewegungsschrauben - Soll sich unter Längskraft bewegen nicht selbsthemmend Trapezgewinde große Steigung (großer Steigungswinkel) Flankenwinkel klein (30º) Bezeichnung: Trapezgewinde DIN 103,22x5 22: Nenndurchmesser, 5: p Festigkeitsklasse: Seite 12 von 29

13 z. B : R m = 8 * 100N/mm 2 ; Zugfestigkeit 8: R p0,2 = 8 * 8 * 10 = 640N/mm 2 ; Fließgrenze Gestaltung: siehe Umdruck 19 Muttern: siehe Umdruck 19 Prüfung: 3 Schraubensicherungen Federscheibe etc.! Siehe Umdruck 20! Gestaltungsübung: Durchsteckschraube soll Blech in einem dickwandigen Gehäuse mit Gewinde befestigen! (Sackloch) + Schraubensicherung Berechnung: a) 2 Stahlbleche (Blechdicke s = 5mm) werden mit drei Durchsteckschrauben DIN verschraubt (jede Schraube trägt gleich viel) Welche Schraubengröße ist vorzusehen bei F g = 180N µ St/St = 0,1; R m = 400N/mm 2 A s = F L / (0,3 * R m * 3) = F q / (µ * 0,3 * R m * 3) = 5mm 2 ablesen in Tabelle: A s = 5,03mm 2 M3 b) Wie groß darf die max. Längskraft F L werden? F L = F q / (µ * 3) = 603N Seite 13 von 29

14 7. Leitende Produktkomponenten stoff- oder kraftschlüssig verbinden 7.1 Lötverbindung siehe Kapitel Mechanische Verbindungen mittelbare, lösbare, kraftschlüssige Verbindung FKT: - Energie oder Information leiten/übertragen - Kontakte sicher und verlustfrei verbinden Verfahren: - Quetsch- oder Crimpverbindung - Klemmverbindung Schraubklemmverbindung Federklemmverbindung Klemmhülsen - Steckverbindung - Wickelverfahren (wire wrap) 8. Produktkomponenten elastisch (federnd) verbinden Elastische Eigenschaften eines Werkstoffs werden ausgenutzt. Anwendungen: - Speicherelement (Energiespeicher, Uhrfeder) - Messelemente (federnde Zeiger Drehspulmessgerät) - Schwingungselemente (Frequenzmesser) - Ruheelement (federnde Haltekontakte) - Lagerelement (Mikroskoptische) Mittelbare, lösbare, kraftschlüssige Verbindung. FKT: - Energie speichern - Kontakte verbinden - Beweglichkeit ermöglichen Seite 14 von 29

15 8.1 Metallische Federn σ b : - Gerade Biegefeder: Blattfeder mit rechteckigem oder rundem Querschnitt - Gekrümmte Biegefeder: Platzsparend, Klemmfeder für leicht lösbare Verbindungen (Sicherungen) - Spiralfeder: Abgewinkelte Federlänge l = n*π*(r 1 +r 2 ) n: Windungszahl - Drehfeder: Abgewinkelte Federlänge l = n*π)*d + a + r Τ t : - Gerade Torsionsfeder: Torsionsband mit rechteckigem oder rundem Querschnitt - Gewundene Torsionsfeder = Schraubenfeder Belastung = Zug / Druck Beanspruchung = Torsion! Prüfung - Tellerfedern: Geringer Federweg, durch Kombination alle Federkennlinien realisierbar, geringe Einbauhöhe Metallische Federn haben lineare Federkennlinien! (Hook sches Gesetz) 8.2 Nichtmetallische Federn Gummifedern haben keine linearen Federkennlinien Hook gilt nicht kein E-Modul Der Modul bei Gummifedern hängt von der Härte ab Shorehärte Seite 15 von 29

16 8.3 Federkennlinien und Federschaltungen -Federkraft-Federweg-Diagramm = Kennlinie - Federschaltung: Reihenschaltung: Parallelschaltung: F = F 1 = F 2 F = F 1 + F 2 Voraussetzung: Jochbewegung parallel s gesamt = s 1 + s 2 s ges = s 1 + s 2 1/D ges = 1/D 1 + 1/D 2 D ges = D 1 + D 2 Weichere Feder Härtere Feder Seite 16 von 29

17 Beispiel: Gesucht: Federberechnung: Die im Umdruck dargestellte schwellend belastende Drehfeder (n = 4,5, D = 8mm, a = r = 15mm, d = 2mm) a) Die Federkonstante b) Die Federkraft F, wenn der Drehwinkel ϕ 12,5 betragen soll c) Der Festigkeitsnachweis, wenn die Drehfeder aus kaltgezogenen Federstahl aus R m = 1600N/mm 2 besteht a) c = (π*d 4 * E st ) / (64 * l) abgewickelte Länge l = R * n * D + a + r = 143,1mm c = 1152,6Nmm b) Federkraft bei ϕ = 12,5 ϕ (Bogen) = (F * r) / c F = (ϕ (Bogen) * c) / r c) Festigkeitsnachweis ϕ (Bogen) <= (2 * l * σ Bzul ) / (E st * d *K b ) ϕ (Bogen) <= 0,222 12,5 ϕ (Bogen) = 0,218 σ Bzul : schwellend! = II (0,75 * R m ) / S D K b : (Diagramm) D/d = 8mm / 2mm = 4 R m = 1600 N/mm 2, S D = = 3 σ Bzul = 400 N/mm 2 9. Mit Produktkomponenten Momente und Querkräfte übertragen (Achsen und Wellen) 9.1 Achsen Achsen werden nicht angetrieben. Achsen stehen im Allgemeinen still (Vorderachse beim Fahrrad). Ausnahmen möglich Radachse bei Eisenbahnwaggon. Achsen haben kleine Längen und große Durchmesser, d. h. l ~ d Achsen werden durch Querkräfte (Schubspannungen) beansprucht, weniger durch Biegemomente (Biegespannungen). Torsionsspannungen treten nicht auf. Gestaltung: siehe Umdruck 28 Seite 17 von 29

18 9.2 Wellen Wellen werden angetrieben. Wellen laufen immer um. Wellen haben eine viel größere Bauteillänge als Bauteildurchmesser, d. h. l >> d. Wellen werden durch Biegemomente (Biegespannungen) und durch Torsionsmomente (Torsionsspannungen) beansprucht, weniger durch Querkräfte (Schubspannungen). Gestaltung: siehe Umdruck 29. abhängig von Belastung und Funktion Rotierende Körper müssen leicht montierbar sein. Anschläge durch Absätze, Sicherungsringe oder Stellschrauben realisieren.! Skizze! Passungssitze nur so lang wie erforderlich! Schroffe und scharfkantige Querschnittsübergänge vermeiden (Kerbwirkung). Kerben möglichst nicht im gefährdeten Querschnitt. Bei Welle-Nabe-Verbindung 15-30% größeren Durchmesser wählen. Kleinere rotierende Körper fliegend und größere nur zwischen Lagerstellung lagern. (fliegend: auch außerhalb der Lagerstellen) Gestaltungsübung: Gesucht: Eine Seilrolle für das Skalenseil eines elektronischen Gerätes ist im Abstand a = 20mm an einem Halteblech (2) der Wandstärke 2mm zu befestigen Jeweils 2 Lösungen für die Befestigung am Blech und für die Halterung der Seilrolle Welle-Nabe-Verbindung Stifte, Passfeder, Einbetten, Pressen, Schrauben, (Löt- Klebverbindung) Wellendichtungen Bei Gleitlagerungen: a) schleifende Dichtungen: (Reibungsverluste) - Filzringdichtung - Rundringe (Gummi) Seite 18 von 29

19 b) berührungsfreie Dichtungen: - Spaltdichtung - Spaltdichtung mit Ölrückführung (nur für eine Drehrichtung) - Labyrinthdichtung (Montage!, Kosten) - Fliehkraftdichtungen Bei Wälzlagerungen: a) schleifende Dichtungen - Nilosringe - Filzringe - Stoffbuchsen (nachstellbar) - Radialdichtringe (Simmerringe) b) berührungsfreie Dichtungen - Spaltdichtung 10. Produktkomponenten lagern 10.1 Hydrodynamische bzw. hydrostatische Gleitlagerung Problem: Reibung Festkörperreibung Mischreibung Flüssigkeitsreibung Hydrodynamisches Lager: Schmierfilm wird selbsttätig über Keilreibung erzeugt. Festkörperreibung Mischreibung Flüssigkeitsreibung großer Verschleiß und Reibung Seite 19 von 29

20 - Stiebeckdiagramm Hydrostatische Lager: Ölfilm in Ruhelage über Pumpen aufgebaut Lagerbuchsen und Lagerzapfen Werkstoffpaarung: Welle hart Buchse weich (Verschleiß) Gestaltung: siehe Umdruck 30, 31 Berechnungsbeispiel: Die Lagerkraft für einen Lagerzapfen aus Stahl (R eh = 300 N/mm 2 ) beträgt F = 1000N a) Wie groß ist der Mindestdurchmesser d min d min = (32 * F * a) / (π * σ Bzul ) 1/3 a b/2 in Feinwerktechnik b/d 1, b d, a d / 2 d min 2 = (32 * F * d) / (π * σ Bzul ) d = ( (32 * F) / (2π * σ Bzul ) ) 1/2 σ Bzul = 1,4 * R eh / s F s F = z. B. s F = 3 σ Bzul = 140 N/mm 2 d = 6,03mm gewählt d = 6,5mm Seite 20 von 29

21 b) Welchen Lagerbuchsenwerkstoff wählen Sie? ρ Zul = F / (b * d) = 1000N / 6,5 2 mm 2 = 23,7N/mm Wälzlager Nur Rollreibungsverluste Vorteile: Geringere Reibung und geringere Erwärmung, Übertragung von Radial- und Axialkräften gleichzeitig, kurze axiale Baulänge, (Normteile), geringe Wartung und geringer Schmierverbrauch Nachteile: Größerer Bohrungsdurchmesser im Gehäuse, geräuschvoller Lauf, stoßempfindlich (bei Lagerungen die lange stehen nie Wälzlager), hoher Preis Aufbau von Wälzlagern - Innenring (sitzt auf Welle) - Wälzlager (Kugel, Zylinderrolle, Nadeln, Kegelrollen) - Käfig (hält Wälzkörper auf Abstand) - Außenring (sitzt auf Gehäuse) Wälzlagereinbau Wegen Wärmedehnungen, Einbau und Herstelltoleranzen müssen Einbauregeln beachtet werden. Seite 21 von 29

22 a) Fest-Los-Lagerung (1 Lager fest auf Welle und im Gehäuse, 2. Lager nur fest auf Welle oder im Gehäuse) unabhängig von Wärmedehnung b) Angestellte Lagerung: abhängig von Wärmedehnung der Welle bzw. Gehäuse X-Anstellung: Gehäusedehnung größer als Wellendehnung O-Anstellung: Wellendehnung größer als Gehäusedehnung c) Schwimmende Lagerung - unabhängig von Wärmedehnung - nicht genau definiert - billige Lösung Gestaltung: Rote Kreuze müssen durch konstruktive Maßnahmen ersetzt werden. Innenring und Welle: - Wellenmutter - Scheibe und Schraube - Spreizelement - Wellenabsätze Seite 22 von 29

23 - Naben bzw. Büchsen Außenring und Gehäuse: - Gehäusedeckel - Gehäusemutter - Gehäuseabsätze - Spreizelemente Seite 23 von 29

24 10.3 Sonderlager Steinlager, Spitzenlager, Schneidenlager (Pendelbewegung), Federlager, Luftlager Siehe Umdruck 35, Produktkomponenten führen (bewegen) Translationsbewegung 11.1 Gleitführungen Sie bestehen aus Führungsbahn und geführtem Teil Beide werden formschlüssig verbunden geschlossene Führungen kraftschlüssig verbunden offene Führungen Funktion: Produktkomponenten geradlinig führen Gestaltung: siehe Umdruck Wälzführungen Wälzkörper befinden sich zwischen geführtem Teil und Führungsbahn Funktion: Produktkomponenten reibungsarm führen (translatorisch) Gestaltung: siehe Umdruck 37 Wälzkörperführung: Wälzkörper bewegen sich mit Problem: Führungsbahnlänge l und Führungsweg s Rollenführung: Wälzkörper ortsfeste Rollen L und s unabhängig 11.3 Federführungen geringe Translationswege 12. Rotierende Produktkomponenten drehfest verbinden (Welle-Welle-Verbindung = Kupplung) Seite 24 von 29

25 12.1 Feste (starre) Kupplung Wellenenden dürfen keine Abweichungen aufweisen! Funktion: Wellen starr verbinden Drehmoment von Welle zu Welle übertragen 12.2 Ausgleichskupplungen Lageabweichungen werden ausgeglichen Seite 25 von 29

26 Gestaltungsübungen: Seite 26 von 29

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28 Inhaltsverzeichnis: 1.Einführung Vorgehen bei Produktentstehung Kreativitätstechniken Arbeitsschritte nach VDI Normung Normung allgemein Normzahlen, Normmaße, Baureihen Normprofile, Normteile Produktkomponenten stoffschlüssig verbinden Schweißverbindung (Diffusion) Lötverbindung Klebverbindung Einschmelzen Einkitten Produktkomponenten formschlüssig verbinden Nietverbinden Stift- und Bolzenverbindung Passfederverbindung Spreizverbindung Verbinden durch Bördeln, Sicken, Lappen und Schränken Einbetten Produktkomponenten kraftschlüssig verbinden Pressverbindung Schraubverbindung Leitende Produktkomponenten stoff- oder kraftschlüssig verbinden Lötverbindung Mechanische Verbindungen Produktkomponenten elastisch (federnd) verbinden Metallische Federn Nichtmetallische Federn Federkennlinien und Federschaltungen Mit Produktkomponenten Momente und Querkräfte übertragen Achsen Wellen Welle-Nabe-Verbindung Wellendichtungen Produktkomponenten lagern Hydrodynamische bzw. hydrostatische Gleitlagerung Lagerbuchsen und Lagerzapfen Wälzlager Aufbau von Wälzlagern Wälzlagereinbau Sonderlager Siehe Umdruck 35, Produktkomponenten führen (bewegen) Gleitführungen Wälzführungen Federführungen Rotierende Produktkomponenten drehfest verbinden...24 Seite 28 von 29

29 12.1 Feste (starre) Kupplung Ausgleichskupplungen...25 Gestaltungsübungen:...26 Seite 29 von 29