Mecklenburg-Vorpommern

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1 Mecklenburg-Vorpommern Zentralabitur 2006 Konstruktions- und Fertigungstechnik Leistungskurs Aufgaben

2 Abitur 2006 Konstruktions- und Fertigungstechnik LK Seite 2 Hinweise für den Schüler Bearbeitungszeit: 300 Minuten, zuzüglich 15 Minuten Einlesezeit 1. Erlaubte Hilfsmittel - Tabellenbuch nach Vorgabe der Fachlehrer - Netzunabhängiger Taschenrechner - Formelsammlung nach Vorgabe 2. Prüfungskomplexe/ Punktzahl Komplex 1 Seite 3-4 Fertigen von Maschinenbauteilen 40 Punkte Komplex 2 Seite 5-6 Steuerungstechnik 40 Punkte Komplex 3 Seite 7 Maschinen zur Energieumwandlung 40 Punkte Komplex 4 Konstruktion und Fertigung Seite Punkte

3 Abitur 2006 Konstruktions- und Fertigungstechnik LK Seite 3 Prüfungskomplex 1: Fertigen von Maschinenbauteilen Aufgabenstellung: 1. Mit welchen Drehverfahren werden die bezeichneten Teile der Werkstückkontur im Bild 1 gefertigt! Bild 1 2. Der Absatz des abgebildeten Werkstückes (Bild 2) aus Rund DIN EN , Werkstoff C60E DIN EN soll überdreht werden. Es soll ein HM- Drehmeißel mit einem Einstellwinkel von 90 verwendet werden. Die Antriebsleistung der Drehmaschine liegt bei 20 kw. Der Wirkungsgrad der WZM wird mit 0,82 angegeben. Bild Für das beidseitige Plandrehen des abgebildeten Werkstücks soll die Hauptnutzungszeit berechnet werden! 2.2 Ist die verfügbare Schnittleistung für das Längsrunddrehen des Absatzes für die vorgesehene Bearbeitung ausreichend? 2.3 Die geforderte Oberfläche beim Drehen des Werkstückes (Bild 2) wird durch das Schruppen erreicht. Wovon sind beim Schruppen und Schlichten die erreichbaren Oberflächengüten abhängig?

4 Abitur 2006 Konstruktions- und Fertigungstechnik LK Seite Die Bohrbuchse in einer Bohrvorrichtung hat folgende Maßangabe Ǿ26 H7/n6. Berechnen Sie die Passung und zeichnen Sie das dazugehörige Passtoleranzfeld! 3.2 Es gibt verschiedene Passungssysteme zum Fügen von Bauteilen. Nach welchem Passungssystem wurden die Bauteile der Bohrvorrichtung miteinander verbunden? Erläutern Sie dieses inhaltlich!

5 Abitur 2006 Konstruktions- und Fertigungstechnik LK Seite 5 Prüfungskomplex 2: Steuerungstechnik Aufgabenstellung: 1. Pneumatik Zur Herstellung von Werkstücken in einer Klebevorrichtung werden zwei doppeltwirkende Zylinder nach einem Ablauf gesteuert, bei dem folgende Bedingungen eingehalten werden sollen: Betätigt durch einen Handtaster oder einem Pedal spannt der Zylinder 1 das Werkstück fest ein. Dieser Vorgang dauert so lange, bis der Klebeprozess durch den Zylinder 2, der ebenfalls pneumatisch erfolgt, beendet ist. Der Zylinder 2 bleibt für einen Zeitraum von 15 Sekunden in der ausgefahrenen Stellung stehen und fährt danach selbständig zurück. Das Ausfahren des 2. Zylinders erfolgt langsam und das Zurückfahren schnell. Die anderen Bewegungen laufen normal ab. 1.1 Zeichnen Sie das Weg-Zeit-Diagramm für die Zylinder mit den dazugehörigen Stellgliedern unter Verwendung von Arbeitsblatt 1 (Seite 6)! 1.2 Entwickeln Sie den pneumatischen Schaltplan. Beschriften Sie alle Bauteile und nummerieren Sie die Anschlüsse der Stellglieder dieser Steuerung! 1.3 Für den Zylinder 2 sind folgende Bedingungen gegeben: - Arbeitsdruck in der Leitung = 8 bar; - die erforderliche Presskraft soll 2,2 kn betragen; - der Kolbenhub = 20 cm; Wie groß muss der Kolbendurchmesser für diese Bedingung sein? Wie groß ist die vollbrachte Arbeit des Zylinders pro Hub? 2. Elektropneumatik und SPS Ein doppeltwirkender Zylinder soll in einer Relaisschaltung durch wechselseitige Betätigung zweier Taster ausfahren können und erst in seiner vorderen Endlage selbsttätig zum Einfahren umschalten. Hier wird als Sensor ein Öffner verwendet! 2.1 Erstellen Sie den pneumatischen Teil der Schaltung! Wählen Sie dazu ein entsprechendes Stellglied aus und beschriften Sie die Bauteile in dieser Steuerung! 2.2 Zeichnen Sie den Stromlaufplan für diese Schaltung mit einem selbst gewählten Stellelement und beschriften Sie alle notwendigen Schaltzeichen! Schreiben Sie die Zuordnungstabellen für die eingesetzten Relais unter die entsprechenden Strompfade!

6 Abitur 2006 Konstruktions- und Fertigungstechnik LK Seite 6 Arbeitsblatt 1 Vorlagen Steuerungstechnik Aufgabe 1.1 Weg-Zeit-Diagramm

7 Abitur 2006 Konstruktions- und Fertigungstechnik LK Seite 7 Prüfungskomplex 3: Maschinen zur Energieumwandlung Aufgabenstellung: Auf dem Motorprüfstand wird ein nicht aufgeladener 6-Zylinder Viertakt-Dieselmotor für einen LKW getestet. Von den Hauptabmessungen sind die Bohrung d = 100 mm und der Hub s = 130 mm bekannt. Gemessen wurden folgende Werte: - innerer Kolbendruck p i = 8,4 bar - Verdichtungsdruck p max = 60 bar - Motornenndrehzahl n = 2660 min -1 - Motordrehmoment bei Nenndrehzahl M d = 333,85 Nm - spezifischer Kraftstoffverbrauch bei Nenndrehzahl b e = 230 g/kwh - der spezifischer Heizwert für Dieselkraftstoff beträgt H u = kj/kg. Jeder Zylinderkopf ist mit 4 Schrauben M 12 auf dem Motorblock befestigt. Damit der Zylinderkopf richtig abdichtet, ist jede Schraube mit F v = 25 kn vorgespannt. Der Schraubenwerkstoff entspricht der Festigkeitsklasse 8.8. Zu ermitteln sind: 1.1. die Innenleistung P i in kw 1.2. die effektive Leistung P e in kw 1.3. der mechanische Wirkungsgrad η m 1.4. der effektive Wirkungsgrad η e 1.5. die Bruchsicherheit der Zylinderkopfschrauben ν Beantworten Sie folgende Fragen: 2.1. Wie wird der innere Kolbendruck ermittelt? 2.2. Welchen Beanspruchungen sind die Zylinderkopfschrauben ausgesetzt?

8 Abitur 2006 Konstruktions- und Fertigungstechnik LK Seite 8 Prüfungskomplex 4: Konstruktion und Fertigung Aufgabenstellung Die im Bild 3 stark vereinfachte Darstellung einer Tischbohrmaschine besteht aus einem stufenweise verstellbarem Keilriemengetriebe und dem nachgeschaltetem Stirnradgetriebe. Der Elektromotor hat eine Leistung von 5kW. Bild 3: Tischbohrmaschine Aufgaben: 1. Erläutern Sie den allgemeinen Aufbau eines Riemengetriebes! 2. Erläutern Sie vier spezielle Konstruktionsmerkmale des Riemengetriebes, welche auf die Tischbohrmaschine zutreffen! 3. Berechnen Sie die drei Übersetzungsverhältnisse am Riementrieb unter Berücksichtigung der Wirkdurchmesser! Verwendet wird ein Schmalkeilriemen DIN 7753 SPZ 9,7 für einen Rillenwinkel von 38. Festlegung erste Schaltstufe: Kleinster Riemenscheibendurchmesser am Antrieb und größter Riemenscheibendurchmesser am Abtrieb! Verwendete Symbolik in das Bild 3 eintragen! Hinweis: Alle Durchmesserangaben auf der Darstellung im Bild 3 entsprechen dem Außendurchmesser.

9 Abitur 2006 Konstruktions- und Fertigungstechnik LK Seite 9 4. Berechnen Sie für die erste Schaltstufe die Drehzahl an der Bohrspindel! 5. Wie groß wird das abgegebene Drehmoment an der Abtriebswelle des Riemengetriebes in der ersten Schaltstufe unter Berücksichtigung des Wirkungsgrades von 80% und der Wirkdurchmesser? 6. Berechnen Sie die vorhandene Zugspannung im Keilriemen bei der Übertragung der Leistung in der ersten Schaltstufe, Wirkungsgrad und die Riemenvorspannung vernachlässigen! 7. Erläutern Sie die auftretende Lagerbelastung unter Berücksichtigung der möglichen Flankenlinien eines Stirnrades im technischen System! 8. Berechnen Sie für die zwei Stirnräder der Tischbohrmaschine den notwendigen Achsabstand, die Teilung der Zahnräder beträgt 9,425mm!