Zwischenwelle Markus Wolf Mat.: 345 304 KC 3 Prof. Ing. P. Fröhlich WS 2003 / 04 Fachhochschule Wiesbaden FB: Maschinenbau
Inhaltsverzeichnis 1) Aufgabenstellung... 3 2) Anforderungsliste... 4 3) Kräfte und Momente... 5 3.1) Bestimmung des Torsionsmoments... 5 3.2) Bestimmung der Kettenkräften... 5 3.3) Ersatzbild und Verläufe der x z Ebene... 6 3.4) Ersatzbild und Verläufe der x y Ebene... 7 3.5) Bestimmung der Lagerkräfte... 8 3.6) Bestimmen der Restlichen Schnittkräfte... 9 3.7) Berechnung der resultierende Momente... 12 4) Lager... 13 4.1) Festlager... 13 4.1.1) Berechnung des Wellendurchmessers... 13 4.1.2) Ermittlung der Hilfswerte des Lagers... 14 4.1.3) Festigkeitsnachweis des Lagers... 15 4.2) Loslager... 16 4.2.1) Berechnung des Wellendurchmessers... 16 4.2.2) Ermittlung der Hilfswerte des Lagers... 16 4.2.3) Festigkeitsnachweis des Lagers... 17 5) Festigkeitsnachweis Welle... 18 5.1) Querschnittswerte... 18 5.2) Normalspannungen... 18 5.3) Vergleichsspannungen... 19 5.4) Berechnung für Stelle 2... 20 5.4.1) Ermittlung der Grenzspannung... 20 5.4.2) Auswertung... 21 5.4) Berechnung für Stelle 4... 22 5.5.1) Ermittlung der Grenzspannung... 22 5.5.2) Auswertung... 23 6) Welle- Narben- Verbindung... 24 6.1) Verbindung an Kettenrad 1... 24 6.1.1) Ermittlung der Erforderlichen Flächenpressung... 24 6.1.2) Ermittlung der zulässigen Spannung... 24 6.1.3) Ermittlung des erforderlichen Übermaß... 25 6.1.4) Ermittlung des zulässigen Übermaß... 26 6.1.5) Bestimmen der Passung und Auswertung... 26 6.1.6) Ermittlung der Presskraft... 26 6.2) Verbindung an Kettenrad 2... 27 6.2.1) Ermittlung der Erforderlichen Flächenpressung... 27 6.1.2) Ermittlung der zulässigen Spannung... 27 6.1.3) Ermittlung des erforderlichen Übermaß... 28 6.1.4) Ermittlung des zulässigen Übermaß... 29 6.1.5) Bestimmen der Passung und Auswertung... 29 6.1.6) Ermittlung der Presskraft... 29 7) Sonstiges... 30 7.1) Schmiernippel (Pos. 17)... 30 7.2) Kettenrad 1 (Pos. 4)... 31 7.3) Kettenrad 2 (Pos. 5)... 32 7.4) Wellendichtring (Pos. 15)... 33 7.5) Wellendichtring (Pos. 16)... 34 8) Literatur... 35
1) Aufgabenstellung 3
2) Anforderungsliste Pos. F / W Beschreibung 1 F Scheibenabstand 350 mm 2 F Teilkreisdurmesser Kettenrad 1 = 193,59 mm 3 F Teilkreisdurmesser Kettenrad 2 = 63,83 mm 4 F Nennleistung 15 kw bei 3000 U/min 5 F Lebensdauer 15.000 h 6 F F ax = 500 N 7 F Geeignet für Rollenketten nach DIN 8187-05B 8 F Fettschmirung ( 1 Variante mit Nachschmiermöglichkeit) 9 F Wartungsfrei 10 F Betriebstemperatu von -20 bis 100 C 11 F Ketten leicht auswechselbar 12 F Eine Baueinheit, befestigbar 13 F Lw 10 5 14 F Normaler Korrosionschutz 15 F wöchentliche Vorlage 16 F 1 Version Fest - Loslager Anordnung 17 F 1Version Angestelltelagerung 18 F Vortestat 17.12.2003 19 F Abgabe 09.01.2004 4
3) Kräfte und Momente 3.1) Bestimmung des Torsionsmoments 3.2) Bestimmung der Kettenkräften 5
3.3) Ersatzbild und Verläufe der x z Ebene Die Schnitte sind an den Stellen, an den die Welle sich im Durchmesser verändert. 6
3.4) Ersatzbild und Verläufe der x y Ebene Die Schnitte sind an den Stellen, an den die Welle sich im Durchmesser verändert. 7
3.5) Bestimmung der Lagerkräfte 8
3.6) Bestimmen der Restlichen Schnittkräfte Alle Formeln die im folgenden Kapitel vorhanden sind, entstanden aus den Bedingungen ΣF x = 0; ΣM = 0; ΣF y = 0 Schnittpositionen 1 bis 5 in Kap. 3.3 und 3.4 bestimmt. 9
10
11
3.7) Berechnung der resultierende Momente 12
4) Lager 4.1) Festlager 4.1.1) Berechnung des Wellendurchmessers M b aus Kap. 3.7 M b2 T max auf Kap. 3.1 gewählter Normdurchmesser ist 25 mm 13
4.1.2) Ermittlung der Hilfswerte des Lagers 14
4.1.3) Festigkeitsnachweis des Lagers Das gewählte Lager 6305 erfüllt die Anforderungen und ist sogar etwas überdimensioniert. Dies kommt daher, das die Lagerkraft von dem nächst kleineren nicht aufgenommen werden können. 15
4.2) Loslager 4.2.1) Berechnung des Wellendurchmessers 4.2.2) Ermittlung der Hilfswerte des Lagers 16
4.2.3) Festigkeitsnachweis des Lagers Das gewählte Lager 6406 erfüllt die Anforderungen und ist sogar etwas überdimensioniert. Dies kommt daher, das die Lagerkraft von dem nächst kleineren nicht aufgenommen werden können. 17
5) Festigkeitsnachweis Welle 5.1) Querschnittswerte 5.2) Normalspannungen 18
5.3) Vergleichsspannungen 19
5.4) Berechnung für Stelle 2 5.4.1) Ermittlung der Grenzspannung 20
5.4.2) Auswertung 21
5.4) Berechnung für Stelle 4 5.5.1) Ermittlung der Grenzspannung 22
5.5.2) Auswertung 23
6) Welle- Narben- Verbindung 6.1) Verbindung an Kettenrad 1 6.1.1) Ermittlung der Erforderlichen Flächenpressung 6.1.2) Ermittlung der zulässigen Spannung 24
6.1.3) Ermittlung des erforderlichen Übermaß 25
6.1.4) Ermittlung des zulässigen Übermaß 6.1.5) Bestimmen der Passung und Auswertung 6.1.6) Ermittlung der Presskraft 26
6.2) Verbindung an Kettenrad 2 6.2.1) Ermittlung der Erforderlichen Flächenpressung 6.1.2) Ermittlung der zulässigen Spannung 27
6.1.3) Ermittlung des erforderlichen Übermaß 28
6.1.4) Ermittlung des zulässigen Übermaß 6.1.5) Bestimmen der Passung und Auswertung 6.1.6) Ermittlung der Presskraft 29
7) Sonstiges 7.1) Schmiernippel (Pos. 17) Best. Nr. Gewinde Modell s mm b mm d1 mm h mm h1 mm Norm Preis % Preis 03.100/M G1/8 VSM 19335/21 A2 17 6 16 11 2 03.101/M G1/4 Messing 2,20 1,85 3.150 M6 A2 17 6 16 11 2 1,4 110,00 3.151 M8 A2 17 6 16 11 2 1,4 110,00 3.153 M8x1 A2 17 6 16 11 2 1,2 99,00 3.154 M10 A2 17 6 16 11 2 1,4 110,00 3.155 M10x0.75 A2 17 6 16 11 2 DIN 3404 1,7 142,00 3.156 M10x1 A2 17 6 16 11 2 VSM 19335/21 1,2 99,00 3.159 M12 A2 17 6 16 11 2 1,4 110,00 3.157 G1/8 A2 17 6 16 11 2 Stahl 1,2 99,00 3.158 G1/4 A2 17 6 16 11 2 verzinkt 1,2 99,00 3.160 M16x1.5 A2 17 6 16 11 2 1,4 110,00 3.170 1/8" NPT A2 17 6 16 11 2 1,4 110,00 3.171 1/4" NPT A2 17 6 16 11 2 1,4 110,00 3.180 G3/8 A2 17 6 16 11 2 1,4 110,00 8.100 G1/8 8.101 G1/4 A3 14 6-22 2 Stahl verzinkt 6 - Auszug des Lieferprogramms der Firma Hausammann Zürich 30
7.2) Kettenrad 1 (Pos. 4) 31
7.3) Kettenrad 2 (Pos. 5) 32
7.4) Wellendichtring (Pos. 15) 33
7.5) Wellendichtring (Pos. 16) 34
8) Literatur (1) P. Fröhlich Konstruktions- CAD 3 Skript August 2003 Fachhochschule Wiesbaden (2) Tabellenbuch Metall 40. überarbeitete Auflage Europa Verlag Haan-Gruiten 1997 (3) Wilhem Matek Roloff / Matek Maschinenelemente 14. Auflage Vieweg Wiesbaden 2000 (4) H. Holland Konstruktions- CAD 2 Skript SS 2002 Fachhochschule Wiesbaden (5) Wälzlagerkatalog Ausgabe 1999 Firma FAG Schweinfurt 1999 (6) M. Wolf Projektarbeit 2001 Entwicklung eines Vorschaltgetriebes März 2001 Friedrich- Ebert- Schule Wiesbaden (7) Standard Katalog Dichtungs- und Schwingungstechnik 5. Auflage Firma Freudenberg Weinheim 35