Das Techniker Handbuch

Alfred Böge Das Techniker Handbuch Mit 1769 Bildern und 306 Tafeln 1, überarbeitete und erweiterte Auflage vieweg

Inhaltsverzeichnis Mathematik I. Tabellen 1 II. Arithmetik 3 Einleitung der Zahlen 3 Die vier Grundrechenarten 4 Terme 4 Vereinbarungen 4 Termumformungen 5 Bruchrechnung 11 Dezimalzahlen und Dualzahlen 15 Potenzen, Wurzeln, Logarithmen 18 Die Briggsschen Logarithmen 28 10. Imaginäre Zahlen 29 IM. Gleichungslehre 36 Gleichungsarten 36 Lineare Gleichungen 36 Quadratische Gleichungen 48 Gleichungen dritten und höheren Grades 51 Sonstige Gleichungen 57 Funktionen, graphische Lösungen, analytische Geometrie 62 Begriff der Funktion 62 Die ganze rationale Funktion 62 Sonstige analytische Funktionen 77 Graphische Lösung von Bestimmungsgleichungen 81 Analytische Geometrie 85 Planimetrie (ebene Geometrie) 111 Gerade Linien 111 Winkel 111 Grundkonstruktionen 113 Geometrische Örter (Ortslinien) 115 VI. VII. Das Dreieck 116 Das Viereck 121 Der Kreis 123 Flächeninhalt, Flächenverwandlung 125 Ähnlichkeit und Streckenverhältnisse 127 Stereometrie (räumliche Geometrie Prismatische Körper Pyramidenförmige Körper Pyramidenstumpf und Kegelstumpf Die Kugel 133 133 134 135 136 Ebene Trigonometrie 138 Definitionen der trigonometrischen Funktionen (Winkelfunktionen, Kreisfunktionen) 138 Zusammenhänge der trigonometrischen Funktionen 138 Die Kurven der Kreisfunktionen 139 Spezielle Funktionswerte der Kreisfunktionen 141 Symmetrie der Kreisfunktionen 141 Additionstheoreme 142 Sinussatz und Kosinussatz 143 Gradmaß und Bogenmaß 145 Winkelfunktion und Arcusfunktion 147 VIII. Analysis (Differential- und Integralrechnung) 149 Folgen und Reihen 149 Grenzwerte 152 Differentialrechnung 156 Integralrechnung 168 VI

Physik 177 10. 1 1 Physikalische Größen und Größenarten Basisgrößen und abgeleitete Größen Größengleichungen Die Dimension einer Größe Einheiten Basiseinheiten, abgeleitete Einheiten, kohärente Einheiten, Hilfsoder Sondereinheiten Das Meter ist die Basiseinheit der Basisgröße Länge Das Kilogramm ist die Basiseinheit der Basisgröße Masse Die Sekunde ist die Basiseinheit der Basisgröße Zeit Die Krafteinheit Newton Die Arbeits- und Energieeinheit Joule Skalare und Vektoren 177 178 180 181 182 183 185 186 187 187 188 189 1 1 1 1 1 1 1 20. 2 2 2 2 2 2 Bewegung, Bewegungsarten (Translation, Rotation) Geschwindigkeit Beschleunigung Masse, Massenpunkt und Massenträgheitsmoment Dichte Gewichtskraft Gravitation oder Massenanziehung Trägheit und Trägheitsgesetz (Erstes Newtonsches Axiom) Das Dynamische Grundgesetz (Zweites Newtonsches Axiom) Wechselwirkungsgesetz (Drittes Newtonsches Axiom) Die Kraft Die Trägheitskraft Statisches Gleichgewicht Dynamisches Gleichgewicht 190 192 193 196 197 198 199 201 202 203 204 206 207 209 Mechanik 217 II. Statik starrer Körper in der Ebene Grundlagen Zusammensetzen, Zerlegungen und Gleichgewicht von Kräften in der Ebene Kräfte im Raum (Sonderfälle) Schwerpunkt Guldinsche Regeln Standsicherheit, Gleichgewichtslagen Ebene Fachwerke Reibung Dynamik Bewegungslehre (Kinematik) Mechanische Arbeit, Leistung, Wirkungsgrad, Übersetzung 217 218 224 234 237 244 245 247 250 268 269 283 II 1 Dynamik der Verschiebebewegung (Translation) des starren Körpers 290 Dynamik der Drehung (Rotation) des starren Körpers 299 Gegenüberstellung der Gesetze für Drehung und Schiebung 310 Gerader zentrischer Stoß 311 Statik der Flüssigkeiten (Hydrostatik) 320 Eigenschaften der Flüssigkeiten und Gase 321 Hydrostatischer Druck (Flüssigkeitsdruck, hydraulische Pressung) 321 Druck-Ausbreitungsgesetz 321 Anwendung des Druck- Ausbreitungsgesetzes 322 VII

Druckverteilung durch Gewichtskraft der Flüssigkeit Hydrostatische Kräfte gegen ebene Wände offener Gefäße Auftrieb Schwimmen Gleichgewichtslagen schwimmender Körper 324 324 326 327 327 Dynamik der Flüssigkeiten (Hydrodynamik) Die Grundgleichungen der Strömung Anwendung der Bernoulligleichung Widerstände in Rohrleitungen 328 328 330 333 338 Festigkeitslehre 343 i. i. II. Aufgaben der Festigkeitslehre Schnittverfahren Spannung Formänderung Hookesches Gesetz (Elastizitätsgesetz) Die Grundbeanspruchungsarten Zusammengesetzte Beanspruchung Festigkeit Zulässige Spannung und Sicherheit Die einzelnen Beanspruchungsarten Zug und Druck Biegung Knickung Abscheren Torsion (Verdrehung) Flächenpressung 345 345 345 348 349 350 350 ; 352 352 358 364 364 371 419 431 433 440 III. Zusammengesetzte Beanspruchungen Gleichzeitiges Auftreten mehrerer Normalspannungen Gleichzeitiges Auftreten mehrerer Schubspannungen Gleichzeitiges Auftreten von Normal- und Schubspannungen Beanspruchung bei Berührung 1 zweier Körper (Hertzsche Gleichungen) 455 Voraussetzungen Bedeutung der Formelzeichen Berechnungsgleichungen 455 455 456 Nomogramme zur Festigkeitslehre Zug-, Druck- und Längenänderung Biegung Knickung Abscheren Torsion und Verdrehwinkel 443 444 448 448 458 458 459 460 461 462 Werkstoffkunde 463 i. i. Grundlagen Bau der Atome Periodensystem der Elemente Chemische Bindung 463 463 466 469 475 Wichtige Gruppen der chemischen Verbindungen Chemische Vorgänge (Reaktionen) 478 484 VIII

II. Metallkundliche Grundlagen 492 Struktur der Metalle und Legierungen 492 Eigenschaften und Verhalten III. der Metallgitter Zweistofflegierungen Legierungstypen Gefügefehler Metallgewinnungsverfahren Darstellung der Metalle Stahlerzeugung Technisch wichtige Legierungen des Eisens Eisen Die Wärmebehandlung der Stähle Stahlsorten Eisen-Kohlenstoff-Gußwerkstoffe Nichteisenmetalle über NE-Metalle Aluminium Kupfer Titan Magnesium Blei Zinn Zink 494 497 501 504 505 505 507 512 512 516 528 544 549 549 551 555 560 560 561 561 562 Werkstoffe für Lötungen 10. Druckgußwerkstoffe 1 Sinterwerkstoffe 1 Keramische Werkstoffe 1 Verbundwerkstoffe VI. Kunststoffe Begriffe und Zusammenhänge Monomere Ausgangsstoffe Chemische Reaktionen zur Bildung von Makromolekülen Molekülstruktur und Einfluß auf die Eigenschaften Duroplaste Thermoplaste VII. Prüfung metallischer Werkstoffe Prüfung der Härte Der Zugversuch Kerbschlagbiegeversuch Prüfung der Festigkeit bei höheren Temperaturen Prüfung der Festigkeit bei schwingender Beanspruchung, Dauerschwingversuch Untersuchung von Verarbeitungseigenschaften Zerstörungsfreie Werkstoffprüfung 566 567 567 568 568 572 574 576 582 582 586 589 590 591 593 593 Wärmelehre 597 I. Grundbegriffe 598 Wärme und innere Energie 598 Temperatur und Temperatureinheiten 598 Druck und Druckeinheiten 599 Volumen und Volumeneinheiten 601 Wärmemenge und Wärmeeinheiten 603 Spezifische Wärmekapazität 603 Wärmeausdehnung 607 Aggregatzustände 611 II. Wärme und Arbeit Erster Hauptsatz der Wärmelehre 614 614 Kreisprozesse 615 Thermischer Wirkungsgrad 616 Zweiter Hauptsatz der Wärmelehre 617 Umkehrbare Zustandsänderungen 617 Maximal gewinnbare Arbeit 618 IM. Thermodynamik vollkommener Gase 618 Allgemeine Zustandsgieichung 618 Spezifische Wärmekapazität 619 Innere Energie 621 Äußere Arbeit 622 IX

Technische Arbeit 623 Enthalpie 623 Entropie 624 Zustandsänderungen 625 Carnotscher Kreisprozeß 638 10. Drosselung 641 1 Gasmischungen 641 Wärmeübertragung 644 644 Wärmeleitung 645 Wärmeübergang (Wärmekonvektion) 646 Wärmedurchgang 648 Wärmestrahlung 652 Elektrotechnik 655 II. Grundlagen Stromkreis Leistung, Arbeit, Energieumrechnungen Grundschaltungen der Praxis Elektrochemie Magnetismus Induktion und Kraftwirkung im Magnetfeld Elektrisches Feld Wechselstrom Drehstrom 657 657 664 666 670 674 681 687 693 702 Anwendungen 705 Verteilung der elektrischen Energie 705 Beleuchtungstechnik 711 10. 1 1 1 14 Elektrische Unfälle und Schutzmaßnahmen Transformatoren 715 718 Gleichstrommaschine als Generator 722 Gleichstrommaschine als Motor Drehstrommaschine als Motor Einphasen-Wechselstrommotoren Wechselwirkung zwischen 725 729 733 Elektromotor und Arbeitsmaschine 734 Umformung der Stromarten 738 Steuerung von Drehzahl und Drehmoment bei Motoren 741 Sondererscheinungen der Elektrizität 743 Elektrische Meßgeräte 745 Elektrische Messungen 747 Spanlose Fertigung 751 Urformen Gießverfahren Modelle und Kokillen Formerei Herstellung der Schmelze Strangguß Schleuderguß Druckguß Feinguß 751 751 752 755 756 761 762 764 766 II. Trennen und Umformen 767 Trennverfahren 767 Umformverfahren 778 Stahlbleche und ihre Verarbeitung 802 III. Verbindende Fertigungsverfahren 806 Schweißen 806 Lötverbindungen 827 X

Zerspantechnik 831 II. III. Drehen und Grundbegriffe der Zerspantechnik Zerspangeometrie Kräfte und Leistungen Wahl der Schnittgeschwindigkeit Berechnung der Hauptnutzungszeit Hobeln und Stoßen Zerspangeometrie Kräfte und Leistungen Wahl der Schnittgeschwindigkeit Berechnung der Hauptnutzungszeit Räumen Zerspangeometrie Schnittkraft (Räumkraft) Wahl der Schnittgeschwindigkeit Berechnung der Hauptnutzungszeit 831 831 833 839 841 843 845 845 846 846 846 846 847 847 848 849 849 850 VI. Fräsen Zerspangeometrie Kräfte und Leistungen Wahl der Schnittgeschwindigkeit und Grundregeln für Fräsen Berechnung der Hauptnutzungszeit Bohren Zerspangeometrie Kräfte und Leistungen Wahl von Schnittgeschwindigkeit und Vorschub Berechnung der Hauptnutzungszeit Schleifen Zerspangeometrie Schleifkraft und Schleifleistung Wahl von Geschwindigkeit, Vorschub und Zustellung Oberflächen-Rauhtiefen Berechnung der Hauptnutzungszeit 850 850 852 856 859 861 864 864 864 866 867 870 871 871 871 871 872 873 873 Werkzeugmaschinen 875 I. Werkstück- und Werkzeugträger 875 Spindeln 875 Werkstücktische 879 Werkzeugschlitten 881 Stößel 885 Bare 887 II. Werkstück- und Werkzeugspanner 888 Umlaufende Werkstückspanner 889 Umlaufende Werkzeugspanner 906 Feste Werkstückspanner 912 Feste Werkzeugspanner 917 IM. Spindellagerungen und Geradführungen Spindellagerungen Geradführungen Getriebe Getriebe für Drehbewegungen Getriebe für geradlinige Stufenlose elektrische Antriebe Gestelle Gegossene Gestelle Geschweißte Gestelle 920 920 926 933 933 966 972 975 975 978 980 XI

Betriebswirtschaftslehre 981 I. Betriebsorganisation Übersicht Merkmale der Gliederung von Aufbauorganisationen Aufgaben der Betriebsabteilungen Materialwirtschaft Absatz und Erzeugnislager Betriebliches Rechnungswesen Soziale Leitung und Personalwesen Arbeitsvorbereitung (Fertigungsorganisation) Werkstätten Kontrollen IM. Kosten- und Preisermittlung Zweck Divisionskalkulation Zuschlagskalkulation Auswertung zur Gemeinkostenberechnung Bestimmen der optimalen Losgröße 981 981 981 983 983 984 984 986 986 986 987 987 987 988 991 999 002 Rationalisierungsaufgaben 1006 Sinn und Ziel der Rationalisierung 1006 Rationalisierung durch Normung, Typen- und Sortenbeschränkung 1006 Schwerpunktsaufgabe der Betriebe 1007 VI. Organisation des Arbeitsablaufes Anstoß zur Fertigung Gestaltung eines Erzeugnisses Gliederung des Fertigungsauftrag Art- und Mengenteilung der Arbeit Arten der Arbeitsplätze Prinzipien der Arbeitsplatzanordnung Fristen-, Termin- und Betriebsmittelbelegungsplan Zeit und Menge im betrieblichen Arbeitsablauf Zeiten des Betriebes Zeitermittlung (Grund-, Verteil- und Erholungszeiten) Menschlicher Leistungsgrad Zeitgrad des Menschen Gliederung der Auftragszeit VII. Arbeitsgestaltung, Zeit- und Lohnermittlung Gestaltung der Arbeit Vorkalkulation der Arbeitszeit 1007 1007 1008 esl009 1009 1011 1011 1014 1014 1014 1014 1018 1022 1023 1026 1026 durch Schätzen, Vergleichen und Rechnen 1027 Technik und Auswertung der Zeitaufnahme 1031 Lohn und Entlohnungssysteme 1043 Anwendung der Vorgabezeiten im Betrieb 1043 Kraft- und Arbeitsmaschinen 1045 I. Feuerungstechnik 1046 Brennstoffe 1046 Verbrennungswärme (Heizwert) und Verbrennungsluft 1048 Verbrennungskontrolle 1050 Feuerungsarten 1051 II. Dampferzeugung 1056 Dampfarten 1056 Kesselwirkungsgrad, Verdampfziffer 1056 Heizteile 1058 Wärmeaustausch 1059 Kesselbauarten 1060 XII

III. VI. Dampfturbinen 1065 Erzeugung der kinetischen Energi iel065 Nutzung der kinetischen Energie 1069 Geschwindigkeitsstufung (Curtisrad) 1073 Druckstufung (Zoellyturbine) 1077 Überdruckstufung 1079 Labyrinthdichtung 1080 Regelung 1081 Radialturbinen 1082 Turbinenanlagen 1083 Wasserturbinen Stauanlagen Durchfluß, Höhenwerte Freistrahlturbinen Francisturbinen Kaplanturbinen Spezifische Drehzahl Kavitation Windkraftanlagen Nutzung der kinetischen Energie Aufbau einer Windkraftanlage Verbrennungsmotoren Grundlagen Bauteile der Verbrennungsmotoren Kraftstoffe Kraftstoff-Förderanlage Luftfilter Vergaseranlagen 1083 1083 1085 1086 1092 1096 1099 1100 1101 1101 1101 1104 1104 1112 1126 1128 1128 1129 10. 1 1 1 1 1 1 1 VII Benzineinspritzung Dieselmotoren Zweitaktmotoren Motorschmierung Motorkühlung Abgasanlagen Aufladen von Verbrennungsmotoren Zündanlagen Generator Starter Alternative Verbrennungsmotoren. Pumpen Fördermenge, Förderhöhe Pumpenleistung und Wirkungsgrad Kolbenpumpen Kreiselpumpen Vergleich zwischen Kolben- und Kreiselpumpen Vlil.Verdichter Mehrstufige Verdichtung und Kühlung Verdichterleistung und Wirkungsgrad Kolbenverdichter Kreiselverdichter (Turboverdichter) 1134 1139 1147 1149 1154 1156 1160 1163 1169 1170 1171 1175 1175 1176 1176 1185 1193 1193 1193 1194 1195 1199 Fördertechnik 1205 I. Überblick über das Gesamtgebiet der Fördertechnik 1205 Begriffsbestimmung und Abgrenzung 1205 Einteilung der Fördermittel 1206 Transportarbeit, Transportleistung 1207 II. Die Baukastensystematik in der Fördertechnik 1208 Begriffsbestimmungen 1208 Nutzen des Baukastenprinzips für die Betreiber und Hersteller fördertechnischer Anlagen 1209 Komponenten der Fördertechnik 1210 III. Bauelemente der Fördertechnik Bauelemente der Seiltriebe Bauelemente für Kettentriebe Lastaufnahmeeinrichtungen und Ladehilfsmittel Antriebe Handantrieb Elektrische Antriebe Pneumatische Antriebe Hydrostatische Antriebe Verbrennungsmotoren und Dampfmaschinen 1211 1211 1220 1223 1231 1231 1231 1233 1233 1234 XIII

Bremsen und Rücklaufsperren 1234 Reibungsbremsen 1234 Rücklaufsperren 1241 VI. Hebezeuge Handhebezeuge Elektroseilzüge 1243 1243 1245 Maschinenelemente 1251 i. I. II. IM. VI. Normzahlen, Toleranzen, Passungen Normzahlen ISO-Passungen Maßtoleranzen Eintragung von Toleranzen in Zeichnungen Verwendungsbeispiele für Passungen Festigkeit und zulässige Spannung Klebverbindungen Klebstoffe Herstellung der Klebverbindung Berechnung Gestaltungshinweise Lötverbindungen Schweißverbindungen 1268 Schweißnahtarten 1268 Schweißverbindungen im Stahlbau 1269 Schweißverbindungen im Maschinenbau 1271 Gestaltung der Schweißverbindungen 1272 Nietverbindungen Nietformen Nietwerkstoffe Herstellen der Nietverbindungen Verbindungsarten, Schnittigkeit Nietverbindungen im Stahlbau VII. Schraubenverbindungen Gewinde Schrauben und Muttern Schraubensicherungen XIV 1251 1251 1252 1255 1255 1260 1261 1261 1261 1262 1262 1264 1266 1267 1276 1276 1276 1276 1277 1277 1278 1284 1284 1284 1285 1287 IX X. XI Scheiben Berechnung der Befestigungsschrauben Berechnung der Bewegungsschrauben VIII.Bolzen-, Stiftverbindungen und Sicherungselemente Bolzen Stifte Bolzensicherungen Gestaltung der Bolzen- und Stiftverbindungen Federn Kenngrößen an Federn Federwerkstoffe Zug- und druckbeanspruchte Metall-Federn Biegebeanspruchte Metall-Federn Drehbeanspruchte Metall-Federn Achsen, Wellen und Zapfen Werkstoffe, Normen Berechnung der Achsen Berechnung der Wellen Auszuführende Achsen- und Wellendurchmesser Berechnung der Zapfen Gestaltung Nabenverbindungen Übersicht Zylindrische Preßverbände Keglige Preßverbände Klemmsitzverbindungen Keilsitzverbindungen Ringfederspannverbindungen Längsstiftverbindung Querstiftverbindung 1287 1288 1311 1318 1318 1318 1319 1320 1321 1322 1322 1322 1327 1327 1328 1334 1343 1343 1343 1344 1344 1346 1346 1347 1352 1352 1355 1364 1369 1370 1370 1372 1373

Paßfederverbindungen 10. Keilwellenverbindung XII. Kupplungen Feste Kupplungen Bewegliche, unelastische Kupplungen Elastische Kupplungen Schaltkupplungen XIII. Lager Wälzlager Gleitlager 1375 1376 1377 1377 1377 1380 1380 1382 1385 1385 1385 1409 XII /. Zahnräder 10. 1 Verzahnungsgesetz Begriffe, allgemeine Verzahnungsmaße Verzahnungsarten Geradstirnräder Schrägstirnräder Kegelräder Schneckengetriebe Gestaltung der Zahnräder aus Metall Schmierung der Zahnräder Zahnräder aus Kunststoff 1431 1431 1431 1432 1433 1444 1450 1454 1458 1464 1465 1465 Steuerungstechnik 1467 II. Grundbegriffe der Steuerungstechnik Definitionen, Bezeichnungen Steuerungsarten Graphische Darstellung von Steuerungsabläufen Grundelemente logischer Schaltungen NICHT (Negation) UND-NAND ODER-NOR Exklusiv-ODER NOR und NAND - universelle Logikbausteine Lehrbeispiele 1467 1467 1469 1473 1477 1478 1478 1481 1484 1487 1489 IM IV Ä Schaltalgebra Grundregeln der Schaltalgebra Karnaugh-Diagramme Der Speicher als Element der Schaltalgebra Zählspeicher Technische Ausführung von digitalen Steuerelementen Elektromechanische Bauteile Elektronische Bauteile Fluidik-Elemente Schaltlogik mit Hilfe des Pneumistors Steuerschaltungen mit Fluidik- Elementen Pneumatische Elemente 1492 1492 1499 1514 1518 1525 1527 1532 1541 1544 1548 1550 CNC-Technik 1555 I. Aufbau numerisch gesteuerter II. Werkzeugmaschinen 1555 Fräs- und Drehmaschinen 1555 Wegmeßsysteme an CNC- Werkzeugmaschinen 1556 Geometrische Grundlagen für die Programmierung 1561 Koordinatensystem 1561 Lage der Achsrichtungen 1561 Bezugspunkte im Arbeitsbereich einer CNC-Werkzeugmaschine 1562 XV

Bezugspunktverschiebung 1564 Zeichnerische Grundlagen für die Programmierung 1565 III. Informationsfluß bei der Fertigung 1568 Informationsverarbeitung und Informationsträger 1568 Informationsquellen 1569 Lochstreifen 1569 Steuerungsarten und Interpolationsmöglichkeiten 1571 Punktsteuerungsverhalten 1572 Streckensteuerung 1573 Bahnsteuerung 1573 Interpolationsarten 1575 Ebenenauswahl 1582 Manuelles Programmieren 1583 Kurzbeschreibung 1583 Aufbau eines CNC-Programms 1583 Gliederung eines CNC-Programms 1583 Satzaufbau 1584 Kreisprogrammierung beim Drehen und Fräsen 1593 Werkzeugkorrekturen beim Drehen und Fräsen 1596 Programmierbeispiel 1604 Besondere Programmierfunktionen für das Bohren, Fräsen und DrehenlölO Maschinelles Programmieren 1618 Kurzbeschreibung und Entwicklungsverlauf 1618 Informationsfluß 1618 Werkstückbemaßung beim maschinellen Programmieren 1623 Maschinelles Programmieren von Drehteilen mit EXAPT 2 1623 Anweisungstypen in einem EXAPT 2-Programm 1630 Programmierbeispiel ZAPFEN 1648 SPS 1655 I. Aufbau von speicherprogrammierbaren Steuerungen - Hardware 1655 Aufgaben einer speicherprogrammierbaren Steuerung 1655 Arbeitsweise einer speicherprogrammierbaren Steuerung 1656 Aufbau und Geräte einer speicherprogrammierbaren Steuerung 1657 II. Programmierung von speicherprogrammierbaren Steuerungen - Software 1664 Programmierung 1664 Programmiersprachen einer SPS 1665 III. Belegungsliste Schaltplan Programmiersprachen für Verknüpfungssteuerungen Programmiersprachen für Ablaufsteuerungen Arbeitsbeispiele Steuerungsaufgabe: Stempelpressf Steuerungsaufgabe: Stanzpresse Steuerungsaufgabe: Wendeschützschaltung Steuerungsaufgabe: Transportband Steuerungsaufgabe: Prägewerkzeug 1665 1666 1667 1671 1676 : 1677 1678 1679 1681 1684 Sachwortverzeichnis 1687 XVI