Deutsch im technischen Unterricht: Konstruktion eines 2-Gang-Getriebes (5.1) 25.10.2015, 06:04

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In den Beiträgen 5.1 und 5.2: Wortschatz im technischen Unterricht: Konstruktion eines 2-Gang-Getriebes legen Auszubildende in Partnerarbeit dar, wie sie das Getriebe entworfen haben. Dabei achten sie besonders auf die sprachliche Ebene. Skizzen und Zeichnungen erleichtern es dem Leser, die Arbeit nachzuvollziehen.

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5.1 Wortschatz im technischen Unterricht: Konstruktion eines 2-Gang-Getriebes 

Die Ausarbeitung des Themas war als Partnerarbeit angelegt. Die Schüler A und Schüler B stellen die Arbeit im Team vor. 

Zweiganggetriebe  

Welche Aufgaben sind zu lösen? 

Aufgabe
Es war das Zweiganggetriebe einer Schlagbohrmaschine zu entwerfen. Mit Hilfe einer Gangumschaltung kann man zwischen zwei Gängen wählen. Im 1. Gang läuft das Bohrfutter langsam, im 2. Gang schnell. 
​Die Ebene »technische Sprache« beinhaltet die Frage, wie das Thema vorgetragen werden soll. 
– Schüler A präsentiert die ersten Schritte der Konstruktion.  
Der Lehrer hat zuvor in grundsätzliche Fragen des Antriebs eingeführt. Er bespricht die Arbeitsaufträge und übergibt sie zwei Schülern.

Schülervortrag 

Schüler A: »Meinen Vortrag habe ich folgendermaßen gegliedert:  
– Aufgabenstellung 
– Was muss im Vorfeld überlegt werden? Wo findet man Informationen zum Thema? 
– Wie sehen die Ausgangsskizzen für das Konstruieren aus?  
– Muss man etwas berechnen? 

In die Aufgaben soll bewusst auch das Thema »technische Sprache« einbezogen werden.

Mit unseren Lehrern ist abgesprochen, dass dieser Schülervortrag in den Unterricht eingebaut wird. Ich werde Euch (meinen Zuhörern) deshalb die Gelegenheit geben, mitzuschreiben. Um Eure Arbeit zu erleichtern, erhaltet Ihr Arbeitsblätter mit Skizzen. 

– Aufgabenstellung  
Zu entwerfen war das Zweiganggetriebe einer Schlagbohrmaschine. Dieses besitzt, wie der Name sagt, zwei Gänge. Mit Hilfe einer Gangumschaltung kann man zwischen zwei Gängen wählen. Im 1. Gang läuft das Bohrfutter langsam, im 2. Gang schneller. In beiden Gängen dreht das Bohrfutter aber langsamer als der Antriebsmotor. 
Die Ebene »technische Sprache« beinhaltet auch die Frage, wie wir das Thema vortragen sollen.

Ich habe mich entschieden, hauptsächlich in der Wir-Form zu sprechen; alles Andere würde sich gekünstelt anhören. Der Vortrag wird in der Gegenwartsform gehalten; nur unsere vorausgehenden Überlegungen stelle ich in der Vergangenheit vor. Ich werde versuchen, in einer einfachen Sprache zu sprechen, und eine Mischung aus Passiv und Aktiv verwenden.«

– Was war im Vorfeld zu überlegen? Wo fanden wir Informationen zum Thema?  
»Wir mussten uns klarmachen, worin der Unterschied zwischen einem 1-Gang-Getriebe und einem 2-Gang-Getriebe liegt. Wir hatten keine Zweifel daran, dass bisher unzählige 2-Gang-Getriebe entwickelt und gebaut wurden; schon unser Gang durch einen Baumarkt bestätigte dies. So fühlten wir uns nicht vom Ehrgeiz getrieben, das Rad neu zu erfinden. Im Internet wurden wir natürlich auch fündig. Unsere Funde haben wir in eigene Skizzen umgesetzt.

Skizze 1

Skizze 1 zeigt, dass gegenüber dem 1-Gang-Getriebe ein 2-Gang-Getriebe einen Radblock, also ein doppeltes Zahnradpaar, benötigt. Diesen schiebt man so in die anderen Räder hinein, dass das Bohrfutter einmal langsam und einmal schnell läuft.

– Wie sahen die Hilfsskizzen für das Konstruieren aus?  

Die Freihand-Skizze 1 zeigt das Prinzip eines häufig verwendeten 2-Gang-Schaltgetriebes. 

Skizze 2

Wir wählten eine andere Art der Gangumschaltung (Skizze 2). Sie ergab sich aus unserer Feststellung, dass die Anordnung der Zahnräder ein sehr hoch bauendes Gehäuse zur Folge gehabt hätte. 

Wir demontierten eine Schrottbohrmaschine; ihr Studium zeigte uns, wie man das Problem anders lösen kann. So entstand unser Muffensystem. Die Muffe überträgt die Drehbewegungen über federnde Zapfen, die im schnellen Gang in Rad 5 und im langsamen Gang in Rad 6 einrasten. Rad 5 und 6 sind »Losräder«, weil sie auf der Abtriebswelle lose mitlaufen, so lange sie nicht geschaltet sind. 

Ich möchte hier klarstellen: Unser Zweiganggetriebe ist seit unserem Ideenklau keine Eigenkonstruktion mehr. Aber Ihr dürft mir glauben, dass sogar ein Getriebe, das sich Andere ausgedacht haben, uns immer noch genügend Eigeninitiative abverlangte und uns trotz allem nützliche Erkenntnisse gebracht hat. 

Skizze 3

Zurück zu unserem Getriebe: Den Bewegungsverlauf in den beiden Gängen kann man mit dem so genannten Kraftflussdiagramm darstellen. Es zeigt den Verlauf der Kraftübertragung zwischen An- und Abtriebswelle (Skizze 3).  

Verlauf im langsamen Gang (rote Linie):  
Rad 1 –  Rad 2 –  Rad 4 – Rad 6 –  Muffe – Abtriebswelle. Die Muffe ist in die linke Stellung geschoben.

Ich bitte eine Schülerin/ einen Schüler heraus, damit sie/er uns den Kraftfluss im schnellen Gang einzeichnet. 

(Lösung: Rad 1 – Rad 2 – Rad 3 – Rad 5 – Muffe – Abtriebswelle )

– Muss man etwas berechnen?  
Die am Bohrfutter und damit am Bohrer ankommenden Drehzahlen sind die wichtigsten Größen der Bohrmaschine. Die Motordrehzahl n1 ist vorgegeben; sie beträgt 1 500 1/min. 
Im 1. Gang soll der Bohrer mit etwa 180 1/min drehen, im 2. Gang mit etwa 280 1/min.  
Um auf diese Drehzahlen zu kommen, sind natürlich Berechnungen erforderlich. Sie beinhalten Übersetzungen, Drehzahlen und Zähnezahlen und Zahnraddurchmesser. 
Da die die Berechnung von Übersetzungen, Drehzahlen und Zähnezahlen Stoff der Abschlussklasse ist, wäre eine Klassenarbeit mit dem Thema Schlagbohrmaschine denkbar. Sie würde eine eingehende Beschäftigung der Klasse mit der mathematischen Seite des Getriebes voraussetzen.«


Anmerkungen zum Aufbau des Vortrags 
Die in einem früheren Beitrag vorgeschlagene Reihenfolge Aufbau, Funktion, Vertiefung mit Berechnungen und Zeichnungen wird hier durchbrochen bzw. erweitert. Zum Verständnis der Konstruktion ist es angebracht, die Vorgeschichte zu erläutern.

Anmerkungen zur sprachlichen Darstellung   
– Der Vortragende stellt heraus, dass er in seiner Präsentation auch die sprachliche Ebene beachten wird. 
– Die Aufgabenstellung ebenso wie die Besprechung der Vorüberlegungen werden – da sie relativ weit zurückliegen – in der Vergangenheit dargestellt. 
– Die Gerätetechnik beschreibt der Vortragende in der Gegenwart. 

Ein tec.LF-Beitrag befasst sich mit dem hier vorgestellten Thema »Zweigang-Schaltgetriebe« und ist abrufbar unter diesem Link.


Liste mit Fachausdrücken 

Nomen 

Abtriebswelle 
Bohrfutter  
Demontage  
Drehmoment 
Gangumschaltung  
Drehzahl 
Kraftfluss  
Kraftflussdiagramm  
Losrad 
Muffe   
Radblock 
Schlagbohrmaschine 
Übersetzung  
Zahnradpaar 
Zähnezahl 
Zweiganggetriebe 

Verben 

(hoch) bauen 
drehen (langsam/schnell)  
einrasten 
federn  
mitlaufen
wählen

 

 


Vorschlag für ein Arbeitsblatt, das ergänzt werden könnte.  
Ein Qualitätsmerkmal für Arbeitsblätter in den naturwissenschaftlich-technischen Berufen ist neben der Beschreibung die Verwendung von Skizzen und technischen Zeichnungen. Sie erleichtern es den Schülern, der Präsentation, zu folgen.