Anzeige

Festigkeitsberechnungen (1) 17.10.2008, 19:21

Festigkeitsberechnung (Ausschnitt)

Hier geht es um die Frage, auf welche Weise Bauteile im Betrieb beansprucht werden. Zwei wichtige Begriffe in diesem Zusammenhang sind Spannung und Festigkeit.

Anzeige
Anzeige
  • (geändert: )

3. und 4. Ausbildungsjahr

Wie Bauteile beansprucht werden

Kräfte und Drehmomente, die auf Maschinenteile wirken, beanspruchen diese auf unterschiedliche Weise. Die Teile müssen so dimensioniert sein, dass sie der Beanspruchung standhalten.

Wir betrachten als Beispiel die Einscheibenkupplung.

Betätigt der Fuß das Kupplungspedal, dann entsteht im Verbindungsseil zwischen Pedal und Ausrückgabel eine reine Zugkraft.

Die Seilzugkraft unten ruft am Ausrücker oben eine Gegenkraft hervor, die die Ausrückgabel auf Biegung beansprucht.

Im Ruhezustand presst die Membranfeder die Druckplatte auf die Reibbeläge: Dort entsteht Flächenpressung.

Übertrüge eine Passfeder auf der Getriebewelle das Motordrehmoment, dann würde die Passfeder auf Abscherung beansprucht. Dies gilt natürlich auch für die tatsächlich eingezeichnete Kerbverzahnung.

Alle genannten Komponenten sind Teile, auf die es ankommt; sie müssen deswegen zuverlässig arbeiten. Die Regeln der Festigkeitslehre erlauben es dem Konstrukteur, zu berechnen, ob die Teile die im Betrieb auftretenden Belastungen aushalten.

Einsch_kuppl_Zug_440.png

Einsch_kuppl_Biegung_440.png

Scherkraft an einer Passfeder.png

Beanspruchungsarten sind:
- Zug  
- Druck
- Abscherung
- Biegung
- Verdrehung (Torsion)

Daneben unterscheidet man (bei langen, schlanken Teilen) die Knickung und die Flächenpressung, die beide auf Druckbeanspruchungen zurückgehen.
Sehr oft treten in einem Maschinenteil gleichzeitig mehrere Beanspruchungsarten auf. So wird etwa die oben gezeichnete Getriebewelle von den darauf sitzenden Getriebezahnrädern gleichzeitig auf Biegung und Verdrehung beansprucht. In diesem Fall liegt eine zusammengesetzte Beanspruchung vor.
Die Kräfte verteilen sich im Werkstück auf einzelne Quadratmillimeter; diese Kräfte bezeichnet man als »Spannung« und gibt sie in Newton pro Quadratmillimeter (N/mm2) an. Die auftretende Spannung steht in direktem Zusammenhang mit der Kraft und der Querschnittsgröße.
Bei Biegung, Knickung und Verdrehung spielt auch die Form des Querschnitts eine Rolle. Eine große Gefahr für die Festigkeit eines Bauteils stellen Kerben dar.

Die Spannung, bei der ein Werkstoff zu Bruch geht, wird als seine Bruchfestigkeit bezeichnet.

Entsprechend der Beanspruchungsart spricht man dann von Zugfestigkeit, Druckfestigkeit, Biegefestigkeit usw.

Berechnungen finden Sie im Beitrag Festigkeitsberechnungen (2).

Übung Kegelscheibenantrieb:

Kegelscheibentrieb

 

 Versuchen Sie herauszufinden, wie die folgenden Bauteile beansprucht werden:
1. Die Abtriebswelle durch den Riemenzug?
2. Die Flanken des Keilriemens durch die Kegelscheiben?
3. Die Imbusschraube ganz rechts beim Anziehen?
4. Der Deckel ganz rechts durch den Schraubenkopf?
5. (Schwierig!): Der Druckfederquerschnitt?

Lösung:

1. Der Riementrieb beansprucht die Welle mit Biegung
2.  Die Flanken des Keilriemens werden mit Flächenpressung belastet.
3. Die Imbusschraube wird beim Anziehen durch Zug beansprucht.
4. Der Schraubenkopf belastet den Deckel mit Druck und Flächenpressung.
5. Der Druckfederquerschnitt wird beim Zusammendrücken der Feder verdreht.

Anzeige

Kommentare

3

Zum Artikel "Festigkeitsberechnungen (1)".

  • #1

    Hallo,

    ich sehe das Statement von tec.LEHRERFREUND genauso, nämlich, dass

    - das Hauptaugenmerk nicht auf Guss- Hin oder Her liegt, sondern auf einer soweit als möglich einfachen Darstellung der gegebenen Verhältnisse, welche ausreichend sind, die Realität ausreichend genau zu beschreiben

    - dass solche Modellbildungen in der Praxis durchaus üblich sind

    - dass, finde ich, eine geeignete und ausreichende Darstellung dem tec.LEHRERFREUND mit dieser “Skizze” auch durchaus gelungen ist

    - vor allem erste Vorstellungen einer Konstruktion sehr abstrahiert dargestellt werden, wie das System einer statischen Berechnung, damit man nicht unnötig von unmaßgebenden Details abgelenkt ist (das sind oft nur Strich-Skizzen!) 

    mfg Armin

    schrieb Armin Zraunig am

  • #2

    Hallo gordon,

    Sie meinen wegen der starken Querschnittsveränderungen? Grundsätzlich ist in dem Teil die Gefahr vorhanden, aber ganz soo dramatisch wird‘s mit den Lunkern nicht werden. Wenn man von einem Gussteil nur eine Ansicht kennt, weiß man nie, wie es genau aussieht. So könnte etwa die Umgebung der Gewindesacklöcher als Augen gestaltet sein, was starke Querschnittsveränderungen entschärfen würde.
    Insgesamt liegt der Betrachtungsschwerpunkt der Lektion nicht auf der Gusstechnik des Lagergehäuses, sondern auf der Festigkeit der eingebauten Bauteile.
    Trotzdem halte ich Ihren Hinweis für wert, bedacht zu werden.

    Vielen Dank, Gruß
    tec.LEHRERFREUND

    schrieb tec.LEHREFREUND am

  • #3

    man kann ihr gehäuse garnicht fertigen, es würden sich riesige lunker bilden…..

    schrieb gordon am

Ihr Kommentar

zum Artikel "Festigkeitsberechnungen (1)".



Wir speichern Ihren Kommentar dauerhaft ab (was auch sonst?). Mehr dazu in unserer ausführlichen Datenschutzerklärung.
Anzeige
Nach oben

 >  646 Einträge, 952 Kommentare. Seite generiert in 0.8153 Sekunden bei 220 MySQL-Queries. 768 Lehrer/innen online (3 min Timeout / 1674 ) |