Rohrzange: Vorschläge für Arbeitsblätter 23.03.2010, 09:17

Rohrzange Zeichnung, Vorschaubild

Zusammen mit der Zange als Anschauungsmaterial erleichtern es die tec.LEHRERFREUND-Bilder N+T-Lehrern, ein Arbeitsblatt zu erstellen. Informationen und Fragen zur Funktion und zu den Kräfteverhältnissen könnten dabei im Vordergrund stehen. In diesem Beitrag finden Sie Anregungen für ein solches Vorhaben.

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Rohrzange: Vorschläge für die Ausarbeitung von Arbeitsblättern

Die Vorschläge beziehen sich auf den Beitrag »Die Rohrzange - ein Werkzeug mit Biss«

1. Die Rohrzange ist hier vereinfacht in drei Prinzipskizzen A, B und C dargestellt. Nur eine davon ist korrekt. Welche? Rahme sie ein.

Rohrzange Arbeitsblatt Aufgabe 1

Beschreibe die Zeichnungsfehler der beiden anderen Vorschläge und die Auswirkungen dieser Fehler beim Arbeiten mit der Zange.

2. (Unten:) Die Rändelmutter wird nach unten gedreht. Welche Auswirkung hat dies auf die Funktion der Rohrzange und auf ihre Handhabung?

Rohrzange und Wasserpumpenzange

 

3. a) Eine Rohrzange muss hohe Kräfte aushalten, um dem Montieren und Lösen von Teilen (z. B. eingerosteter Muffen usw.) gewachsen zu sein. Wie ist der rot gezeichnete Hauptarm gestaltet, damit er den blauen Arm sicher führt?

b) Warum wird der Querschnitt des rot gezeichneten Hauptarms nach oben hin dicker?

 

4. Die Handhebellänge sei 20 Mal größer als die Maulhebellänge. In welchem Verhältnis stehen dann die Kräfte F1 und F2 zueinander?

Stelle die Momentengleichung dafür auf. Bezeichne darin die Hebellängen mit l1 und l2.

Rohrzange Aufgabe Kräfte und Hebelarme in Verhältnis setzen

5. Aus welchem Werkstoff könnten die Zangenarme hergestellt sein?

Lösungsvorschläge

1. Die Rohrzange ist vereinfacht in drei Prinzipskizzen gezeichnet. Nur eine davon ist korrekt. Welche? Rahme sie ein.

Richtig dargestellt ist die Zange in Skizze A.

Beschreibe die Fehler der beiden anderen Zangen und der Auswirkungen dieser Fehler.

B: Die Zange funktioniert wie eine gewöhnliche Wasserpumpenzange (oder auch wie eine Beißzange oder Flachzange). Das Gegenhalterrohr verliert dabei seine Funktion vollständig.

C: Die Zange würde überhaupt nicht funktionieren: Beim Zusammendrücken der Handhebel geht das Zangenmaul auf.

2. Die Rändelmutter wird nach unten gedreht. Welche Auswirkung hat dies auf das Arbeiten mit der Rohrzange und auf ihre Handhabung?

Wird die Rändelmutter nach unten gedreht, dann kann man den Gewindestangenschenkel durch das Gegenhalterrohr hindurch nach oben schieben. Dadurch öffnet sich das Zangenmaul weiter, so dass man größere Rohrdurchmesser packen kann. Gleichzeitig bleibt der Abstand zwischen Gewindestangenschenkel und Hauptarm so, dass er sich mit der Hand bequem umfassen lässt.

3. a) Eine Rohrzange muss hohe Kräfte aushalten, um dem Montieren und Lösen von Teilen (z. B. eingerosteter Muffen usw.) gewachsen zu sein. Wie ist der rote Hauptarm gestaltet, damit er den blauen Arm sicher führt?

Im roten Arm befindet sich ein Schlitz, durch den der blaue Arm hindurchläuft. Weil beide Backen einander genau gegenüber liegen, ist auf diese Weise eine mittige Belastung gewährleistet. Dies ist ein zusätzlicher konstruktiver Aufwand, der sich im Preis für eine Rohrzange bemerkbar macht.
(Die Arme der Wasserpumpenzange liegen aufeinander, was leicht ein Verkanten der beiden Backen zur Folge haben kann).

b) Warum wird der Querschnitt des rot gezeichneten Hauptarms nach oben hin dicker?

Zangenarme werden beim Zusammendrücken auf Biegung beansprucht. Die Werkstoffbeanspruchung nimmt mit dem Abstand von der biegenden Kraft F1 zum Drehpunkt hin zu, was mit einem größer werdenden Querschnitt ausgeglichen wird.

4. Die Handhebellänge sei 20 Mal größer als die Maulhebellänge. In welchem Verhältnis stehen dann die Kräfte F1 und F2? Stelle die Momentengleichung dafür auf.

Die Kräfte stehen im umgekehrten Verhältnis zu den Hebellängen: Vergrößert man die Handhebellänge, dann wird die Handkraft F1 (bei gleicher Haltekraft F2) kleiner. Bei einem Hebelverhältnis 20 : 1 ist die Haltekraft F2 (am kleineren Hebel) 20 Mal größer als die Handkraft F1.

Handmoment = Haltemoment

F1 ∙ l1 = F2 ∙ l2

5. Aus welchem Werkstoff könnten die Zangenarme hergestellt sein?

Aus Stahlguss oder aus geschmiedetem Stahl.

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