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Maschinenlehre (Subject) / Maschinenlehre (Lesson)

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• Nennen Sie die 5 Arten von Gewindeformen und deren primäre Anwendungsgebiete -  Flachgewinde  -  Trapezgewinde (Für Bewegungsgewinde mit Last)  -  Sägengewinde (Für Bewegungsgewinde mit einseitiger Last)  -  Rundgewinde (Bei starker Verschmutzung)  -  Spitzgewinde (Für Befestigungsschrauben) 
• Definieren Sie kurz Setzerscheinungen bei Schraubenverbindungen. Unter Setzerscheinungen versteht man alle plastischen Längenänderungen der Schraube und der verspannten Teile 
• Nennen Sie zwei Möglichkeiten eine große Nachgiebigkeit einer Schraube zu erreichen, d. h. eine „Dehnschraube“ zu realisieren! Änderungen des Werkstoffs, des Gewindedurchmessers sowie des Kopfes sind bei der Beantwortung dieser Frage nicht auszukla -  Schraube mit Schaftdurchmesser < Gewindedurchmesser  -  Schrauben- bzw. Schaftlänge vergrößern, evtl. Hülse verwenden  -  Kraftangriffspunkt verlegen  -  Höher feste Schrauben (Größere Klemmkraft möglich)  -  Verwendung von Tellerfederschrauben 
• Nennen Sie die beiden grundsätzlichen Anforderungen welche an Schraubenwerkstoffe gestellt werden -  Hochfester Werkstoff (Große R eH  und R m   )  -  Hohe Plastifizierbarkeit (Zähigkeit) wegen Kerbempfindlichkeit (Gewinde, Übergang, Kopf-Schaft-Übergang) 
• Geben Sie R eH und R m für eine Schraube mit der Kennziffer 10.9 an R eH  =   10*9*10 = 900N/mm 2   R m  = 10*100 = 1000N/mm 2 
• Wonach wählen Sie den Schraubenwerkstoff aus, wenn ein ausgeprägtes plastisches Verformungsvermögen der Schraube erforderlich ist? Ausgeprägtes Verformungsvermögen liegt vor bei hoher Bruchdehnung. Diese tritt insbesondere dann auf, wenn das Verhältnis vom R m /R p0,2  groß ist bzw. wenn 10∙(R p0,2 /R m ) klein ist. Die zweite Ziffer des Festigkeitsklasse-Kennzeichens muss also möglichst klein sein. Beispiele: 3.6, 4.6 oder 5.6. 
• Nennen Sie zwei Versagenserscheinungen von Schraubverbindungen, die durch den Verlust der Klemmkraft hervorgerufen werden und geben Sie je zwei Möglichkeiten für deren Vermeidung an. Wann tritt Lockern bzw. Losdrehen bei Schraubenverbindungen auf? -  Lockern (= Klemmkraft geht verloren) bzw. Losdrehen (= Schraube/Mutter geht verloren) tritt bei falsch dimensionierten Schraubenverbindungen auf, d. h. wenn Lasten und Betriebsbedingungen nicht richtig berücksichtigt wurden.  -  Gegen Lockern: Dehnschraube, Tellerfedern, Federkopfschrauben, Spannscheiben.  -  Gegen Losdrehen: selbstsichernde Muttern, Klebstoff, Splint, Kronenmutter, Sicherungsblech. 
• Nennen Sie die 4 grundlegenden Arten der technischen Nutzung von Federn und geben Sie jeweils ein Beispiel -  Speicherung von potentieller Energie (Uhrfeder, Sicherheitsauslöseeinrichtungen)  -  Aufnahme und Speicherung von kinetischer Energie (Autofedern)  -  Elastischer Kraftschluss zwischen Bauteilen (Überdruckventil, Federwaage)  -  Beeinflussung des dynamischen Verhaltens eines Systems  o  Stoß- und Schwingungsdämpfung (Autostoßdämpfer)  o  Beeinflussung der Eigenfrequenz  
• Nennen Sie die 3 verschiedenen Federarten -  Metallfedern, Nicht-Metallfedern und Gasfedern 
• Geben Sie jeweils mind. ein Beispiel für Federn bei Beanspruchung durch Zug, Druck, Biegung und Torsion -  Zug: Zugfeder, Zugstab  -  Druck: Ringfeder, Schraubenfeder, kon. Druckfeder  -  Biegung: Biegestab, Blattfeder, Tellerfeder, Spiralfeder  -  Torsion: Torsionsstabfeder, Schraubenfeder 
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• Wie berechnet man die Federungsarbeit bei einer Feder mit linearer Kennlinie? W = 1/2 F * Smax = 1/2 C * Smax2 wobei Federkonstante C=F/S
• Wie berechnet sich die Gesamtfederkonstante bei Federsystemen in Reihenschaltung und in Parallelschaltung? Parallelschaltung: C gesamt  = Σ C    Reihenschaltung: C gesamt  = Σ 1/C  
• Welche Unterschiede charakterisieren Achsen und Wellen? Welle:   - Leitet Kraftgrößen (N, Q, Mb, T)  - Überträgt Bewegung  - Leitet Energie   Achse:  - Stützt Kräfte und Momente ab  - Leitet kein Drehmoment 
• Durch welche Beanspruchungen können drehbewegliche Wellen belastet werden? -  Dynamische Lasten: Torsion, Biegung (Umlaufbiegung)  -  Statische Lasten: Normalkraft, Torsion 
• Wie wird der Tragfähigkeitsnachweis von Wellen und Achsen durchgeführt? -  Unterscheidung der Beanspruchung in statische und dynamische Lasten  -  Berechnung der statischen Vergleichs-Mittelspannung  -  Berechnung der dynamischen Vergleichs-Ausschlagsspannung  -  Aus Smith-Diagramm: Ablesen der zulässigen Ausschlagsspannung bei gegebener Mittelspannung  -  Berechnung der Sicherheit/Auslastung 
• Nennen Sie 3 Anforderungen an Wellenwerkstoffe -  Duktilität  -  Hohe Festigkeit (R eH )  -  Härtbarkeit (Lagersitze, Verzahnung) 
• Nennen sie 3 übliche Wellenwerkstoffe -  42CrMo4  -  16MnCr5  -  17CrNiMo6 
• Nennen Sie 2 Kriterien die bei der Gestaltung von Wellen und Achsen zu beachten sind -  Kerbarm gestalten  -  Montierbarkeit beachten 
• Wo beginnt üblicherweise der Daueranriss einer Welle-Nabe-Verbindung? Der Daueranriss beginnt üblicherweise an der Nabenkante im Steifigkeitssprung zwischen Welle und Nabe 
• Welche Funktionen haben Lagerungen im Allgemeinen? -  Lagesicherung von rotierenden und/oder translatorisch bewegten Teilen  -  Kraftleitung bei Relativbewegungen 
• Nennen Sie die Hauptprobleme welche alle Lagertypen gemein haben -  Reibung (je nach Art des Lagers): Gleitreibung, Rollreibung, Bohrreibung  -  Verlust an mechanischer Energie  -  Erwärmung der Lagerstelle  -  Reibmomente und Reibkräfte  -  Fressen, Reibverschweißen (bei Ausfall der Schmierung) 
• (Wonach muss eine Welle zusätzlich zur Festigkeitsrechnung ausgelegt werden?) -  Die biegekritische Drehzahl  -  Die torsionskritische Drehzahl  -  Die zulässige Biegeverformung  -  Die zulässige Torsionsverformung 
• Welche Reibungszustande können in einem Gleitlager auftreten? -  Haftreibung (Übergang von Haften zu Gleiten)  -  Haftschichtenreibung  -  Mischreibung (Spalt zwischen reibkörper ist teilweise mit Schmiermitel ausgefüllt)  -  Flüssigkeitsreibung (Bei hydrostatischer oder hydrodynamischer Schmierung) 
• Zeichnen Sie die Stribeck-Kurve eines hydrodynamischen Gleitlagers und beschriften Sie diese! Wie wird diese Kurve experimentell bestimmt? Lagerreibungsversuch von Stribeck 1910 Anderes in Skript
• Nennen Sie drei Regeln, die fur die Auslegung von Gleitlagern zu beachten sind. -  Lager im Dauerbetrieb nur rechts vom Minimum der Stribeckkurve mit genügend Sicherheitsabstand betreiben w >= 3 wü -  Für Anlaufen und Auslaufen darf das Durchfahren des Mischreibungsgebietes keine Schaden hervorrufen  -  Für ausreichende Schmierstoffzufuhr muss gesorgt sein  -  Die erzeugte Reibungswarme muss abgeführt werden können 
• Wie ist die Sommerfeldzahl definiert und von welchen Parametern hängt sie ab? Wie ist die Sommerfeldzahl definiert und was sagt sie aus? -  Ähnlichkeitskennzahl, Lager mit gleichem Betriebszustand haben gleiche Sommerfeldzahlen  So = p (mit Strich drüber) * ψ2 / η * ω  p = Mittlere Flächenpressung  ψ = Relatives Lagerspiel  η = Dynamische Viskosität des Schmiermittels  ω = Winkelgeschwindigkeit 
• Nennen Sie kurz die drei Möglichkeiten der Wärmeabfuhr in Gleitlagern. -  Konvektion (und Strahlung + Leitung) durch Außenwand an die Umgebung  -  Fremdkühlung durch gesondertes Medium mit Kühlkreislauf  -  Abfuhr der Wärme durch das Schmiermittel (Öl wird extern gekühlt) 
• Was ist die für Gleitlager wichtigste Eigenschaft des Schmiermittels und welche Anwendungsgrenzen ergeben sich? -  Viskosität des Schmiermittels  -  Niedrige Viskosität führt zu hoher Reibung, hoher Tragfähigkeit, kleine Drehzahl z. B. Fett  -  Hohe Viskosität führt zu wenig Reibung, geringe Tragfähigkeit, hohe Drehzahlen z. B. Luft 
• Nennen Sie die beiden Kenngrößen in denen Viskosität gemessen werden kann -  η = Dynamische Viskosität  -  ν = Kinematische Viskosität 
• Geben Sie vier verschiedene Wälzlagerbauarten an! -  Rillenkugel-, Zylinderrollen-, Kegelrollen-, Pendelrollen-, Tonnen-, Nadel- und Schrägkugellager 
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• Nennen Sie vier Wälzlagerbauarten, die sowohl Radial- als auch Axialkräfte aufnehmen können! Rillenkugel-, Schrägkugel-, Kegelrollen-, Pendelrollen- und Vierpunktlager   
• Nennen Sie stichpunktartig je drei Vor- und Nachteile von Wälzlagern gegenüber Gleitlagern. Vorteile:   -  Geringere Reibung Anlauf und Auslauf  -  Hohe Genauigkeit  -  Keine Exzentrizität  -  Geringer Schmierstoffverbrauch  -  Genormte Baugruppen (Einbaumaße, Ersatzteile)  Nachteile: -  Begrenzte Lebensdauer durch Berührung (Punktkontakt)  -  Schäden durch Erschüttern, Stöße (auch im Stillstand)  -  Geringere Dämpfung (Schwingung führt zu Geräuschen)  -  Begrenzte Drehzahl  -  Großer Bauraum 
• Nennen Sie zwei Vorteile der Fettschmierung in Wälzlagern! -  Lebensdauerschmierung bzw. lange Schmierintervalle  -  Fett bewirkt Abdichtung der Lagerstelle gegen Schmutz und Feuchtigkeit  -  Geringer Dichtungsaufwand 
• Was ist die dynamische Tragzahl bei Wälzlagern? Dynamische Tragzahl C eines Lagers ist die Last, bei der statistisch gesehen 90% der Lager mehr als 10 6  Umdrehungen machen ohne eine Werkstoffermüdung zu zeigen   

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