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• Gerade Wellen dienen zur Übertragung von Drehbewegungen und Drehmomenten zwischen An- und Abtriebsstelle, deren Lagen im Allgemeinen unveränderlich sind. Nennen Sie drei weitere Wellen-Bauformen und beschreiben Sie jeweils deren Einsatzzweck bzw. wozu diese dienen. WB_TB_KON_P11_100731 Unterschiedliche Wellen-Bauformen und deren Einsatzzweck:Gekröpfte Wellen (1)Gekröpfte Wellen dienen zur Umwandlung einer hin- und hergehenden Bewegung in eine Drehbewe-gung oder umgekehrt (2).Biegsame Wellen (1)Diese ermöglichen die Übertragung von Drehbewegungen (bei kleinen bis mittleren Drehmomenten) über größere Entfernungen und bei veränderlicher Lage des Abtriebes (2).Gelenkwellen (1)Gelenkwellen kommen zum Einsatz, wenn bei veränderlicher Lage der Abtriebsstelle größere Dreh-momente zu übertragen sind (2).
• Sie erhalten in ihrer Firma den Auftrag, ein geradverzahntes Stirnradgetriebe auszulegen. 6.1 In der zum Auftrag gehörenden Anforderungsliste steht unter dem Punkt „Forderungen an die Verzahnungsgeometrie“ bislang nur, dass eine kontinuierliche Bewegungs- und Kraft-übertragung möglich sein muss. Überlegen Sie mindestens drei weitere (allgemeine) Forderungen, die Sie an die Verzahnungsgeometrie stellen sollten. (Hinweis: Denken Sie bei Ihrer Antwort z. B. an die Herstellbarkeit oder den Werkstoffeinsatz.) WB_TB_KON_P11_100731 6.1Forderungen an die Verzahnungsgeometrie:- gleichförmige Übersetzung (i = const.);- Herstellbarkeit mit möglichst einfachen und wenigen Werkzeugen sowie Verfahren;- möglichst hohe Leistungsübertragung bei bestimmtem Werkstoffeinsatz;- geringe Empfindlichkeit gegenüber Herstellungs- und Montageabweichungen;- geeignet für ein austauschbares Verzahnungssystem;- mit gleichen Werkstoffen sollen Verzahnungen für verschiedene Betriebsbedingungen (große Tragfähigkeit oder besonders gute Bewegungsübertragung) herstellbar sein;usw.
• Sie erhalten in ihrer Firma den Auftrag, ein geradverzahntes Stirnradgetriebe auszulegen. 6.2 Um Unterschnitt zu vermeiden, schlägt einer Ihrer Kollegen eine „positive Profilverschie-bung“ vor. Wie wird bei der Zahnradherstellung eine „positive Profilverschiebung“ technisch realisiert und wie wirkt sich diese auf das Zahnprofil aus? WB_TB_KON_P11_100731 6.2Positive Profilverschiebung und Auswirkung auf das Zahnprofil:Bei der positiven Profilverschiebung wird das Werkzeug bei der Zahnradherstellung nach außen (vom Radmittelpunkt weg) gerückt und auf dem Teilkreis abgewälzt (2). Der Zahn wird dadurch am Kopf spitzer und am Zahnfuß breiter (2).
• Sie erhalten in ihrer Firma den Auftrag, ein geradverzahntes Stirnradgetriebe auszulegen. 6.3 Nennen Sie mindestens drei Tragfähigkeiten, die Sie bei der Berechnung der Stirnräder ermittelt bzw. nachweisen müssen. WB_TB_KON_P11_100731 6.3Nachzuweisende Tragfähigkeiten:- Zahnfußtragfähigkeit,- Flankentragfähigkeit,- Verschleißtragfähigkeit,- Fresstragfähigkeit.
• Zu den Methoden der unmittelbaren Sicherheitstechnik gehört das Prinzip der „Redundanten Anordnung“. Dabei wird durch ein mehrfaches Vorhandensein funktionswichtiger Komponenten erreicht, dass auch bei Ausfall einer Komponente die Funktion weiterhin aufrecht erhalten bleibt. Erläutern Sie, was in diesem Zusammenhang unter den folgenden Redundanzen verstanden wird: - aktive Redundanz, - passive Redundanz und - Prinzipredundanz. WB_TB_KON_P11_100213 Aktive Redundanz, passive Redundanz, Prinzipredundanz:- Bei der aktiven Redundanz sind alle vorhandenen Komponenten an der Funktionserfüllungbeteiligt. Bei einem Teilausfall tritt eine verminderte Funktionserfüllung auf.- Bei der passiven Redundanz sind in Reserve stehende Komponenten (meist von gleicher Artund Größe) vorhanden, die erst bei Ausfall zugeschaltet werden.- Bei der Prinzipredundanz soll die Gefahr des Ausfalls durch den gleichen systembedingtenFehler vermieden werden, indem eine Mehrfachanordnung gleicher Funktion, aber unterschiedlicherWirkprinzipien erfolgt.
• Bei Zahnradgetrieben kommt der Schmierung eine wichtige Bedeutung zu. In Abhängigkeit von den Umfangsgeschwindigkeiten und den abzuführenden Wärmemengen stehen unterschiedliche Schmierungsarten zur Verfügung. 6.1 Nennen Sie mindestens drei der Schmierungsarten, die bei Zahnradgetrieben angewendet werden können. WB_TB_KON_P11_100213 6.1 Schmierungsarten bei Zahnradgetrieben:- Auftragen von Fett- Fett-Tauchschmierung- Öl-Sumpfschmierung (Tauchschmierung)- Ölumlaufschmierung (Spritzschmierung)- Einspritzschmierung
• Bei Zahnradgetrieben kommt der Schmierung eine wichtige Bedeutung zu. In Abhängigkeit von den Umfangsgeschwindigkeiten und den abzuführenden Wärmemengen stehen unterschiedliche Schmierungsarten zur Verfügung. 6.2 Welche zwei Schadensursachen können auf Grund unzureichender Schmierung an den Zahnrädern von Zahnradgetrieben auftreten? WB_TB_KON_P11_100213 6.2 Schadensursachen an Getriebe-Zahnrädern durch unzureichende Schmierung:- Fressen (Fressverschleiß)- Verschleiß (Gleitverschleiß)
• Während des Konstruktionsprozesses ist auf eine eindeutige, sichere und einfache Gestaltung der technischen Produkte zu achten. Durch die einfache Gestaltung werden dabei eine wirtschaftliche Realisierung und ein einfacher Gebrauch des Produktes angestrebt. Beschreiben Sie mindestens vier Maßnahmen bzw. Gesichtspunkte, die zu einer einfachen Gestaltung eines technischen Produktes beitragen. WB_TB_KON_P11_090725 Maßnahmen bzw. Gesichtpunkte, die zu einer einfachen Gestaltung beitragen:• Eine möglichst geringe Anzahl sowie übersichtliche und folgerichtige Verknüpfung von Teilfunktionen.• Eine geringe Anzahl von Komponenten bzw. Bauteilen (wodurch geringere Bearbeitungskosten,weniger Verschleißstellen und kleinerer Wartungsaufwand zu erwarten sind).• Finden eines Kompromisses zwischen mehreren Teilen mit einfacher Form, aber größerem Bearbeitungsaufwand(Differentialbauweise) und einem komplizierten Teil mit geringem Bearbeitungsaufwand(Integralbauweise).• Anwendung der Armierungsbauweise (bei der eine örtliche Verstärkung besonders beanspruchterZonen durchgeführt wird, während für den übrigen Bauteilkörper ein kostengünstiger Werkstoffverwendet wird).• Einfache geometrische Formen (die einfach und sicher berechenbar und schneller und genauerherstellbar sind).• Eine leichte Erkennbarkeit der zu montierenden Teile bzw. der Montierbarkeit.• Jeder Einstellvorgang sollte nur einmal notwendig sein.• Die Demontage und Wiedermontage bereits montierter Teile ist zu vermeiden.• Unkomplizierter Gebrauch und einfache Wartung ermöglichen (Wartungsvorgänge unterbleiben,wenn sie umständlich, unbequem oder zeitraubend sind).• Vereinfachung des Recycling durch verträgliche Werkstoffe und einfache Demontagemöglichkeiten.
• Schraubenverbindungen stellen die bedeutendste Art von lösbaren Verbindungen dar, bei deren Auslegung zahlreiche Einflüsse berücksichtigt werden müssen. 3.1 Erklären Sie, was unter dem "Setzen“ einer Schraubenverbindung verstanden wird? WB_TB_KON_P11_090725 3.1 „Setzen“ einer Schraubenverbindung: Unter „Setzen“ wird der Verlust an Vorspannkraft nach dem Anziehen einer Schraubenverbindungverstanden.
• Schraubenverbindungen stellen die bedeutendste Art von lösbaren Verbindungen dar, bei deren Auslegung zahlreiche Einflüsse berücksichtigt werden müssen. 3.2 Nennen Sie mindestens drei Faktoren, die den Vorgang des Setzens einer Schraubenverbindung beeinflussen bzw. von denen das Setzen abhängig ist. WB_TB_KON_P11_090725 3.2 Faktoren, von denen das „Setzen“ abhängig ist: 6 Pkte• Rauhigkeit der im Kontakt stehenden Oberflächen.• Art der Belastung.• Anzahl der Trennfugen.• Nachgiebigkeit von Platte und Schraube.• Mikroplastische Verformungen in allen Trennfugen und im Gewinde.
• Da der Schmierung von Wälzlagern eine hohe Bedeutung zukommt, muss bereits in einem frühen Stadium der Konstruktion entschieden werden, ob eine Fett- oder eine Ölschmierung angewandt wird. 5.1 Führen Sie mindestens drei grundsätzlich Aufgaben auf, die der Schmierung bzw. dem Schmierstoff in Wälzlagern zukommen. WB_TB_KON_P11_090725 5.1 Grundsätzliche Aufgaben der Schmierung bzw. des Schmierstoffes in Wälzlagern: 6 PkteDer Schmierstoff in Wälzlagern soll• die metallische Berührung der bewegten Teile verhindern,• gegen Korrosion schützen,• Schmutz fernhalten und• Wärme abführen.
• Da der Schmierung von Wälzlagern eine hohe Bedeutung zukommt, muss bereits in einem frühen Stadium der Konstruktion entschieden werden, ob eine Fett- oder eine Ölschmierung angewandt wird. 5.2 Erläutern Sie durch die Angabe von drei Vorteilen, warum die Fettschmierung im Vergleich zur Ölschmierung wesentlich häufiger zur Anwendung kommt. WB_TB_KON_P11_090725 5.2 Vorteilen der Fettschmierung gegenüber der Ölschmierung: 3 Pkte• der Aufwand ist geringer,• es kann eine Dauerschmierung erfolgen,• es liegt eine selbstdichtende Wirkung vor (Fettkragen hält Schmutz fern) und• die Geräuschdämpfung ist besser.
• Die nebenstehende Abb. zeigt ein Zahnriemengetriebe (Synchronriemengetriebe). Diese Getriebebauart wird häufig eingesetzt, da sie die Vorteile von Kettengetrieben und Riemengetrieben miteinander verbindet. 6.1 Geben Sie mindestens drei Vorteile von Zahnriemengetrieben an. WB_TB_KON_P11_090725 6.1 Vorteile von Zahnriemengetrieben: 6 Pkte• Schlupffreie Bewegungsübertragung• Formschlüssige Bewegungsübertragung• Schwingungsdämpfende Bewegungsübertragung• Elastisch / biegsame Übertragung• Überbrückung großer Achsabstände• Drehwinkelgetreue Übertragung von Bewegungen• Höhere Laufruhe (im Vergleich zu Kettengetrieben)• Keine Schmierung erforderlich (im Vergleich zu Kettengetrieben)• Antriebsbewegung wird zwangsläufig übertragen
• Die nebenstehende Abb. zeigt ein Zahnriemengetriebe (Synchronriemengetriebe). Diese Getriebebauart wird häufig eingesetzt, da sie die Vorteile von Kettengetrieben und Riemengetrieben miteinander verbindet. 6.2 Überlegen und nennen Sie ein Anwendungsbeispiel oder -bereich für Zahnriemengetriebe. WB_TB_KON_P11_090725 6.2 Anwendungsbeispiel bzw. -bereich für Zahnriemengetriebe: 2 Pkte• Nockenwellenantrieb• Ventilsteuerung• Linearantriebe• Automobilbau• Werkzeugmaschinen• Industrieroboter• Automatisierungstechnik• Positioniersysteme• Handlingmodule• usw.
• Schweißnähte werden in der Technischen Darstellungslehre vorzugsweise symbolisch angegeben. Bei etwaigen Unklarheiten können sie aber auch bildlich dargestellt werden. b) Geben Sie die Grundsymbole der folgenden Schweißnahtarten an: (1) V-Naht, (2) Kehlnaht, (3) Punktnaht. KON-2009-01 malen
• Gießen ist das am häufigsten eingesetzte Urformverfahren. Um optimale Gussergebnisse zu erzielen, müssen zahlreiche Gestaltungsrichtlinien eingehalten werden. Welche Gestaltungsgesichtspunkte und -regeln (mindestens vier) müssen Sie beachten, um speziell Gussfehler wie Lunker, Blasen oder Risse zu vermeiden? KON-2009-01 Gestaltungsgesichtspunkte und -regeln zur Vermeidung von Gussfehlern (Lunker, Blasen, Risse):• Materialanhäufungen vermeiden.• Gleiche Abkühlgeschwindigkeiten sichern.• Mindestradien und Mindestwanddicken nicht unterschreiten.• Geringe Eigenspannungen (geringen Verzug) sichern.• Angleichung der Wanddicken vornehmen.• Bei großen Wanddickenunterschieden Wanddickenübergänge vorsehen.• Bei Wanddickenunterschieden ist eine gelenkte Erstarrung vorzusehen („Heuvers-Kreise“,„verlorene Köpfe“).• Sandecken sowie große horizontale Flächen vermeiden.• Keine ebenen dünnen Wände und Auflösung sog. Knotenpunkte
• Schrauben bzw. Gewinde stellen die bedeutendste Art von lösbaren Verbindungen dar. Grundsätzlich wird dabei zwischen Befestigungs- und Bewegungsschrauben bzw. -gewinde unterschieden. a) Erläutern Sie, wozu Befestigungsschrauben und wozu Bewegungsschrauben dienen und wodurch sich diese unterscheiden. KON-2009-01 a) Unterschiede zwischen Befestigungs- und Bewegungsschrauben: Befestigungsschrauben dienen der Verbindung von Bauteilen. Bewegungsschrauben wandelnDreh- in Längsbewegungen und erzeugen hohe Kräfte. Gegenüber Befestigungsschrauben weisenBewegungsschrauben höhere Steigungen und andere Gewindeprofile auf.
• Schrauben bzw. Gewinde stellen die bedeutendste Art von lösbaren Verbindungen dar. Grundsätzlich wird dabei zwischen Befestigungs- und Bewegungsschrauben bzw. -gewinde unterschieden. b) Nennen Sie mindestens drei technische Konstruktionen bzw. Geräte, bei denen Bewegungsschrauben (Spindeln) zur Anwendung kommen. KON-2009-01 b) Anwendungen von Bewegungsschrauben (Spindeln): 6 Pkte• Drehmaschinen• Spindelpressen• Schraubzwingen• Wagenheber• Fensterheber• usw.
• Zur Übertragung von Momenten und Kräften zwischen einer Welle und den auf ihr befestigten Bauteilen werden häufig kraftschlüssige Welle-Nabe-Verbindungen verwendet. 4a) Nennen Sie drei gebräuchliche Arten bzw. Bauformen von kraftschlüssigen Welle-Nabe-Verbindungen. KON-2009-01 a) Arten bzw. Bauformen von kraftschlüssigen Welle-Nabe-Verbindungen: 6 Pkte• Pressverbindungen• Kegelverbindungen• Klemmverbindungen• Ringfederspannelemente• Keilverbindungen• Sternscheiben• Toleranzringe• Schrumpfscheiben-Verbindungen
• Zur Übertragung von Momenten und Kräften zwischen einer Welle und den auf ihr befestigten Bauteilen werden häufig kraftschlüssige Welle-Nabe-Verbindungen verwendet. 4b) Welche Vorteile (mindestens drei) besitzen allgemein kraftschlüssige Welle-Nabe-Verbindungen? KON-2009-01 b) Vorteile von kraftschlüssigen Welle-Nabe-Verbindungen:• Keine Schwächung des Wellenquerschnittes.• Lageeinstellbarkeit von Welle zu Nabe.• Drehmoment und Längskräfte übertragbar.• Bei Überlastungen Rutschen.• Weitgehende konstruktive Gestaltungsfreiheit.
• Lagerungen haben die Aufgabe, Kräfte zwischen sich relativ zueinander bewegenden Bauteilen zu übertragen. 5a) Nennen Sie mindestens drei Gesichtspunkte, die bei der Auswahl eines Wälzlagers beachtet werden müssen. KON-2009-01 a) Gesichtspunkte bei der Auswahl von Wälzlagern: 6 Pkte• Belastungsrichtung• Belastungsgröße• Drehzahl• Platzbedarf• Führungsgenauigkeit• Einstellbarkeit• Reibung• Temperatur• Montage
• Lagerungen haben die Aufgabe, Kräfte zwischen sich relativ zueinander bewegenden Bauteilen zu übertragen. 5b) Welche Kenngröße ist ausschlaggebend für die Betriebsicherheit eines Gleitlagers gegenüber Verschleiß?. KON-2009-01 b) Kenngröße eines Gleitlagers gegenüber Verschleiß: 2 PkteAusschlaggebend für die Betriebssicherheit eines Gleitlagers gegenüber Verschleiß ist diekleinste Schmierfilmdicke (engste Schmierspaltweite).
• Sie haben den Auftrag erhalten, ein Getriebe zu konstruieren, das bei hohen Umfangsgeschwindigkeiten besonders geräuscharm läuft. 6a) Wählen Sie für die Zahnräder eine Gerad- oder eine Schrägverzahnung? Begründen Sie Ihre Antwort. KON-2009-01 a) Auswahl zwischen Gerad- oder Schrägverzahnung: 3 PkteEs ist eine Schrägverzahnung zu wählen, da durch den Schrägungswinkel die Zähne allmählichin Eingriff kommen. Der Zahneingriff beginnt auf einer Seite und dehnt sich allmählich über dieZahnbreite aus. Die Berührungslinie läuft schräg über den Zahn. Infolge der allmählichen BeundEntlastung laufen die Räder geräuscharm.
• Sie haben den Auftrag erhalten, ein Getriebe zu konstruieren, das bei hohen Umfangsgeschwindigkeiten besonders geräuscharm läuft. 6b) Angenommen, Sie haben sich für eine Schrägverzahnung entschieden. Worauf müssen Sie in diesem Fall bei der Auslegung der Lagerung besonders achten? KON-2009-01 b) Folgen der Schrägverzahnung für die Lagerung:Die Schräglage der Zähne bewirkt das Auftreten von Axialkräften, welche von der Lagerungaufgenommen werden müssen.
• Warum wird das System „Einheitsbohrung“ in vielen Unternehmen häufiger angewendet, als das System „Einheitswelle“? (1c) KON-2008-08 c) Gründe für das System „Einheitsbohrung“:In vielen Unternehmen wird das System „Einheitsbohrung“ angewendet, da sich Bohrungenschwerer herstellen lassen. Werkzeuge und Prüfmittel werden dort nur für den KennbuchstabenH benötigt (geringere Anzahl an benötigten Werkzeugen und Prüfmitteln).
• Neben den Grundregeln der Gestaltung („eindeutig“, „einfach“ und „sicher“) sind in Abhängigkeit von dem jeweiligen Fertigungsverfahren spezielle Gestaltungsrichtlinien zu beachten. Nennen Sie in diesem Zusammenhang mindestens 5 Gestaltungsgesichtspunkte bzw. -regeln für eine schweißgerechte Konstruktion. Frage 2 KON-2008-08 Gestaltungsgesichtspunkte und -regeln für eine schweißgerechte Konstruktion:• Die Anzahl der Schweißnähte ist möglichst gering zu halten.• Die Anzahl der Montagestöße ist gering zu halten.• Das Nahtvolumen ist klein zu halten.• Es ist auf einen geringen Vorbereitungsaufwand zu achten.• Es sind qualitativ ausreichende und kostengünstige Nähte vorzusehen.• Das Schweißen in Zwangspositionen ist zu umgehen.• Schweißnähte dürfen nicht an Stellen höchster oder ungünstiger Beanspruchung angeordnetwerden.• Bei Walzprofilen sind die Schweißnähte möglichst an den Profilenden anzubringen.• Verformungsbehinderungen sind zu vermeiden.• Nahtkreuzungen sind zu vermeiden (Auskehlen).• Schweißgutanhäufungen sind zu vermeiden.• Nahtwurzeln (die als Kerben wirken) dürfen nicht in die Zugzone gelegt werden.• Bei hohen Ansprüchen und dynamischer Beanspruchung sind die Blechdicken aneinanderanzupassen.• Notwendige Arbeitsflächen sind zu berücksichtigen.• Kantenüberhitzug ist zu vermeiden / auf einen ausreichenden Kantenüberstand ist zu achten.• Die Zugänglichkeit der Schweißstelle für das Schweißwerkzeug und zur Schweißnahtprüfungmuss gewährleistet sein.• Der Spalt zwischen den zu verschweißenden Bauteilen sollte mindestens 0,5 mm undhöchstens 2 mm betragen.• Das Schweißen kann erleichtert werden, wenn die Bauteile durch Zentrierungen, Anschlägeund dergleichen zueinander fixiert sind.Andere richtige Nennungen sind zu bewerten.
• Bolzen und Stifte ermöglichen es, Bauteile einfach und zumeist kostengünstig miteinander zu verbinden. Diese Verbindungselemente werden sowohl für feste als auch für bewegliche Verbindungen verwendet. 3a) Welche wesentlichen Unterschiede bestehen zwischen Bolzen- und Stiftverbindungen? KON-2008-08 a) Unterschiede zwischen Bolzen- und Stiftverbindungen: • Bolzen dienen der beweglichen Verbindung (Gelenk) von mindestens zwei Bauteilen. Zumindestin einem Bauteil (Stange oder Gabel) liegt zwischen Bohrung und Bolzen eineSpielpassung vor. Treten Axialkräfte auf oder sind nur Spielpassungen vorhanden, so ist derBolzen gegen Verschieben durch geeignete Elemente zu sichern. Die Verbindung ist lösbar.Aufgrund der Relativbewegung ist zumeist eine Schmierung erforderlich.(max. 3Pkte)• Stifte werden zum Fixieren und Zentrieren von Bauteilen (unbewegliche Verbindung), alsHalterung, Führung, Anschlag und zur Sicherung verwendet. Stifte sitzen in mindestens einerAufnahmebohrung der zu verbindenden Bauteile unter Vorspannung. Die Verbindungkann sowohl lösbar (Normalfall), als auch unlösbar sein. Mit Stiften können nur geringereBelastungen übertragen werden.
• Bolzen und Stifte ermöglichen es, Bauteile einfach und zumeist kostengünstig miteinander zu verbinden. Diese Verbindungselemente werden sowohl für feste als auch für bewegliche Verbindungen verwendet. 3b) Nennen Sie den vorwiegenden Verwendungszweck sowie die Vor- und Nachteile von Kegelstiften KON-2008-08 b) Vorwiegende Anwendung sowie Vor- und Nachteile von Kegelstiften:Kegelstifte werden vorwiegend als Passstifte zur genauen Lagefixierung oder auch als Verbindungsstifte eingesetzt. Kegelstifte sind selbsthemmend, fixieren sehr gut, gleichen bei häufigem Ausbau auftretende Abweichungen aus und können leicht gelöst werden. Nachteilig ist der erhöhte Herstellungsaufwand (und die damit höheren Herstellungskosten), da die Bauteilbohrungenauf Passmaß aufgetrieben werden müssen. Die Kegelverbindung zentriert die Bauteile zueinander.Dies kann vorteilhaft, aber – bei Fertigungsabweichungen – auch nachteilig sein.
• Zwischen einer Welle und den auf ihr befestigten Bauteilen werden Momente und Kräfte übertragen. Formschlüssige Welle-Nabe-Verbindungen gehören dabei zu den verbreitetsten Verbindungstechniken. Geben Sie 4a) drei Vorteile, von/für formschlüssige Welle-Nabe-Verbindungen an. KON-2008-08 Formschlüssige Welle-Nabe-Verbindungena) Vorteile:• Kleine Bauweise• Keine Verspannung bei Montage• Nabe axial verschiebbar• Häufiges und leichtes Lösen möglich• Eindeutige Lagezuordnung der Bauteile
• Zwischen einer Welle und den auf ihr befestigten Bauteilen werden Momente und Kräfte übertragen. Formschlüssige Welle-Nabe-Verbindungen gehören dabei zu den verbreitetsten Verbindungstechniken. Geben Sie 4b) drei Nachteile von/für formschlüssige Welle-Nabe-Verbindungen an. KON-2008-08 b) Nachteile:• Nicht für richtungwechselnde und/oder stoßartige Drehmomente• Keine oder nur grob gestufte Lageeinstellbarkeit (Winkelverstellung) in Umfangsrichtung• Störung des Kreisquerschnittes der Welle (Kerbwirkung)• Nicht nachstellbar (Mt nicht einstellbar)
• Zwischen einer Welle und den auf ihr befestigten Bauteilen werden Momente und Kräfte übertragen. Formschlüssige Welle-Nabe-Verbindungen gehören dabei zu den verbreitetsten Verbindungstechniken. Geben Sie 4c) drei gebräuchliche Bauformen von/für formschlüssige Welle-Nabe-Verbindungen an. KON-2008-08 c) Bauformen:• Passfederverbindungen• Keilwelle/Keilnabe-Verbindungen• Stirnverzahnungen (Hirthverzahnung)• Stiftverbindungen
• Bei Zahnradgetrieben kommt der Schmierung eine besondere Bedeutung zu. In Abhängigkeit von den Umfangsgeschwindigkeiten und den abzuführenden Wärmemengen kommen unterschiedliche Schmierungsarten zum Einsatz. Nennen Sie mindestens vier dieser Schmierungsarten, die bei Zahnradgetrieben angewendet werden können (Aufgabe 6) KON-2008-08 Schmierungsarten bei Zahnradgetrieben:• Auftragen von Fett• Fett-Tauchschmierung• Öl-Sumpfschmierung (Tauchschmierung)• Ölumlaufschmierung (Spritzschmierung)• Einspritzschmierung
• Nennen Sie die Elemente, aus denen ein Maß in einer technischen Zeichnung besteht (1a) KON-2007-08 a) Elemente eines Maßes:• Maßzahl• Maßlinie• Maßlinienbegrenzung (Maßpfeil(e))• Maßhilfslinie
• Welche Grundsätze (mindestens 4) sind bei der Maßeintragung in technische Zeichnungen zu beachten? (1b) KON-2007-08 b) Grundsätze bei der Maßeintragung:• Maßzahlen lesbar in Leselage des Schriftfeldes oder von rechts• Maßzahlen stehen mittig zwischen den Maßlinienbegrenzungen• Bei Platzmangel kann die Maßzahl auch rechts oder links vom Maßpfeil stehen• Zusammengehörende Maße sind in eine Ansicht / an einer Stelle einzutragen• Jedes erforderliche Maß muss einmal vorhanden sein• Maße dürfen nicht doppelt vorhanden sein• Keine Maße an unsichtbare Kanten• Maßlinien dürfen nicht geschnitten werdenWeitere richtige Nennungen sind zu bewerten!
• Ziel der unmittelbaren Sicherheitstechnik ist es, die Sicherheit unmittelbar durch die sichere Gestaltung der eingesetzten Systeme und Bauteile zu erreichen. 2a) Nennen und erläutern Sie die drei Prinzipien, die bei der unmittelbaren Sicherheitstechnik Anwendung finden, um das oben beschriebene Ziel zu erreichen KON-2007-08 a) Prinzipien der unmittelbaren Sicherheitstechnik:Beim Prinzip des „Sicheren Bestehens“ (1) (safe-life-Verhalten) wird so konstruiert, dass währendder vorgegebenen Einsatzzeit alle möglichen Vorkommnisse ohne Versagen oder Störungenüberstanden werden. (2)Beim Prinzip des „beschränkten Versagens“ (1) (fail-safe Verhalten) liegt bei extremen Bedingungeneine eingeschränkte Haltbarkeit vor, ohne dass es dabei zu schwerwiegenden Folgenkommen darf. Bis zur gefahrlosen Abschaltung der Maschine oder Anlage muss die Funktiondes Produktes in eingeschränktem Maße aufrecht erhalten bleiben. (2)Die Gestaltung beim Prinzip der „Redundanten Anordnung“ (1) sieht vor, dass durch ein mehrfachesVorhandensein von funktionswichtigen Komponenten einer Anlage auch beim Ausfalleiner Komponente die Funktion weiterhin aufrecht erhalten bleibt. (2)
• Ziel der unmittelbaren Sicherheitstechnik ist es, die Sicherheit unmittelbar durch die sichere Gestaltung der eingesetzten Systeme und Bauteile zu erreichen. 2b) Neben der unmittelbaren Sicherheitstechnik wird nach DIN VDE 1000 noch zwischen der mittelbaren und hinweisenden Sicherheitstechnik unterschieden. Beschreiben Sie kurz, was unter diesen Sicherheitstechniken zu verstehen ist. KON-2007-08 b) Mittelbare und hinweisende Sicherheitstechnik:Unter mittelbarer Sicherheitstechnik werden der Aufbau von Schutzsystemen und die Anordnungvon Schutzeinrichtungen verstanden, wenn die Gefährdung nicht zu vermeiden ist. (2)Die hinweisende Sicherheitstechnik warnt vor Gefahren und macht Gefährdungsbereiche kenntlich.Sie ist häufig als zusätzliche Sicherheitsmaßnahe notwendig. (2)
• Schraubenverbindungen benötigen zum Lösen ein äußeres Moment. Bei dynamischer Belastung kann es unter bestimmten Bedingungen trotzdem zum Lockern oder selbständigem Losdrehen kommen. 3a) Erläutern Sie das Phänomen des sich selbständigen Losdrehens von Schraubenverbindungen, die dynamisch quer zur Achse beansprucht werden. KON-2007-08 a) Phänomen des selbständigen Losdrehens von Schraubenverbindungen:Kann die Querkraft zwischen den verspannten Teilen durch die Reibung nicht mehr übertragenwerden, kommt es zu einer Verschiebung der Bauteile zueinander und die Schraube erleideteine wechselnde Biegeverformung. Bei Zunahme der Querkraft wird der Reibschluss auch unterdem Kopf durchbrochen. In der Mutter kommt es dann zu kleinen Bewegungen der Flankenzueinander. In diesem Zustand ist die Schraubenverbindung scheinbar reibungsfrei. Es wirkt eininneres Losdrehmoment und die Schraube löst sich selbst.
• Schraubenverbindungen benötigen zum Lösen ein äußeres Moment. Bei dynamischer Belastung kann es unter bestimmten Bedingungen trotzdem zum Lockern oder selbständigem Losdrehen kommen. 3b) Durch welche konstruktiven Maßnahmen kann bei großen Querkräften ein selbständiges Losdrehen von Schraubenverbindungen wirksam (!) vermieden werden? Nennen Sie mindestens drei. KON-2007-08 b) Konstruktive Maßnahmen zur Vermeidung des selbständigen Losdrehens:• Erhöhung der Nachgiebigkeit der Verbindung (extrem kurze Schrauben vermeiden)• Vergrößerung der Kopfreibung• Begrenzung bzw. Vermeidung der Querverschiebung (Anschlag, Passschraube)• Verwendung von Schrauben und Muttern mit Sperrzahn- bzw. Rippenprofilen• Verkleben im Gewinde mit Schraubenklebstoff
• Den Zusammenhang zwischen welchen Größen stellt die Federkennlinie im Federdiagramm für (4a): (1) Zug-, Druck und Biegefedern und (2) für Verdrehfedern dar? KON-2007-08 a) Federkenngrößen:(1) Zug-, Druck- und Biegefedern: Federkraft F (0,5) und Federweg s (0,5)(2) Verdrehfedern: Drehmoment M (0,5) und Verdrehwinkel ϕ (0,5)
• Beschreiben Sie, für welche (allgemeinen) Anwendungen Federn mit progressiver und für welche Federn mit degressiver Kennlinie eingesetzt werden. (4c) KON-2007-08 c) Anwendungen von Federn mit progressiver und mit degressiver Kennlinie:Federn mit progressiver Kennlinie werden zur Schwingungsbekämpfung und als Anschlagsfedernverwendet, da mit zunehmender Einfederung die Federkraft überproportional zunimmt unddamit praktisch der Federweg begrenzt wird. (2)Federn mit degressiver Kennlinie finden dann Anwendung, wenn größere Wegänderungen nurgeringe Kraftänderungen bewirken sollen (Federkraftbegrenzung), z. B. zum Spielausgleich. (2)
• Nennen Sie die drei Bedingungen, die zum Aufbau des hydrodynamischen Druckes bei Gleitlagern erfüllt sein müssen. 6a KON-2007-08 a) Bedingungen zum Aufbau des hydrodynamischen Druckes bei Gleitlagern:• Vorhandensein eines sich in Bewegungsrichtung verengenden Lagerspaltes.• Bewegung mindestens eines Gleitpartners, wodurch ein Strömungszustand entsteht.• Haften des Schmierstoffes an den Oberflächen der Gleitpartner.
• b) Erläutern Sie die wesentlichen Unterschiede - in Bezug auf die Schmierung - zwischen hydrodynamischen und hydrostatischen Gleitlagern. 6b KON-2007-08 b) Wesentliche Unterschiede zwischen hydrodynamisch und hydrostatisch geschmierten Gleitlagern:Während bei hydrodynamischer Schmierung die Druckerzeugung selbsttätig durch die Bewegungder Gleitpartner erfolgt, wird bei hydrostatischer Schmierung der notwendige Schmierfilmdruckdurch externe Druckerzeugung (Pumpen) erreicht. (2) Bei hydrostatischer Schmierung ist ein(fast) reibungsloser Anlauf unter Last möglich. (1)
• 4. Lamellenkupplung 4.1 Beschreiben Sie, unter Verwendung der in der Skizze angegebenen Legende, die Funktionsweise der abgebildeten Lamellenkupplung. WB_TB_KON_P11_130126 4.1 Funktionsweise der abgebildeten Lamellenkupplung: Bei der Lamellenkupplung sind die Nocken (1a und 2a) der Innenlamellen (1) und Außenlamellen(2) formschlüssig mit den Nuten im Innenteil (3) und Außenteil (4) der Kupplungverbunden. Die Lamellen werden über mehrere am Umfang angeordnete Winkelhebel (5),die mit einem Schaltring (6) betätigt werden, zusammengepresst.
• 4. Lamellenkupplung 4.2 Warum sind bei der dargestellten Kupplung mehrere Lamellen hintereinander geschaltet? WB_TB_KON_P11_130126 4.2 Grund für die Hintereinanderschaltung mehrerer Lamellen: 2Durch die Hintereinanderschaltung mehrerer Lamellen (bzw. Reibstellen) werden die resultierendeReibkraft und damit das übertragbare Moment erhöht.
• 4. Lamellenkupplung 4.3 Lamellenkupplungen sind asynchron schaltbar. Erläutern Sie, was unter dem Begriff „asynchron schaltbar“ verstanden wird und welche Nachteile damit verbunden sind WB_TB_KON_P11_130126 4.3 Asynchron schaltbar und damit verbundene Nachteile: 4Asynchron schaltbar bedeutet, dass die Kupplung unter Last (und auch bei jeder Differenzgeschwindigkeit) betätigt bzw. geschaltet werden kann (2). Beim Einkuppeln entstehtinfolge des vorübergehenden Rutschens der Kupplung Reibungswärme und Verschleiß anden Reibflächen (2).
• Neben der Übertragung von Drehmomenten (und damit der Drehbewegung) haben Kupplungen eine Rei-he von verschiedenen Zusatzaufgaben zu erfüllen. 3.1 Nennen Sie mindestens drei dieser Zusatzaufgaben WB_TB_KON_P11_110723 3.1Zusatzaufgaben von Kupplungen: - Ausgleich von Lageabweichungen von der Koaxialität (Versatz und Schiefstellung der Achsen von Primär- und Sekundärseite) und von axialen Abständen.- Elastisches Verhalten in Richtung der Drehbewegung (Drehelastizität zur Dämpfung von Schwingungen und Stößen).- Selbsttätiges (bei Überlastung oder bei bestimmten Grenzbetriebsgrößen, z. B. bei bestimmter Drehzahl) oder fremdgeschaltetes Ein- und Auskuppeln.- Besondere Formen der Bewegungsübertragung (Anlaufcharakteristik, Richtung der Drehmomentübertragung).
• Neben der Übertragung von Drehmomenten (und damit der Drehbewegung) haben Kupplungen eine Rei-he von verschiedenen Zusatzaufgaben zu erfüllen. 3.2 Die nachfolgende Explosionszeichnung zeigt schematisch den Aufbau einer drehzahlbetätigten Kupplung (Fliehkraftkupplung). Beschreiben Sie die Funktionsweise dieser Kupplungsart. WB_TB_KON_P11_110723 3.2Funktionsweise einer Fliehkraftkupplung:Drehzahlbetätigte Kupplungen besitzen auf der Primärseite radial beweglich angeordnete Fliehgewichte, die sich unter Wirkung der Fliehkräfte nach außen bewegen und sich an den Reibdurchmesser der Sekundärseite (Kupplungsglocke) anlegen. Nach Erreichen einer bestimmten Drehzahl wird selbständig und allmählich eingekuppelt.
• Bei Bolzen und Stiften handelt es sich um häufig verwendete Konstruktions- bzw. Maschinenelemente. 3.2 Bolzen sind unter bestimmten Einbaubedingungen gegen axiales Verschieben zu sichern. Geben Sie an, welche axialen Sicherungselemente in den folgenden Abbildungen dargestellt sind. WB_TB_KON_P11_110212 3.2 Axiale Sicherungselemente für Bolzen:a) Splintb) Sicherungsringc) Mutter
• Als ein Beispiel für eine kraftschlüssige Schaltkupplung ist rechts eine mechanisch betätigte Lamellenkupplung skizziert. 4.1 Beschreiben Sie ausführlich, wie die Drehmomentübertragung bei kraftschlüssigen Schaltkupplungen erfolgt. WB_TB_KON_P11_100213 4.1 Drehmomentübertragung bei kraftschlüssigen Schaltkupplungen: 4Kraftschlüssige Schaltkupplungen übertragen das Drehmoment durch Reibung. Zur Erzeugungder Reibungskräfte ist dabei eine Anpresskraft auf die mit der Primär- bzw.Sekundärseite verbundenen Reibflächen notwendig.
• Als ein Beispiel für eine kraftschlüssige Schaltkupplung ist rechts eine mechanisch betätigte Lamellenkupplung skizziert. 4.2 Warum sind bei der dargestellten Kupplung mehrere Lamellen hintereinander geschaltet? WB_TB_KON_P11_100213 4.2 Grund für die Hintereinanderschaltung mehrerer Lamellen: Durch das Hintereinanderschalten mehrerer Lamellen (bzw. Reibstellen) werden die resultierendeReibkraft und damit das übertragbare Moment erhöht.

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