Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

WWU – Institut für Technik und ihre Didaktik – Hein Maschinentechnik – 4. Übertragungselemente 1 4. Übertragungselemente – Wellen, Kupplungen, Rohrleitungen.

Ähnliche Präsentationen


Präsentation zum Thema: "WWU – Institut für Technik und ihre Didaktik – Hein Maschinentechnik – 4. Übertragungselemente 1 4. Übertragungselemente – Wellen, Kupplungen, Rohrleitungen."—  Präsentation transkript:

1 WWU – Institut für Technik und ihre Didaktik – Hein Maschinentechnik – 4. Übertragungselemente 1 4. Übertragungselemente – Wellen, Kupplungen, Rohrleitungen (Rotationsleistung 1) Verlustleistung Q Als Übertragungselemente bezeichnet man solche Bauelemente, die den mechanischen Energiefluss (mechanische Leistung) weiterleiten, umleiten und ein- und ausschalten können. Dabei bleibt die Energieart erhalten. Bei der mechanischen Energie betrifft dies die Parameter : Drehzahl und Drehmoment, Ein und Aus sowie Übertragungsrichtung aber auch Druck und Volumenstrom (Rotationsleistung 2) Welle Kupplung (Strömungsleistung 1) Verlustleistung Q (Strömungsenergie 2) Rohr

2 WWU – Institut für Technik und ihre Didaktik – Hein Maschinentechnik – 4. Übertragungselemente Wellen Im Gegensatz zu Achsen sind Wellen ausschließlich umlaufend. Sie übertragen stets ein Drehmoment und sind meist noch zusätzlich auf Biegung beansprucht. Die Biegung tritt hier, wie bei umlaufenden Achsen, auf. Wellen werden also auf Biegung, Umlauf- biegung und Torsion beansprucht. Wellenarten: Hohlwellen Läuferwelle eines Elektromotors Wellen eines Kfz - Getriebes Vollwellen Arbeitsspindel einer Drehmaschine Überträgt die Leistung aus dem Motor heraus Überträgt die Leistung für unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse Überträgt die Leistung auf das Futter und damit auf das Werkstück

3 WWU – Institut für Technik und ihre Didaktik – Hein Maschinentechnik – 4. Übertragungselemente 3 Kurbelwellen Kurbelwelle eines Vierzylinder – Viertakt - Ottomotor Profilwellen Gelenkwellen Biegsame Wellen Profilwellen sichern die Übertragung großer Drehmomente durch Formschluss. Gelenkwellen ermöglichen, Dreh- momente von nicht fluchtenden Wellen zu übertragen Biegsame Wellen übertragen Drehmomente abstands- und richtungsunabhängig. Wandelt die Bewegung der Kolben in Rotation um und überträgt die Leistung aus dem Motor heraus

4 WWU – Institut für Technik und ihre Didaktik – Hein Maschinentechnik – 4. Übertragungselemente Kupplungen Kupplungen dienen zum Übertragen von Drehmomenten zwischen Wellenenden. Sie werden in der Regel als lösbare Wellen-Verbindungen hergestellt, um Baugruppen leichter montieren und warten zu können. Außerdem können sie für zusätzliche Nebenfunktionen konstruiert sein. Die Vielzahl von Ausführungsformen lässt sich unter funktionalen Gesichtspunkten in 4 Gruppen einteilen: HauptfunktionNebenfunktionArtWirkprinzipBeispiele Übertragung von Drehmomenten zwischen zwei Wellenenden lösbare Verbindung zwischen den Wellen ohne Ausgleich von: -Längsabweichung -Querabweichungen -Winkelabweichung der Wellenenden Ausgleich von: -Drehmomentstößen -Unterbrechen des Kraftflusses starre Kupplung bewegliche Kupplung drehelastische Kupplungen schaltbare Kupplungen Formschluss Kraftschluss oder Formschluss Stiftkupplung Klauenkupplung Kreuzscheiben-K. Kreuzgelenk-K. elast.Klauen-K. elast. Bolzen-K. Einscheiben-K. Lamellen-K. Klauen-K.

5 WWU – Institut für Technik und ihre Didaktik – Hein Maschinentechnik – 4. Übertragungselemente 5 Die Berechnung der Kupplungen erfolgt nach dem zu übertragenden Nenndrehmoment unter Berücksichtigung eines Stoßfaktors k: M Nenn : Nenndrehmoment in Nm M: Auslösedrehmoment in Nm n: Drehzahl in min -1 P: Leistung in kW Aus diesem Moment ergeben sich die wirkenden Umfangskräfte, die bei kraftschlüssigen Kupplungen durch die Reibungskräfte und bei formschlüssigen Kupplungen durch die Scherkräfte übertragen werden müssen. Verhalten der Kupplung während des Schaltvorgangs: formschlüssige Kupplungkraftschlüssige Kupplung stoßartige Beschleunigung ruckartige Verzögerung t n n t Drehzahl des Antriebes vor dem Schalten Drehzahlabfall des Antriebes beim Eingreifen Drehzahl des Abtriebes vor dem Schalten Drehzahlanstieg des Abtriebes beim Eingreifen Beschleunigung beider Teile Nenndrehzahl Drehzahl des Antriebs vor dem Schalten Drehzahl des Abtriebes vor dem Schalten Drehzahlabfall des Antriebes beim Rutschen Drehzahlanstieg des Abtriebes beim Rutschen Beschleunigung beider Teile Nenndrehzahl trtr während t R rutschen die Reibflächen bei n H geht R in H über, Kuppl. greift nNnN nNnN nHnH

6 WWU – Institut für Technik und ihre Didaktik – Hein Maschinentechnik – 4. Übertragungselemente 6 Schaltbedingungen für Kupplungen Um große Massenkräfte zu vermeiden, muss beim Kupplungsvorgang n = n 1 n 2 gegen 0 gehen. D.h. die Kupplung ist im Stillstand (Auslauf) oder Gleichlauf zu schalten. beliebig schaltbar, aber die Erwärmung, verursacht durch die Reibungsarbeit W R, darf nicht zu groß werden, d.h. t R muss minimal sein. formschlüssige Kupplung: kraftschlüssige Kupplung: Betätigungsarten von Kupplungen fremd geschaltet:1. mechanische Betätigung ( Hebel / Gestänge, Bowdenzug ) 2. hydraulische Betätigung 3. pneumatische Betätigung 4. elektromagn. Betätigung selbst schaltend: Schalten in Abhängigkeit einer Betriebsgröße: 1. Drehmoment: Sicherheitskupplung 2. Drehzahl: Anlaufkupplung (Fliehkraftkupplung) 3. Drehrichtung: Überholkupplung (Freilauf)

7 WWU – Institut für Technik und ihre Didaktik – Hein Maschinentechnik – 4. Übertragungselemente Rohrleitungen Rohrleitungen sind Übertragungselemente für flüssige und gasförmige Energie übertragende Medien, die gleichzeitig die Stütz- und Führungsfunktion für diese Medien mit beinhalten. A : Querschnitt der Rohrleitung Die Übertragungsleistung P der Rohrleitung ist in Nms -1, W Die Strömung verursacht infolge der Reibung in der Rohrleitung einen Druckabfall p. A p1p1 p2p2 Vergleiche die Analogie zur elektrischen Strömung (Spannungsabfall) Mechanismus der Energieübertragung: Die Antriebsgröße Druck p in Nm -2 verursacht den Volumenstrom in m 3 s -1 mit dem Durchschnittswert der Strömungsgeschwindigkeit ist in m s-1.

8 WWU – Institut für Technik und ihre Didaktik – Hein Maschinentechnik – 4. Übertragungselemente 8 Die Werkstoffanforderungen an das Rohrmaterial ergeben sich aus dem Druck der Temperatur der Aggressivität des Mediums der geforderten Beweglichkeit des Rohres Werkstoffe für starre Rohre : GG, St, Cu, Pb, Beton ( armiert ), Steingut, Hartporzellan, Hartglas biegbare Rohre: Pb, Kunststoff (PE ) bewegliche Rohre: Schläuche aus Metall (Wellrohre), Gummi, weiche Kunststoffe Gesichtspunkte für die Verlegung von Rohrleitungen: möglichst geradlinig ; Abstützungen in Bögen erforderlich ( Trägheitskräfte des strömenden Mediums ); Längenausgleichsmöglichkeiten ( zB. Bögen ) bei Heißwasser- und Dampfleitungen im Boden frostfrei und in Sand über größere Entfernungen geneigt ( 1 : 1000 ) mit Be- und Entlüftungsstellen und Entleerungsstellen

9 WWU – Institut für Technik und ihre Didaktik – Hein Maschinentechnik – 4. Übertragungselemente 9 Die mittlere Strömungsgeschwindigkeit : Sie ist ein oft benutzter Rechenwert. Die tatsächliche Strömungsgeschwindigkeit weicht davon ab. Verhalten des strömenden Mediums: Laminare Strömung (Schichtströmung) Die Stromfäden laufen parallel zuein- ander. Es ergibt sich ein parabolisches Geschwindigkeitsprofil. Der Druckverlust durch Reibung h v ist der mittleren Strömungsgeschwindigkeit proportional. Turbulente Strömung (Wirbelströmung) Die ständige Durchwirbelung ergibt ein gleich hohes Geschwindigkeitsprofil mit steilem Anstieg im Grenzschichtbereich. Der Druckverlust ist dadurch abhängig vom Quadrat der Strömungsgeschwindigkeit. Es werden zwei Strömungsarten unterschieden: v v Welche Strömungsart vorliegt, ist aus der REYNOLDs-Zahl erkennbar: Kritische REYNOLDs-Zahl: Re 2300 : laminare Strömung Re 2300 : turbulente Strömung

10 WWU – Institut für Technik und ihre Didaktik – Hein Maschinentechnik – 4. Übertragungselemente 10 Zur Steuerung bzw. Absperrung des Volumenstromes werden verschiedene Bauarten von Absperreinrichtungen benutzt. Die Unterscheidung der einzelnen Arten erfolgt nach der relativen Bewegung des Sperrkörpers zur Strömungsrichtung des Mediums am Dichtsitz. Steuerung des Volumenstroms 1. Absperr- und Rückschlagventil 2. Absperrschieber 3. Hähne

11 WWU – Institut für Technik und ihre Didaktik – Hein Maschinentechnik – 4. Übertragungselemente Die Verbindung zweier Wellenenden soll durch eine elastische Bolzenkupplung erfolgen. Es ist eine Leistung von 40 kW bei einer Drehzahl von 960 min-1 zu übertragen und der Stoßfaktor k = 1,5 zu berücksichtigen. Berechnen Sie das zu übertragende Drehmoment! Der Lochkreisdurchmesser der Bolzen beträgt d K = 180 mm, der Bolzen- und Gummipufferinnendurchmesses d beträgt 14 mm, die Anzahl der Bolzen ist z = 10, die Gummipufferlänge ist l = 13 mm (Kupplungsflanschdicke l 3 = 25 mm plus Kupplungshälftenabstand e 1 = 5 mm) Berechnen Sie die Flächenpressung zwischen dem Kupplungsbolzen und dem Gummipuffer! (p=1,5 nmm -2 ) Aufgaben Zum Verbinden der Welle eines Elektromotors mit der eines Schweißgenerators wird eine starre Kupplung gewählt. Die Leistung des E – Motors beträgt 8 kW, die Drehzahl 960 min-1 und der Stoßfaktor ist 2. Berechnen Sie das erforderliche Drehmoment der Kupplung. (M t : 159 Nm) 12. Mit Hilfe einer Klauenkupplung soll ein maximales Drehmoment von 40 Nm übertragen werden. Berechnen Sie die Flächenpressung zwischen den drei Klauen, wenn l N = 10 mm, d m = 40 mm und b N = 10 mm sind! (p=6,67 Nmm -2 )

12 WWU – Institut für Technik und ihre Didaktik – Hein Maschinentechnik – 4. Übertragungselemente 12

13 WWU – Institut für Technik und ihre Didaktik – Hein Maschinentechnik – 4. Übertragungselemente 13

14 WWU – Institut für Technik und ihre Didaktik – Hein Maschinentechnik – 4. Übertragungselemente 14

15 WWU – Institut für Technik und ihre Didaktik – Hein Maschinentechnik – 4. Übertragungselemente 15 Hülse geschnitten dargestellt Einbringen der Bohrungen in die Hülse Einfügen der Wellenenden Einbringen der Bohrungen in die Wellenenden Einsetzen der Stifte

16 WWU – Institut für Technik und ihre Didaktik – Hein Maschinentechnik – 4. Übertragungselemente 16

17 WWU – Institut für Technik und ihre Didaktik – Hein Maschinentechnik – 4. Übertragungselemente 17

18 WWU – Institut für Technik und ihre Didaktik – Hein Maschinentechnik – 4. Übertragungselemente 18


Herunterladen ppt "WWU – Institut für Technik und ihre Didaktik – Hein Maschinentechnik – 4. Übertragungselemente 1 4. Übertragungselemente – Wellen, Kupplungen, Rohrleitungen."

Ähnliche Präsentationen


Google-Anzeigen