K4 : Bolzen, Stifte und Sicherungselemente (completed With Ans)✅

Question 1

-Welche vier wesentlichen Lastfälle treten prinzipiell in Bolzenverbindungen auf?

-Definieren Sie diese.

Answer 1

• Spiel in der Gabel und in der Stange ; Punktlast
• Spiel in Gabel und Stange ; Flächenlast
• Spiel in der Stange, Presssitz Gabel
• Spiel in der Gabel, Presssitz Stange

…..Or…..(better follow the above ans)

a) Prinzipielle Gestaltung :

b) Einbaufall1 : Der Bolzen sitzt in der Gabel und in der Stange mit einer Spielpassung

c) Einbaufall 2 : Der Bolzen sitzt in der Gabel mit einer Übermaßpassung und in der Stange mit einer Spielpassung

d) Einbaufall 3 : Der Bolzen sitzt in der Stange mit einer Übermaßpassung und in der Gabel mit einer Spielpassung

Question 2

Zeichnen Sie schematisch (aber korrekt) den Lastverlauf für alle vier in der Vorlesung gezeigten, wesentlichen Lastfälle in Bolzenverbindungen.

Answer 2

Fall 1a:
In jeder Gabelseite greift mittig F/2 an und in der Stange greift die Kraft punktförmig an
Fall 1b:
Das gleiche wie bei 1a, jedoch sind die Punktlasten jetzt Flächenlasten
Fall 2:
Alleinig eine Punktlast in der Stange
Fall 3:
Eine Flächenlast auf jeder Gabelseite und keine Kraft in der Stange

Question 3

Warum macht man den Bolzenwerkstoff härter als den Grundwerkstoff?

Answer 3

Fressgefahr und übermäßigen Verschleiß zu vermeiden

Question 4

Wie werden Achshalter ausgerichtet und warum?

Answer 4

Achshalter werden entgegen der Last oder parallel angeordnet,

sodass die Schrauben nicht belastet werden.

Question 5

Worin unterscheiden sich Stifte und Bolzen?

Answer 5

1. Bolzen lassen meist Schwenkbewegungen (zumindest eines Teils) zu.
   Stifte lassen meist keine (relativen) Schwenkbewegungen zu.
2. Bolzen sind eher als Gelenke zu verstehen.
   Stifte dienen oft der Lagesicherung (z.B. die Verstiftung von
   Getriebegehäusehälften) oder sollen Scherkräfte aufnehmen, also
   dienen der festen Verbindung zweier Bauteile.

Question 6

In welchen Fällen wird der Festigkeitsnachweis für Stifte geführt?

Answer 6

Stifte rechnet man nicht, wenn es sich nur um Lagesicherungen
handelt.

Werden hingegen große Kräfte übertragen, erfolgt eine
Nachrechnung der Quer,- Längs und Steckstiftverbindungen !

Question 7

Wie bestimmt man formelmäßig

-die Schubspannung,
-Flächenpressung und
-Biegespannung

im Bolzen?

Answer 7

Sigma_max = M_b_max / W_b

Tau_max = 4/3 F / (2 A_s) = 4/3 * Tau_m

p = F / A_proj

Question 8

Welcher Bolzen ist hier dargestellt?

(Refer to pic in pg 63 of K4 vorlesung slides)

Das Bild zeigt Eine Verbindung zwischen einer Tür und einem Pfosten. Am Pfosten sind zwei Bleche mit jeweils einem Loch in der Mitte senkrecht zum Pfosten ausgerichtet und angeschweißt. Zwischen den beiden Blechen ist ein Gewinde mit einem Ring am Ende, wodurch man einen Stift oder Bolzen stecken kann. Durch die beiden Bleche und den Ring wird ein Bolzen zur Verbindung gesteckt

Answer 8

Gewindebolzen mit Öse

Question 9

Welche Spannungen treten -bezogen auf Wange und Scheitel- in einer Bolzengabel mit Spiel auf?

Answer 9

Im Wangenquerschnitt treten Normalspannungen,

im Scheitelquerschnitt tauchen Biegespannungen und Schubspannungen auf

Question 10

Zeigen Sie, wie Querstiftverbindungen gerechnet werden.

Answer 10

• Es wird die Mittlere Flächenpressung der Nabe,
  die Maximale Flächenpressung der Welle und
  die Scherspannung im Stift ermittelt
• Die Werte werden mit den zulässigen Werten verglichen

Question 11

Wie werden Steckstiftverbindungen gerechnet?

Answer 11

Bei der Steckstiftverbindung kommt es zu Biegespannungen im Stift und zu Spannungen im Bohrloch.

Diese wird berechnet und mit dem zulässigen Wert verglichen.

Question 12

Wie werden Längsstiftverbindungen gerechnet?

Answer 12

Es wird die Flächenpressung und die Scherspannung im Stift bestimmt

und mit den zulässigen Werten verglichen.

Question 13

Welche Stiftverbindungen sind als Welle-Nabe-Verbindung geeignet?

Answer 13

Die Längsstiftverbindung ist gut als Verbindung geeignet,

die Querstiftverbindung findet auch Anwendung.

Oft wird die Querstiftverbindung auch als Überlastschutz verwendet, somit werden keine teuren Maschinenelemente beschädigt.

Question 14

Welche Sicherungselemente kennen Sie zur Befestigung eines Lagerdeckels?

Answer 14

Federstecker???

Question 15

Aus welchem Grund werden Bolzen manchmal geschmiert und manchmal fest eingespannt?

Answer 15

Je nach Funktion ist es teilweise hilfreich die Bolzen zu schmieren.

Stehen sie in einer Funktion, bei der sie häufige Drehbewegungen ausführen, so erlaubt eine Schmierung eine bessere Funktion (Wirkungsgrad)

Haben wir aber bspw. Schweißbolzen mit Gewinde bewirkt eine Schmierung nichts, es kann ganz im Gegenteil zu einer Einschränkung der Funktion kommen

Question 16

Was müssen Sie bei der Gestaltung einer Befestigung mit Sicherungsring beachten?

Answer 16

Diese werden auch auf ähnliche Beanspruchungen belastet, diese sind teilweise nachzuweisen.

Des Weiteren kann es bei hohen Drehzahlen zu einem Ablösen kommen (Fliehkraft).

Question 17

Machen Sie sich mit den Vor- und Nachteilen diverser Stiftverbindungen (Kegelstifte, Zylinderstifte, Kerbstifte, Spannstifte) vertraut.

Answer 17

Kegelstifte:
Vorteile: Können immer wieder eingebracht werden wegen kegeliger Aufnahmen.
-Somit wird der Verschleiß beim Ein- und Ausbauen kompensiert
Nachteile: Kegeliges Aufreiben ist teuer.

Zylinderstifte:
Vorteile: Luft oder Öl kann entlang einer flachen Rille entweichen - Einsatz bei hochbeanspruchten Teilen-Vorrichtungs- und Werkzeugbau
Nachteil : Aufreiben ist teuer, - Nicht rüttelfest

Kerbstifte:
Vorteil : wiederverwendbar- Rüttelfester Sitz- Einfach zu bohren ohne Nachbearbeitung
Nachteil : ??

Spannstifte:
Vorteil : können leicht demontiert werden, wiederverwendbar - Rüttelfester Sitz- Einfach zu bohren ohne Nachbearbeitung
Nachteil : Beim Einbau muss die Kraftrichtung relativ zum Schlitz beachtet werden

Question 18

Ordnen Sie im System „Einheitsbohrung“ die zugehörigen Passungsbereiche (Buchstaben) für

eine Übermaß-,
eine Übergangs- und
eine Spielpassung

zu.

Answer 18

Acronym to remember : Alte Herren jagen Nashörner. Ab P fängt Pressung an

-> Von A bis H ist Spielpassung, von J bis N ist Übergangspassung und ab P liegt eine Presspassung (aka Übermaßpassung) vor.

Question 19

Sind die im Anhang dargestellten Automatenstähle Qualitäts- oder Edelstähle?

Answer 19

Keine Wellen im Anhang (?) (yup, none is shown in vorlesung slide..so just skip this ques)

Question 20

Was beachten Sie, wenn Sie konstruktiv die erneute Demontage von Zylinderstiften vorsehen?

Answer 20

Ob die erforderliche Pressung in der Bohrung noch weiterhin gegeben ist.

Durch eine häufige Demontage kann es passieren, dass die Bohrlochreibung nicht mehr ausreichend groß ist.