Maschinenelemente - erledigt Flashcards
Maschinenelemente
sind Bauteile die in gleicher oder ähnlicher Form in technischen Gebilden enthalten sind. Ihre Eigenschaften sind gut erforscht und sie bieten verlässliche Lösungen für immerwiederkehrende Einzelaufgaben beim Konstruieren einer Maschine. Müssen nur individuell angepasst werden.
Maß für Beanspruchung eines Bauteils
Ist die Spannung. Die auf eine Flächeneinheit bezogene Kraft.
Wovon hält di eHaltbarkeit eines Bauteils ab
Maßgeblich vom zeitlichen Verlauf der Spannung und proportional dazu von der Belastungsänderung.
Lastfälle drücken die Verschiedenen Arten der Änderung von Belatungsgrößen aus .
Ruhende
Schwellende
Wechselnde Beanspruchung
Tatsächlich verlaufen die Bealstunge aber viel komplizierter und sind meist Überlagerunge aus mehreren Lastfällen.
Ruhende Beanspruchung
Spannung steigt zügig auf einen bestimmten Wert und behält diesen während einer Längeren Zeit bei. (Statisch)
Schwellende Beanspruchung
Spannung steigt ständig von 0 auf einen Höchstwert und sinkt wieder auf 0. (dynamisch)
Wechselnde Beanspruchung
Spannung schwankt ständig zwischen einem Positiven und negativem Höchstwert. (dynamisch)
Grundbeanspruchungen:
Zug Druck Biegung Schub Torsion
Die äußeren Kräfte wirken in Richtung der Stabachse. Die Zugspannung wirkt über der Querschnittsfläche gleichmäßig verteilt. - seile stäbe stangen ketten
Kräfte wirken in Richtung der Stabachse. Druckspannugn wirkt über Fläche gl. (+Flächenpressung ebene)
Infolge äußerer Kräfte wird die Stabachse gebogen. Der Querschnitt hat ein Moment zu übertragen welches als Biegemoment auf die Fläche senkrecht steht. Die inneren Kräfte erzeugen sowohl Zug als auch Druckspannungen. - Wellen Bolzen Stifte
Die äußere Kraft wirkt quer zur Trägerachse. Die inneren Kräfte erzeugen als Querkräfte in der Schnittläche Schubspannung. - Nieten bolzen stifte (Scherspannung bei senkrecht zur oberfläche stehnder Kraft)
Liegt vor wenn der Querschnitt ein Moment zu übertragen hat, welches als Torsionsmoment in der Querschnittseben wirkt. - wellen, drehstabfedern
Zusammengesetzte Beanspruchung
Wenn 2 oder mehrere Grundbeanspruchen gleichzeitig auftreten.
Einachsiger Spannungszustand: Spannung in 1 Richtung
Zweiachsiger Spannungszustand : Spannung in 1 Ebene
Dreiachsiger Spannungszustand : Spannung in allen 3 Raumrichtungen
Ruhende Beanspruchung
Elastizitätsmodul
Berechnugn mit Werten des Zugversuchs
Elastizitätsmodul: Maß für das elastische Verhalten eines Werkstoffes. E= Spannung/ Dehnung.
Dehnung : Delta l / l0
EModul von Stahl 210000 N/mm²
Alu 70000
Schwingende Beanspruchung
Zeitfestigkeit
Dauerfestigkeit
Werte aus Dauerschwingversuchen
Bruch der Prüfstäbe meist bei kleinerer Spannung. Festigkeitsgrenden werden in Dauerschingversuchen ermittelt.
Zeitfestigkeit: Nennspannung bei der ein Prüfstab nach bestimter Schwingspielzahl bricht.
Stahl 10^7
Alu 10^8
Dauerfestigkeit. Grenzspannung die der Werkstoff noch dauernd ertragen kann.
Gestaltfestigkeit:
Nennspannung die unter sschwingender Beanspruchung gerade noch ertragen wird.
Die durch Form und bearbeitung beeinflusste Dauerfestigkeit eines Bauteilquerschnitts lässt sich mit Faktoren aus Dauerfestigkeit berechnen.
Größeneinfluss
Oberflächenbeiwert
Formzahl
Kerbwirkzahl
Festigkeitsnachweiß
Für gefährdete Bauteilquerschnitte ist nachzuweisen dass die Beanspruchungen ertragen werden können.
Spannungsnachweiß mit Nennspannungen
Vorhandene Spannung < Zulässige Spannung
Schmelzschweissverfahren
Vorteile
Nachteile
Schweisszusatz
Schmelzschweissen ist das Vereinigen von Werkstoffen unter anwendung von wärme in einem örtlich begrenzten bereich.
Mit oder ohne Schweißzusätze aber ohne druckanwendung.
keine Modell/Werkzeugkosten
geringer Werkstoffaufwand
nur Artgleiche Werkstoffe
Verzug
Gefügeumwandlung
stromführend abschmelzende Drahl/Stabelektroden
nicht stromführend abschmelzende Drahl/Stabelektroden
Schweissen Nahtarten formen
Nahtdicke
Fuge
Stossarten Stumpfstoss Überlappstoss Doppel T T Eck Parallel
Nähte
Stumpfnaht
Kehlnaht
Sonstige Nähte
so dick wie dünnstes zu verbindendes Teil oder höhe des gleichschenkeligen Dreiekcs
Fuge ist die Stelle an welcher die Teile durch Schweissen vereinigt werden sollen.
Richtlinien für Schweissgestaltung
Kraftumlenkung in der Schweisszone vermeiden
Zugbeanspruchung in der Nahtwurzel vermeiden
Nahthäufungen vermiden
Geringes Nahtvoluem anstreben
Halbzeuge bevorzugen
Zugdruckbeanspruchung berechnen schweissen
Spannung vorhanden < Spannung zulässig
Spannung = Kraft auf Schweissnaht / Schweissnahtfläche
Pressschweissverbindungen
Vor/Nachteile
Erwärmung durch
Schweissen unter Anwendung von Kraft ohne oder mit Schweisszusätzen.
Geringer Zeitaufwand
Planare aufeinanderliegende flächen nötig
Heizelemente
Brenngas
Reibung/Ultrascahll
Widerstand (Strom)
Richtlinien Punktschweissverbindung
nie mehr als 3 Teile
Dicke <5mm
möglichst nur Scherbeanspruchung
gute Zugänglichkeit der Schweisstelle
Schweisspunktdurchmesser = Wurzel (25xblechstärke)
Einschnittige Verbindung 1 Verbindungsebene
Zweischnittige .. 2Verbdinugnsebenen
Löten - Lötverbindungen
Spaltlöten
Fugenlöten
Lötstellengestaltung
thermisches Verfahren zum stoffschlüssigen fügen mit hilfe eines Zusatzmetalls.
Hochtemp löten: Lotverbindung erreicht meist die Festigkeit des Grundwerkstoffs durch hohe Temperaturen.
Spaltlöten
h kleiner 0,25mm Kappilarwirkung
Fugenlöten
h größer 0,25mm V oder X Form
Lötstelle so gestalten dass Lot gut einfließen kann.
Erweiterungen im Lötspalt vermindern die Kapillarwirkung
Senkrecht zum Lötfluss liegende Riefen vermindern das fließen
Riefen in Flussrichtung unterstützen das Fließen
Stumpfstösse bei Blechen sind wegen der kleinen Fläche ungeeignet.
Schwesstemperatur < Schmelztemp. des Werkstoffs.
Verschiedene Werkstoffe mögl. Nichtmetall. Werkstoff. möglich geringe Termperatur Geringer Verzug mehrerer lötstellen gleichzeitig
korrossionsgefhar durch potentialunterschied lot - werkstoff
festigkeitsminderung durhc flussmitteleinschlüsse möglcih
verzunderung bei zu hoher Temperatur
Klebstoffe
2 Arten
Gestaltung
Physikalisch und Chemisch Abbindende
Physikalisch abbindende: Klebschicht durch Ablüften von Lösungsmitteln
Chemisch abbindende: Entstehung hochmolekularer Verbindungen während des Abbindens
Zugbeanspruchung vermeiden
Scherbeanspruchung erwünscht