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Inhaltsverzeichnis 1 Allgemeine und konstruktive Grundlagen 1.1 Arten und Einteilung der Maschinenelemente ............................ 1 1.2 Grundlagen des Normenwesens ........................................ 1 1.2.1 Nationale und internationale Normen, Technische Regelwerke ..... 2 1.2.2 Werdegang einer DIN-Norm ................................... 2 1.2.3 Dezimalklassifikation (DK) .................................... 5 1.3 Normzahlen (Vorzugszahlen und -maße) ................................ 5 1.3.1 Bedeutung der Normzahlen .................................... 5 1.3.2 Aufbau der Normzahlreihen ................................... 5 Grundreihen –– Abgeleitete Reihen –– Zusammengesetzte Reihen –– Rundwertreihen 1.3.3 Anwendung der Normzahlen ................................... 9 Ermittlung der Maßsta ¨be –– Darstellung der Beziehungen im NZ-Diagramm –– Rechnen mit NZ 1.3.4 Berechnungsbeispiele ......................................... 13 1.4 Allgemeine konstruktive Grundlagen ................................... 14 1.4.1 Konstruktionsmethodik ....................................... 15 Lo ¨sungswege zur Schaffung neuer Produkte –– Bewertungsverfahren 1.4.2 Grundlagen des Gestaltens .................................... 21 1.4.3 Rechnereinsatz im Konstruktions- und Entwicklungsprozess ....... 23 1.5 Literatur ............................................................ 25 2 Toleranzen, Passungen, Oberfla ¨ chenbeschaffenheit 2.1 Toleranzen ........................................................... 27 2.1.1 Maßtoleranzen ............................................... 27 Grundbegriffe –– Gro ¨ße der Maßtoleranz –– Anwendungsbereiche fu ¨r die Grundtoleranzgrade –– Lage der Toleranzfelder –– Direkte Angabe von Maßtoleranzen –– Maße ohne Toleranzangabe 2.1.2 Formtoleranzen .............................................. 30 2.1.3 Lagetoleranzen ............................................... 31 2.1.4 Toleranzangaben in Zeichnungen ............................... 31 Maßtoleranzen –– Form- und Lagetoleranzen 2.2 Passungen ........................................................... 32 2.2.1 Grundbegriffe ................................................ 32 2.2.2 ISO-Passsysteme .............................................. 34 System Einheitsbohrung (EB) –– System Einheitswelle (EW) 2.2.3 Passungsauswahl ............................................. 34 2.2.4 Tolerierungsgrundsa ¨ tze ........................................ 35 2.2.5 Toleranzketten ............................................... 36 2.3 Oberfla ¨ chenbeschaffenheit ............................................. 36 2.3.1 Gestaltabweichung ............................................ 36 2.3.2 Oberfla ¨ chenangaben in Zeichnungen ............................ 39 XIII

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Inhaltsverzeichnis

1 Allgemeine und konstruktive Grundlagen

1.1 Arten und Einteilung der Maschinenelemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.2 Grundlagen des Normenwesens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

1.2.1 Nationale und internationale Normen, Technische Regelwerke . . . . . 21.2.2 Werdegang einer DIN-Norm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21.2.3 Dezimalklassifikation (DK) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

1.3 Normzahlen (Vorzugszahlen und -maße) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51.3.1 Bedeutung der Normzahlen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51.3.2 Aufbau der Normzahlreihen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

Grundreihen –– Abgeleitete Reihen –– Zusammengesetzte Reihen ––Rundwertreihen

1.3.3 Anwendung der Normzahlen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9Ermittlung der Maßstabe –– Darstellung der Beziehungen imNZ-Diagramm –– Rechnen mit NZ

5 1.3.4 Berechnungsbeispiele . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131.4 Allgemeine konstruktive Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

1.4.1 Konstruktionsmethodik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15Losungswege zur Schaffung neuer Produkte –– Bewertungsverfahren

1.4.2 Grundlagen des Gestaltens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211.4.3 Rechnereinsatz im Konstruktions- und Entwicklungsprozess . . . . . . . 23

1.5 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

2 Toleranzen, Passungen, Oberflachenbeschaffenheit

2.1 Toleranzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 272.1.1 Maßtoleranzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

Grundbegriffe –– Große der Maßtoleranz –– Anwendungsbereiche fur dieGrundtoleranzgrade –– Lage der Toleranzfelder –– Direkte Angabe vonMaßtoleranzen –– Maße ohne Toleranzangabe

2.1.2 Formtoleranzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302.1.3 Lagetoleranzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 312.1.4 Toleranzangaben in Zeichnungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

Maßtoleranzen –– Form- und Lagetoleranzen2.2 Passungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

2.2.1 Grundbegriffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 322.2.2 ISO-Passsysteme. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

System Einheitsbohrung (EB) –– System Einheitswelle (EW)2.2.3 Passungsauswahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 342.2.4 Tolerierungsgrundsatze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 352.2.5 Toleranzketten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

2.3 Oberflachenbeschaffenheit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 362.3.1 Gestaltabweichung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 362.3.2 Oberflachenangaben in Zeichnungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

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5 2.4 Berechnungsbeispiele . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 402.5 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

3 Festigkeitsberechnung

3.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 443.2 Beanspruchungs- und Belastungsarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 443.3 Werkstoffverhalten, Festigkeitskenngroßen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

3.3.1 Statische Festigkeitswerte (Werkstoffkennwerte) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 493.3.2 Dynamische Festigkeitswerte (Werkstoffkennwerte) . . . . . . . . . . . . . . . 53

Grenzspannungslinie (Wohlerlinie) –– Dauerfestigkeitsschaubilder (DFS)–– Dauerfestigkeitskennwerte

3.4 Statische Bauteilfestigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 573.5 Gestaltfestigkeit (dynamische Bauteilfestigkeit) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

3.5.1 Konstruktionskennwerte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59Kerbwirkung und Stutzwirkung –– Oberflachengute –– Bauteilgroße ––Oberflachenverfestigung –– Sonstige Einflusse –– Konstruktionsfaktor(Gesamteinflussfaktor)

3.5.2 Ermittlung der Gestaltfestigkeit (Bauteilfestigkeit) . . . . . . . . . . . . . . . . 64Gestaltwechselfestigkeit (Bauteilwechselfestigkeit) –– Gestaltdauerfestig-keit (Bauteildauerfestigkeit)

3.6 Sicherheiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 673.7 Praktische Festigkeitsberechnung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

3.7.1 �berschlagige Berechnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69Statisch belastete Bauteile –– Dynamisch belastete Bauteile

3.7.2 Statischer Festigkeitsnachweis. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 703.7.3 Dynamischer Festigkeitsnachweis (Ermudungsfestigkeitsnachweis) . . . 713.7.4 Dynamischer Festigkeitsnachweis –– Einzelbelastungen, Lastkollektive,

Zeitfestigkeit, Dauerfestigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 723.7.5 Tragfahigkeitsnachweis im Stahlbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76

Teilsicherheitskonzept fur den Bauteilnachweis –– Berechnungsmethoden5 3.8 Berechnungsbeispiele . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78

3.9 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84

4 Tribologie

4.1 Funktion und Wirkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 854.2 Reibung, Reibungsarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 854.3 Reibungszustande (Schmierungszustande) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 884.4 Beanspruchung im Bauteilkontakt, Hertzsche Pressung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 894.5 Schmierstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91

4.5.1 Schmierole . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91Eigenschaften der Schmierole –– Einteilung der Schmierole

4.5.2 Schmierfette . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 944.5.3 Sonstige Schmierstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95

4.6 Schmierungsarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 964.7 Schaden an Maschinenelementen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96

4.7.1 Verschleiß . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 984.7.2 Korrosion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 984.7.3 Schadensbilder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100

4.8 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100

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5 Kleb- und Lotverbindungen

5.1 Klebverbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1025.1.1 Funktion und Wirkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102

Physikalisch abbindende Klebstoffe (Losungsmittel- und Dispersionskleb-stoffe) –– Chemisch abbindende Klebstoffe (Reaktionsklebstoffe)

5.1.2 Herstellen der Klebverbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1055.1.3 Gestalten und Entwerfen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106

Beanspruchung und Festigkeit –– Einflusse auf die Festigkeit –– Gestaltender Klebverbindung

5.1.4 Berechnungsgrundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1105 5.1.5 Berechnungsbeispiele . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112

5.1.6 Literatur (Kleben) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1125.2 Lotverbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113

5.2.1 Funktion und Wirkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1135.2.2 Herstellen der Lotverbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1175.2.3 Gestalten und Entwerfen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1185.2.4 Berechnungsgrundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120

5 5.2.5 Berechnungsbeispiel. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1235.2.6 Literatur (Loten) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123

6 Schweißverbindungen

6.1 Funktion und Wirkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1256.1.1 Wirkprinzip und Anwendung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1256.1.2 Schweißverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127

Schmelzschweißen –– Pressschweißen –– Wahl des Schweißverfahrens6.1.3 Auswirkungen des Schweißvorganges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129

Entstehung der Schrumpfungen und Spannungen –– Auswirkungen derSchweißschrumpfung –– Zusammenwirken von Eigen- und Lastspannungen

6.2 Gestalten und Entwerfen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1326.2.1 Schweißbarkeit der Bauteile. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132

Schweißeignung der Werkstoffe –– Konstruktionsbedingte Schweißsicher-heit –– Fertigungsbedingte Schweißsicherheit (Schweißmoglichkeit) ––Schweißzusatzwerkstoffe

6.2.2 Stoß- und Nahtarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137Begriffe –– Stumpfnaht –– Kehlnaht –– Sonstige Nahte –– Fugenvorbereitung

6.2.3 Gutesicherung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142Bewertungsgruppen fur Schmelzschweißverbindungen an Stahl nachDIN EN ISO 5817 –– Allgemeintoleranzen fur Schweißkonstruktionennach DIN EN ISO 13920

6.2.4 Zeichnerische Darstellung der Schweißnahte nach DIN EN 22553 . . 143Symbole –– Lage der Symbole in Zeichnungen –– Bemaßung der Nahte –Arbeitspositionen nach DIN EN ISO 6947 –– Erganzende Angaben ––Beispiel

6.2.5 Schweißgerechtes Gestalten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147Allgemeine Konstruktionsrichtlinien –– Gestaltungsbeispiele –– Vorwie-gend ruhend beanspruchte Stahlbauten –– Geschweißte Maschinenteile ––Druckbehalter –– Punktschweißverbindungen

6.3 Berechnung von Schweißkonstruktionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1606.3.1 Schweißverbindungen im Stahlbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160

Berechnung der Bauteile –– Berechnung der Schweißnahte im Stahlbau–– Beanspruchung von Kehlnahten –– Berechnung der Punktschweißver-bindungen

Inhaltsverzeichnis XV

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6.3.2 Berechnung der Schweißverbindungen im Maschinenbau. . . . . . . . . . . 177Ermittlung der Belastung –– Beanspruchung der Schweißnahte –– Zusam-mengesetzte Beanspruchung –– Zulassige Dauerfestigkeitswerte fur dyna-misch beanspruchte Schweißverbindungen

6.3.3 Berechnung geschweißter Druckbehalter nach AD 2000-Regelwerk 181Zylindrische Mantel und Kugeln –– Gewolbte Boden –– Ebene Plattenund Boden –– Ausschnitte in der Behalterwand

5 6.4 Berechnungsbeispiele . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1876.5 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195

7 Nietverbindungen

7.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1997.2 Die Niete . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200

7.2.1 Nietformen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2007.2.2 Nietwerkstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2047.2.3 Bezeichnung der Niete . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205

7.3 Herstellung der Nietverbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2057.3.1 Allgemeine Hinweise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2057.3.2 Warmnietung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2067.3.3 Kaltnietung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207

7.4 Verbindungsarten, Schnittigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2077.5 Nietverbindungen im Stahlbau. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208

7.5.1 Allgemeine Richtlinien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2087.5.2 Berechnung der Bauteile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2087.5.3 Berechnung der Niete und Nietverbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210

Niet- und Nietlochdurchmesser –– Nietlange –– Beanspruchbarkeit derNiete –– Entwurfsberechnung –– Stabanschlusse und Stoße –– Momentbe-lastete Nietanschlusse

7.5.4 Gestaltung der Nietverbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2157.6 Nietverbindungen im Aluminiumbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216

7.6.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2167.6.2 Aluminiumniete . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2177.6.3 Werkstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2177.6.4 Berechnung der Bauteile und Niete . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218

Allgemeine Richtlinien –– Niet- und Nietlochdurchmesser –– Nietlange7.7 Nietverbindungen im Maschinen- und Geratebau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218

7.7.1 Anwendungsbeispiele. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2187.7.2 Maßnahmen zur Erhohung der Dauerfestigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2197.7.3 Festigkeitsnachweise. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219

7.8 Stanzniet- und Clinchverbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2217.8.1 Stanznieten. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2217.8.2 Clinchen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223

5 7.9 Berechnungsbeispiele . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2257.10 Literatur und Bildquellenverzeichnis. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228

8 Schraubenverbindungen

8.1 Funktion und Wirkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2308.1.1 Aufgaben und Wirkprinzip . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2308.1.2 Gewinde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232

Gewindearten –– Gewindebezeichnungen –– Geometrische Beziehungen

InhaltsverzeichnisXVI

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8.1.3 Schrauben- und Mutternarten. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234Schraubenarten –– Mutternarten –– Sonderformen von Schrauben, Mut-tern und Gewindeteilen –– Bezeichnung genormter Schrauben und Mut-tern

8.1.4 Scheiben und Schraubensicherungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239Scheiben –– Schraubensicherungen

8.1.5 Herstellung, Werkstoffe und Festigkeiten der Schrauben und Muttern 240Herstellung –– Werkstoffe und Festigkeiten

8.2 Gestalten und Entwerfen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242

8.2.1 Gestaltung der Gewindeteile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2428.2.2 Gestaltung der Schraubenverbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2428.2.3 Vorauslegung der Schraubenverbindung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 248

8.3 Berechnung von Befestigungsschrauben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2508.3.1 Kraft- und Verformungsverhaltnisse bei vorgespannten Schrauben-

verbindungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250Krafte und Verformungen im Montagezustand –– Krafte und Verformun-gen bei statischer Betriebskraft als Langskraft –– Krafte und Verformun-gen bei dynamischer Betriebskraft als Langskraft –– Einfluss der Kraft-einleitung in die Verbindung –– Kraftverhaltnisse bei statischer oderdynamischer Querkraft

8.3.2 Setzverhalten der Schraubenverbindungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2578.3.3 Dauerhaltbarkeit der Schraubenverbindungen, dynamische Sicherheit 2588.3.4 Anziehen der Verbindung, Anziehdrehmoment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259

Krafte am Gewinde, Gewindemoment –– Anziehdrehmoment8.3.5 Montagevorspannkraft, Anziehfaktor und -verfahren . . . . . . . . . . . . . . 2628.3.6 Beanspruchung der Schraube beim Anziehen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2648.3.7 Einhaltung der maximal zulassigen Schraubenkraft, Berechnung

der statischen Sicherheit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2658.3.8 Flachenpressung an den Auflageflachen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2668.3.9 Praktische Berechnung der Befestigungsschrauben im Maschinenbau 266

Nicht vorgespannte Schrauben –– Vorgespannte Schrauben, Rechnungs-gang

8.3.10 Losen der Schraubenverbindung, Sicherungsmaßnahmen . . . . . . . . . . 268Losdrehmoment –– Selbsttatiges Losdrehen, Lockern der Verbindung ––Sicherungsmaßnahmen, Anwendung und Wirksamkeit der Sicherungsele-mente

8.4 Schraubenverbindungen im Stahlbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2708.4.1 Anwendung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2708.4.2 Schraubenarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2718.4.3 Geschraubte Anschlusse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271

Gestaltung der Verbindungen –– Anziehen der Verbindung –– Verbindun-gen mit nicht kontrolliert vorgespannten Schrauben –– Verbindungen mitvorgespannten hochfesten Schrauben (HV/HR-Schrauben) –– Grenztrag-fahigkeit der Bauteile

8.4.4 Moment(schub)belastete Anschlusse. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2758.4.5 Konsolanschlusse. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 276

8.5 Bewegungsschrauben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2778.5.1 Entwurf. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2788.5.2 Nachprufung auf Festigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2788.5.3 Nachprufung auf Knickung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2808.5.4 Nachprufung des Muttergewindes (Fuhrungsgewinde) . . . . . . . . . . . . . 2818.5.5 Wirkungsgrad der Bewegungsschrauben, Selbsthemmung. . . . . . . . . . . 282

5 8.6 Berechnungsbeispiele . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2828.7 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 290

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9 Bolzen-, Stiftverbindungen und Sicherungselemente

9.1 Funktion und Wirkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2929.2 Bolzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292

9.2.1 Formen und Verwendung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2929.2.2 Gestalten und Entwerfen der Bolzenverbindungen im Maschinenbau 293

Einbaufalle und Biegemomente –– Festlegen der Bauteilabmessungen9.2.3 Berechnen der Bolzenverbindungen im Maschinenbau . . . . . . . . . . . . 2959.2.4 Gestalten und Entwerfen von Bolzenverbindungen im Stahlbau. . . . 296

Einsatzbereiche –– Bemessen der Augenstabe nach DIN EN 1993-1-89.2.5 Bemessung fur massive Rundbolzen nach DIN EN 1993-1-8 . . . . . . . . 298

Bolzenverbindungen bei denen eine unbehinderte Verdrehung in denAugen erforderlich ist –– Austauschbare Bolzen –– Bolzenverbindungenohne geforderte Verdrehung in den Augen

9.3 Stifte und Spannbuchsen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3009.3.1 Formen und Verwendung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 300

Kegelstifte –– Zylinderstifte –– Kerbstifte und Kerbnagel –– Spannstifte(Spannhulsen) –– Spannbuchsen fur Lagerungen

9.3.2 Berechnung der Stiftverbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303Querstift-Verbindungen –– Steckstift-Verbindungen –– Langsstift-(Rund-keil-)Verbindungen

9.4 Sicherungselemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3059.4.1 Sicherungsringe (Halteringe) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3069.4.2 Splinte und Federstecker. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3099.4.3 Achshalter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309

9.5 Gestaltungs- und Anwendungsbeispiele . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3105 9.6 Berechnungsbeispiele . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 313

9.7 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 318

10 Federn

10.1 Funktion und Wirkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32110.1.1 Federrate, Federkennlinie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32110.1.2 Federungsarbeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32310.1.3 Schwingungsverhalten und Dampfung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32410.1.4 Federarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32510.1.5 Federwerkstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32610.1.6 Auswahl und Optimierung von Federn. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 327

10.2 Zug- und druckbeanspruchte Federn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32710.2.1 Zugstabe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32710.2.2 Ringfedern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 327

10.3 Biegebeanspruchte Federn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32810.3.1 Einfache Blattfedern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32810.3.2 Geschichtete Blattfedern. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33010.3.3 Drehfedern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33110.3.4 Spiralfedern. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33410.3.5 Tellerfedern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 336

5 10.4 Torsionsbeanspruchte Federn aus Metall . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34310.4.1 Drehstabfedern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34310.4.2 Zylindrische Schraubenfedern mit Kreisquerschnitt. . . . . . . . . . . . . . . . 34510.4.3 Zylindrische Schraubenfedern mit Rechteckquerschnitt . . . . . . . . . . . . 35210.4.4 Kegelige Schraubendruckfedern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 353

10.5 Federn aus Gummi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35310.5.1 Eigenschaften von Gummi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35310.5.2 Ausfuhrung, Anwendung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 354

Inhaltsverzeichnis XIX

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10.6 Berechnungsbeispiele . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35610.7 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 362

11 Achsen, Wellen und Zapfen

11.1 Funktion und Wirkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36411.2 Gestalten und Entwerfen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 365

11.2.1 Gestaltungsgrundsatze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 365Gestaltungsrichtlinien hinsichtlich der Festigkeit –– Gestaltungsrichtlinienhinsichtlich des elastischen Verhaltens

11.2.2 Entwurfsberechnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 368Werkstoffe und Halbzeuge –– Berechnungsgrundlagen –– Ermittlung desEntwurfsdurchmessers

11.3 Kontrollberechnungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37911.3.1 Festigkeitsnachweis. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37911.3.2 Elastisches Verhalten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 381

Verformung bei Torsionsbeanspruchung –– Verformung bei Biegebean-spruchung

11.3.3 Kritische Drehzahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 384Schwingungen, Resonanz –– Biegekritische Drehzahl –– VerdrehkritischeDrehzahl

5 11.4 Berechnungsbeispiele . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38811.5 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 395

12 Elemente zum Verbinden von Wellen und Naben

12.1 Funktion und Wirkung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39612.2 Formschlussige Welle-Nabe-Verbindungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 396

12.2.1 Pass- und Scheibenfederverbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 396Gestalten und Entwerfen –– Berechnung

12.2.2 Keil- und Zahnwellenverbindungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 401Gestalten und Entwerfen –– Berechnung

12.2.3 Polygonverbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 403Gestalten und Entwerfen –– Berechnung

12.2.4 Stirnzahnverbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40412.2.5 Stiftverbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 404

12.3 Kraftschlussige Welle-Nabe-Verbindungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40512.3.1 Zylindrische Pressverbande. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 405

Gestalten und Entwerfen –– Berechnung –– Angaben zur Herstellung vonPressverbanden –– Drehzahleinfluss bei Pressverbanden

12.3.2 Kegelpressverbande . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 413Gestalten und Entwerfen –– Berechnung

12.3.3 Spannelement-Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 417Losbare Kegelspannsysteme (LKS) –– Sternscheiben –– Druckhulsen ––Hydraulische Spannbuchsen –– Toleranzring

12.3.4 Klemmverbindung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 424Gestalten und Entwerfen –– Berechnung

12.3.5 Keilverbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 426Gestalten und Entwerfen –– Berechnung

12.3.6 Kreiskeil-Verbindung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 428Gestalten und Entwerfen –– Berechnung

12.4 Stoffschlussige Welle-Nabe-Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4285 12.5 Berechnungsbeispiele . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 429

12.6 Literatur und Bildquellennachweis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 433

InhaltsverzeichnisXX

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13 Kupplungen und Bremsen

13.1 Funktion und Wirkung von Kupplungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43413.2 Berechnungsgrundlagen zur Kupplungsauswahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 436

13.2.1 Anlaufdrehmoment, zu ubertragendes Kupplungsmoment . . . . . . . . . . 43613.2.2 Beschleunigungsdrehmoment, Tragheitsmoment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43913.2.3 Betriebsverhalten von Antriebs- und Arbeitsmaschinen . . . . . . . . . . . . 44113.2.4 Kupplungsdrehmoment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 442

Stoßfreies Anfahren mit konstantem Drehmoment –– Drehmomentstoß ––Geschwindigkeitsstoß –– Periodisches Wechseldrehmoment

13.2.5 Auslegung nachgiebiger Wellenkupplungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 445Nach Herstellerangaben –– Mit Hilfe von Anwendungsfaktoren ––Nach der ungunstigsten Lastart (DIN 740 T2)

13.2.6 Auslegung von schaltbaren Reibkupplungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 448Anlaufvorgang –– Drehmomente bei Reibkupplungen –– Bestimmung derKupplungsgroße

13.3 Nicht schaltbare Kupplungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45113.3.1 Starre Kupplungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45113.3.2 Nachgiebige Kupplungen (Ausgleichskupplungen) . . . . . . . . . . . . . . . . . 452

Getriebebewegliche (drehstarre) Kupplungen –– DrehnachgiebigeKupplungen

13.4 Schaltbare Kupplungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46413.4.1 Fremdbetatigte Kupplungen (Schaltkupplungen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 464

Formschlussige Schaltkupplungen –– Kraft-(Reib-)schlussige Schalt-kupplungen

13.4.2 Momentbetatigte Kupplungen (Sicherheitskupplungen) . . . . . . . . . . . . 47513.4.3 Drehzahlbetatigte Kupplungen (Fliehkraftkupplungen) . . . . . . . . . . . . 47713.4.4 Richtungsbetatigte Kupplungen (Freilaufkupplungen) . . . . . . . . . . . . . 47813.4.5 Induktionskupplungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 480

Synchronkupplung –– Asynchron- und Wirbelstromkupplung13.4.6 Hydrodynamische Kupplungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 482

Mit konstanter Fullung –– Mit veranderlicher Fullung13.5 Hinweise fur Einsatz und Auswahl von Kupplungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48513.6 Bremsen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 488

13.6.1 Funktion und Wirkung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48813.6.2 Berechnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48913.6.3 Bauformen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 489

5 13.7 Berechnungsbeispiele . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49313.8 Literatur und Bildquellennachweis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 503

14 Walzlager und Walzlagerungen

14.1 Funktion und Wirkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50614.1.1 Aufgaben und Wirkprinzip . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50614.1.2 Einteilung der Lager . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50814.1.3 Richtlinien zur Anwendung von Walzlagern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50814.1.4 Ordnung der Walzlager . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 510

Aufbau der Walzlager, Walzkorperformen, Werkstoffe –– Grundformender Walzlager, Druckwinkel, Lastwinkel –– Standardbauformen der Walz-lager, ihre Eigenschaften und Verwendung –– Weitere Bauformen –– Bau-maße und Kurzzeichen der Walzlager

14.2 Gestalten und Entwerfen von Walzlagerungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52214.2.1 Lageranordnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 522

Fest-Los-Lagerung –– Stutzlagerung –– Lagerkombinationen –– MehrfacheLagerung

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14.2.2 Lagerauswahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52414.2.3 Gestaltung der Lagerungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 525

Tolerierung der Anschlussbauteile –– Konstruktive Gestaltung der Lager-stelle

14.2.4 Schmierung der Walzlager . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 528Fettschmierung –– �lschmierung –– Feststoffschmierung

14.2.5 Lagerabdichtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53214.2.6 Vorauswahl der Lagergroße . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 533

14.3 Berechnung der Walzlager . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53314.3.1 Statische Tragfahigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 534

Statische Tragzahl C0 –– Statisch aquivalente Belastung14.3.2 Dynamische Tragfahigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 534

Bestimmungsgroßen nach DIN ISO 281 –– Lebensdauergleichung nachDIN ISO 281 –– Bestimmen der dynamisch aquivalenten Lagerbelastung(P und n ¼ konstant) –– Bestimmen der dynamisch aquivalenten Lager-belastung (P und n 6¼ konstant)

14.3.3 Minderung der Lagertragzahlen C und C0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53914.3.4 Erreichbare Lebensdauer –– modifizierte Lebensdauerberechnung . . . 53914.3.5 Gebrauchsdauer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54014.3.6 Hochstdrehzahlen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 541

14.4 Gestaltungsbeispiele fur Walzlagerungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54114.5 Walzgelagerte Bauelemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 544

Lagergehauseeinheiten –– Laufrollen –– Drehverbindungen –– Kugelbuchsen ––Kugelgewindetrieb

14.6 Lineare Walzfuhrungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54714.6.1 Funktion und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54714.6.2 Tragfahigkeit und nominelle Lebensdauer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54914.6.3 Auswahl von Fuhrungen, Linearsysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 550

5 14.7 Berechnungsbeispiele . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55214.8 Literatur und Bildquellennachweis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 560

15 Gleitlager

15.1 Funktion und Wirkung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56115.1.1 Wirkprinzip . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56115.1.2 Anordnung der Gleitflachen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56115.1.3 Reibungszustande . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56215.1.4 Schmierstoffeinflusse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56415.1.5 Hydrodynamische Schmierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 569

Schmierkeil –– Druckverteilung und Tragfahigkeit15.2 Anwendung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57215.3 Gestalten und Entwerfen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 573

15.3.1 Gleitlagerwerkstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 573Tribologisches Verhalten –– Lagerwerkstoffe

15.3.2 Gestaltungs- und Betriebseinflusse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57615.3.3 Schmierstoffversorgung der Gleitlager . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 580

Schmierungsarten –– Schmierverfahren und Schmiervorrichtungen ––Schmierstoffzufuhrung

15.3.4 Gestaltung der Radial-Gleitlager . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 584Lagerbuchsen, Lagerschalen –– Gestaltungsbeispiele

15.3.5 Gestaltung der Axial-Gleitlager . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58915.3.6 Lagerdichtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 592

InhaltsverzeichnisXXIV

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15.4 Berechnungsgrundlagen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 595

15.4.1 Berechnung der Radialgleitlager . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 595Betriebskennwerte (Relativwerte) –– Warmebilanz –– Schmierstoffdurch-satz –– Berechnungsgang

15.4.2 Berechnung der Axialgleitlager . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 605Spurlager mit ebenen Spurplatten –– Einscheiben- und Segment-Spurlager

" 15.5 Berechnungsbeispiele . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61115.6 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 617

16 Riemengetriebe

16.1 Funktion und Wirkung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61916.1.1 Aufgaben und Wirkprinzip . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61916.1.2 Riemenaufbau und Riemenwerkstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 619

Flachriemen –– Keilriemen –– Keilrippenriemen –– Synchronriemen(Zahnriemen)

16.2 Gestalten und Entwerfen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62316.2.1 Bauarten und Verwendung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 623

Wahl der Riemenart –– Riemenfuhrung –– Vorspannmoglichkeiten –– Ver-stell- bzw. Schaltgetriebe

16.2.2 Ausfuhrung der Riemengetriebe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 626Allgemeine Gesichtspunkte –– Hauptabmessungen der Riemenscheiben ––Werkstoffe und Ausfuhrung der Riemenscheiben

16.3 Auslegung der Riemengetriebe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63016.3.1 Theoretische Grundlagen zur Berechnung der Riemengetriebe . . . . . 630

Krafte am Riemengetriebe –– Dehn- und Gleitschlupf, ]bersetzung ––Spannungen, elastisches Verhalten –– ]bertragbare Leistung, optimaleRiemengeschwindigkeit

16.3.2 Praktische Berechnung der Riemengetriebe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 635Riemenwahl –– Geometrische und kinematische Beziehungen –– Leis-tungsberechnung –– Vorspannung; Wellenbelastung –– Kontrollabfragen

" 16.4 Berechnungsbeispiele . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64416.5 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 648

17 Kettengetriebe

17.1 Funktion und Wirkung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64917.1.1 Aufgaben und Einsatz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64917.1.2 Kettenarten, Ausfuhrung und Anwendung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 649

Bolzenketten –– Buchsenketten –– Rollenketten –– Sonderbauformen17.1.3 Kettenrader . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65317.1.4 Verbindungsglieder fur Rollenketten. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65317.1.5 Mechanik der Kettengetriebe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 654

17.2 Gestalten und Entwerfen von Rollenkettengetrieben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65617.2.1 Verzahnungsangaben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65617.2.2 Festlegen der Zahnezahlen fur die Kettenrader . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65717.2.3 Gestalten der Kettenrader. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65817.2.4 Kettenauswahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65817.2.5 Gliederzahl, Wellenabstand. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65917.2.6 Anordnung der Kettengetriebe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66117.2.7 Durchhang des Kettentrums . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66117.2.8 Hilfseinrichtungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66117.2.9 Schmierung und Wartung der Kettengetriebe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 663

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17.3 Berechnung der Krafte am Kettengetriebe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6645 17.4 Berechnungsbeispiel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 665

17.5 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 667

18 Elemente zur Fuhrung von Fluiden (Rohrleitungen)

18.1 Funktionen, Wirkungen und Einsatz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66918.2 Bauformen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 669

18.2.1 Rohre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66918.2.2 Schlauche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67118.2.3 Formstucke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67218.2.4 Armaturen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 672

Ventile –– Schieber –– Hahne –– Klappen18.3 Gestalten und Entwerfen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 677

18.3.1 Vorschriften, Begriffe und Definitionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67718.3.2 Rohrverbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 679

Schweißverbindungen fur Stahlrohre –– Flanschverbindungen –– Rohrver-schraubungen –– Muffenverbindungen

18.3.3 Dehnungsausgleicher . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68318.3.4 Rohrhalterungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68418.3.5 Gestaltungsrichtlinien fur Rohrleitungsanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68518.3.6 Darstellung der Rohrleitungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 686

18.4 Berechnungsgrundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68618.4.1 Rohrquerschnitt und Druckverlust . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68618.4.2 Berechnung der Wanddicke gegen Innendruck . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 688

Gerade Rohre aus Stahl –– Rohre aus duktilem Gusseisen –– Rohre ausKunststoff –– Berucksichtigung von Druckstoßen

5 18.5 Berechnungsbeispiele . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69318.6 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 696

19 Dichtungen

19.1 Funktion und Wirkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69819.2 Beruhrungsdichtungen zwischen ruhenden Bauteilen

(Statische Dichtungen). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70019.2.1 Unlosbare Beruhrungsdichtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70019.2.2 Losbare Dichtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 701

19.3 Beruhrungsdichtungen zwischen relativ bewegten Bauteilen(Dynamische Dichtungen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70719.3.1 Dichtungen fur Drehbewegungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70719.3.2 Dichtungen fur Langsbewegung ohne oder mit Drehbewegung . . . . . 712

19.4 Beruhrungsfreie Dichtungen zwischen relativ bewegten Bauteilen . . . . . . . . . . . 71519.5 Literatur und Bildquellennachweis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 717

20 Zahnrader und Zahnradgetriebe (Grundlagen)

20.1 Funktion und Wirkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71820.1.1 Zahnrader und Getriebearten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72020.1.2 Verzahnungsgesetz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72420.1.3 Flankenprofile und Verzahnungsarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 726

Zykloidenverzahnung –– Triebstockverzahnung –– Evolventenverzahnung20.1.4 Bezugsprofil, Herstellung der Evolventenverzahnung . . . . . . . . . . . . . . 730

InhaltsverzeichnisXXVIII

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20.2 Zahnradwerkstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73220.3 Schmierung der Zahnradgetriebe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73420.4 Getriebewirkungsgrad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73620.5 Konstruktionshinweise fur Zahnrader und Getriebegehause . . . . . . . . . . . . . . . . 737

20.5.1 Gestaltungsvorschlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 737Stirnrader ––Kegelrader –– Schnecken und Schneckenrader ––Getriebegehause

20.5.2 Darstellung, Maßeintragung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 740Zeichnerische Darstellung –– Maßeintragung

20.6 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 742

21 Stirnrader mit Evolentenverzahnung

21.1 Geometrie der Stirnrader . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74421.1.1 Begriffe und Bestimmungsgroßen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74421.1.2 Verzahnungsmaße der Nullrader . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74621.1.3 Eingriffsstrecke, Profiluberdeckung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74721.1.4 Profilverschiebung (Geradverzahnung) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 748

Anwendung –– Zahnunterschnitt, Grenzzahnezahl –– Spitzgrenze undMindestzahndicke am Kopfkreis –– Paarung der Zahnrader, Getriebe-arten –– Rad- und Getriebeabmessungen bei V-Radpaaren

21.1.5 Evolventenfunktion und ihre Anwendung bei V-Getrieben . . . . . . . . . 755Anwendung der Evolventenfunktion –– Summe der Profilverschiebungs-faktoren und ihre Aufteilung –– 0,5-Verzahnung

5 21.1.6 Berechnungsbeispiele (Geometrie der Geradverzahnung) . . . . . . . . . . 75721.2 Geometrie der Schragstirnrader mit Evolventenverzahnung . . . . . . . . . . . . . . . . 760

21.2.1 Grundformen, Schragungswinkel. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76021.2.2 Verzahnungsmaße . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76121.2.3 Eingriffsverhaltnisse, Gesamtuberdeckung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76221.2.4 Profilverschiebung (Schragverzahnung) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 763

Ersatzzahnezahl, Grenzzahnezahl –– Profilverschiebungsfaktoren –– Rad-und Getriebeabmessungen fur V-Radpaarungen

5 21.2.5 Berechnungsbeispiele (Geometrie der Schragverzahnung) . . . . . . . . . . 76621.3 Toleranzen, Verzahnungsqualitat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 767

21.3.1 Flankenspiele und Zahndickenabmaße . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76721.3.2 Prufmaße fur die Zahndicke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 769

5 21.3.3 Berechnungsbeispiele (Toleranzen, Verzahnungsqualitat) . . . . . . . . . . 77021.4 Entwurfsberechnung (Außenverzahnung) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 772

21.4.1 Vorwahl der Hauptabmessungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 772Wellendurchmesser dsh zur Aufnahme des Ritzels –– �bersetzung i, Zah-nezahlverhaltnis u –– Ritzelzahnezahl z1 –– Zahnradbreite b –– Schra-gungswinkel b, Steigungsrichtung der Zahnflanken –– Modul

21.4.2 Vorgehensweise zur Ermittlung der Verzahnungsgeometrie . . . . . . . . . 77621.5 Tragfahigkeitsnachweis fur Außenradpaare . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 776

21.5.1 Schadensmoglichkeiten an Zahnradern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 776Zahnbruch –– Ermudungserscheinungen an den Zahnflanken –– Fressen

21.5.2 Kraftverhaltnisse. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 777Krafte am Gerad-Stirnradpaar –– Krafte am Schrag-Stirnradpaar

21.5.3 Belastungseinflussfaktoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78021.5.4 Nachweis der Zahnfußtragfahigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 783

Auftretende Zahnfußspannung –– Zahnfuß-Grenzfestigkeit sFP21.5.5 Nachweis der Grubchentragfahigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 785

Auftretende Flankenpressung –– Flanken-Grenzfestigkeit sHP

5 21.5.6 Berechnungsbeispiele (Tragfahigkeitsnachweis) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 789

Inhaltsverzeichnis XXIX

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22 Kegelrader und Kegelradgetriebe

22.1 Grundformen, Funktion und Verwendung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79222.2 Geometrie der Kegelrader . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 792

22.2.1 Geradverzahnte Kegelrader . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 792�bersetzung, Zahnezahlverhaltnis, Teilkegelwinkel –– Allgemeine Radab-messungen –– Eingriffsverhaltnisse –– Grenzzahnezahl und Profilverschie-bung

22.2.2 Schragverzahnte Kegelrader . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 798�bersetzung, Zahnezahlverhaltnis –– Radabmessungen –– Eingriffsverhalt-nisse –– Grenzzahnezahl und Profilverschiebung

22.3 Entwurfsberechnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 801Wellendurchmesser dsh zur Aufnahme des Ritzels –– �bersetzung, Zahne-zahlverhaltnis –– Zahnezahl –– Schragungswinkel –– Zahnbreite –– Zahnrad-werkstoffe und Verzahnungsqualitat ––Modul

22.4 Tragfahigkeitsnachweis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80322.4.1 Kraftverhaltnisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80322.4.2 Nachweis der Zahnfußtragfahigkeit. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80522.4.3 Nachweis der Grubchentragfahigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 806

5 22.5 Berechnungsbeispiele fur Kegelradgetriebe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 807

23 Schraubrad- und Schneckengetriebe

23.1 Schraubradgetriebe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81423.1.1 Funktion und Wirkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81423.1.2 Geometrische Beziehungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 814

�bersetzungen –– Schragungswinkel –– Geschwindigkeitsverhaltnisse ––Radabmessungen, Achsabstand

23.1.3 Eingriffsverhaltnisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81523.1.4 Kraftverhaltnisse (Null-Verzahnung) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81623.1.5 Berechnung der Getriebeabmessungen (Null-Verzahnung) . . . . . . . . . 818

23.2 Schneckengetriebe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81823.2.1 Funktion und Wirkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 818

Ausfuhrungsformen und Herstellung –– Verwendung23.2.2 Geometrische Beziehungen bei Zylinderschneckengetrieben mit

S ¼ 906 Achsenwinkel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 823�bersetzung –– Abmessungen der Schnecke –– Abmessungen des Schne-ckenrades –– Achsabstand

23.2.3 Eingriffsverhaltnisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82623.2.4 Kraftverhaltnisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 827

Krafte an der Schnecke23.2.5 Entwurfsberechnung fur Schneckengetriebe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 828

Vorwahl der Hauptabmessungen –– Werkstoffvorwahl23.2.6 Tragfahigkeitsnachweis. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 830

Grubchentragfahigkeit –– Zahnfußtragfahigkeit –– Durchbiegsicherheit derSchneckenwelle –– Temperatursicherheit bei Tauchschmierung

5 23.2.7 Berechnungsbeispiele . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83323.3 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 836

Sachwortverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 839

InhaltsverzeichnisXXX

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Inhaltsverzeichnis

1 Allgemeine Grundlagen

TB 1-1 Stahlauswahl fur den allgemeinen Maschinenbau . . . . . . . . . . . . . . 1TB 1-2 Eisenkohlenstoff-Gusswerkstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5TB 1-3 Nichteisenmetalle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8TB 1-4 Kunststoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13TB 1-5 Warmgewalzte Flachstabe aus Stahl fur allgemeine Verwendung nach

DIN EN 10058 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15TB 1-6 Rundstabe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15TB 1-7 Flacherzeugnisse aus Stahl (Auszug) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16TB 1-8 Warmgewalzte gleichschenklige Winkel aus Stahl nach EN 10056-1 . . . . . . 18TB 1-9 Warmgewalzte ungleichschenklige Winkel aus Stahl nach EN 10056-1 . . . . . 19TB 1-10 Warmgewalzter U-Profilstahl mit geneigten Flanschflachen nach DIN 1026-1 . . 20TB 1-11 Warmgewalzte I-Trager nach DIN 1025 (Auszug) . . . . . . . . . . . . . . 21TB 1-12 Warmgewalzter gleichschenkliger T-Stahl mit gerundeten Kanten und zber-

gangen nach DIN EN 10055 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22TB 1-13 Hohlprofile, Rohre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22TB 1-14 Flachenmomente 2. Grades und Widerstandsmomente . . . . . . . . . . . 27TB 1-15 Maßstabe in Abhangigkeit vom Langenmaßstab, Stufensprunge und

Reihen zur Typung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30TB 1-16 Normzahlen nach DIN 323 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

2 Toleranzen, Passungen, Oberflachenbeschaffenheit

TB 2-1 Grundtoleranzen IT in Anlehnung an DIN ISO 286-1 . . . . . . . . . . . . 32TB 2-2 Zahlenwerte der Grundabmaße von Außenflachen (Wellen) in mm

nach DIN ISO 286-1 (Auszug) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33TB 2-3 Zahlenwerte der Grundabmaße von Innenpassflachen (Bohrungen)

in mm nach DIN ISO 286-1 (Auszug) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34TB 2-4 Passungen fur das System Einheitsbohrung nach DIN ISO 286-2 (Auszug). . . 35TB 2-5 Passungen fur das System Einheitswelle nach DIN ISO 286-2 (Auszug) . . . . 37TB 2-6 Allgemeintoleranzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39TB 2-7 Formtoleranzen nach DIN EN ISO 1101 (Auszug) . . . . . . . . . . . . . 40TB 2-8 Lagetoleranzen nach DIN EN ISO 1101 (Auszug). . . . . . . . . . . . . . 41TB 2-9 Anwendungsbeispiele fur Passungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42TB 2-10 Zuordnung von Rz und Ra fur spanend gefertigte Oberflachen nach

DIN 4768-1, Beiblatt 1 (Norm zuruckgezogen) . . . . . . . . . . . . . . . 43TB 2-11 Empfehlung fur gemittelte Rautiefe Rz in Abhangigkeit von Nennmaß,

Toleranzklasse und Flachenfunktion (nach Rochusch) . . . . . . . . . . . . 43TB 2-12 Rauheit von Oberflachen in Abhangigkeit vom Fertigungsverfahren

(Auszug aus zuruckgezogener DIN 4766) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

3 Festigkeitsberechnung

TB 3-1 Dauerfestigkeitsschaubilder der Baustahle . . . . . . . . . . . . . . . . . 45TB 3-2 Umrechnungsfaktoren zur Berechnung der Werkstoff-Festigkeitswerte

(nach FKM-Richtlinie) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48TB 3-3 Plastische Formzahlen ap fur den statischen Festigkeitsnachweis . . . . . . . 48TB 3-4 Charakteristische Werte der 0,2%-Dehngrenze Rp 0;2 und der Zugfestigkeit

Rm fur tragende Bauteile aus Aluminium-Knetlegierungen im Aluminiumbaunach DIN EN 1999-1-1 (Auswahl) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

TB 3-5 Anhaltswerte fur Anwendungs- bzw. Betriebsfaktor KA . . . . . . . . . . . 50TB 3-6 Kerbformzahlen ak . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

I

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TB 3-7 Stutzzahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53TB 3-8 Kerbwirkungszahlen (Anhaltswerte) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54TB 3-9 Kerbwirkungszahlen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55TB 3-10 Einflussfaktor der Oberflachenrauheit K0 . . . . . . . . . . . . . . . . . 57TB 3-11 Faktoren K fur den Großeneinfluss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57TB 3-12 Einflussfaktor der Oberflachenverfestigung KV –– Richtwerte fur Stahl . . . . 59TB 3-13 Faktoren zur Berechnung der Mittelspannungsempfindlichkeit . . . . . . . . 59TB 3-14 Sicherheiten, Mindestwerte. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60

4 Tribologie

TB 4-1 Reibungszahlen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61TB 4-2 Druckviskositatskoeffizient a fur verschiedene Schmierole . . . . . . . . . 62TB 4-3 Eigenschaften der Schmierfette . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62TB 4-4 Schmierstoffadditive, deren Verwendung und Wirkmechanismen . . . . . . . 63TB 4-5 Eigenschaften von Mineralolen in Abhangikeit der Molekulstrukturanteilen . 64TB 4-6 Eigenschaften und Anwendungen wichtiger synthetischer Schmierole . . . . . 64TB 4-7 Klassifikation fur Kfz-Getriebeole nach API (American Petroleum Institute) . 65TB 4-8 Eigenschaften der Schmierfette . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66TB 4-9 Klassifikation fur Schmierfette nach NLGI (National Lubricating Grease

Institute) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67TB 4-10 Kriterien fur die Auswahl von Zentralschmieranlagen. . . . . . . . . . . . 67TB 4-11 Elektrochemische Spannungsreihe (Elektrodenpotential in Volt von Metallen

in wassriger Losung gegen Wasserstoffelektrode) . . . . . . . . . . . . . . 67

5 Kleb- und Lotverbindungen

TB 5-1 Oberflachenbehandlungsverfahren fur Klebverbindungen . . . . . . . . . . 68TB 5-2 Klebstoffe zum Verbinden von Metallen nach Richtlinie VDI 2229: 1979-06 69TB 5-3 Festigkeitswerte fur kaltaushartende Zweikomponentenkleber

(nach Herstellerangaben) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70TB 5-4 Hartlote nach DIN EN 17672 und ihre Anwendung. . . . . . . . . . . . . 71TB 5-5 Weichlote nach DIN EN ISO 9453 und ihre Anwendung (Auswahl) . . . . . 73TB 5-6 Flussmittel zum Hartloten nach DIN EN 1045 . . . . . . . . . . . . . . . 74TB 5-7 Einteilung der Flussmittel zum Weichloten nach DIN EN 29454-1 . . . . . . 75TB 5-8 Gegenuberstellung der Typ-Kurzzeichen von Flussmitteln zum Weichloten

(DIN EN 29454-1 zu DIN 8511-2). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75TB 5-9 Richtwerte fur Lotspaltbreiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76TB 5-10 Zug- und Scherfestigkeit von Hartlotverbindungen

(nach BrazeTec –– Umicore, ehem. Degussa) . . . . . . . . . . . . . . . . 76

6 Schweißverbindungen

TB 6-1 Zeichnerische Darstellung von Schweißnahten nach DIN EN 22553 . . . . . 77TB 6-2 Bewertungsgruppen fur Unregelmaßigkeiten fur Schweißverbindungen aus

Stahl nach DIN EN ISO 5817 (Auswahl). . . . . . . . . . . . . . . . . . 79TB 6-3 Allgemeintoleranzen fur Schweißkonstruktionen nach DIN EN ISO 13920 . . 80TB 6-4 Zulassige Abstande von Schweißpunkten im Stahlbau (DIN EN 1993-1-3) . . 80TB 6-5 Nennwerte der Streckgrenze Re und der Zugfestigkeit Rm fur warmgewalzten

Baustahl nach DIN EN 1993-1-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81TB 6-6 Nennwerte der Streckgrenze Re und der Zugfestigkeit Rm fur Gusswerkstoffe

nach DIN EN 1993-1-8/NA.B.3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82TB 6-7 Korrelationsbeiwert bw fur Kehlnahte nach DIN EN 1993-1-8 . . . . . . . . 82TB 6-8 Maximales clt-Verhaltnis von ein- und beidseitig gelagerten Plattenstreifen

fur volles Mittragen unter Druckspannungen nach DIN EN 1993-1-1 (Auszug) 83TB 6-9 Zuordnung der Druckstabquerschnitte zu den Knicklinien nach TB 6-10

(DIN EN 1993-1-1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84TB 6-10 Knicklinien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84

II

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TB 6-11 Bauformenkatalog fur die Ausfuhrung und Dauerfestigkeitsbewertung vonSchweißverbindungen an Stahlen im Maschinenbau nach DVS-Richtlinie 1612(Auszug) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85

TB 6-13 Dickenbeiwert fur geschweißte Bauteile im Maschinenbau nach DVS 1612 . . 88TB 6-12 Zulassige Dauerfestigkeitswerte (Oberspannungen) fur Schweißverbindungen

im Maschinenbau nach Richtlinie DVS 1612 (Gultig fur Bauteildicke2 mm 3 t 3 10 mm, > 2 / 106 Lastwechsel, SD ¼ 1;5) . . . . . . . . . . . . . 89

TB 6-14 Festigkeitskennwerte K im Druckbehalterbau bei erhohten Temperaturen . . . 90TB 6-15 Berechnungstemperatur fur Druckbehalter nach AD 2000-Merkblatt B0. . . . 92TB 6-16 Sicherheitsbeiwerte fur Druckbehalter nach AD 2000-Merkblatt B0 (Auszug) 92TB 6-17 Berechnungsbeiwerte C fur ebene Platten und Boden nach

AD 2000-Merkblatt B5 (Auszug) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92

7 Nietverbindungen

TB 7-1 Vereinfachte Darstellung von Verbindungselementen fur den Zusammenbaunach DIN ISO 5845-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93

TB 7-2 Grenzwerte fur Rand- und Lochabstande fur Schrauben und Nieten anStahl- und Aluminiumbauten nach EC 3 und EC 9 . . . . . . . . . . . . . . 94

TB 7-3 Genormte Blindniete mit Sollbruchdorn (zbersicht). . . . . . . . . . . . . 94TB 7-4 Nietverbindungen im Stahlbau mit Halbrundnieten nach DIN 124 . . . . . . 95TB 7-5 Mindestwerte der 0,2%-Dehngrenze Rp0,2 und der Zugfestigkeit Rm

fur Aluminium-Vollniete nach DIN EN 1999-1-1 . . . . . . . . . . . . . . 96TB 7-6 Zulassige Wechselspannungen swzul in N/mm2 fur gelochte Bauteile

aus S235 (S355) nach DIN 15018-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96TB 7-7 Zulassige Spannungen in N/mm2 fur Nietverbindungen aus thermoplastischen

Kunststoffen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96TB 7-8 Statische Scherbruch- und Zugbruchkrafte von genormten Blindnieten in N je

Nietquerschnitt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96TB 7-9 Anhaltswerte fur die Gestaltung geclinchter Verbindungen aus Stahlblech . . . 97TB 7-10 Von runden Clinchverbindungen maximal ubertragbare Scherzugkrafte je Punkt 97

8 Schraubenverbindungen

TB 8-1 Metrisches ISO-Gewinde (Regelgewinde) nach DIN 13 T1 (Auszug) . . . . . 98TB 8-2 Metrisches ISO-Feingewinde; Auswahl nach DIN 13 T12 . . . . . . . . . . 99TB 8-3 Metrisches ISO-Trapezgewinde nach DIN 103 (Auszug) . . . . . . . . . . . 100TB 8-4 Festigkeitsklassen, Werkstoffe und mechanische Eigenschaften von Schrauben

nach DIN EN ISO 898-1 (Auszug) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101TB 8-5 Genormte Schrauben (Auswahl). Einteilung nach DIN ISO 1891 . . . . . . . 102TB 8-6 Genormte Muttern (Auswahl). Einteilung nach DIN ISO 1891 . . . . . . . . 103TB 8-8 Konstruktionsmaße fur Verbindungen mit Sechskantschrauben

(Auswahl aus DIN-Normen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104TB 8-9 Konstruktionsmaße fur Verbindungen mit Zylinder- und Senkschrauben

(Auswahl aus DIN-Normen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106TB 8-7 Mitverspannte Zubehorteile fur Schraubenverbindungen nach DIN (Auswahl).

Einteilung nach DIN ISO 1891 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108TB 8-10 Richtwerte fur Setzbetrag und Grenzflachenpressung (nach VDI 2230) . . . . 108TB 8-11 Richtwerte fur den Anziehfaktor kA (nach VDI 2230) . . . . . . . . . . . 109TB 8-12 Reibungszahlen fur Schraubenverbindungen bei verschiedenen

Oberflachen- und Schmierzustanden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110TB 8-13 Richtwerte zur Vorwahl der Schrauben . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111TB 8-14 Spannkrafte Fsp und Spannmomente Msp fur Schaft- und Dehnschrauben bei

verschiedenen Gesamtreibungszahlen mges . . . . . . . . . . . . . . . . . 112TB 8-15 Einschraublangen le fur Grundlochgewinde –– Anhaltswerte nach Schrauben-

vademecum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115TB 8-16 Funktion/Wirksamkeit von Schraubensicherungen (nach VDI 2230) . . . . . . 115

III

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TB 8-17 Beiwerte ab und k1 zur Ermittlung der Lochleibungstragfahigkeit imStahl- und Aluminiumbau (EC3 und EC9). . . . . . . . . . . . . . . . . 116

TB 8-18 Richtwerte fur die zulassige Flachenpressung pzul bei Bewegungsschrauben . . 116

9 Bolzen-, Stiftverbindungen und Sicherungselemente

TB 9-1 Richtwerte fur die zulassige mittlere Flachenpressung (Lagerdruck) pzul beiniedrigen Gleitgeschwindigkeiten (z.B. Gelenke, Drehpunkte) . . . . . . . . 117

TB 9-2 Bolzen nach DIN EN 22340 (ISO 2340), DIN EN 22341 (ISO 2341)und DIN 1445 (Auswahl) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117

TB 9-3 Abmessungen in mm von ungeharteten Zylinderstiften DIN EN ISO 2338(Auswahl) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118

TB 9-4 Mindest-Abscherkraft in kN fur zweischnittige Stiftverbindungen . . . . . . 118TB 9-5 Pass- und Stutzscheiben DIN 988 (Auswahl) . . . . . . . . . . . . . . . . 118TB 9-6 Achshalter nach DIN 15058 (Auswahl) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118TB 9-7 Sicherungsringe und -scheiben fur Wellen und Bohrungen (Auswahl) . . . . . 119

10 Elastische Federn

TB 10-1 Festigkeitsrichtwerte von Federwerkstoffen in N/mm2 (Auswahl) . . . . . . . 122TB 10-2 Runder Federstahldraht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123TB 10-3 Zulassige Biegespannung fur kaltgeformte Drehfedern aus Federdraht

SL, SM, DM, SH, DH bei uberwiegend ruhender Beanspruchung . . . . . . 124TB 10-4 Spannungsbeiwert q fur Drehfedern. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124TB 10-5 Dauerfestigkeits-Schaubild fur zylindrische Drehfedern aus patentiert-

gezogenem Federdraht DH. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124TB 10-6 Tellerfedern nach DIN 2093 (Auszug) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124TB 10-7 Reibungsfaktor wM (wR) zur Abschatzung der Paketfederkrafte . . . . . . . 126TB 10-8 Tellerfedern; Kennwerte und Bezugsgroßen . . . . . . . . . . . . . . . . 126TB 10-9 Dauer- und Zeitfestigkeitsschaubilder fur nicht kugelgestrahlte Tellerfedern

nach DIN 2093 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127TB 10-10 Drehstabfedern mit Kreisquerschnitt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127TB 10-11 Zulassige Spannungen fur Druckfedern aus Werkstoffen nach DIN EN 10270

bzw. DIN 13906-2 bei statischer Beanspruchung . . . . . . . . . . . . . . 128TB 10-12 Theoretische Knickgrenze von Schraubendruckfedern nach DIN EN 13906-1 . 128TB 10-13 Dauerfestigkeitsschaubilder fur kaltgeformte Schraubendruckfedern aus

patentiert-gezogenem Federstahldraht der Sorte DH nach DIN EN 13906-1 . . 129TB 10-14 Dauerfestigkeitsschaubilder fur kaltgeformte Schraubendruckfedern

aus vergutetem Federstahldraht (TD) nach DIN EN 13906-1 . . . . . . . . 129TB 10-15 Dauerfestigkeitsschaubilder fur kaltgeformte Schraubendruckfedern

aus vergutetem Ventilfederstahldraht (VD) nach DIN EN 13906-1 . . . . . . 129TB 10-16 Zeit- und Dauerfestigkeitsschaubild fur warmgeformte Schraubendruckfedern

aus Edelstahl nach DIN EN 13906-1 mit geschliffener oder geschalterOberflache; kugelgestrahlt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130

TB 10-17 Abhangigkeit des E- und G-Moduls von der Arbeitstemperatur . . . . . . . 130TB 10-18 Relaxation nach 48 Stunden von warmgeformten Druckfedern bei

Betriebstemperaturen (als Anhaltswerte) fur Rm = 1500 N/mm2 . . . . . . . 130TB 10-19 Zulassige Spannungen fur Zugfedern aus Werkstoffen nach DIN EN 10270

bzw. DIN EN 13906-2 bei statischer Beanspruchung . . . . . . . . . . . . 130

11 Achsen, Wellen und Zapfen

TB 11-1 Zylindrische Wellenenden nach DIN 748, T1 (Auszug) . . . . . . . . . . . 131TB 11-2 Kegelige Wellenenden mit Außengewinde nach DIN 1448, T1 (Auszug) . . . 131TB 11-3 Flachenmomente 2. Grades und Widerstandsmomente fur haufig

vorkommende Wellenquerschnitte (ca.-Werte) . . . . . . . . . . . . . . . 132TB 11-4 Freistiche nach DIN 509 (Auszug) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132TB 11-5 Richtwerte fur zulassige Verformungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133

IV

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TB 11-7 Kenngroßen fur die Verformungsberechnung fur Achsen undWellen mit Quer-schnittsveranderung bei Belastungen links (a) bzw. rechts (b) von der Lagerstelle 133

TB 11-6 Stutzkrafte und Durchbiegungen bei Achsen und Wellen von gleichbleibendemQuerschnitt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134

12 Elemente zum Verbinden von Wellen und Naben

TB 12-1 Welle-Nabe-Verbindungen (Richtwerte fur den Entwurf) . . . . . . . . . . 137TB 12-2 Angaben fur Passfederverbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138TB 12-3 Keilwellen-Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139TB 12-4 Zahnwellenverbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140TB 12-5 Abmessungen der Polygonprofile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141TB 12-6 Haftbeiwert, Querdehnzahl und Langenausdehnungskoeffizient, max. Fuge-

temperatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141TB 12-7 Bestimmung der Hilfsgroße K fur Vollwellen aus Stahl . . . . . . . . . . . 142TB 12-8 Kegel nach DIN 254 (Auszug) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143TB 12-9 Kegel-Spannsysteme (Auszuge aus Werksnormen) . . . . . . . . . . . . . 143

13 Kupplungen und Bremsen

TB 13-1 Scheibenkupplungen nach DIN 116, Formen A, B und C . . . . . . . . . . 145TB 13-2 Biegenachgiebige Ganzmetallkupplung (Thomas-Kupplung, Bauform 923,

nach Werknorm). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145TB 13-3 Elastische Klauenkupplung (N-Eupex-Kupplung, Bauform B, nach Werknorm). 146TB 13-4 Elastische Klauenkupplung (Hadeflex-Kupplung, Bauform XW1,

nach Werknorm). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146TB 13-5 Hochelastische Wulstkupplung (Radaflex-Kupplung, Bauform 300,

nach Werknorm). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147TB 13-6 Mechanisch betatigte BSD-Lamellenkupplungen

(Bauformen 493 und 491, nach Werknorm). . . . . . . . . . . . . . . . . 147TB 13-7 Elektromagnetisch betatigte BSD-Lamellenkupplung

(Bauform 100, nach Werknorm) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148TB 13-8 Faktoren zur Auslegung drehnachgiebiger Kupplungen nach DIN 740 T2 . . . 148TB 13-9 Positionierbremse ROBA-stopp (nach Werknorm) . . . . . . . . . . . . . 149

14 Walzlager

TB 14-1 Maßplane fur Walzlager . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150TB 14-2 Dynamische Tragzahlen C, statische Tragzahlen C0 und Ermudungsgrenzbelas-

tung Cu in kN (nach FAG-Angaben Ausg. 2006) . . . . . . . . . . . . . . 152TB 14-3 Richtwerte fur Radial- und Axialfaktoren X, Y bzw. X0, Y0 . . . . . . . . . 156TB 14-4 Drehzahlfaktor fn fur Walzlager . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157TB 14-5 Lebensdauerfaktor fL fur Walzlager . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157TB 14-6 Harteeinflussfaktor fH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157TB 14-7 Richtwerte fur anzustrebende nominelle Lebensdauerwerte L10 fur Walzlage-

rungen (nach Schaeffler-AG) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157TB 14-8 Toleranzklassen fur Wellen und Gehause bei Walzlagerungen – allgemeine

Richtlinien nach DIN 5425 (Auszug). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158TB 14-9 Walzlager-Anschlussmaße, Auszug aus DIN 5418 . . . . . . . . . . . . . . 159TB 14-10 Viskositatsverhaltnis j ¼ n/n1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160TB 14-11 Verunreinigungsbeiwert ec . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160TB 14-12 Lebensdauerbeiwert aISO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161TB 14-13 Richtwerte fur Belastungsverhaltnisse (nach Rexroth) . . . . . . . . . . . . 161

15 Gleitlager

TB 15-1 Genormte Radial-Gleitlager (Auszuge). . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162TB 15-2 Buchsen fur Gleitlager (Auszuge) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164TB 15-3 Lagerschalen DIN 7473, 7474, mit Schmiertaschen DIN 7477 (Auszug) . . . . 165

V

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TB 15-4 Abmessungen fur lose Schmierringe in mm nach DIN 322 (Auszug) . . . . . 165TB 15-5 Schmierlocher, Schmiernuten, Schmiertaschen nach DIN ISO 12128 (Auszug) . . 166TB 15-6 Lagerwerkstoffe (Auswahl). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167TB 15-7 Hochstzulassige spezifische Lagerbelastung nach DIN 31652-1 (Erfahrungs-

richtwerte) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168TB 15-8 Eigenschaften von Lager-Schmierstoffen (Auswahl). . . . . . . . . . . . . 168TB 15-9 Effektive dynamische Viskositat heff in Abhangigkeit von der effektiven

Schmierfilmtemperatur Jeff fur Normole . . . . . . . . . . . . . . . . . 170TB 15-10 Relative Lagerspiele wE bzw. wB in ‰. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171TB 15-11 Passungen fur Gleitlager nach DIN 31698 (Auswahl) . . . . . . . . . . . . 172TB 15-12 Streuungen von Toleranzklassen fur ISO-Passungen bei relativen

Einbau-Lagerspielen wE in ‰ abhangig von dL (nach VDI 2201) . . . . . . 173TB 15-13 Sommerfeld-Zahl So = f (e, b/dL) bei reiner Drehung . . . . . . . . . . . . 174TB 15-14 Reibungskennzahl m/wB = f(e, b/dL) bei reiner Drehung . . . . . . . . . . . 175TB 15-15 Verlagerungswinkel b = f(e, b/dL) bei reiner Drehung . . . . . . . . . . . . 176TB 15-16 Erfahrungswerte fur die zulassige kleinste Spalthohe h0 zul nach DIN 31652,

wenn Wellen- RzW 3 4 mm und Lagergleitflachen RzL 3 1 mm . . . . . . . . 176TB 15-17 Grenzrichtwerte fur die maximal zulassige Lagertemperatur JL zul

nach DIN 31652-3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176TB 15-18 Bezogener bzw. relativer Schmierstoffdurchsatz . . . . . . . . . . . . . . 177

16 Riemengetriebe

TB 16-1 Mechanische und physikalische Kennwerte von Flachriemen-Werkstoffen(Anhaltswerte) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178

TB 16-2 Keilriemen, Eigenschaften und Anwendungsbeispiele . . . . . . . . . . . . 178TB 16-3 Synchronriemen, Eigenschaften und Anwendungen . . . . . . . . . . . . . 179TB 16-4 Trumkraftverhaltnis m; Ausbeute k . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179TB 16-5 Faktor k zur Ermittlung der Wellenbelastung fur Flachriemengetriebe . . . . 179TB 16-6 Ausfuhrungen und Eigenschaften der Mehrschichtflachriemen

Extremultus (Bauart 80/85*, nach Werknorm) . . . . . . . . . . . . . . . 180TB 16-7 Ermittlung des kleinsten Scheibendurchmessers (nach Fa. Siegling, Hannover) . 180TB 16-8 Diagramme zur Ermittlung von F 0

t ; e1, Riementyp fur Extremultus-Riemen(nach Fa. Siegling, Hannover) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181

TB 16-9 Flachriemenscheiben, Hauptmaße, nach DIN 111 (Auszug) . . . . . . . . . 182TB 16-10 Fliehkraft-Dehnung e2 in % fur Extremultus-Mehrschichtriemen . . . . . . . 182TB 16-11 Wahl des Profils der Keil- und Keilrippenriemen . . . . . . . . . . . . . . 183TB 16-12 Keilriemenabmessungen (in Anlehnung an DIN 2215, ISO 4184,

DIN 7753 sowie Werksangaben; Auszug) . . . . . . . . . . . . . . . . . 184TB 16-13 Abmessungen der Keilriemenscheiben (nach DIN 2211; Auszug) . . . . . . 185TB 16-14 Keilrippenriemen und Keilrippenscheiben nach DIN 7867 . . . . . . . . . . 186TB 16-15 Nennleistung der Keil- und Keilrippenriemen . . . . . . . . . . . . . . . 187TB 16-16 Leistungs-zbersetzungszuschlag ^z in kW . . . . . . . . . . . . . . . . . 190TB 16-17 Korrekturfaktoren zur Berechnung der Keil- und Keilrippenriemen . . . . . 191TB 16-18 Wahl des Profils von Synchronriemen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192TB 16-19 Daten von Synchroflex-Zahnriemen nach Werknorm . . . . . . . . . . . . 193TB 16-20 Zahntragfahigkeit – spezifische Riemenzahnbelastbarkeit von Synchroflex-

Zahnriemen (nach Werknorm) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194TB 16-21 Oberflachengekuhlte Drehstromasynchronmotoren mit Kafiglaufer

nach DIN EN 50347 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195

17 Kettengetriebe

TB 17-1 Rollenketten nach DIN 8187 (Auszug) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196TB 17-2 Haupt-Profilabmessungen der Kettenrader nach DIN 8196 (Auszug) . . . . . 196TB 17-3 Leistungsdiagramm nach DIN ISO 10823 fur die Auswahl von Einfach-Rollen-

ketten Typ B nach DIN 8187-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197TB 17-4 Spezifischer Stutzzug . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197

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TB 17-5 Faktor f1 zur Berucksichtigung der Zahnezahl des kleinen Rades nachDIN ISO 10823 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197

TB 17-6 Achsabstandsfaktor f2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198TB 17-7 Umweltfaktor f6 (nach Niemann) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198TB 17-8 Schmierbereiche nach DIN ISO 10823 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198

18 Elemente zur Fuhrung von Fluiden (Rohrleitungen)

TB 18-1 Rohrarten, zbersicht. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199TB 18-2 Anschlussmaße fur runde Flansche PN 6, PN 40 und PN 63 nach

DIN EN 1092-2 (Auszug DN 20 bis DN 600) . . . . . . . . . . . . . . . . 201TB 18-3 Auswahl von PN nach DIN EN 1333 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201TB 18-4 Bevorzugte DN-Stufen (Nennweiten) nach DIN EN ISO 6708 . . . . . . . . 201TB 18-5 Wirtschaftliche Stromungsgeschwindigkeiten in Rohrleitungen fur verschie-

dene Medien (Richtwerte) bezogen auf den Zustand in der Leitung . . . . . 202TB 18-6 Mittlere Rauigkeitshohe k von Rohren (Anhaltswerte) . . . . . . . . . . . 202TB 18-7 Widerstandszahl z von Rohrleitungselementen (Richtwerte) . . . . . . . . . 203TB 18-8 Rohrreibungszahl l . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204TB 18-9 Dichte und Viskositat verschiedener Flussigkeiten und Gase . . . . . . . . . 205TB 18-10 Festigkeitskennwerte zur Wanddickenberechnung von Stahlrohren (Auswahl) 206TB 18-11 Rohrleitungen und Rohrverschraubungen fur hydraulische Anlagen. . . . . . 207TB 18-12 Zulassige Stutzweiten fur Stahlrohre nach AD2000-Merkblatt HP100R (Auszug) 207TB 18-13 Zeitstandfestigkeit von Rohren aus Polypropylen (PP, Typ1) nach DIN 8078) . . 208

19 Dichtungen

TB 19-1 Dichtungskennwerte fur vorgeformte Feststoffdichtungen . . . . . . . . . . 209TB 19-2 O-Ringe nach DIN 3771 (Auswahl) und Ringnutabmessungen . . . . . . . . 210TB 19-3 Zulassige Spaltweiten fur O-Ringe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211TB 19-4 Radial-Wellendichtringe nach DIN 3760 (Auszug) . . . . . . . . . . . . . . 212TB 19-5 Filzringe und Ringnuten nach DIN 5419 (Auszug). . . . . . . . . . . . . . 213TB 19-6 V-Ringdichtung (Auszug aus Werksnorm) . . . . . . . . . . . . . . . . . 214TB 19-7 Nilos-Ringe (Auszug aus Werksnorm) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214TB 19-8 Stopfbuchsen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215TB 19-9 Konstruktionsrichtlinien fur Lagerdichtungen (nach Halliger). . . . . . . . . 216

20 Zahnrader und Zahnradgetriebe (Grundlagen)

TB 20-1 Zahnflankendauerfestigkeit sHlim und Zahnfußdauerfestigkeit sFlim in N/mm2 derublichen Zahnradwerkstoffe fur die Werkstoff-QualitatsanforderungenME(obere Werte) und ML (untere Werte); Einzelheiten siehe DIN 3990 Teil 5 undISO 6336-5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218

TB 20-2 zbersicht zur Dauerfestigkeit fur Zahnfußbeanspruchungen der Prufradernach DIN 3990 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219

TB 20-3 Werkstoffauswahl fur Schneckengetriebe . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220TB 20-4 Festigkeitswerte fur Schneckenradwerkstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . 221TB 20-5 Schmierolauswahl (nach DIN 51509). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221TB 20-6 Richtwerte fur den Einsatz von Schmierstoffarten und Art der Schmierung bei

Walz- und Schraubenwalzgetrieben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222TB 20-7 Viskositatsauswahl von Getriebeolen (DIN 51509) gultig fur eine Umgebungs-

temperatur von etwa 20 )C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222TB 20-8 Reibungswerte bei Schneckenradsatzen (Schnecke aus St, Radkranz aus Bron-

ze, gefrast) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223TB 20-9 Wirkungsgrade fur Schneckengetriebe, Richtwerte fur zberschlagsrechnungen 223TB 20-10 Zeichnungsangaben fur Stirnrader nach DIN 3966 T1 . . . . . . . . . . . . 223TB 20-11 Zeichnungsangaben fur Kegelrader nach DIN 3966 T2 . . . . . . . . . . . 224TB 20-12 Zeichnungsangaben fur Schnecken nach DIN 3966 T3 . . . . . . . . . . . . 225TB 20-13 Zeichnungsangaben fur Schneckenrader nach DIN 3966 T3 . . . . . . . . . 226

VII

Page 26: Inhaltsverzeichnis - Ingenieur-Buch.de · 2015. 9. 10. · Gestaltung der Verbindungen –– Anziehen der Verbindung –– Verbindun gen mit nicht kontrolliert vorgespannten Schrauben

21 Außenverzahnte Stirnrader

TB 21-1 Modulreihe fur Zahnrader nach DIN 780 (Auszug) . . . . . . . . . . . . . 227TB 21-2a Profiluberdeckung e

abei Null- und V-Null-Getrieben (uberschlagige Ermittlung) 227

TB 21-2b Profiluberdeckung eabei V-Getrieben (uberschlagige Ermittlung) . . . . . . 227

TB 21-3 Betriebseingriffswinkel aw (uberschlagige Ermittlung). . . . . . . . . . . . 227TB 21-4 Evolventenfunktion inv a = tan a – (p/180) / a (Wertetabelle). . . . . . . . 228TB 21-5 Wahl der Summe der Profilverschiebungsfaktoren Sx = (x1 + x2) . . . . . . . 228TB 21-6 Aufteilung von Sx = (x1 + x2) mit Ablesebeispiel . . . . . . . . . . . . . . 229TB 21-7 Verzahnungsqualitat (Anhaltswerte). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229TB 21-8 Zahndickenabmaße, Zahndickentoleranzen . . . . . . . . . . . . . . . . 230TB 21-9 Achsabstandsmaße Aae, Aai von Gehausen fur Stirnradgetriebe

nach DIN 3964 (Auszug). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231TB 21-10 Messzahnezahl k fur Stirnrader . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232TB 21-11 Empfehlung zur Aufteilung von i fur zwei- und dreistufige Stirnradgetriebe . . 232TB 21-12 Bereich der ausfuhrbaren Evolventenverzahnungen mit Bezugsprofil nach

DIN 867 fur Außen- und Innenrader nach DIN 3960 . . . . . . . . . . . . 232TB 21-13 Ritzelzahnezahl z1 (Richtwerte) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233TB 21-14 Ritzelbreite, Verhaltniszahlen (Richtwerte) . . . . . . . . . . . . . . . . 233TB 21-15 Berechnungsfaktoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234TB 21-16 Flankenlinienabweichung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234TB 21-17 Einlaufbetrage fur Flankenlinien yb in mm (nach DIN 3990) . . . . . . . . . 235TB 21-18 Breitenfaktor KHb, KFb, Anhaltswerte (nach DIN 3990) . . . . . . . . . . . 236TB 21-19 Stirnfaktoren KFa, KHa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236TB 21-20 Korrekturfaktoren zur Ermittlung der Zahnfußspannung fur

Außenverzahnung (nach DIN 3990) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238TB 21-21 Korrekturfaktoren zur Ermittlung der zulassigen Zahnfußspannung

fur Außenverzahnung (nach DIN 3990) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239TB 21-22 Korrekturfaktoren zur Ermittlung der Flankenpressung fur

Außenverzahnung (nach DIN 3990) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240TB 21-23 Korrekturfaktoren zur Ermittlung der zulassigen Flankenpressung fur

Außenverzahnung (nach DIN 3990) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241

22 Kegelrader und Kegelradgetriebe

TB 22-1 Richtwerte zur Vorwahl der Abmessungen . . . . . . . . . . . . . . . . 243TB 22-2 Werte zur Ermittlung des Dynamikfaktors Kv (nach DIN 3991 T1) . . . . . . 243TB 22-3 zberdeckungsfaktor (Zahnfuß) Ye fur an = 20 (nach DIN 3991 T3) . . . . . 243

23 Schraubrad- und Schneckengetriebe

TB 23-1 Richtwerte zur Bemessung von Schraubradgetrieben . . . . . . . . . . . . 244TB 23-2 Belastungskennwerte fur Schraubradgetriebe. . . . . . . . . . . . . . . . 244TB 23-3 Richtwerte fur die Zahnezahl der Schnecke . . . . . . . . . . . . . . . . 244TB 23-4 Moduln fur Zylinderschneckengetriebe nach DIN 780 T2 (Auszug). . . . . . 244TB 23-5 Ersatz-E-Modul fur Paarung mit einer Stahlwelle . . . . . . . . . . . . . 244TB 23-6 Grubchenfestigkeit sH limT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244TB 23-7 Schub-Dauerfestigkeitswerte tF limT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244TB 23-8 Lebensdauerfaktor YNL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245

Sachwortverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247

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