Maschinenelemente / [Hauptbd.] / [Lehrbuch] : mit …Inhaltsverzeichnis • 2.4 Berechnungsbeispiele...

Herbert Wittel • Dieter Muhs •

Dieter Jannasch • Joachim Voßiek

Roloff/Matek

Maschinenelemente

Normung, Berechnung, Gestaltung

Mit 713 Abbildungen,76 vollständig durchgerechneten Beispielenund einem Tabellenbuch mit 282 Tabellen

21., vollständig überarbeitete Auflage

£i Springer Vieweg

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) 3

1.3 Normzahlen (Vorzugszahlen und -maße) 3

1.3.1 Bedeutung der Normzahlen 3

1.3.2 Aufbau der Normzahlreihen 3

Grundreihen — Abgeleitete Reihen — Zusammengesetzte Reihen -

Rundwertreihen

1.3.3 Anwendung der Normzahlen 5

Ermittlung der Maßstäbe - Darstellung der Beziehungen im NZ-Di-

agramm — Rechnen mit NZ

• 1.3.4 Berechnungsbeispiele 7

1.4 Allgemeine konstruktive Grundlagen 8

1.4.1 Konstruktionsmethodik 9

Lösungsweg zur Schaffung neuer Produkte — Bewertungsverfahren1.4.2 Grundlagen des Geslaltens 15

1.4.3 Rechnereinsatz im Konstruktions- und Entwicklungsprozess 17

1.5 Literatur 19

2 Toleranzen, Passungen, Oberflächenbeschaffenheit

2.1 Toleranzen 21

2.1.1 Maßtoleranzen 21

Grundbegriffe - Größe der Maßtoleranz — Anwendungsbereiche für die

Grundtoleranzgrade - Lage der Toleranzfelder — Direkte Angabe von

Maßtoleranzen - Maße ohne Toleranzangabe2.1.2 Formtoleranzen 24

2.1.3 Lagetoleranzen 25

2.1.4 Toleranzangaben in Zeichnungen 25

Maßtoleranzen — Form- und Lagetoleranzen

2.2 Passungen 26

2.2.1 Grundbegriffe 26

2.2.2 ISO-Passsysteme 28

System Einheitsbohrung (FiB) - System Einheitswelle (EW)

2.2.3 Passungsauswahl 28

2.2.4 Tolerierungsgrundsätze 29

2.2.5 Toleranzketten 30

2.3 Oberflächenbeschaffenheit 3')

2.3.1 Gestaltabweichung 30

2.3.2 Oberflächenangaben in Zeichnungen 33

Inhaltsverzeichnis

• 2.4 Berechnungsbeispiele 34

2.5 Literatur 37

3 Festigkeitsberechnung

3.1 Allgemeines 38

3.2 Beanspruchungs- und Belastungsarten 38

3.3 Werksloffverhalten, Festigkeitskenngrößen 43

3.3.1 Statische Fesligkeitswerte (Werkstoffkennwerte) 43

3.3.2 Dynamische Festigkeitswerte (Werkstoffkennwerte) 47

Grenzspannungslinie (Wöhlerlinie) - Dauerfestigkeitsschaubilder (DFS)- Dauerfestigkeitskennwerte

3.4 Statische Bauteilfestigkeit 51

3.5 Gestaltl'estigkeit (dynamische Bauteilfesligkeit) 52

3.5.1 Konslruktionskcnnwcrte 53

Kerbwirkung und Stützwirkung — Oberflächengüte - Bauteilgröße —

Oberllächenverfestigung - Sonstige Einflüsse - Konstruktionsfaktor

(Gesamteinflussfaktor)3.5.2 Ermittlung der Gestaltfestigkeit (Bauteilfestigkeit) 58

Gestaltwechselfestigkeit (Bauteilwechselfestigkeit) - Gestaltdauerfestig¬keit (Bauteildauerfestigkeit)

3.6 Sicherheiten 61

3.7 Praktische Festigkeitsberechnung 63

3.7.1 Überschlagige Berechnung 63

Statisch belastete Bauteile - Dynamisch belastete Bauteile

3.7.2 Statischer Festigkeitsnachweis 64

3.7.3 Dynamischer Festigkeitsnachweis (Ermüdungsfestigkeitsnachweis)... 65

3.7.4 Dynamischer Festigkeitsnachweis— Einzelbelastungen, Lastkollektive,

Zeitl'esligkeil, Dauerfestigkeit 66

3.7.5 Tragfähigkeitsnachweis im Stahlbau 70

Teilsicherheitskonzept für den Bauteilnachweis — Berechnungsmethoden• 3.8 Berechnungsbeispiele 72

3.9 Literatur 78

4 Tribologie

4.1 Funktion und Wirkung 79

4.2 Reibung, Reibungsarten 79

4.3 Reibungszustände (Schmierungszustände) 81

4.4 Beanspruchung im Bauteilkontakt. Hertzsche Pressung 82

4.5 Schmierstoffe 84

4.5.1 Schmieröle 84

Eigenschaften der Schmieröle — Einteilung der Schmieröle

4.5.2 Schmierfette"

92

4.5.3 Sonstige Schmierstoffe 93

4.6 Schmierungsarten 93

4.7 Schäden an Maschinenelementen 94

4.7.1 Verschleiß 944.7.2 Korrosion 954.7.3 Schadensbilder 96

4.8 Literatur 97

Inhaltsverzeichnis IX

5 Kleb- und Lötverbindungen

5.1 Klebverbindungen 99

5.1.1 Funktion und Wirkung 99

Physikalisch abbindende Klebstoffe (Lösungsmittel- und Dispersionskleb¬stoffe) — Chemisch abbindende Klebstoffe (Reaktionsklebstoffe)

5.1.2 Herstellen der Klebverbindungen 102

5.1.3 Gestalten und Entwerfen 103

Beanspruchung und Festigkeil — Einflüsse auf die Festigkeit — Gestalten

der Klebverbindung5.1.4 Berechnungsgrundlagen 107


5.1.6 Literatur (Kleben) 109

5.2 Lötverbindungen 110


5.2.2 Herstellen der Lötverbindungen 114

5.2.3 Gestalten und Entwerfen 115

5.2.4 Berechnungsgrundlagen 117

• 5.2.5 Berechnungsbeispiel 120

5.2.6 Literatur (Löten) 120

6 Schweißverbindungen


6.1.1 Wirkprinzip und Anwendung 122

6.1.2 Schweißverfahren 124

Schmelzschweißen — Pressschweißen — Wahl des Schweißverfahrens

6.1.3 Auswirkungen des Schweißvorganges 124

Entstehung der Schrumpfungen und Spannungen - Auswirkungen der

Schweißschrumpfung — Zusammenwirken von Eigen- und Lastspannungen6.2 Gestalten und Entwerfen 12S

6.2.1 Schweißbarkeit der Bauteile 12K

Schweißeignung der Werkstoffe — Konstruktionsbedingte Schweißsicher¬

heit — Fertigungsbedingte Schweißsicherheit (Schweißmöglichkeit) —

Schweißzusatzwerkstoffe

6.2.2 Stoß-und Nahtarten 133

Begriffe - Stumpfnaht - Kehlnaht — Sonstige Nahte - Fugenvorbereitung6.2.3 Gütesicherung 13K

Bewertungsgruppen für Schmelzschweißverbindungen an Stahl nach

DIN EN ISO 5817 - Allgemeintoleranzen für Schweißkonstruktionen

nach DIN EN ISO 13920

6.2.4 Zeichnerische Darstellung der Schweißnähte nach DIN EN 22553. .

139

Symbole — Lage der Symbole in Zeichnungen - Bemaßung der Nähte -

Arbeitspositionen nach DIN EN ISO 6947 - Ergänzende Angaben -

Beispiel6.2.5 Schweißgerechtes Gestalten 143

Allgemeine Konstruktionsrichtlinien - Gestaltungsbeispiele - Vorwie¬

gend ruhend beanspruchte Stahlbauten — Geschweißte Maschinenteile -

Druckbehälter — I'unktschweißvcrbindungcn6.3 Berechnung von Schweißkonstruktionen 156

6.3.1 Schweißverbindungen im Stahlbau 156

Berechnung der Bauteile -- Berechnung der Schweißnähte im Stahlbau

— Beanspruchung von Kehlnähten - Berechnung der Punktschweißver¬

bindungen

Inhaltsverzeichnis

6.3.2 Berechnung der Schweißverbindungen im Maschinenbau 172

Ermittlung der Belastung - Beanspruchung der Schweißnähte - Zusam¬

mengesetzte Beanspruchung - Zulässige Spannungen im Maschinenbau

6.3.3 Berechnung geschweißter Druckbehälter nach AD 2000-Regelwerk 176

Zylindrische Mäntel und Kugeln - Gewölbte Böden - Ebene Platten

und Böden - Ausschnitte in der Behälterwand

6.4 Berechnungsbeispiele' 182

6.5 Literatur 190

Nietverbindungen

7.1 Allgemeines 193

7.2 Die Niete 194

7.2.1 Nietformen 194

7.2.2 Nietwerkstoffe 198

7.2.3 Bezeichnung der Niete 199

7.3 Herstellung der Nietverbindungen 199

7.3.1 Allgemeine Hinweise 199

7.3.2 Warmnietung 200

7.3.3 Kaltnictung 201

7.4 Verbindungsarten, Schnittigkeit 201

7.5 Nietverbindungen im Stahlbau 202

7.5.1 Allgemeine Richtlinien 202

7.5.2 Berechnung der Bauteile 202

7.5.3 Berechnung der Niete und Nietverbindungen 204

Niet- und Nietlochdurchmesser — Nietlänge — Beanspruchbarkeit der

Niete — Entwurfsberechnung — Stabanschlüsse und Stöße — Momentbe¬

lastete Nietanschlüsse

7.5.4 Gestaltung der Nietverbindungen 209

7.6 Nietverbindungen im Leichtmetallbau 210

7.6.1 Allgemeines 210

7.6.2 Aluminiumniete 211

7.6.3 Werkstoffe 211

7.6.4 Berechnung der Bauteile und Niete 212

Allgemeine Richtlinien — Niet- und Nietlochdurchmesser — Nietlänge7.7 Nietverbindungen im Maschinen- und Gerätebau 212

7.7.1 Anwendungsbeispiele 212

7.7.2 Maßnahmen zur Erhöhung der Dauerfestigkeit 213

7.7.3 Festigkeitsnachweise 213

7.8 Stanzniet- und Clinchverbindungen 215

7.8.1 Stanznieten 215

7.8.2 Clinchen 217

7.9 Berechnungsbeispiele 219

7.10 Literatur und Bildquellenverzeichnis 222

Schraubenverbindungen


8.1.1 Aufgaben und Wirkprinzip 224

8.1.2 Gewinde 224

Gewindearten — Gewindebezeichnungen — Geometrische Beziehungen

Inhaltsverzeichnis XI

8.1.3 Schrauben- und Mutternarten 227

Schraubenarten - Mutternarten — Sonderformen von Schrauben. Mut¬

tern und Gewindeteilen — Bezeichnung genormter Schrauben und Mut¬

tern

8.1.4 Scheiben und Schraubensicherungen 230Scheiben — Schraubensicherungen

8.1.5 Herstellung. Werkstoffe und Festigkeiten der Schrauben und Muttern 231

Herstellung — Werkstoffe und Festigkeiten8.2 Gestalten und Entwerfen 232

8.2.1 Gestallung der Gewindeteile 2328.2.2 Gestallung der Schraubenverbindungen 2358.2.3 Vorauslegung der Schraubenverbindung 238

8.3 Berechnung von Befestigungsschrauben 240

8.3.1 Kraft- und Verformungsverhältnisse bei vorgespannten Schrauben-

verbindungen 240

Kräfte und Verformungen im Montagezustand - Kräfte und Verformun¬

gen bei statischer Betriebskraft als Längskraft - Kräfte und Verformun¬

gen bei dynamischer Betriebskraft als Langskraft — Einfluss der Kraft-

einleitung in die Verbindung — Kraftverhältnisse bei statischer oderdynamischer Querkraft

8.3.2 Setzverhalten der Schraubenverbindungen 24b

8.3.3 Dauerhaltbarkeit der Schraubenverbindungen, dynamische Sicherheit 247

8.3.4 Anziehen der Verbindung, Anziehdrehmomenl 248Kräfte am Gewinde. Gewindemoment — Anziehdrehmoment

8.3.5 Montagevorspannkraft, Anziehfaklor und -verfahren 2518.3.6 Beanspruchung der Schraube beim Anziehen 2538.3.7 Einhaltung der maximal zulässigen Schraubenkraft, Berechnung

der statischen Sicherheit 254

8.3.8 Flächenpressung an den Auflageflächen 255

8.3.9 Praktische Berechnung der Befestigungsschrauben im Maschinenbau 255Nicht vorgespannte Schrauben — Vorgespannte Schrauben, Rechnungs¬gang

8.3.10 Lösen der Schrauben Verbindung, Sicherungsmaßnahmen 257

Losdrehmoment — Selbsttätiges Losdrehen. Lockern der Verbindung —

Sicherungsmaßnahmen. Anwendung und Wirksamkeit der Sicherungsele-mente

8.4 Schraubenverbindungen im Stahlbau 259

8.4.1 Anwendung 259

8.4.2 Schraubenarten 260

8.4.3 Geschraubte Anschlüsse 260

Gestaltung der Verbindungen — Anziehen der Verbindung - Verbindun¬

gen mit nicht kontrolliert vorgespannten Schrauben — Verbindungen mit

vorgespannten hochfesten Schrauben (HV/HR-Schrauben) — Grenztrag¬fähigkeit der Bauteile

8.4.4 Moment(schub)belastete Anschlüsse 264

8.4.5 Konsolanschlüsse 265

8.5 Bewegungsschrauben 266

8.5.1 Entwurf 267

8.5.2 Nachprüfung auf Festigkeit 267

8.5.3 Nachprüfung auf Knickung 269

8.5.4 Nachprüfung de; Muttergewindes (Führungsgewinde) 270

8.5.5 Wirkungsgrad der Bewegungsschrauben, Selbsthemmung 271


8.7 Literatur 279

XII Inhaltsverzeichnis

9 Bolzen-, Stiftverbindungen und Sicherungselemente9.1 Funktion und Wirkung 281

9.2 Bolzen 281

9.2.1 Formen und Verwendung 281

9.2.2 Gestalten und Entwerfen der Bolzenverbindungen im Maschinenbau 282

Einbaufälle und Biegemomente - Festlegen der Bauteilabmessungen9.2.3 Berechnen der Bolzenverbindungen im Maschinenbau 284

9.2.4 Gestalten und Entwerfen von Bolzenverbindungen im Stahlbau.... 285

Einsalzbereiche - Bemessen der Augenstäbe nach DIN EN 1993-1-8

9.2.5 Bemessung für massive Rundbolzen nach DIN EN 1993-1-8 287

Bolzenverbindungen bei denen eine unbehinderte Verdrehung in den

Augen erforderlich ist - Austauschbare Bolzen - Bolzenverbindungenohne geforderte Verdrehung in den Augen

9.3 Stifte und Spannbuchsen 289

9.3.1 Formen und Verwendung 289

Kegelslifte - Zylinderstifte - Kerbstifte und Kerbnägel - Spannstifte(Spannhülsen) - Spannbuchsen für Lagerungen

9.3.2 Berechnung der Stiftverbindungen 292

Querstift-Verbindungen - Steckstift-Verbindungen — Längsstift-(Rund-keil-)Verbindungen

9.4 Sicherungselemente 294

9.4.1 Sicherungsringe (Halteringe) 295

9.4.2 Splinte und Federstecker 297

9.4.3 Achshalter 297

9.5 Gcstaltungs- und Anwendungsbeispiele 298


9.7 Literatur 306

10 Federn

10.1 Kennwerte. Bauformen und Werkstoffe für Federn 307

10.1.1 Federrate, Federkennlinie 307

10.1.2 Federungsarbeit 309

10.1.3 Schwingungsverhalten und Dämpfung 310

10.1.4 Federarten 311

10.1.5 Federwerkstoffe 312

10.1.6 Auswahl und Optimierung von Federn 31310.2 Zug- und druckbeanspruchte Federn 313

10.2.1 Zugstäbc 31310.2.2 Ringfedern 313

10.3 Biegebeanspruchte Federn 31410.3.1 Einfache Blattfedern 31410.3.2 Geschichtete Blattfedern 31610.3.3 Drehfedern 31710.3.4 Spiralfedern 32010.3.5 Tellerfedern 321

• 10.4 Torsionsbeanspruchtc Federn aus Metall 32810.4.1 Drehstabfedern 32810.4.2 Zylindrische Schraubenfedern mit Kreisquerschnitt 33010.4.3 Zylindrische Schraubenfedern mit Rechteckquerschnilt 33710.4.4 Kegelige Schraubendruckfedern 338

10.5 Federn aus Gummi 33810.5.1 Eigenschaften von Gummi 33810.5.2 Ausführung. Anwendung 339

Inhaltsverzeichnis XI II


10.7 Literatur .". 347

11 Achsen, Wellen und Zapfen


11.2 Gestalten und Entwerfen 350

11.2.1 Gestaltungsgrundsätze 350

Gestaltungsrichtlinien hinsichtlich der Festigkeit - Geslaltungsrichllinicnhinsichtlich des elastischen Verhallens

11.2.2 Entwurfsberechnung 353

Werkstoffe und Halbzeuge — Berechnungsgrundlagen — Ermittlung des

Entwurfsdurchmessers

11.3 Kontrollberechnungen 364

11.3.1 Festigkeitsnachweis 364

11.3.2 Elastisches Verhalten 366

Verformung bei Torsionsbeanspruchung - Verformung bei Biegebean¬spruchung

11.3.3 Kritische Drehzahl 369

Schwingungen, Resonanz - Biegekrilische Drehzahl - Verdrehkrilische

Drehzahl

» 11.4 Berechnungsbeispiele 373

11.5 Literatur 380

12 Elemente zum Verbinden von Wellen und Naben

12.1 Funktion und Wirkung 3X1

12.2 Formschlüssige Welle-Nabe-Verbindungen 381

12.2.1 Pass- und Scheibenfederverbindungen 381

Gestalten und Entwerfen — Berechnung12.2.2 Keil- und Zahnwellenvcrbindungen 385

Gestalten und Entwerfen — Berechnung12.2.3 Polygonverbindungen 387

Gestalten und Entwerfen - Berechnung12.2.4 Stirnzahnverbindungen 388

12.2.5 Stiflverbindungen 388

12.3 Kraftschlüssige Welle-Nabe-Verbindungcn 389

12.3.1 Zylindrische Pressverbände 389

Gestalten und Entwerfen - Berechnung - Angaben zur Herstellung von

Pressverbanden - Drehzahleinfluss bei Pressverbänden

12.3.2 Kegelpressverbände 397

Gestalten und Entwerfen - Berechnung12.3.3 Spannelement-Verbindungen 401

Lösbare Kegelspannsysteme (LKS) - Sternscheiben - Druckhülsen -

Hydraulische Spannbuchsen - Toleranzring

12.3.4 Klemmverbindung 408

Gestalten und Entwerfen - Berechnung

12.3.5 Keilverbindungen 410

Gestalten und Ent'verfen — Berechnung12.3.6 Kreiskeil-Verbindung 412

Gestalten und Entwerfen - Berechnung12.4 Stoffschlüssige Welle-Nabe-Verbindungen 412


12.6 Literatur und Bildquellennachweis 417

XIV Inhaltsverzeichnis

13 Kupplungen und Bremsen

13.1 Funktion und Wirkung von Kupplungen 418

13.2 Berechnungsgrundlagen zur Kupplungsauswahl 419

13.2.1 Anlaufdrehmoment, zu übertragendes Kupplungsmoment 419

13.2.2 Beschleunigungsdrehmoment. Trägheitsmoment 421

13.2.3 Betriebsverhalten von Antriebs- und Arbeitsmaschinen 423

13.2.4 Kupplungsdrehmoment 424

Stoßfreies Anfahren mit konstantem Drehmoment - Drehmomentstoß -

Geschwindigkeitsstoß — Periodisches Wechseldrehmoment

13.2.5 Auslegung nachgiebiger Wellenkupplungen 427

Nach Herstellerangaben — Mit Hilfe von Anwendungsfaktoren —

Nach der ungünstigsten Lastart (DIN 740 T2)13.2.6 Auslegung von schaltbaren Reibkupplungen 430

Anlaufvorgang - Drehmomente bei Reibkupplungen — Bestimmung der

Kupplungsgröße13.3 Nicht schaltbare Kupplungen 433

13.3.1 Starre Kupplungen 433

13.3.2 Nachgiebige Kupplungen (Ausgleichskupplungen) 434

Getriebebewegliche (drehstarre) Kupplungen — DrehnachgiebigeKupplungen

13.4 Schaltbare Kupplungen 444

13.4.1 Fremdbetätigte Kupplungen (Schaltkupplungen) 444

Formschlüssige Schaltkupplungen - Kraft-(Reib-)schlüssige Schalt¬

kupplungen13.4.2 Momentbetätigte Kupplungen (Sicherheitskupplungen) 454

13.4.3 Drehzahlbetätigte Kupplungen (Fliehkraftkupplungen) 456

13.4.4 Richtungsbetätigte Kupplungen (Freilaufkupplungen) 457

13.4.5 Induktionskupplungen 459

Synchronkupplung — Asynchron- und Wirbelstromkupplung13.4.6 Hydrodynamische Kupplungen 461

Mit konstanter Füllung — Mit veränderlicher Füllung13.5 Hinweise für Einsatz und Auswahl von Kupplungen 463

13.6 Bremsen 466


13.6.2 Berechnung 467

13.6.3 Bauformen 467• 13.7 Berechnungsbeispiele 471


14 Wälzlager und Wälzlagerungen14.1 Funktion und Wirkung 483

14.1.1 Aufgaben und Wirkprinzip 48314.1.2 Einteilung der Lager 48414.1.3 Richtlinien zur Anwendung von Wälzlagern 48414.1.4 Ordnung der Wälzlager 485

Aufbau der Wälzlager. Wälzkörperformen. Werkstoffe — Grundformender Wälzlager. Druckwinkel. Lastwinkel - Standardbauformen der Wälz¬

lager, ihre Eigenschaften und Verwendung - Weitere Bauformen - Bau-maße und Kurzzeichen der Wälzlager

14.2 Gestalten und Entwerfen von Wälzlagerungen 49514.2.1 Lageranordnung 495

Fest-Los-Lagerung - Stützlagerung - Lagerkombinationen - MehrfacheLagerung

Inhaltsverzeichnis XV

14.2.2 Lagerauswahl 49714.2.3 Gestaltung der Lagerungen 498

Tolerierung der Anschlussbauteile — Konstruktive Gestaltung der Lager¬stelle

14.2.4 Schmierung der Wälzlager 501

Fettschmierung — Ölschmierung — Feststoffschmierung14.2.5 Lagerabdichtungen 50514.2.6 Vorauswahl der Lagergröße 506

14.3 Berechnung der Wälzlager 50614.3.1 Statische Tragfähigkeit 507

Statische Tragzahl Co — Statisch äquivalente Belastung14.3.2 Dynamische Tragfähigkeit 507

Bestimmungsgrößen nach DIN ISO 281 - Lebensdauergleichung nach

DIN ISO 281 - Bestimmen der dynamisch äquivalenten Lagerbelastung(P und n = konstant) — Bestimmen der dynamisch äquivalenten Lager¬belastung (P und n ^ konstant)

14.3.3 Minderung der Lagertragzahlen C und Co 512

14.3.4 Erreichbare Lebensdauer — modifizierte Lebensdauerberechnung... 512

14.3.5 Gebrauchsdauer 513

14.3.6 Höchstdrehzahlen 514

14.4 Gestaltungsbeispiele für Wälzlagerungen 514

14.5 Wälzgelagerte Bauelemente 517

Lagergehäuseeinheiten — Laufrollen — Drehverbindungen - Kugelbuchsen -

Kugelgewindetrieb14.6 Lineare Wälzführungen 520

14.6.1 Funktion und Eigenschaften 520

14.6.2 Tragfähigkeit und nominelle Lebensdauer 522

14.6.3 Auswahl von Führungen, Linearsysteme 523> 14.7 Berechnungsbeispiele 525


15 Gleitlager


15.1.1 Wirkprinzip 534

15.1.2 Anordnung der Gleitflächen 534

15.1.3 Reibungszustände 535

15.1.4 Schmierstoffeinflüsse 536

15.1.5 Hydrodynamische Schmierung 539

Schmierkeil - Druckverteilung und Tragfähigkeit15.2 Anwendung 542


15.3.1 Gleitlagerwerkstoffe 543

Tribologisches Verhalten - Lagerwerkstoffc15.3.2 Gestaltungs- und Betriebseinflüsse 546

15.3.3 Schmierstoffversorgung der Gleitlager 550

Schmierungsarten - Schmierverfahren und Schmiervorrichlungeii -

Schmierstoffzuführung15.3.4 Gestallung der Radial-Gleitlager 554

Lagerbuchsen. Lagerschalen - Gestaltungsbeispiele15.3.5 Gestaltung der Axial-Gleitlager 559

15.3.6 Lagerdichlungen 562

Inhaltsverzeichnis

15.4 Berechnungsgrundlagen 565

15.4.1 Berechnung der Radialgleitlager 565

Betriebskennwerte (Relativwerte) - Wärmebilanz - Schmierstoffdurch¬

satz - Berechnungsgang15.4.2 Berechnung der Axialgleitlager 575

Spurlager mit ebenen Spurplatten - Einscheiben- und Segment-Spurlager• 15.5 Berechnungsbeispiele

'

581

15.6 Literatur 587

16 Riemengetriebe16.1 Funktion und Wirkung 589

16.1.1 Aufgaben und Wirkprinzip 589

16.1.2 Riemenaufbau und Riemenwerkstoffe 589

Flachriemen - Keilriemen - Keilrippenriemen - Synchronriemen(Zahnriemen)


16.2.1 Bauarten und Verwendung 593

Wahl der Riemenart - Riemenführung — Vorspannmöglichkeiten - Ver¬

stell- bzw. Schaltgetriebe16.2.2 Ausführung der Riementriebe 596

Allgemeine Gesichtspunkte - Hauptabmessungen der Riemenscheiben -

Werkstoffe und Ausführung der Riemenscheiben

16.3 Auslegung der Riementriebe 600

16.3.1 Theoretische Grundlagen zur Berechnung der Riementriebe 600

Kräfte am Riementrieb - Dehn- und Gleitschlupf, Übersetzung - Span¬nungen, elastisches Verhalten — Übertragbare Leistung, optimale Rie¬

mengeschwindigkeit16.3.2 Praktische Berechnung der Riementriebe 605

Riemenwahl - Geometrische und kinematische Beziehungen — Leis¬

tungsberechnung - Vorspannung; Wellenbelastung — Kontrollabfragen• 16.4 Berechnungsbeispiele 614

16.5 Literatur 618

17 Kettengetriebe


17.1.1 Aufgaben und Einsatz 619

17.1.2 Kettenarten, Ausführung und Anwendung 619Bolzenketten — Buchsenketten — Rollenketten — Sonderbauformen

17.1.3 Kettenräder 623

17.1.4 Verbindungsglieder für Rollenketten 62317.1.5 Mechanik der Kettengetriebe 624

17.2 Gestalten und Entwerfen von Rollenkettengetrieben 62517.2.1 Verzahnungsangaben 62517.2.2 Festlegen der Zähnezahlen für die Kettenräder 626

17.2.3 Gestalten der Kettenräder 62717.2.4 Kettenauswahl 62717.2.5 Gliederzahl, Wellenabstand 62817.2.6 Anordnung der Kettengetriebe 63017.2.7 Durchhang des Kettentrums 63017.2.8 Hilfseinrichtungen 63017.2.9 Schmierung und Wartung der Kettengetriebe 632

Inhaltsverzeichnis XVII

17.3 Berechnung der Kräfte am Kettengetriebe 633• 17.4 Berechnungsbeispiel 634

17.5 Literatur 636

18 Elemente zur Führung von Fluiden (Rohrleitungen)

18.1 Funktionen, Wirkungen und Einsatz 638

18.2 Bauformen 638

18.2.1 Rohre 638

18.2.2 Schläuche 640

18.2.3 Formstücke 641

18.2.4 Armaturen 641

Ventile — Schieber — Hähne — Klappen18.3 Gestalten und Entwerfen 645

18.3.1 Vorschriften. Begriffe und Definitionen 645

18.3.2 Rohrverbindungen 647

Schweißverbindungen für Stahlrohre - Flanschverbindungen - Rohrver¬

schraubungen — Muffenverbindungen18.3.3 Dehnungsausgleicher 651

18.3.4 Rohrhalterungen 652

18.3.5 Gestaltungsrichtlinien für Rohrleitungsanlagen 653

18.3.6 Darstellung der Rohrleitungen 654

18.4 Berechnungsgrundlagen 654

18.4.1 Rohrquerschnitt und Druckverlusl 654

18.4.2 Berechnung der Wanddicke gegen Innendruck 656

Rohre aus Stahl - Rohre aus duktilem Gusseisen - Rohre aus Kunst¬

stoff — Berücksichtigung von Druckslößen


18.6 Literatur 664

19 Dichtungen


19.2 Berührungsdichtungen zwischen ruhenden Bauteilen

(Statische Dichtungen) 668

19.2.1 Unlösbare Berührungsdichtungen 668

19.2.2 Lösbare Dichtungen 669

19.3 Berührungsdichtungen zwischen relativ bewegten Bauteilen

(Dynamische Dichtungen) 675

19.3.1 Dichtungen für Drehbewegungen 675

19.3.2 Dichtungen für Längsbewegung ohne oder mit Drehbewegung 680

19.4 Berührungsfreie Dichtungen zwischen relativ bewegten Bauteilen 683


20 Zahnräder und Zahnradgetriebe (Grundlagen)


20.1.1 Zahnräder und Getriebearten 687

20.1.2 Verzahnungsgesetz 690

20.1.3 Flankenprofile und Verzahnungsarten 692

Zykloidenverzuhnung - Triebstockverzahnung - Evolvenlenvcr/.ahnung20.1.4 Bezugsprofil, Herstellung der Evolventenverzahnung 696

XVIII Inhaltsverzeichnis

20.2 Zahnradwerkstoffe 698

20.3 Schmierung der Zahnradgetriebe 700

20.4 Getriebewirkungsgrad 702

20.5 Konstruktionshinweise für Zahnräder und Getriebegehäuse 703

20.5.1 Gestaltungsvorschläge 703

Stirnräder - Kegelräder - Schnecken und Schneckenräder - Getriebegehäuse

20.5.2 Darstellung, Maßeintragung •' 706

Zeichnerische Darstellung - Maßeintragung

20.6 Literatur 708

21 Stirnräder mit Evolentenverzahnung

21.1 Geometrie der Stirnräder 710

21.1.1 Begriffe und Bestimmungsgrößen 710

21.1.2 Verzahnungsmaße der Nullräder 712

21.1.3 Eingriffsstrecke, Profilüberdeckung 713

21.1.4 Profilverschiebung (Geradverzahnung) 714

Anwendung — Zahnunterschnitt, Grenzzähnezahl — Spitzgrenze und

Mindestzahndicke am Kopfkreis - Paarung der Zahnräder, Getriebe¬

arten - Rad- und Getriebeabmessungen bei F-Radpaaren21.1.5 Evolventenfunktion und ihre Anwendung bei K-Getrieben 721

Anwendung der Evolventenfunktion - Summe der Profilverschiebungs¬faktoren und ihre Aufteilung — 0,5-Verzahnung

• 21.1.6 Berechnungsbeispiele (Geometrie der Geradverzahnung) 723

21.2 Geometrie der Schrägstirnräder mit Evolventenverzahnung 726

21.2.1 Grundformen, Schrägungswinkel 726

21.2.2 Verzahnungsmaße 727

21.2.3 Eingriffsverhältnisse, Gesamtüberdeckung 728

21.2.4 Profilverschiebung (Schrägverzahnung) 729

Ersatzzähnezahl, Grenzzähnezahl — Profilverschiebungsfaktoren — Rad-

und Getriebeabmessungen für KRadpaarungen• 2K2.5 Berechnungsbeispiele (Geometrie der Schrägverzahnung) 732

21.3 Toleranzen, Verzahnungsqualität 733

21.3.1 Flankenspiele und Zahndickenabmaße 733

21.3.2 Prüfmaße für die Zahndicke 735

• 21.3.3 Berechnungsbeispiele (Toleranzen, Verzahnungsqualität) 736

21.4 Entwurfsberechnung (Außenverzahnung) 738

21.4.1 Vorwahl der Hauptabmessungen 738

Wellendurchmesser (/s|, zur Aufnahme des Ritzels — Übersetzung /. Zäh-

nezahlverhältnis u - Ritzelzähnezahl z\ - Zahnradbreite b — Schrä¬

gungswinkel ß. Steigungsrichtung der Zahnflanken — Modul

21.4.2 Vorgehensweise zur Ermittlung der Verzahnungsgeometrie 742

21.5 Tragfähigkeitsnachweis für Außenradpaare 742

21.5.1 Schadensmöglichkeiten an Zahnrädern 742

Zahnbruch — Ermüdungserscheinungen an den Zahnflanken — Fressen

21.5.2 KraftVerhältnisse 743

Kräfte am Gerad-Stirnradpaar — Kräfte am Schräg-Stirnradpaar21.5.3 Belastungseinflussfaktoren 746

21.5.4 Nachweis der Zahnfußtragfähigkeit 749Auftretende Zahnfußspannung - Zahnfuß-Grenzfestigkeit app

21.5.5 Nachweis der Grübchentragfähigkeit 751Auftretende Flankenpressung — Flanken-Grenzfestigkeit oHp

• 21.5.6 Berechnungsbeispiele (Tragfähigkeitsnachweis) 755

Inhaltsverzeichnis XIX

22 Kegelräder und Kegelradgetriebe22.1 Grundformen, Funktion und Verwendung 758

22.2 Geometrie der Kegelräder 758

22.2.1 Geradverzahnte Kegelräder 758

Übersetzung, Zähnezahlverhältnis, Teilkegelwinkel - Allgemeine Radab¬

messungen — Eingriffsverhältnisse — Grenzzähnezahl und Profilverschie¬

bung22.2.2 Schrägverzahnte Kegelräder 763

Übersetzung, Zähnezahlverhältnis — Radabmessungen — Eingriffsverhält¬nisse — Grenzzähnezahl und Profilverschiebung

22.3 Entwurfsberechnung 766

Wellendurchmesser zur Aufnahme des Ritzels — Übersetzung. Zähne¬

zahlverhältnis — Zähnezahl - Schrägungswinkel - Zahnbreite - Zahnrad¬

werkstoffe und Verzahnungsqualität — Modul

22.4 Tragfähigkeitsnachweis 768

22.4.1 Kraftverhältnisse 768

22.4.2 Nachweis der Zahnfußtragfähigkeit 770

22.4.3 Nachweis der Grübchentragfähigkeit 771

22.5 Berechnungsbeispiele für Kegelradgetriebe 772

23 Schraubrad- und Schneckengetriebe

23.1 Schraubradgetriebe 779


23.1.2 Geometrische Beziehungen 779

Übersetzungen — Schrägungswinkel — Geschwindigkeilsverhältnisse -

Radabmessungen. Achsabstand

23.1.3 Eingriffsverhältnisse 780

23.1.4 Kraftverhältnisse (Null-Verzahnung) 781

23.1.5 Berechnung der Getriebeabmessungen (Null-Verzahnung) 783

23.2 Schneckengetriebe 783


Ausführungsformen und Herstellung - Verwendung

23.2.2 Geometrische Beziehungen bei Zylinderschneckengetrieben mit

2 = 90° Achsenwinkel 785

Übersetzung — Abmessungen der Schnecke - Abmessungen des Schne¬

ckenrades — Achsabstand

23.2.3 Eingriffsverhältnisse 788

23.2.4 Kraftverhältnisse 789

Kräfte an der Schnecke

23.2.5 Entwurfsberechnung für Schneckengetriebe 790

Vorwahl der Hauptabmessungen - Werkstoffvorwahl

23.2.6 Tragfähigkeitsnachweis 792

Grübchentragfähigkeit — Zahnfußtragfähigkeit - Durchbiegsicherheit der

Schneckenwelle - Temperalursicherheit bei Tauchschmierung


23.3 Literatur 798

Sachwortverzeichnis 799

Maschinenelemente / [Hauptbd.] / [Lehrbuch] : mit …Inhaltsverzeichnis • 2.4 Berechnungsbeispiele...

Documents

Transcript of Maschinenelemente / [Hauptbd.] / [Lehrbuch] : mit …Inhaltsverzeichnis • 2.4 Berechnungsbeispiele...