HI[// Maschinenelemente. Übung Festiqkeitsberechnunq

Aufgabe F1: Beanspruchung an einer Schleifspindel

Die Wellenbelastung einer Schleifspindel gemäß unterer Abbildung ist unter Annahmefolgender Parameter zu ermitteln:

Strecken last in UmfangsrichtungStreckenlast in radialer RichtungAntriebsscheibendurchmesser

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Hl~/ MaschinenelementeÜbung FC?stigkeitsberechnung

Aufgabe F3: Lüfterantrieb

Die Antriebswelle eines Ventilators gemäß folgender Abbildung wird durch einen Riementriebangetrieben und mit einer Leistung von 100 kW bei einer Drehzahl von 2000 min" belastet.

x Wellenwerkstoff E 295

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b c Querschnitt X-.._ ./ a

Abbildung 1: Ventilatorwelle

Weitere Daten:

maximale Stoßbelastung:Stoßfaktor:Betriebsfaktor:Nenn-Wellenbelastung:

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b = 630 mmy= 280 mm

Laufrad- und Nabenmasse:Riemenscheibenmasse:Durchmesser Riemenscheibe:Abstände:

Gesucht:1. Können die Gewichtskräfte gegenüber der Wellen belastung vernachlässigt werden

(bei FLoR<Fwn/10 vernachlässigbar)?2. Berechnen Sie die Sicherheit gegen Dauerbruch und bleibende Verformung für die maximale

Wellenbelastung an der Stelle X in folgenden Teilschritten:a. Beanspruchung an der Stelle Xb. E:influssfaktorenc. Statische Festigkeitd. Dauerfestigkeit

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H1~1 ,MaschinenelemeriteÜbung Festigkeitsnachweis an Schweißverbindungen

Aufgabe schw1: T-Träger, belastet durch Querkraft Fg

gegeben:

Q.uerkraft FQ:: 50kN (statisch)Schweißnahtdicke a = 4mmNahtgütebeiwert V2:: 0,8 (Sichtprüfung)Trägerabmessungen: h = 60mm

S .:::: t:: 12mme = 12mmb=60mm

Bauteilwerkstoff: S 235

gesucht: Sicherheit gegen bleibende Verformung in der Schweißnaht

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Hlfll MaschinenelementeÜbung Festigkeitsnachweis,an Schweißverbindungen

Aufgabe schw2: Lagerbock. belastet durch schräg angreifende Kraft F

gegeben:

_Kraft F = 10kN (schwellend)a=30°

Schweißnahtdicke a = 6mmSchweißnahtlänge J = 80mm (keine Endkrat-er)Nahtgütebeiwert V2 = 0,9 (Normalgüte)Abmessungen: h = 50mm

_ t= 15mmBauteilwerkstoff: S 235 (Rm= 360 Nimm']

gesucht: Sicherheit gegen Dauerbruch

espe 2011 2

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HI~/ MaschinenelementeÜbung Kleb- und Lötverbindungen

Aufgabe 1: Belastbarkeit einer Klebverbindung

Zwei ineinander gesteckte Rohre mit einerWandstärke von 2,5 mm sollen geklebt werden.

Ermitteln Sie die übertragbare Zugbelastungsowie das übertragbare Drehmoment bei50%iger Ausnutzung der Scher:bruchfestigkeit Te

der Klebeschicht.

Scherbruchfestigkeit Te = 25 N/mm2

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Aufgabe 2: Dimensionierung einer Welle-Nabe-Verbindung als Lötverbindung

Eine gelötete Wellen-Naben-Verbindung soll ein statisches Drehmoment übertragen.

Wie groß muss die Fugenlänge gewählt werden, damit sowohl die Welle als auch dieLötverbindung bei dem gleichen Drehmoment versagen?

gegeben: Nabensitzdurchmesser d = 40 mmScherbruchfestigkeit der lötfuge Ta = 100 N/mm2

Verdrehfestigkeit der Welle Tzul = 200 N/mm2

Aufgabe 3: Dimensionierung einer gelöteten Welle-Nabe-Verbindung

Zwei Vollwellen sollen durch einehartaufzulötende Stahlbuchse entsprechendSkizze miteinander verbunden werden.

Dimensionieren Sie 1. die Wellen,2. die Buchse und3. die Lötverbindung

für ein maximales statisches Drehmoment von Mt = 1kNm. Die Durchmesser sind auf ganzeZahlen aufzurunden.

weiter sind gegeben: zulässige Torsionsspannung für Welle und Buchse Tzul = 40 N/mm2

Scherbruchfestigkeit der Lötverbindung TB = 120 N/mm2

espe 2011

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Hll// MaschinenelementeÜbung Schraubenverbindungen

2. Drehmomentbelastete Flanschverbindung .

Die Schraubenverbindung an einer Scheibenkupplung gemäß folgender Skizze sollbemessen werden. .

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Das kraftschlüssig zu übertragende Drehmoment beträgt Mtmax = 13 kNm. BeideKupplungshälften bestehen aus GG 25 (EN-GJL-250, E = 1,1' lOSNjmmZ

) und sind mit 12Sechskantschrauben nach DIN EN ISO 4014 verbunden. Das Anziehen soll mit einemDrehmomentschlüssel (aA == 1,6) erfolgen. Als minimale Haftreibungszahl derWerkstoffkombination GJL - GJL wird JlTmill = 0,15 angenommen. Die Oberflächen-rauigkeiten beider Kupplungshälften betragen Rz < 1.0 mm. Für die Reibung imGewinde/unter dem Kopf wird flG = u« = 0,12 angenommen.

Abmessungen: IK = 60mm; hmin = lKf2 = 30mmD; = 258mm; Di = 178mm; Da = 338mmKopfauflagedurchmesser dw = 22,5mm (für M16, ISO 4014)Hülsendurchmesser dh = 17,5mm (für M16, ISO 273 mittel)

Dimensionieren und berechnen Sie die zur sicheren Drehmomentübertragung erforderlichenSchrauben. Ermitteln Sie die vorhandene Sicherheit gegen Gleiten.

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