Inhaltsverzeichnis

Hinweise zur Benutzung XLI

Chronik des Taschenbuches XLIII

Biographische Daten über H. Dubbel XLIII

A Mathematik

1 Mathematik für Ingenieure A 3

2 Ergänzungen zur Höheren Mathematik A 3

3 Numerische Methoden A4

3.1 Numerisch-analytische Lösung A4

3.2 Standardaufgaben der linearen Algebra A4

3.3 Interpolation, Integration A 5

3.4 Rand- und Anfangswertprobleme A 6

B Mechanik

1

Statik starrer Körper B 1

1.1 Allgemeines B 1

1.2 Zusammensetzen und Zerlegen von Kräften mit gemeinsamem Angriffspunkt . .

B 21 .2.1 Ebene Kräftegruppe B 2 . - 1.2.2 Räumliche Kräftegruppe B 3 .

1 .3 Zusammensetzen und Zerlegen von Kräften mit verschiedenen Angriffspunkten .

B 41 .3.1 Kräfte in der Ebene B4 .-1 .3 .2 Kräfte im Raum B4 .

1 .4 Gleichgewicht und Gleichgewichtsbedingungen B 51 .4.1 Kräftesystem im Raum B5. - 1 .4.2 Kräftesystem in der Ebene B5 . - 1 .4 .3 Prinzip der virtuellenArbeiten B 6 .- 1 .4.4 Arten des Gleichgewichts B 6 .- 1 .4 .5 Standsicherheit B 7 .

1 .5 Lagerungsarten, Freimachungsprinzip B 7

1 .6 Auflagerreaktionen an Körpern B 71 .6.1 Körper in der Ebene B7 .- 1 .6.2 Körper im Raum B9.

1 .7 Systeme starrer Körper B 9

1 .8 Fachwerke B 101,8 .1 Ebene Fachwerke B 10. - 1 .8 .2 Räumliche Fachwerke B 11 .

1 .9 Seile und Ketten B 121 .9.1 Seil unter Eigengewicht (Kettenlinie) B 12 .- 1 .9 .2 Seil unter konstanter Streckenlast B 12 . -1 .9 .3 Seil mit Einzellast B 13 .

1 .10 Schwerpunkt (Massenmittelpunkt) B 13

1 .11 Haftung und Reibung B 14

2 Kinematik B 18

2.1 Bewegung eines Punkts B 182.1 .1 Allgemeines B 18.-2 .1 .2 Ebene Bewegung B20 .-2.1 .3 Räumliche Bewegung B21 .

2.2 Bewegung starrer Körper B 212 .2 .1 Translation (Parallelverschiebung, Schiebung) B 21 .- 2.2.2 Rotation (Drehbewegung, Drehung) B 22 .- 2 .2 .3 Allgemeine Bewegung des starren Körpers B 22 .

3 Kinetik B26

3.1 Energetische Grundbegriffe - Arbeit, Leistung, WirkungsgradB26

X

Inhaltsverzeichnis

3.2 Kinetik des Massenpunkts und des translatorisch bewegten KörpersB273 .2 .1 Dynamisches Grundgesetz von Newton (2 . Newtonsches Axiom) B 27 .- 3 .2 .2 Arbeits- undEnergiesatz B 28 . - 3 .2.3 Impulssatz B 28 . - 3 .2 .4 Prinzip von d'Alembert und geführte Bewegungen B 28 . -3 .2 .5 Impulsmomenten- (Flächen-) und Drehimpulssatz B 28 .

3.3 Kinetik des Massenpunktsystems B293 .3 .1 Schwerpunktsatz B 29 . - 3 .3.2 Arbeits- und Energiesatz B 29 . - 3.3.3 Impulssatz B 29 . - 3 .3 .4 Prinzipvon d'Alembert und geführte Bewegungen B 30 . - 3 .3.5 Impulsmomenten- und Drehimpulssatz B 30 . -3 .3 .6 Lagrangesche Gleichungen B 30 . - 3 .3 .7 Prinzip von Hamilton B 31 . - 3 .3 .8 Systeme mitveränderlicher Masse B 31 .

3.4 Kinetik starrer Körper B313 .4 .1 Rotation eines starren Körpers um eine feste Achse B 31 . - 3 .4.2 Allgemeines überMassenträgheitsmomente B 32. - 3 .4.3 Allgemeine ebene Bewegung starrer Körper B 34 . -3 .4 .4 Allgemeine räumliche Bewegung B 35 .

3 .5 Kinetik der Relativbewegung B36

3.6 B373.6 .1 Gerader zentraler Stoß B 37 . - 3 .6 .2 Schiefer zentraler Stoß B 37 . - 3 .6.3 Exzentrischer Stoß B 38 . -3.6 .4 Drehstoß B 38 .

4 Schwingungslehre B38

4.1 Systeme mit einem Freiheitsgrad B384.1 .1 Freie ungedämpfte Schwingungen B 38 . - 4.1 .2 Freie gedämpfte Schwingungen B 39 . -4.1 .3 Ungedämpfte erzwungene Schwingungen B 40 . - 4.1 .4 Gedämpfte erzwungene Schwingungen B 40 . -4.1 .5 Kritische Drehzahl und Biegeschwingung der einfach besetzten Welle B41 .

4 .2 Systeme mit mehreren Freiheitsgraden (Koppelschwingungen)B414.2 .1 Freie Schwingungen mit zwei und mehr Freiheitsgraden B41 . - 4.2 .2 Erzwungene Schwingungen mitzwei und mehr Freiheitsgraden B 42. - 4 .2.3 Eigenfrequenzen ungedämpfter Systeme B 43 . -4.2 .4 Schwingungen der Kontinua B43 .

4 .3 Nichtlineare Schwingungen B454.3 .1 Schwinger mit nichtlinearer Federkennlinie oder Rückstellkraft B45 . - 4 .3 .2 Schwingungen mitperiodischen Koeffizienten (rheolineare Schwingungen) B46 .

5

Hydrostatik (Statik der Flüssigkeiten) B46

6

Hydro- und Aerodynamik (Strömungslehre, Dynamik der Fluide) . . . .

B48

6.1 Eindimensionale Strömungen idealer Flüssigkeiten B486.1 .1 Anwendungen der Bernoullischen Gleichung für den stationären Fall B 49 .- 6.1 .2 Anwendung derBernoullischen Gleichung für den instationären Fall B49 .

6.2 Eindimensionale Strömungen zäher Newtonscher Flüssigkeiten (Rohrhydraulik)

B496.2 .1 Stationäre laminare Strömung in Rohren mit Kreisquerschnitt B50 .- 6 .2 .2 Stationäre turbulenteStrömung in Rohren mit Kreisquerschnitt B50 .-6 .2 .3 Strömung in Leitungen mit nicht vollkreisförmigenQuerschnitten B 51 . - 6.2.4 Strömungsverluste durch spezielle Rohrleitungselemente und Einbauten B 52 . -6.2 .5 Stationärer Ausf uß aus Behältern B 54 . - 6.2.6 Stationäre Strömung durch offene Gerinne B 54. -6 .2 .7 Instationäre Strömung zäher Newtonscher Flüssigkeiten B 54. - 6 .2 .8 Freier Strahl B 54 .

6 .3 Eindimensionale Strömung Nicht-Newtonscher FlüssigkeitenB556.4 Kraftwirkungen strömender inkompressibler FlüssigkeitenB55

6 .4 .1 Impulssatz B 55 . - 6 .4.2 Anwendungen B 56 .

6 .5 Mehrdimensionale Strömung idealer Flüssigkeiten B576 .5 .1 Allgemeine Grundgleichungen B57 . - 6 .5 .2 Potentialströmungen B57,

6.6 Mehrdimensionale Strömung zäher Flüssigkeiten B596.6 .1 Bewegungsgleichungen von Navier-Stokes B 59 .- 6.6.2 Einige Lösungen für kleine ReynoldsscheZahlen (laminare Strömung) B59 .- 6 .6 .3 Grenzschichttheorie B60 .- 6 .6 .4 Strömungswiderstand vonKörpern 1360 .- 6 .6 .5 Tragflügel und Schaufeln 1362 . - 6.6.6 Schaufeln und Profile im Gitterverbund B63 .

7

Ähnlichkeitsmechanik B64

7.1 Allgemeines B64

7.2 Ähnlichkeitsgesetze (Modellgesetze) B647.2 .1 Statische Ähnlichkeit B 64 . - 7.2.2 Dynamische Ähnlichkeit B 65 . - 7 .2.3 Thermische ÄhnlichkeitB66. - 7.2.4 Analyse der Einheiten (Dimensionsanalyse) und 17-Theorem B66 .

8

Spezielle Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . .

B68

C Festigkeitslehre

1

Allgemeine Grundlagen C 1

1 .1 Spannungen und Verformungen C 11 .1 .1 Spannungen Cl . - 1 .1 .2 Verformungen C3 . - 1 .1 .3 Formänderungsarbeit C4 .

1 .2 Festigkeitsverhalten der Werkstoffe C 4

1 .3 Festigkeitshypothesen und Vergleichsspannungen C 51 .3 .1 Normalspannungshypothese C 5. - 1 .3.2 Schubspannungshypothese C 6 . -1 .3 .3 Gestaltänderungsenergiehypothese C6 . - 1 .3 .4 Erweiterte Schubspannungshypothese C6 . -1 .3 .5 Anstrengungsverhältnis nach Bach C6 .

2 Beanspruchung stabförmiger Bauteile C 7

2.1 Zug- und Druckbeanspruchung C 72 .1 .1 Stäbe mit konstantem Querschnitt und konstanter Längskraft C 7 . - 2 .1 .2 Stäbe mit veränderlicherLängskraft C7 . -2 .1 .3 Stäbe mit veränderlichem Querschnitt C7 . - 2.1 .4 Stäbe mit Kerben C7 . -2 .1 .5 Stäbe unter Temperatureinfuß C7 .

2.2 Abscherbeanspruchung C 7

2.3 Flächenpressung und Lochleibung C 72 .3 .1 Ebene Flächen C8. - 2.3 .2 Gewölbte Flächen C8 .

2.4 Biegebeanspruchung C 82 .4 .1 Schnittlasten : Normalkraft, Querkraft, Biegemoment C S . - 2.4 .2 Schnittlasten am geraden Trägerin der Ebene C9 . - 2.4.3 Schnittlasten an abgewinkelten und gekrümmten ebenen Trägem C 11 . -2.4.4 Schnittlasten an räumlichen Trägem C 12 . - 2.4.5 Biegespannungen in geraden Balken C 12 . -2 .4.6 Schubspannungen und Schubmittelpunkt am geraden Träger C 16. - 2.4 .7 Biegespannungen instark gekrümmten Trägern C 19 . - 2 .4.8 Durchbiegung von Trägern C 20 . - 2.4.9 Formänderungsarbeitbei Biegung und Energiemethoden zur Berechnung von Einzeldurchbiegungen C25 .

2.5 Torsionsbeanspruchung C272 .5 .1 Stäbe mit Kreisquerschnitt und konstantem Durchmesser C 27. - 2 .5 .2 Stäbe mit Kreisquerschnitt undveränderlichem Durchmesser C29 . - 2.5.3 Dünnwandige Hohlquerschnitte (Bredtsche Formeln) C30 . -2 .5 .4 Stäbe mit beliebigem Querschnitt C30 . - 2 .5 .5 Wölbkrafttorsion C30.

2.6 Zusammengesetzte Beanspruchung C302 .6.1 Biegung und Längskraft C30 . - 2 .6 .2 Biegung und Schub C31 . - 2 .6 .3 Biegung und Torsion C31 . -2 .6 .4 Längskraft und Torsion C31, - 2 .6 .5 Schub und Torsion C31 . - 2 .6.6 Biegung mit Längskraft sowieSchub und Torsion C32.

2 .7 Statisch unbestimmte Systeme C32

3

Elastizitätstheorie C35

3.1 Allgemeines C35

3.2 Rotationssymmetrischer Spannungszustand C35

3.3 Ebener Spannungszustand C36

4 Beanspruchung bei Berührung zweier Körper (Hertzsche Formeln) . . . . C37

4.1 Kugel C37

4.2 Zylinder C37

4.3 Beliebig gewölbte Fläche C37

5 Flächentragwerke C38

5.1 Platten C385.1 .1 Rcchteckplatten C38 . - 5 .1 .2 Kreisplatten C38 . - 5 .1,3 Elliptische Platten C39 . - 5 .1 .4 GleichseitigeDreieckplatte C 39 . - 5 .1 .5 Temperaturspannungen in Platten C 39 .

5 .2 Scheiben C395.2.1 Kreisscheibe C 39 . - 5 .2 .2 Ringförmige Scheibe C40 . - 5 .2 .3 Unendlich ausgedehnte Scheibe mitBohrung C40 . - 5 .2.4 Keilförmige Scheibe unter Einzelkräften C40 .

5 .3 Schalen C405 .3 .1 Biegeschlaffe Rotationsschalen und Membrantheorie für Innendruck C40 .-5 .3 .2 BiegesteifeSchalen C41 .

6 Dynamische Beanspruchung umlaufender Bauteile durch Fliehkräfte . . . .

C42

6.1 Umlaufender Stab C42

Inhaltsverzeichnis

XI

XII

Inhaltsverzeichnis

6.2 Umlaufender dünnwandiger Ring oder Hohlzylinder . .

6 .3 Umlaufende Scheiben6 .3 .1 Vollscheibe konstanter Dicke C42 . - 6 .3 .2 Ringförmige Scheibe konstanter Dicke C42. -6 .3 .3 Scheiben gleicher Festigkeit C42 . - 6.3.4 Scheiben veränderlicher Dicke C43 . - 6 .3 .5 Umlaufenderdickwandiger Hohlzylinder C43 .

7

7 .1

7 .3

C42

C42

Stabilitätsprobleme C43

C437.1 .1 Knicken im elastischen (Euler-)Bereich C43.-7 .1 .2 Knicken im unelastischen (Tetmajer-)BereichC44. - 7 .1 .3 Näherungsverfahren zur Knicklastberechnung C44 . - 7 .1 .4 Stäbe bei Änderung desQuerschnitts bzw . der Längskraft C45 . - 7 .1 .5 Knicken von Ringen, Rahmen und Stabsystemen C45. -7 .1 .6 Biegedrillknicken C45 .

7.2 Kippen C457 .2 .I Träger mit Rechteckquerschnitt C45 . -7 .2.2 Träger mit 1-Querschnitt C46 .

C467 .3.1 Beulen von Platten C46 . -7 .3 .2 Beulen von Schalen C47 . - 7 .3 .3 Beulspannungen im unelastischen(plastischen) Bereich C48.

8 Finite Berechnungsverfahren C48

8.1 Finite Elemente Methode C48

8.2 Randelemente C50

8.3 Finite Differenzen Methode C52

9

Plastizitätstheorie C53

9.1 Allgemeines . . .

. C53

9.2 Anwendungen C549.2 .1 Biegung des Rechteckbalkens C54 . - 9 .2.2 Räumlicher und ebener Spannungszustand C54 .

10 Festigkeitsnachweis C55

10.1 Berechnungs- und Bewertungskonzepte c5510.2 Nennspannungskonzepte C56

10.3 Kerbgrundkonzepte C57

11 Anhang C : Diagramme und Tabellen C59

12 Spezielle Literatur C69

D Thermodynamik

1 Thermodynamik. Grundbegriffe

1 .1 Systeme, Systemgrenzen, Umgebung

1 .2 Beschreibung des Zustands eines Systems . Thermodynamische Prozesse

2 Temperaturen . Gleichgewichte

2.1 Adiabate und diatherme Wände

2.2 Nullter Hauptsatz und empirische Temperatur

2.3 Temperaturskalen2 .3 .1 Die Internationale Praktische Temperaturskala D3 .

3 Erster Hauptsatz

3 .1 Allgemeine Formulierung

3 .2 Die verschiedenen Energieformen3 .2.1 Arbeit D4 .-3 .2 .2 Innere Energie D4.-3 .2 .3 Wärme D4 .

3 .3 Anwendung auf geschlossene Systeme

3.4 Anwendung auf offene Systeme3.4 .1 Stationäre Prozesse D5 . - 3.4.2 Instationäre Prozesse D6 .

D1

Dl

D1

D2

D2

D2

D2

D4

D4

D4

D5

D5

Inhaltsverzeichnis

XIII

4 Zweiter Hauptsatz D 6

4 .1 Das Prinzip der Irreversibilität D 6

4.2 Allgemeine Formulierung D6

4.3 Spezielle Formulierungen

D 74.3 .1 Adiabate Systeme D7 .-4 .3 .2 Systeme mit Wärmezufuhr D7 .

5 Exergie und Anergie D 7

5.1 Exergie eines geschlossenen Systems D 7

5.2 Anergie D 8

5 .3 Exergie eines offenen Systems D 8

5 .4 Exergie einer Wärme D 8

5 .5 Exergieverluste D 8

6 Stoffthermodynamik D 9

6 .1 Thermische Zustandsgrößen von Gasen und Dämpfen

D96.1.1 Ideale Gase D9 . - 6 .1 .2 Gaskonstante und das Gesetz von Avogadro D9 . - 6.1 .3 Reale Gase D9 . -6 .1 .4 Dämpfe D 10 .

6 .2 Kalorische Zustandsgrößen von Gasen und Dämpfen

D 106.2.1 Ideale Gase D 10. -6.2 .2 Reale Gase und Dämpfe D 11 .

6 .3 Feste Stoffe

D126.3.1 Wärmedehnung D 12 . - 6.3.2 Schmelz- und Sublimationsdruckkurve D 13 . - 6.3 .3 KalorischeZustandsgrößen D 13 .

6 .4 Mischtemperatur. Messung von spez . Wärmekapazitäten D13

7 Zustandsänderungen von Gasen und Dämpfen D13

7 .1 Zustandsänderungen ruhender Gase und Dämpfe D13

7.2 Zustandsänderungen strömender Gase und Dämpfe

D147.2 .1 Strömung idealer Gase D 15 . - 7.2.2 Düsen- und Diffusorströmung D 15 .

8 Thermodynamische Prozesse D16

8 .1 Verbrennungsprozesse D168 .1 .1 Reaktionsgleichungen D 16 . - 8 .1 .2 Heizwert und Brennwert D 17 . - 8.1 .3 VerbrennungstemperaturD17 .

8.2 Verbrennungskraftanlagen D17

8.3 Kreisprozesse

D I88 .3 .1 Carnot-Prozeß D 18 .- 8 .3 .2 Wärmekraftanlagen D 19 .

8 .4 Kühlen und Heizen

D218.4.1 Kompressionskälteanlage D21 . - 8 .4 .2 Kompressionswärmepumpe D22 . - 8.4.3 Kraft-Wärme-Kopplung D22.

9 Gemische idealer Gase D22

9.1 Gesetz von Dalton. Thermische und kalorische ZustandsgrößenD22

9.2 Gas-Dampf-Gemische D23

9.3 Feuchte Luft D239.3 .1 Mollier-Diagramm der feuchten Luft D23 . - 9.3 .2 Zustandsänderungen feuchter Luft D24 .

10 Wärmeübertragung D25

10.1 Stationäre Wärmeleitung D25

10.2 Wärmeübergang und Wärmedurchgang D26

10.3 Nichtstationäre Wärmeleitung

D2710.3.1 Der halbunendliche Körper D27.- 10.3.2 Zwei halbunendliche Körper in thermischem KontaktD28 . - 10 .3 .3 Temperaturausgleich in einfachen Körpern D 28 .

10 .4 Wärmeübergang durch Konvektion

D2910.4.1 Wärmeübergang ohne Phasenumwandlung D29 .- 10 .4 .2 Wärmeübergang beim Kondensieren undbeim Sieden D31 .

XIV

Inhaltsverzeichnis

10.5 Wärmeübertragung durch Strahlung D3210.5.1 Gesetz von Stefan-Boltzmann D32 . - 10.5.2 Kirchhoffsches Gesetz D32 . - 10 .5 .3 Wärmeaustausch

durch Strahlung D 32 . - 10.5 .4 Gasstrahlung D 32 .

11 Anhang D: Diagramme und Tabellen D33

12 Spezielle Literatur D47

E Werkstofftechnik

1

Grundlagen der Werkstoff- und Bauteileigenschaften E2

1 .1 Belastungs- und Beanspruchungsfälle E21 .1 .1 Grundlastfälle E2 .-1 .1 .2 Belastungsfälle an kraftgebundenen Oberflächen E2 . -

1 .1 .3 Belastungszustände mit Eigenspannungen E 3 .

1 .2 Versagensbeschreibung E 31 .2.1 Versagen durch mechanische Beanspruchungen E3 . - 1 .2 .2 Festigkeitshypothesen E8 . -

1 .2.3 Versagen unter komplexen Beanspruchungen E9 .

1 .3 Werkstoffkennwerte für die Konstruktion E 101 .3 .1 Statische Beanspruchungen E 11 . - 1 .3 .2 Schwingbeanspruchungen E 11 . - 1 .3 .3 Zähigkeits- undBruchzähigkeits-Kennwerte E 13 .

1 .4 Einfluß des Werkstoffaufbaus, der Fertigungsverfahren und derUmgebungseinflüsse auf das Festigkeits- und Zähigkeits-VerhaltenE 141 .4 .1 Metallurgische Einflüsse E 14 .- 1 .4 .2 Technologische Einflüsse E 15 .- 1 .4.3 Oberflächeneinflüsse

E 16 .- 1 .4 .4 Umgebungseinflüsse E 17 .

1 .5 Festigkeitseigenschaften und konstruktive Gestaltung E 171 .5 .1 Gestalteinfluß auf statische Festigkeitseigenschaften E 17 . - 1 .5 .2 Gestalteinfluß aufSchwingfestigkeitseigenschaften E 18 .

1 .6 Tragfähigkeit von Bauteilen E 191 .6.1 Bauteil-Tragfähigkeit unter statischer Belastung E20 . - 1 .6.2 Bauteil-Tragfähigkeit unter Einstufen-Schwingbelastung E20 . - 1 .6 .3 Bauteil-Tragfähigkeit unter zufallsbedingten Last-Zeit-Funktionen(Betriebsfestigkeit) E20 . - 1 .6.4 Bauteil-Tragfähigkeit unter Zeitstandbeanspruchung sowie unterKriechermüdungsbeanspruchung E23 . - 1 .6 .5 Anhaltswerte für Sicherheiten E24.

2 Werkstoffprüfung E25

2.1 Grundlagen E252 .1 .1 Probenentnahme E25 . -2 .1 .2 Versuchsauswertung E25 .

2.2 Prüfverfahren E262 .2 .1 Zugversuch E26. - 2 .2 .2 Druckversuch E27 . - 2 .2 .3 Biegeversuch E27 . - 2 .2.4 HärteprüfverfahrenE28. - 2.2.5 Kerbschlag-Biegeversuch E28 . - 2 .2 .6 Bruchmechanische Prüfungen E30 . - 2 .2 .7 Chemischeund physikalische Analysemethoden E31 . - 2.2 .8 Metallographische Untersuchungen E32 . -2.2.9 Technologische Prüfungen E33 . - 2 .2.10 Zerstörungsfreie Werkstoffprüfung E33 . -2 .2 .11 Dauerversuche E 34 .

3 Eigenschaften und Verwendung der Werkstoffe E35

3.1 Eisenwerkstoffe E353 . 1 .1 Das Zustandsschaubild Eisen-Kohlenstoff E35 . - 3 .1 .2 Stahlerzeugung E36 . -3 .1 .3 Wärmebehandlung E37 .- 3 .1 .4 Stähle E42.- 3 .1 .5 Gußeisen E52.

3 .2 Nichteisenmetalle E543.2 .1 Kupfer und seine Legierungen E54. - 3 .2.2 Aluminium und seine Legierungen E56 . -3.2 .3 Magnesiumlegierungen E58 . - 3 .2 .4 Titanlegierungen E58 . - 3 .2,5 Nickel und seineLegierungen E58 . - 3 .2 .6 Zink und seine Legierungen E59 . - 3 .2 .7 Blei E59. - 3 .2 .8 Zinn E59 . -3 .2 .9 Überzüge auf Metallen E59 .

3.3 Nichtmetallische anorganische Werkstoffe E613 .3 .1 Keramische Werkstoffe E61 . - 3 .3 .2 Glas E64.-3 .3 .3 Beton E64.-3 .3 .4 Holz E65 .

3.4 Werkstoffauswahl E673 .4.1 Systematik der Werkstoffauswahl E67 .

4 Kunststoffe E68

4.1 Einführung E68

4.2 Aufbau und Verhalten E68

4.3 Eigenschaften E69

4.4 Wichtige Thermoplaste E69

4.5 Fluorhaltige Kunststoffe E71

4.6 Duroplaste E71

Inhaltsverzeichnis

XV

4.7 Kunststoffschäume E72

4.8 Elastomere E72

4.9 Prüfung von Kunststoffen E734 .9 .1 Kennwertermittlung an Probekörpern E73 . - 4.9.2 Prüfung von Fertigteilen E76.

4.10 Verarbeiten von Kunststoffen E764. 10.1 Urformen E77 .-4.10 .2 Umformen E79. -4 .10.3 Fügen E79 .

4.11 Gestalten und Fertigungsgenauigkeit von Formteilen E80

4.12 Nachbehandlung E81

5 Tribologie E82

5.1 Reibung E82

5.2 Reibungszustände ölgeschmierter Gleitpaarungen E83

5.3 Elastohydrodynamische Schmierung E83

5.4 Verschleiß E84

5.5 Systemanalyse von Reibungs- und Verschleißvorgängen E855.5.1 Funktion von Tribosystemen E85 . - 5.5 .2 Beanspruchungskollektiv E86 . - 5.5.3 Strukturtribologischer Systeme E86 .- 5 .5 .4 Tribologische Kenngrößen E86 .- 5 .5 .5 Checkliste zur Erfassung derwichtigsten tribologisch relevanten Größen E 87 .

5.6 Schmierstoffe E875.6 .1 Schmieröle E 87 . - 5.6.2 Schmierfette E90 . - 5 .6.3 Festschmierstoffe E 90 .

6 Korrosion und Korrosionsschutz von Metallen E91

6.1 Einführung E91

6.2 Mechanismen der Korrosion E91

6.3 Korrosionserscheinungen („Korrosionsarten") E92

6.4 Überlagerung von Korrosion und mechanischer BeanspruchungE956 .4 .1 Spannungsrißkorrosion £95 .- 6 .4 .2 Schwingungsrißkorrosion £96 . -6 .4 .3 Korrosionsverschleiß E96 . - 6 .4 .4 Reibkorrosion, auch als Schwingverschleiß bezeichnet E97 . -

6 .4 .5 Erosionskorrosion E97 . - 6.4.6 Kavitationskorrosion E97. - 6.4.7 WasserstoffinduzierteRißbildung E98 .

6.5 Korrosionsschutz E986 .5 .1 Allgemeines E98 .-6.5.2 Werkstoffreinheit E98.-6.5 .3 Legierungstechnische Maßnahmen E98 . -

6 .5 .4 Erzeugung von Diffusionsschichten E 98 . - 6 .5 .5 Schutz durch metallische Überzüge E98 . -6 .5 .6 Kathodischer Schutz E 99. - 6.5 .7 Korrosionsschutz durch Inhibitoren E 99 . -6 .5 .8 Korrosionsschutzgerechte Konstruktion E99.-6.5.9 Korrosionsschutzgerechte Fertigung E99 .

6 .6 Korrosionsprüfung E996 .6.1 Allgemeines E99 . - 6 .6 .2 Hinweise zu den einzelnen Gruppen von Prüfverfahren E 100 .

7 Anhang E: Diagramme und Tabellen E 102

8

Spezielle Literatur E 128

F Grundlagen der Konstruktionstechnik

1 Grundlagen technischer Systeme und des methodischen VorgehensF 1

1 .1 Technische Systeme . . . .

F 11 .1 .1 Energie-, Stoff- und Signalumsatz F 1 . - 1 .1 .2 Funktionszusammenhang F2 . -

1 .1 .3 Wirkzusammenltattg F3 .- 1 .1 .4 Bauzusammenhang F3 . - 1 .1 .5 Systemzusammenhang F3 . -1.1 .6 Generelle Zielsetzung und Bedingungen F3 .

1 .2 Methodisches Vorgehen F41 .2.1 Allgemeine Arbeitsmethodik F4 .- 1 .2 .2 Allgemeiner Lösungsprozeß F4.- 1 .2 .3 Abstrahieren zumErkennen der Funktionen p5 . - 1 .2.4 Suche nach Lösungsprinzipien F5.- 1 .2 .5 Beurteilen von LösungenF7 .

1 .3 Konstruktionsprozeß F 101 .3.1 Klären der Aufgabenstellung F 10 . - 1 .3 .2 Konzipieren F 11 . - 1 .3.3 Entwerfen F 12 . -1 .3.4 Ausarbeiten F 12 .- 1 .3 .5 Effektive Organisationsformen F 12 .- 1 .3 .6 Rapid Prototyping F 13 . -1 .3.7 Konstruktionsarten F 14 .

1 .4 Gestaltung F 141 .4 .1 Grundregeln F 14.- 1 .4 .2 Gestaltungsprinzipien F 14 .- 1 .4.3 Gestaltungsrichtlinien F 17 . -1 .4 .4 Faserverbundbnuweisen F20 .

XVI

Inhaltsverzeichnis

1 .5 Baureihen- und Baukastenentwicklung F261 .5 .1 Ähnlichkeitsbeziehungen F26 . - 1 .5.2 Dezimalgeometrische Normzahlreihen F27 . -1.5 .3 Geometrisch ähnliche Baureihe F27 . - 1 .5.4 Halbähnliche Baureihen F28 . - 1 .5 .5 Anwenden vonExponentengleichungen F29 . - 1 .5 .6 Baukasten F29.

1 .6 Normen- und Zeichnungswesen F301 .6 .1 Normenwerk F30. - 1 .6.2 Grundnormen F30 . - 1 .6 .3 Zeichnungen und Stücklisten F35 . -1 .6 .4 Sachnummernsysteme F36 .

2 Anwendung für Maschinensysteme der StoffverarbeitungF38

2.1 Aufgabe und Einordnung F38

2.2 Struktur von Verarbeitungsmaschinen F382.2 .1 Verarbeitungssystem F39 . - 2.2 .2 Antriebs- und Steuerungssystem F41 . - 2.2.3 Raumsystem F44 .

2 .3 Verarbeitungsanlagen F47

3

Spezielle Literatur F49

G Mechanische Konstruktionselemente

1 Bauteilverbindungen G 3

1 .1 Schweißen G 31 .1 .1 Schweißverfahren G3 . - 1 .1 .2 Schweißbarkeit der Werkstoffe G3.- 1 .1 .3 Stoß- und Nahtarten G 10. -1 .1 .4 Darstellung der Schweißnähte G 12 . - 1 .1 .5 Festigkeit von Schweißverbindungen G 13 . -1 .1 .6 Thermisches Abtragen G 22 .

1 .2 Löten G231 .2 .1 Vorgang G23 . - 1 .2 .2 Weichlöten G23 . - 1 .2.3 Hartlöten und Schweißlöten (Fugenlöten) G24 . -1 .2 .4 Hochtemperaturlöten G 24 .

1 .3 Kleben G251 .3 .1 Anwendung und Vorgang G 25 . - 1 .3.2 Klebstoffe G 26. - 1 .3 .3 Tragfähigkeit G 26 .

1 .4 Reibschlußverbindungen G281,4 .1 Formen, Anwendungen G28 . - 1 .4.2 Preßverbände G28 .- 1 .4 .3 Klemmverbindungen G31 .

1 .5 Formschlußverbindungen1 .5 .1 Formen . Anwendungen G 32. - 1 .5 .2 Stiftverbindungen G 32. - 1 .5 .3 Bolzenverbindungen G32 . -1 .5 .4 Keilverbindungen G33 . - 1 .5 .5 Paß- und Scheibenfeder-Verbindungen G34 .- 1 .5 .6 Zahn- undKeilwellenverbindungen G35 . - 1 .5 .7 Polygonwellenverbindungen G35 . - 1 .5 .8 Vorgespannte Welle-Nabe-Verbindungen G36 . - 1 .5 .9 Axiale Sicherungselemente G36 . - 1 .5 .10 Nietverbindungen G36 .

1 .6 Schraubenverbindungen G381 .6.1 Aufgaben G38 . - 1 .6 .2 Kenngrößen der Schraubenbewegung G39. - 1 .6.3 Gewindearten G39. -1 .6 .4 Schrauben- und Mutterarten G40. - 1 .6.5 Schrauben- und Muttemwerkstoffe G41, - 1 .6.6 Kräfte undVerformungen beim Anziehen von Schraubenverbindungen G41 .- 1 .6.7 Überlagerung von Vorspannkraftund Betriebslast G43 . - 1 .6.8 Auslegung und Dauerfestigkeitsberechnung von Schraubenverbindungen 046 .- 1 .6 .9 Sicherung von Schraubenverbindungen G49 .

2 Federnde Verbindungen (Federn) G502.1 Aufgaben, Eigenschaften, Kenngrößen G50

2 .1 .1 Aufgaben G50 .- 2 .1 .2 Federkennlinie, Federsteifigkcit, Federnachgiebigkeit G5 1 . -2,1 .3 Arbeitsaufnahmefähigkeit, Nutzungsgrad, Dämpfungsvermögen, Dämpfungsfaktor G51 .

2.2 Metallfedern G522 .2 .1 Zug/Druck-beanspruchte Zug- oder Druckfedern G 52 . - 2 .2.2 Einfache und geschichtete Blattfedern(gerade oder schwachgekrümmte, biegebeanspruchte Federn) G54 . - 2 .2 .3 Spiralfedern (ebene gewundene .biegebeanspruchte Federn) und Schenkelfedern (biegebeanspruchte Schraubenfedern) G55 . -2 .2.4 Tellerfedern (scheibenförmige, biegebeanspruchte Federn) G55 .-2.2 .5 Drehstabfedern (gerade,drehbeanspruchte Federn) G56 . - 2.2.6 Zylindrische Schraubcndruckfedern und Schraubenzugfedern G57 .

2.3 Gummifedern G592.3.1 Der Werkstoff „Gummi" und seine Eigenschaften 059 . -2.3.2 Gummifederelemente G60 .

2 .4 Faserverstärkte Kunststoffedern G62

2.5 Gasfedern G63

2.6 Industrie-Stoßdämpfer . . . .

. . . G632.6.1 Anwendungsgebiete 063 . - 2.6 .2 Funktionsweise des Industrie-Stoßdämpfers G63, -2.6.3 Aufbau eines Industrie-Stoßdämpfers G63 . - 2 .6.4 Berechnung und Auswahl 063 .

3 Kupplungen und Bremsen G64

3.1 Überblick, Aufgaben G64

3.2 Drehstarre, nicht schaltbare Kupplungen G643 .2 .1 Starre Kupplungen G64 . - 3.2.2 Drehstarre Ausgleichskupplungen G64,

Inhaltsverzeichnis

Xvn3 .3 Elastische, nicht schaltbare Kupplungen G67

3 .3 .1 Feder- und Dämpfungsverhalten G67. - 3 .3 .2 Auslegungsgesichtspunkte, Schwingungs-verhalten G 68. - 3 .3 .3 Bauarten G 69 . - 3.3.4 Auswahlgesichtspunkte G 70 .

3.4 Drehnachgiebige, nicht schaltbare Kupplungen G71

3.5 Fremdgeschaltete Kupplungen G713 .5 .1 Formschlüssige Schaltkupplungen G72 . - 3 .5 .2 Kraft-(Reib-)schlüssige Schaltkupplungen G72. -3.5 .3 Der Schaltvorgang bei reibschlüssigen Schaltkupplungen G74 . - 3.5.4 Auslegung einer reib-schlüssigen Schaltkupplung G75 . - 3 .5 .5 Auswahl einer Kupplungsgröße G75 .-3 .5 .6 AllgemeineAuswahlkriterien G75.-3 .5 .7 Bremsen G76.

3 .6 Selbsttätig schaltende Kupplungen G773 .6 .1 Drehmomentgeschaltete Kupplungen G 77 . - 3 .6.2 Drehzahlgeschaltete Kupplungen G78. -3 .6 .3 Richtungsgeschaltete Kupplungen (Freiläufe) G78 .

4 Wälzlager G80

4.1 Kennzeichen und Eigenschaften der Wälzlager G80

4.2 Bauarten der Wälzlager G804 .2 .1 Lager für rotierende Bewegungen G84 .- 4.2.2 Linearwälzlager G84.

4.3 Wälzlagerkäfige G 84

4.4 Wälzlagerwerkstoffe G84

4.5 Bezeichnungen für Wälzlager G85

4.6 Konstruktive Ausführung von Lagerungen G854 .6.1 Fest-Loslager-Anordnung G85 .- 4 .6 .2 Schwimmende oder Stütz-Truglagerung und angestellteLagerung G86.-4 .6 .3 Lagersitze, axiale und radiale Festlegung der Lagerringe G86 .- 4.6.4 LagerluftG 87 .

4.7 Wälzlagerschmierung G884.7 .1 Allgemeines G 88 . - 4 .7 .2 Fettschmierung G 88 . - 4 .7 .3 Ölschmierung G 90. -4.7 .4 Feststoffschmierung G 90 .

4.8 Wälzlagerdichtungen G90

4.9 Belastbarkeit und Lebensdauer der Wälzlager G904 .9 .1 Grundlagen G92 . - 4.9 .2 Statische bzw. dynamische Tragfähigkeit und Lebensdauerberechnung G 92 .

4.10 Bewegungswiderstand und Referenzdrehzahlen der WälzlagerG94

5 Gleitlagerungen G95

5 .1 Grundlagen G955 .1 .1 Hydrodynamische Schmierung G 95 . - 5.1 .2 Reibungszustände G 95 .

5 .2 Berechnung hydrodynamischer Gleitlager G965 .2.1 Stationär belastete Radialgleitlager G96 . - 5.2.2 Radialgleitlager im instationären Betrieb G98 . -5.2.3 Stationär belastete Axialgleitlager G 99 . - 5 .2 .4 Mehrgleitflächenlager G 102.

5 .3 Hydrostatische Anfahrhilfen G 102

5.4 Berechnung hydrostatischer Gleitlager G 1035.4.1 Hydrostatische Radialgleitlager G 103. - 5 .4.2 Hydrostatische Axialgleitlager G 103 .

5.5 Dichtungen G 104

5.6 Wartungsfreie Gleitlager G 104

5.7 Konstruktive Gestaltung G 1045 .7.1 Konstruktion und Schmierspaltausbildung G 104 . - 5 .7.2 Lagerschmierung G 105 .-5 .7 .3 Lagerkühlung G 105 . - 5 .7 .4 Lagerwerkstoffe G 106. - 5 .7 .5 Lagerbauformen G 106 .

6

Zugmittelgetriebe G 107

6.1 Bauarten, Anwendungen G 107

6.2 Flachriemengetriebe G 1076 .2.1 Kräfte am Flachriemengetriebe G 107 . - 6 .2 .2 Beanspruchungen G 108 . - 6 .2 .3 Geometrische

Beziehungen G 108 . - 6.2.4 Kinematik, Leistung, Wirkungsgrad G 109 . - 6.2 .5 Riemenlauf undVorspannung G 109 . - 6.2.6 Riemenwerkstoffe G 111 . - 6.2 .7 Entwurfsberechnung G 111 .

6 .3 Keilriemen G 1126 .3 .1 Anwendungen und Eigenschaften G 112 . - 6.3 .2 Typen und Bauarten von Keilriemen G 113 . -6,3 .3 Entwurfsberechnung G 114 .

6.4 Synchronriemen (Zahnriemen) G 1146 .4 .1 Aufbau, Eigenschaften, Anwendung G 114 . -6.4.2 Gestaltungshinweise G 114 . -

6 .4,3 Entwurfsberechnung G 114 .

XVIII

Inhaltsverzeichnis

6.5 Kettengetriebe G 1156.5 .1 Bauarten, Eigenschaften, Anwendung G 115.-6.5 .2 Gestaltungshinweise G 115 . -6.5 .3 Entwurfsberechnung G 1 15 .

7

Reibradgetriebe G 116

7.1 Wirkungsweise, Definitionen G 116

7.2 Bauarten, Beispiele G 1167 .2 .1 Reibradgetriebe mit festem Übersetzungsverhältnis G 116 . - 7.2 .2 Wälzgetriebe mit stufenloseinstellbarer Übersetzung G 116 .

7 .3 Berechnungsgrundlagen G 1197 .3 .1 Bohrbewegung G 119 . - 7 .3 .2 Schlupf G 119. - 7 .3 .3 Übertragbare Leistung und Wirkungs-grad G 120. - 7 .3 .4 Gebräuchliche Werkstoffpaarungen G 121 .

7.4 Hinweise für Anwendung und Betrieb G 122

8 Zahnradgetriebe G 122

8.1 Stirnräder - Verzahnungsgeometrie G 1238 . 1 .1 Verzahnungsgesetz G 123 . - 8.1 .2 Übersetzung, Zähnezahlverhältnis, Momentenverhältnis G 123 .-8 .1 .3 Konstruktion von Eingriffslinie und Gegenflanke G 123 . - 8 .1 .4 Flankenlinien und Formender Verzahnung G 123. - 8.1 .5 Allgemeine Verzahnungsgrößen G 124 . - 8.1 .6 Gleit- und RollbewegungG 125 . - 8 .1 .7 Evolventenverzahnung G 126 . - 8.1 .8 Sonstige Verzahnungen (außer Evolventen) undungleichmäßig übersetzende Zahnräder G 129 .

8.2 Verzahnungsabweichungen und -toleranzen, FlankenspielG 130

8.3 Schmierung und Kühlung G131

8.4 Werkstoffe und Wärmebehandlung - VerzahnungsherstellungG 132

8.5 Tragfähigkeit von Gerad- und Schrägstirnrädern G 1338 .5.1 Zahnschäden und Abhilfen G 133 . - 8.5 .2 Pflichtenheft G 134 .- 8 .5.3 Anhaltswerte für dieDimensionierung G 134 . - 8 .5 .4 Nachrechnung der Tragfähigkeit G 136 .

8.6 Kegelräder 01418.6 .1 Geradzahn-Kegelräder G 141 . - 8 .6 .2 Kegelräder mit Schräg- oder Bogenverzahnung G 141 . -8 .6 .3 Zahnform G 141 . - 8 .6 .4 Kegelrad-Geometrie G 141 . - 8 .6 .5 Tragfähigkeit G 142 .- 8 .6.6 Lager-kräfte G 142 . - 8 .6.7 Hinweise zur Konstruktion von Kegelrädern G 143 . - 8 .6 .8 Sondergetriebe G 143 .

8 .7 Stirnschraubräder G143

8 .8 Schneckengetriebe G1438 .8 .1 Zylinderschnecken-Geometrie G 143 . - 8 .8 .2 Auslegung G 144 . - 8 .8 .3 Zahnkräfte, LagerkräfteG 145 . - 8.8 .4 Geschwindigkeiten, Beanspruchungskennwerte G 145 . - 8 .8 .5 Reibungszahl, Wirkungs-grad 0 146 . - 8 .8 .6 Nachrechnung der Tragfähigkeit G 146 . - 8.8.7 Gestaltung, Werkstoffe, Lagerung,Genauigkeit, Schmierung, Montage G 148 .

8 .9 Umlaufgetriebe G1498 .9 .1 Kinematische Grundlagen, Bezeichnungen G 149. - 8 .9.2 Allgemeingültigkeit derBerechnungsgleichungen G 150. - 8.9.3 Vorzeichenregeln G 150 . - 8 .9 .4 Drehmomente, Leistungen,Wirkungsgrade G 151 . - 8 .9 .5 Selbsthemmung und Teilhemmung G 153 . - 8 .9 .6 Konstruktive HinweiseG 153 . - 8 .9 .7 Auslegung einfacher Planetengetriebe G 153 . - 8 .9.8 Zusammengesetzte PlanetengetriebeG 155 .

8.10 Gestaltung der Zahnradgetriebe G 1578 . 10 .1 Bauarten G 157. - 8 .10.2 Anschluß an Motor und Arbeitsmaschine G 158 . - 8 .10.3 Gestalten undBemaßen der Zahnräder G 159. - 8 .10 .4 Gestalten der Gehäuse G 160 . - 8 .10.5 Lagerung G 161 .

9

Getriebetechnik G 161

9 .1 Getriebesystematik G 1619 .1 .1 Grundlagen G 161 . - 9 .1 .2 Arten ebener Getriebe G 163 .

9 .2 Getriebeanalyse G 1659 .2 .1 Kinematische Analyse ebener Getriebe G 165 . - 9 .2 .2 Kinetostatische Analyse ebener GetriebeG 168 . - 9 .2 .3 Kinematische Analyse räumlicher Getriebe G 169 . - 9 .2 .4 Laufgüte der Getriebe G 170.

9 .3 Getriebesynthese G1709 .3 .1 Viergelenkgetriebe G 170 . - 9 .3.2 Kurvengetriebe G 172 .

9.4 Sondergetriebe G172

10 Anhang G: Diagramme und Tabellen G173

11 Spezielle Literatur G190

H Fluidische Antriebe

1

Grundlagen der fluidischen Energieübertragung H 1

1.1 Der Fließprozeß1 .1 .1 Energieübertragung durch Flüssigkeiten H 1 . - 1 .1 .2 Energieübertragung durch Gase H 3 .

1 .2 Hydraulikflüssigkeiten H 3

1 .3 Systematik H41 .3 .1 Aufbau und Funktion der Hydrogetriebe H4. - 1 .3 .2 Ordnung der Fluidgetriebe H4 . -1 .3 .3 Gliederung der Getriebebauweisen H4 .

2 Bauelemente hydrostatischer Getriebe H 5

2.1 Verdrängermaschinen mit rotierender Welle H 52 .1 .1 Zahnradpumpen und Zahnring-(Gerotor-)pumpen H 6 . - 2 .1 .2 Flügelzellenpumpen H 8 . -2 .1 .3 Kolbenpumpen H 8. -2 .1 .4 Andere Pumpenbauarten H9 . -2 .1 .5 Hydromotoren inUmlaufverdriingerbauart H9 . - 2 .1 .6 Hydromotoren in Hubverdränger-(Kolben-)bauart H 10 .

2.2 Verdrängermaschinen mit translatorischem (Ein- und) AusgangH 11

2.3 Hydroventile H 122 .3 .1 Wegeventile H 12. - 2 .3 .2 Sperrventile H 13 . - 2.3.3 Druckventile H 13 . - 2 .3 .4 Stromventile H 14. -2 .3 .5 Proportionalventile H 14.

2 .4 Hydraulikzubehör H 15

3 Aufbau und Funktion der Hydrogetriebe H 15

3.1 Hydrokreise H 153 .1 .1 Offener Kreislauf H 15 .-3 .1 .2 Geschlossener Kreislauf H 16 .-3.1 .3 Halboffene Kreisläufe H 16 .

3.2 Funktion der Hydrogetriebe H 163 .2 .1 Berechnung des stationären Betriebsverhaltens H 16 . - 3.2.2 Dynamisches Betriebsverhalten H 16 .

3 .3 Steuerung der Getriebeübersetzung H 163 .3 .1 Getriebe mit Verstelleinheiten H 16 .- 3.3 .2 Selbsttätig arbeitende Regler und Verstellungen anVerstellmaschinen H 17. - 3 .3 .3 Stromteilgetriebe H 18 .

4 Ausführung und Auslegung von Hydrogetrieben H 18

4.1 Getriebeschaltung H18

4.2 Auslegung von Hydrokreisen H 19

5 Pneumatische Antriebe H20

5.1 Bauelemente H20

5.2 Schaltung H21

6 Anhang H: Diagramme und Tabellen H22

7

Spezielle Literatur H26

1 Mechatronische Systeme

1 Mechatronik : Methodik und Komponenten 11

1 .1 Einführung 11

1 .2 Basisdisziplinen 11

1 .3 Modellbildung und Entwurf 12

1 .4 Komponenten mechatronischer Systeme 131 .4.1 Sensoren 13 . - 1 .4.2 Aktoren 13 . - 1 .4.3 Prozeßdatenverarbeitung und Bussysteme 15 .

2 Elektronische Konstruktionskomponenten 16

2.1 Passive Komponenten 162.1 .1 Widerstände 16 .-2.1 .2 Kapazitäten 17.-2.1 .3Induktivitäten 17 .

2.2 Dioden2.2.1 Diodenkennlinien und Daten 18. -2.2 .2 Schottky-Dioden IS .-2.2.3 Z-Dioden 18 . -2.2.4 Leistungsdioden 18 .

2.3 Transistoren2.3 .1 Bipolartransistoren 19.- 2 .3 .2 Feldeffekttransistoren 110 . - 2 .3 .3 IGB-Transistoren 111 .

Inhaltsverzeichnis

XIX

18

19

XX

Inhaltsverzeichnis

2 .4 Thyristoren 1122 .4 .1 Thyristorkennlinien und Daten 112 . - 2 .4.2 Steuerung des Thyristors 113 . - 2 .4 .3 Triacs, Diacs 1 13 . -2 .4 .4 Rückwärtsleitende Thyristoren 113 . - 2.4 .5 Abschaltbare Thyristoren 114 . - 2 .4 .6 Leistungshalbleiter-Module 114.

2.5 Optoelektronische Komponenten 1152.5 .1 Optoelektronische Empfänger 115 . - 2 .5.2 Optoelektronische Sender 117 . - 2 .5 .3 Optokoppler 118 .

3 Aufbau mechatronischer Systeme 118

3.1 Einführung 118

3.2 Beispiele mechatronischer Systeme 118

4

Spezielle Literatur 120

K Komponenten des thermischen Apparatebaus

1 Grundlagen K 1

1 .1 Unterscheidungsmerkmale von wärmeübertragenden ApparatenK 1

1 .2 Wärme- und strömungstechnische Auslegung K 11 .2.1 Wärmetechnische Auslegung von Rekuperatoren K 1 . - 1 .2 .2 Wärmetechnische Auslegung vonRegeneratoren K3 .- 1 .2 .3 Druckverlustberechnung K3 .

1 .3 Stromführung und Betriebscharakteristik wärmeübertragender ApparateK4

1 .4 Wirkungsgrade, Exergieverluste K41 .4.1 Wirkungsgrade K4 .- 1 .4 .2 Exergieverluste K5 .

2 Konstruktionselemente von Apparaten und RohrleitungenK5

2.1 Berechnungsgrundlagen K5

2.2 Zylindrische Mäntel und Rohre unter innerem Überdruck K5

2.3 Zylindrische Mäntel unter äußerem Überdruck K6

2.4 Ebene Böden und Rohrplatten K7

2.5 Gewölbte Böden K7

2.6 Ausschnitte K8

2.7 Flanschverbindungen K82.7 .1 Schrauben K8.-2.7 .2 Flansche K9 .

2.8 Rohrleitungen K92.8.1 Rohrdurchmesser K9 .-2 .8 .2 Strömungsverluste K 10 . -2.8.3 Rohrarten, Normen, Werkstoffe K 10 . -2.8.4 Rohrverbindungen K 11 . - 2 .8 .5 Dehnungsausgleicher K 12. - 2 .8 .6 Rohrhalterungen K 12.

2.9 Absperr- und Regelorgane K 132.9 .1 Allgemeines K 13 . - 2 .9 .2 Ventile K 14 . -2 .9 .3 Schieber K 15 .-2 .9 .4 Hähne (Drehschieber) K 16 . -2.9 .5 Klappen K 16 .

2.10 Dichtungen2. 10.1 Berührungsdichtungen an ruhenden Flächen K 17 . - 2 .10.2 Berührungsdichtungen an gleitendenFlächen K 17 .

K17

3 Bauarten von Wärmeübertragern K 193.1 Rohrbündelapparate K 19

3.2 Sonstige Bauarten K20

4 Kondensation und Rückkühlung K214.1 Grundbegriffe der Kondensation K21

4.2 Oberflächenkondensatoren K224.2.1 Wärmetechnische Berechnung K22 . -4 .2 .2 Kondensatoren in Dampfkraftanlagen K22. -4 .2.3 Kondensatoren in der chemischen Industrie K22 .-4.2.4 Konstruktive Gesichtspunkte K22,

4 .3 Einspritz-(Misch-)Kondensatoren K23

4.4 Luftgekühlte Kondensatoren K23

4.5 Hilfsmaschinen K244 .5 .1 Trockenluftpumpen K24 .-4 .5 .2 Kühlwasser- und Kondensatpumpen K25 .

Inhaltsverzeichnis

XXI

4.6 Indirekte Luftkühlung und Rückkühlanlagen K254.6 .1 Bauarten K25 . - 4.6.2 Berechnung K26 .

5 Anhang K : Diagramme und Tabellen K27

6

Spezielle Literatur K29

L Energietechnik

1 Grundsätze der Energieversorgung L 11 .1 Planung und Investitionen L 3

1 .2 Elektrizitätswirtschaft L3

1 .3 Gaswirtschaft L6

1 .4 Fernwärmewirtschaft L 6

2 Primärenergien L 82.1 Definitionen L 8

2.2 Feste Brennstoffe L8

2.3 Flüssige Brennstoffe L 10

2.4 Gasförmige Brennstoffe oder Brenngase L122.5 Kernbrennstoffe L 12

2.6 Regenerative Energien L 15

3 Wandlung von Primärenergie in Nutzenergie L 17

3.1 Erzeugung elektrischer Energie L 173 .1 .1 Wärmekraftwerke L 17 .- 3 .1 .2 Kernkraftwerke 1,21 .- 3 .1,3 Kombi-Kraftwerke L23. -3.1 .4 Motorkraftwerke L24.-3 .1 .5 Brennstoffzelle L25 .

3.2 Kraft-Wärme-Kopplung L26

3.3 Wandlung regenerativer Energien L283.3 .1 Windkraftanlagen 1,28 .- 3 .3 .2 Anlagen zur Nutzung der Sonnenenergie 1 ,28 . -3 .3 .3 Wärmepumpen L31 .

4 Verteilen und Speicherung von Nutzenergie L32

4.1 Energietransport L324 .1 .1 Mineralöltransporte L32 .-4 .1 .2 Erdgastransporte L32.-4 .1 .3 Elektrische Verbundnetze L33. -4 .1 .4 Fernwärmetransporte L34 .

4.2 Energiespeicherung L35

5 Feuerungen L36

5.1 Allgemeines L365 .1 .1 Verbrennungsvorgang L36. - 5 .1 .2 Kennzahlen L37 . - 5 .1 .3 Druckzustände L37 . -5 .1 .4 Emissionen L38 .

5 .2 Feuerungen für feste Brennstoffe L395 .2.1 Rostfeuerungen L39 . -5.2.2 Kohlenstaubfeuerung L41 . -5 .2 .3 Wirbelschichtfeuerung L44 .

5 .3 Feuerungen für flüssige Brennstoffe L465.3.1 Besondere Eigenschaften L46. - 5 .3 .2 Brenner L46. - 5 .3.3 Gesamtanlage L46.

5.4 Feuerungen für gasförmige Brennstoffe L475,4.1 Verbrennung und Brennereinteilung L47 . - 5 .4.2 Brennerbauarten L47 .

5 .5 Allgemeines Feuerungszubehör L475 .5 .1 Gebläse L47. - 5 .5.2 Schornstein L47 .

5.6 Umweltschutztechnologien L485 .6,1 Rauchgasentstaubung L48 . - 5 .6 .2 Rauchgasentschwefelung L48 . - 5 .6.3 RauchgasentstickungL50. - 5 .6 .4 Entsorgung der Kraftwerksnebenprodukte L51 .

6 Dampferzeuger L52

6.1 Angaben zum System L526 .1 .1 Bauarten L52 . - 6 .1 .2 Dampferzeugersystemc L52 . -6 .1 .3 Drücke L53. -6.1 .4 TemperaturenL53 . - 6 .1 .5 Leistung L53 . - 6 .1 .6 Sicherheit L53 .

XXII

Inhaltsverzeichnis

6 .2 Ausgeführte Dampferzeuger6 .2 .1 Großwasserraumkessel L53 .-6 .2 .2 Naturumlaufkessel für fossile Brennstoffe L53 .-

6 .2 .3 Zwanglaufkessel für fossile Brennstoffe L54 . - 6 .2 .4 Dampferzeuger für Kernreaktoren L58 .

6.3 Teile und Bauelemente von Dampferzeugern6.3 .1 Verdampfer L59 . - 6 .3 .2 Überhitzer und Zwischenüberhitzer L59 . -6 .3 .3 Speisewasservorwärmer(Eco) L60 . - 6 .3 .4 Luftvorwärmer (Luvo) L60 . - 6 .3 .5 Speisewasseraufbereitung L60 .

6.4 Wärmetechnische Berechnung6 .4.1 Energiebilanz und Wirkungsgrad L62 .- 6 .4 .2 Ermittlung der Heizfläche L62 . -

6 .4.3 Strömungswiderstände L62 . - 6 .4 .4 Festigkeitsberechnung L63 .

7 Kernreaktoren L63

7.1 Bauteile des Reaktors und Reaktorgebäude L63

7.2 Sicherheitstechnik von Kernreaktoren L63

7.3 Funktionsbedingungen für Kernreaktoren L64

7 .4 Bauarten von Kernreaktoren L657.4 .1 Leichtwasserreaktoren (LWR) L65 .-7 .4 .2 Weiterentwicklung der LeichtwasserreaktortechnikL68 . - 7 .4 .3 Schwerwasserreaktoren L68.-7.4.4 Gasgekühlte thermische Reaktoren L68 . -7 .4 .5 Schnelle Brutreaktoren (SNR) L69 . - 7.4.6 Kennwerte von Reaktortypen L69 .

8 Anhang L: Diagramme und Tabellen L70

9

Spezielle Literatur L74

M Klimatechnik

1 Grundlagen M 1

1 .1 Aufgabe M 1

1 .2 Meteorologische Grundlagen M21 .2.1 Lufttemperatur M 2 . - 1 .2.2 Luftfeuchte M 2 . - 1 .2 .3 Wind M 3. - 1 .2.4 Sonnenstrahlung M 3 .

1 .3 Hygienische Grundlagen M41 .3 .1 Raumklima M4 . - 1 .3 .2 Lufterneuerung in Räumen M4 . - 1 .3 .3 Behagliches Raumklima inAufenthalts- und Arbeitsräumen M4 . - 1 .3 .4 Erträgliches Raumklima in Arbeitsräumen undIndustriebetrieben M5 .

1 .4 Kältetechnische Verfahren M61 .4.1 Allgemeines M6 . - 1 .4 .2 Kaltdampf-Verdichterverfahren M7, - 1 .4 .3 Absorptionskälteverfahren M8 .- 1 .4.4 Dampfstrahlkälteverfahren M9 . - 1 .4.5 Verdunstungskühlverfahren M 9 . - 1 .4 .6 Kältemittel,Kältemaschinen-Öle und Kühlsolen M 10 .

1 .5 Heiztechnische Verfahren M 1 1

1 .6 Raumlufttechnische Verfahren M12

. L53

L59

. L62

2 Berechnungs- und Bemessungsgrundlagen der Heiz- und Raumlufttechnik

2.1 Wärmebedarf2.1 .1 Transmissionswärmebedarf M 13 .- 2 .1 .2 Lüftungswärmebedarf M 13 .- 2 .1 .3 Sonderfälle M 15 .

2.2

. . m152.2.1 Innere Kühllast M 15 .- 2 .2 .2 Äußere Kühllast M 16.

2 .3 Luftbedarf M172 .3 .1 Luftheizung M 17 .- 2 .3 .2 Lüftung M 17.- 2.3 .3 Luftkühlung M 18 . -2.3 .4 Klimaanlagen M 18 .

2.4 Leitungen m192 .4 .1 Rohrnetz für Warm- und Heißwasserleitungen M 19.- 2 .4 .2 Rohrnetz für Dampfheizungen M 19 . -2 .4 .3 Kanalnetz für raumlufttechnische Anlagen M 19,- 2 .4 .4 Luftführung im Raum M 20 .

3 Systeme und Bauteile der Heizungstechnik M213.1 Einzelheizung

3.1 .1 Einzelheizgeräte für Wohnräume M21 . - 3 .1 .2 Einzelheizgeräte für größere Räume und Hallen M 22 .

3.2 Zentralheizung M223.2 .1 Systeme M22 .-3 .2.2 Raum-Heizkörper, -Heizflächen M23.-3.2.3 Rohrnetz M 25. -3 .2 .4 Armaturen M27 .-3 .2 .5 Umwälzpumpen M27 .-3.2.6 Wärmeerzeugung M28 .-3 .2 .7 Heiz-zentrale M 31 . - 3 .2.8 Regelung und Steuerung M 33 . - 3 .2.9 Wärmeverbrauchsermittlung M33 .

M13

M13

Inhaltsverzeichnis

XXIII

4 Systeme und Bauteile der Raumlufttechnik M35

4.1 Einrichtungen zur freien Lüftung M354.1 .1 Fensterlüftung M35 .-4 .1 .2 Schachtlüftung M35 .-4 .1 .3 Dachaufsatzlüftung M35 . -4 .1 .4 Freie Lüftung, verstärkt durch Ventilatoren M 36 .

4.2 Raumlufttechnische Anlagen M364.2.1 Systeme M36. -4.2.2 Luftführung und Luftdurchlaß M39. - 4 .2.3 Kanalnetz M44 . -4 .2 .4 Luftverteilung M45 .-4.2.5 Lüftungs- und Klimazentralen M46 .-4.2 .6 Ventilatoren M49 . -4 .2 .7 Filter M52. - 4 .2 .8 Lufterhitzer, Luftkühler M54, - 4 .2 .9 Luftbefeuchter M 54. -4.2.10 Luftentfeuchter M56 . - 4 .2 .11 Schalldämpfer M56 . - 4 .2 .12 Nachbehandlungsgeräte mitLuftförderung M57. -4.2.13 Wärmerückgewinnung M58 . - 4 .2 .14 Schaltung und Regelung M59 .

5 Systeme und Bauteile der kältetechnischen Anlagen M60

5.1 Anwendungen und Bauarten M60

5.2 Bauteile M615 .2 .1 Kältemittelverdichter M61 .- 5 .2 .2 Verdampfer M63 .- 5 .2 .3 Verflüssiger M 64 . -5 .2 .4 Kältemittelkreisläufe M 64 .- 5 .2 .5 Wasserkreisläufe M 65.

5 .3 Direktkühlanlagen M665 .3 .1 Klimageräte mit Kältemaschine M 66 .- 5 .3 .2 EDV-Klimageräte mit Kältemaschine M 67 .

5.4 Wasserkühlsätze M675 .4 .1 Wasserkühlsätze mit Kolbenverdichter M67 .-5 .4 .2 Wasserkühlsätze mit SchraubenverdichterM 67 . - 5 .4.3 Wasserkühlsätze mit Turboverdichter M 68 . - 5 .4.4 Absorptions-Wasserkühlsätze M 69 .

5 .5 Rückkühlwerke M705 .5 .1 Bauarten und Zubehör M 70 . - 5 .5 .2 Kühlwassertemperaturen im Jahresverlauf M 70. -5 .5 .3 Wasserbehandlung M71 .

5.6 Wasserkühlsysteme für RLT-Anlagen M715 .6 .1 Rückkühlsysteme für Verflüssiger-Kühlwasser M 71 .

5.7 Systeme für ganzjährigen Kühlbetrieb M71

5.8 Speichersysteme M73

6 Systeme und Bauteile der Wärmepumpenanlagen M75

6.1 Anwendungen und Bauarten M75

6.2 Bauteile M75

6.3 Kleinwärmepumpen M77

6.4 Verdichterwärmepumpen größerer Leistung M77

6.5 Absorptionswärmepumpen M79

6.6 Wärmepumpensysteme nur für Heizbetrieb M78

6.7 Systeme für gleichzeitigen Kühl- und Heizbetrieb M79

7 Sonderklima- und Kühlanlagen M80

7.1 Grubenkühlanlagen M80

7.2 Fahrzeuganlagen M82

7.3 Klimaprüfschränke und -kammern M83

6.1 .1 Bakterien N 37 . - 6.1 .2 Pilze N 37 . - 6 .1 .3 Hefen N 38. -6.1 .4 Algen N 38. - 6.1,5 Viren N 38. -6.1 .6 Pflanzliche und tierische Zellen (Gewebe) N39 .

XXIV

Inhaltsverzeichnis

8 Wirtschaftlichkeit und Energieverbrauch M84

8.1 Allgemeines M84

8.2 Kälte- und Wärmepumpentechnik M85

8.2 .1 Kosten- und energiesparender Betrieb M 85. - 8 .2.2 Grundsätzliche Wirtschaftlichkeitsfragen M 85 .

8 .3 Heiz- und Raumlufttechnik M87

8.3.1 Energieverbrauch M 87 . - 8 .3 .2 Bedienung und Instandhaltung M 88.

9 Anhang M: Diagramme und Tabellen M90

10 Spezielle Literatur M 101

N Grundlagen der Verfahrenstechnik

1 Einführung N2

2 Mechanische Verfahrenstechnik N3

2.1 Einführung N3

2.2 Zerkleinern N32.2.1 Bruchphysik ; Zerkleinerungstechnische Stoffeigenschaften N3 . - 2 .2 .2 Zerkleinerungsmaschinen N4.

2 .3 Agglomerieren N52.3 .1 Bindemechanismen, Agglomeratfestigkeit N5 . - 2 .3.2 Agglomerationstechnik N6.

2.4 Trennen N 62.4 .1 Abscheiden von Partikeln aus Gasen N 6 . - 2 .4.2 Abscheiden von Feststoffpartikeln aus FlüssigkeitenN 7 . - 2.4 .3 Klassieren in Gasen N B .

2 .5 Mischen N 82.5.1 Rühren N9 . - 2.5.2 Mischen von Feststoffen N 9 .

2 .6 Bunkern N 102 .6 .1 Fließverhalten von Schüttgütern N 10 .-2 .6 .2 Dimensionierung von Bunkern N 10 .

3 Thermische Verfahrenstechnik N 11

3 .1 Absorbieren, Rektifizieren, Flüssig-flüssig-Extrahieren N 113.1 .1 Durchsatz N 11 . - 3 .1 .2 Stofftrennung N 12 .

3 .2 Verdampfen und Kristallisieren N 15

3.3 Adsorbieren, Trocknen, Fest-flüssig-Extrahieren N 16

3.4 Membrantrennverfahren N 19

4 Chemische Verfahrenstechnik N20

4.1 Einleitung N20

4.2 Stöchiometrie N20

4.3 Chemische Thermodynamik N21

4.4 Kinetik chemischer Reaktionen N22

4.5 Ideale isotherme Reaktoren N23

4.6 Reale Reaktoren N24

5 Mehrphasenströmungen N28

5.1 Einphasenströmung N28

5 .2 Widerstand fester und fluider Partikel N28

5.3 Feststoff/Fluidströmung N295.3 .1 Pneumatische Förderung N29 .-5 .3.2 Hydraulische Förderung N33,-5.3.3 Wirbelschicht N 34.

5 .4 Gas-/Flüssigkeitsströmung N355.4 .1 Strömungsform N 35 . - 5 .4.2 Druckverlust N 35 . - 5 .4 .3 Filmströmung N 36.

6 Bioverfahrenstechnik N37

6.1 Mikroorganismen mit technischer Bedeutung N37

Inhaltsverzeichnis

XXV

6.2 Kultivierungsbedingungen N396.2.1 Wachstumsbedingungen N39. - 6.2 .2 Phänomenologie des Wachstums N40.- 6 .2 .3 Ablauftechnischer Fermentationen N41 .

6 .3 Sterilisation N436.3 .1 Hitzesterilisation N43. - 6.3 .2 Sterilfiltration N45 .

6.4 Bioreaktoren N456 .4.1 Oberflächenkultivierung N45. - 6.4 .2 Submerskultivierung N45. - 6 .4 .3 Meß- und Regelungs-technik N48 . - 6 .4.4 Schaumzerstörung N49 . - 6.4.5 Steriler Betrieb N49 .

O Maschinendynamik

1 Kurbeltrieb, Massenkräfte und -momente, Schwungradberechnung . . . . 01

1 .1 Drehkraftdiagramm von Mehrzylindermaschinen 01

1 .2 Massenkräfte und Momente 031 .2.1 Analytische Verfahren 03 .-1 .2 .2 Ausgleich der Kräfte und Momente 08.

2 Schwingungen 0 8

2.1 Problematik der Maschinenschwingungen 08

2.2 Einige Grundbegriffe 092 .2 .1 Mechanisches Ersatzsystem 09 .- 2 .2 .2 Bewegungsgleichungen, Systemmatrizen 09 .-2.2.3 Mo-dale Parameter : Eigenfrequenzen, modale Dämpfungen, Eigenvektoren 010 . - 2 .2.4 Modale Analyse011 . - 2 .2.5 Frequenzgangfunktionen mechanischer Systeme, Amplituden- und Phasengang 0 11 .

2 .3 Grundaufgaben der Maschinendynamik 0122 .3 .1 Direktes Problem 012. - 2 .3 .2 Eingangsproblem 013 . - 2 .3 .3 Identifikationsproblem 013 . -2 .3 .4 Entwurfsproblem 0 13 . - 2 .3 .5 Verbesserung des Schwingungszustands einer Maschine 0 13.

2.4 Darstellung von Schwingungen im Zeit- und Frequenzbereich0142 .4 .1 Darstellung von Schwingungen im Zeitbereich 0 14 . - 2 .4 .2 Darstellung von Schwingungen imFrequenzbereich 0 15 .

2.5 Entstehung von Maschinenschwingungen, Erregerkräfte F(t)0162 .5 .1 Freie Schwingungen (Eigenschwingungen) 016 . - 2.5 .2 Selbsterregte Schwingungen 0 16 . -2 .5 .3 Parametererregte Schwingungen 016. - 2.5.4 Erzwungene Schwingungen 016 .

2.6 Mechanische Ersatzsysteme, Bewegungsgleichungen 0192 .6 .1 Strukturfestlegung 020. - 2 .6 .2 Parameterermittlung 020 .- 2 .6.3 Beispiele für mechanischeErsatzsysteme : Feder-Masse-Dämpfer-Modelle 020. - 2.6.4 Beispiele für mechanische Ersatzsysteme :Finite-Elemente-Modelle 021 .

2 .7 Anwendungsbeispiele für Maschinenschwingungen 0232.7 .1 Drehschwinger mit zwei Drehmassen 023 .- 2 .7 .2 Torsionsschwingungen einer Turbogruppe 024 . -2.7 .3 Biegeschwingungen einer Welle mit Laufrad 025 . - 2 .7 .4 Biegeschwingungen einer mehrstufigenKreiselpumpe 026.

3 Maschinenakustik 027

3.1 Grundbegriffe 027

3.2 Entstehung von Maschinengeräuschen 029

3.3 Abschätzverfahren zur Bestimmung des Schalleistungspegels029

3.4 Möglichkeiten zur Verminderung von Maschinengeräuschen0313 .4 .1 Verminderung des Kraftpegels (Maßnahmen an der Krafterregung) 031 .- 3 .4 .2 Verminderung vonKörperschallmaß und Abstrahlmaß (Maßnahmen am Maschinengehäuse) 031 .

3 .5 Maschinenakustische Berechnungen mit der Finite-Elemente-Methode/Boundary-Elemente-Methode 033

3.6 Maschinenakustische Berechnungen mit der Statistischen Energieanalyse (SEA) . 035

3.7 Messung des akustischen Verhaltens von Maschinen 036

4

Spezielle Literatur 036

P Kolbenmaschinen

1 Allgemeine Grundlagen der Kolbenmaschinen P2

1.1 Definition und Einteilung der Kolbenmaschinen P 2

1.2 Vollkommene und reale Kolbenmaschine P21 .2.1 Die vollkommene Maschine P2.-1 .2.2 Die reale Maschine P3.

XXVI

Inhaltsverzeichnis

1 .3 Hubkolbenmaschinen P 51 .3 .1 Triebwerksbauarten PS . - 1 .3 .2 Kinematik des Kurbeltriebs PS. - 1 .3.3 Kräfte am Kurbeltrieb P6 .

1 .4 Elemente der Kolbenmaschine1 .4.1 Kurbeltrieb P8 . - 1 .4.2 Abdichten des Arbeitsraumes P 11 . - 1 .4 .3 Zylinderanordnung und -zahlP 12 . - 1 .4.4 Lagerung und Schmierung P 12 . - 1 .4 .5 Kühlung P 13 .

P8

2 Verdrängerpumpen P 14

2.1 Bauarten und Anwendungsgebiete P 14

2.2 Berechnungsgrundlagen P 152 .2 .1 Förderhöhen, Geschwindigkeiten und Drücke P 15 . - 2 .2.2 Förderleistung, Antriebsleistung,Gesamtwirkungsgrad P 16 . - 2.2 .3 Instationäre Strömung P 16 . - 2.2.4 Kavitation P 16 . -2 .2.5 Pulsationsdämpfung P 17 .

2.3 Verlustteilung P 182 .3.1 Betriebsverhalten der verlustfreien Verdrängerpumpe P 18 . - 2 .3 .2 Definition von WirkungsgradenP 18. - 2.3 .3 Volumetrische Verluste P 19 . - 2 .3 .4 Mechanisch-hydraulische Verluste P 19 . -2.3 .5 Nutzliefergrad und Gesamtwirkungsgrad P 19 .

2.4 Auslegung und Hauptabmessungen P212 .4 .1 Oszillierende Verdrängerpumpen P21 .-2.4.2 Rotierende Verdrängerpumpen P21 .

2 .5 Baugruppen und konstruktive Gestaltung P222 .5 .1 Baugruppen zur Ein- und Auslaßsteuerung P22 . - 2 .5 .2 Verstellung und Regelung P23 . -2 .5 .3 Verwendungsbedingte Gestaltung P24 .

3 Kompressoren P27

3.1 Bauarten und Anwendungsgebiete P27

3 .2 Grundlagen und Vergleichsprozesse P283 .2.1 Volumenstrom, Eintrittspunkt, Austrittspunkt P28 . - 3 .2 .2 Verdichtung idealer und realer Gase P29 . -3 .2.3 Vergleichsprozesse für einstufige Verdichtung P29 . - 3.2 .4 Definition von Wirkungsgraden P30 . -3 .2.5 Mehrstufige Verdichtung P31 . - 3 .2.6 Verdichtung feuchter Gase P31 .

3 .3 Arbeitszyklus, Liefergrade und Druckverluste P323 .3 .1 Arbeitszyklus P32 . - 3 .3 .2 Liefergrade P33 . - 3 .3 .3 Druckverluste P34 .

3.4 Auslegung und Hauptabmessungen P353 .4.1 Hubkolbenverdichter P35 . - 3 .4 .2 Schraubenverdichter P36 . - 3 .4.3 Rotationsverdichter P37. -3 .4.4 Flüssigkeitsringverdichter P37 . - 3 .4.5 Roots-Gebläse P38 .

3 .5 Ein- und Auslaßsteuerung P383 .5 .1 Aufbau selbsttätiger Ventile P39 . - 3 .5,2 Ventileinbau P39 . - 3 .5.3 Ventilauslegung P39.

3.6 Regelung und Betriebsverhalten P413 .6 .1 Regelung P41 . - 3 .6.2 Betriebsverhalten P43.

3.7 Bauformen und Baugruppen P433 .7 .1 Hubkolbenverdichter P43 . - 3 .7 .2 Membranverdichter P47 . - 3 .7.3 Schraubenverdichter P47 . -3 .7 .4 Rotationsverdichter P49 .

4 Verbrennungsmotoren P49

4.1 Einteilung und Verwendung P49

4.2 Arbeitsverfahren und Arbeitsprozesse P494 .2 .1 Arbeitsverfahren P49 . - 4 .2 .2 Vergleichsprozesse P50 . - 4 .2.3 Wirklicher Arbeitsprozeß P52.

4.3 Ladungswechsel P554 .3 .1 Kenngrößen des Ladungswechsels P55 . - 4 .3 .2 Steuerorgane für den Ladungswechsel P56 . -4 .3 .3 Ladungswechsel des Viertaktmotors P58 . - 4 .3 .4 Ladungswechsel des Zweitaktmotors P59 . -4 .3 .5 Aufladung von Motoren P60.

4.4 Verbrennung im Motor P634 .4 .1 Motoren-Kraftstoffe P63 . - 4 .4 .2 Gemischbildung und Verbrennung im Ottomotor P64 . -4 .4 .3 Gemischbildung und Verbrennung im Dieselmotor P65 .-4 .4 .4 Gemischbildung und Verbrennung inHybridmotoren P66.

4.5 Verfahren zur Gemischbildung und Zündung bei OttomotorenP674.5.1 Anforderungen an Gemischbildung P67 .-4 .5 .2 Vergaser P67 .-4 .5 .3 Saugrohr-Benzin-EinspritzungP68. -4.5 .4 Direkte Benzin-Einspritzung P69 . -4 .5 .5 Zündausrüstung P70 .

4.6 Einrichtungen zur Gemischbildung und Zündung bei DieselmotorenP714.6 .1 Konventionelle Einspritzsysteme P71 . - 4 .6 .2 Unkonventionelle Einspritzsysteme P73 . -4 .6 .3 Einspritzdüse P73 . -4 .6 .4 Start- und Zündhilfen P74 .

4.7 Betriebsverhalten und Kenngrößen P744 .7 .1 Leistung, Drehmoment und Verbrauch P74.-4 .7 .2 Kenngrößen P75 .-4.7.3 Umweltverhalten P76 . -4 .7 .4 Verbrennungsmotor als Antriebsaggregat P80.

Inhaltsverzeichnis

XXVII

4.8 Konstruktion von Motoren P824 .8 .1 Ähnlichkeitsbeziehungen und Beanspruchung P82 . -4.8.2 Motorbauarten P83 . -4.8.3 Motorbau-teile P84 . -4 .8 .4 Ausgeführte Motorkonstruktionen P87 .

4 .9 Philips-Stirling-Motor P91

5

Spezielle Literatur P92

Q Fahrzeugtechnik

1 Kraftfahrzeuge Q 2

1.1 Definition und allgemeine Anforderungen Q 21 .1 .1 Definition Q2 . - 1.1 .2 Allgemeine Anforderungen Q2 .

1 .2 Fahrwiderstand und Antrieb Q 31 .2 .1 Gesamtwiderstand Q3 . - 1 .2 .2 Zugkraftdiagramm Q4 . - 1 .2 .3 Kraftstoffverbrauch beeinflussendeMaßnahmen Q5 . - 1 .2.4 Dynamische Kräfte Q5 .

1 .3 Antriebsstrang Q 51 .3 .1 Bauformen Q5 . - 1 .3 .2 Kennungswandler Q6. - 1 .3 .3 Gelenkwellen Q9. -1 .3.4 Antriebsschlupfregelung ASR Q 10.

1 .4 Bremsen Q 101 .4 .1 Gesetzliche Anforderungen Q 10 . - 1 .4.2 Physikalische Grundlagen Q 11 . - 1 .4 .3 BremsregelungQ 11 . - 1 .4.4 Bremsenbauarten Q 12.- 1 .4 .5 Bremsanlagen für Nkw Q 13 .- 1.4.6 Dauerbremsen Q 13 .

1 .5 Fahrwerke Q 141 .5.1 Reifen Q 14. - 1 .5 .2 Radaufhängung und Radführung Q 19 . - 1 .5 .3 Federn Q21 . - 1 .5 .4 DämpfungQ22 . - 1 .5 .5 Gesteuerte Dämpfung im Fahrwerk Q23 . - 1 .5 .6 Lenkungen Q23.

1 .6 Querdynamik und Fahrverhalten Q251 .6 .1 Offene und geschlossene Regelkreise Q27 . - 1 .6.2 Bewertungskriterien Q27 . -1 .6.3 Simulationsmethoden Q29 .

1 .7 Aufbau Q291 .7.1 Fahrgastzelle Q30 .- 1 .7 .2 Innenraumgestaltung Q30.- 1 .7 .3 Sicherheitsbestimmungen Q30 .

1 .8 Schwingungen und Komfort Q311 .8.1 Vertikaldynamik Q31 . - 1 .8.2 Komfortbewertung Q34 . - 1 .8 .3 Innengeräusch Q34 .

1 .9 Krafträder Q361 .9.1 Bauarten Q36. - 1 .9 .2 Fahrdynamik Q37 .

1 .10 Fahrzeugelektrik, -elektronik Q38

1 .11 Automobil und Umwelt Q391 .11 .1 Fahrzeugabgase Q 39. - 1 .11 .2 Kraftstoffverbrauch Q40 .- 1 .11 .3 Materialeinsatz Q40 . -1 .11 .4 Geräusch Q41 .- 1 .11 .5 Flächenverbrauch Q41 .

1 .12 Entwicklungsmethodik Q42

2 Schienenfahrzeuge Q43

2.1 Generelle Anforderungen Q432.1 .1 Fahrzeugbegrenzungsprofil Q44 . - 2.1 .2 Fahrgastwechselzeiten Q44 . - 2 .1 .3 LebenszykluskostenLCC Q44 .

2.2 Fahrwerke Q452.2.1 Grundbegriffe der Spurführungstechtlik Q45 . - 2 .2 .2 Radbauarten Q46 . - 2.2.3 Radsatz Q46. -2,2.4 Rad-Schiene-Kontakt Q47 . - 2.2.5 Fahrwerke Q SO . - 2 .2 .6 Ncigetechnik Q53 .

2 .3 Aufbau, Fahrzeugarten Q552.3 .1 Rohbau Q56 . - 2.3 .2 Klimaanlage Q56. - 2.3.3 Türen Q56. - 2 .3 .4 Fenster Q57 .- 2 .3 .5 Führer-räume Q57 . - 2.3 .6 Zug-Stoßeinrichtungen Q57 . - 2 .3 .7 Fahrzeugarten Q62.

2.4 Antriebe Q652.4 .1 Fahrwiderstand Q 65. - 2 .4.2 Konstruktionen Q 65 .

2.5 Elektrische/Elektronische Ausrüstung/Diagnose Q662.5 .1 Leistungselektrik Q66 . - 2 .5 .2 Diagnosetechnik Q67 .

2.6 Sicherheitstechnik Q682.6.1 Aktive Sicherheitstechnik/Bremse, Bremsbauarten Q68. - 2.6.2 Passive Sicherheitstechnik/Deformationselemente Q73 .

2.7 Entwicklungsmethodik Q762.7 .1 Modelle Q77 .-2 .7 .2 Fahrkomfort Q77 .-2.7.3 Rad-Schiene-Kräfte Q79 .

XXVIII

Inhaltsverzeichnis

3 Luftfahrzeuge Q80

3.1 Allgemeines Q803.1 . 1 Luftverkehr Q80. - 3 .1 .2 Anforderungen an den Luftverkehr und an Luftfahrzeuge Q80 . -3 .1 .3 Einordnung und Konstruktionsgruppen von Luftfahrzeugen Q8I . - 3 .1 .4 Einordnung vonLuftfahrzeugen nach Vorschriften Q82 .

3 .2 Definitionen Q833 .2.1 Die internationale Standardatmosphäre (ISA) Q 83 . - 3 .2 .2 Achsenkreuze Q 85 . - 3

Winkel Q86. -3 .2 .4 Gewichte Q 87. - 3.2 .5 Fluggeschwindigkeiten Q 87 . - 3 .2.6 Geometrische Beschreibung desLuftfahrzeuges Q 88. - 3.2 .7 Kräfte und Winkel im Flug Q92 . - 3 .2 .8 Flugsteuerung Q92 . -3 .2 .9 Flugstabilitäten Q92 .

3 .3 Grundlagen der Flugphysik Q933 .3 .1 Einführung Q93 . - 3 .3 .2 Flugzeugpolare Q95 . - 3 .3 .3 Flugleistungen Q96.

3.4 Zelle, Struktur Q 1033 .4 .1 Konstruktionsphilosophien und -prinzipien Q 103 .- 3 .4 .2 Lasten, Lastannahmen Q 105 . -3 .4 .3 Leichtbau Q 106.- 3 .4 .4 Werkstoffe und Bauweisen Q 107 . - 3 .4.5 Rumpf Q 109 . - 3.4 .6 TragflügelQ 110. - 3.4 .7 Wartung und Instandhaltung Q 114 .

4

Spezielle Literatur Q 114

R Strömungsmaschinen

1 Gemeinsame Grundlagen R 1

1 .1 Strömungstechnik R 11 .1 .1 Einleitung und Definition R 1 . - 1 .1 .2 Wirkungsweise R 1 . - 1 .1 .3 Strömungsgesetze R2 . -1 .1 .4 Absolute und relative Strömung R3 . - 1 .1 .5 Schaufelanordnung für Pumpen und Verdichter R 3 . -1 .1 .6 Schaufelanordnung für Turbinen R 3. - 1 .1 .7 Schaufelgitter, Stufe, Maschine, Anlage R4 .

1 .2 Thermodynamik R41 .2.1 Thermodynamische Gesetze R4 . - 1 .2 .2 Zustandsänderung R4. - 1 .2.3 Totaler Wirkungsgrad R 5 . -1 .2 .4 Statischer Wirkungsgrad R5 . - 1 .2.5 Polytroper und isentroper Wirkungsgrad R 5 . -1 .2 .6 Mechanische Verluste R6 .

1 .3 Arbeitsfluid R61 .3 .1 Allgemeiner Zusammenhang zwischen thermischen und kalorischen Zustandsgrößen R6 . -1 .3 .2 Ideale Flüssigkeit R6 .- 1 .3 .3 Ideales Gas 117 .- 1 .3 .4 Reales Fluid R7 . - 1 .3 .5 Kavitation beiFlüssigkeiten R 8. - 1 .3 .6 Kondensation bei Dämpfen R 8 .

1 .4 Schaufelgitter R81 .4 .1 Anordnung der Schaufeln im Gitter R8 . - 1 .4 .2 Leit- und Laufgitter R9 . - 1 .4.3 Einteilung nachGeschwindigkeits- und Druckänderung R9 . - 1 .4 .4 Reale Strömung durch Gitter R 10. -1 .4 .5 Gitterauslegung R 10. - 1 .4 .6 Gitter-Kenngrößen R 11 . - 1 .4.7 Kriterien für die zweckmäßige Stellungder Schaufeln im Gitter R 13.- 1 .4.8 Profilverluste R 14. - 1 .4.9 Verluste an den Schaufelenden R 14 .

1 .5 Stufen R 141 .5 .1 Zusammensetzen von Gittern zu Stufen R 14. - 1 .5 .2 Gegenseitige Beeinflussung der Lauf- undLeitgitter R 15 . - 1 .5 .3 Stufenkenngrößen R 16. - 1 .5 .4 Axiale Repetierstufe eines vielstufigen VerdichtersR 17 .- 1 .5 .5 Radiale Repetierstufe eines Verdichters R 17 . - 1 .5 .6 Kenngrößen-Bereiche fürVerdichterstufen R 18. - 1 .5.7 Axiale Repetierstufe einer Turbine R 18. - 1 .5.8 Radiale Turbinen-stufe R 19. - 1 .5 .9 Kenngrößen-Bereiche für Turbinenstufen R 19 .

1 .6 Maschine R201 .6.1 Beschaufelung, Ein- und Austrittsgehäuse R20 . - 1 .6.2 Maschinenkenngrößen R20. - 1 .6.3 Wahl derBauweise R 21 .

1 .7 Betriebsverhalten und Regelmöglichkeiten R221 .7.1 Maschinencharakteristiken R 22 . - 1 .7 .2 Instabiler Betriebsbereich bei Verdichtern R 23 . -1 .7 .3 Anlagencharakteristik R23 .- 1 .7 .4 Zusammenarbeit von Maschine und Anlage R23 . -1 .7 .5 Regelung von Verdichtern R24 . - 1 .7 .6 Regelung von Turbinen R24 .

1 .8 Beanspruchung und Festigkeit der wichtigsten Bauteile R251 .8 .1 Rotierende Scheibe, rotierender Zylinder R 25 . - 1 .8 .2 Durchbiegung, kritische Drehzahlen vonRotoren R26.- 1 .8 .3 Beanspruchung der Schaufeln durch Fliehkräfte R26 . - 1 .8 .4 Beanspruchung derSchaufeln durch stationäre Strömungskräfte R27 . - 1 .8 .5 Schaufelschwingungen R27 . - 1 .8.6 GehäuseR28 .- 1 .8.7 Thermische Beanspruchung R29 .- 1 .8.8 Werkstoffeigenschaften R30 .

2 Wasserturbinen R302.1 Allgemeines R30

2 .1 .1 Kennzeichen R 30. - 2.1 .2 Wasserkraftwerke R 31 . - 2 .1 .3 Wirtschaftliches R 31 .

2.2 Gleichdruckturbinen R312 .2.1 Peltonturbinen R 31 . - 2 .2 .2 Ossbergerturbinen R 32.

2 .3 Überdruckturbinen R322.3.1 Francisturbinen R32 .-2 .3 .2 Kaplanturbinen R33 .-2.3 .3 D6riazturbincn R34.

2.4 Werkstoffe R34

Inhaltsverzeichnis

XXIX

2.5 Kennliniendarstellungen

2.6 Extreme Betriebsverhältnisse

2.7 Laufwasser- und Speicherkraftwerke

R34

R34

R35

3 Kreiselpumpen R363.1 Allgemeines R36

3.2 Bauarten R363 .2 .1 Laufrad R36. - 3 .2.2 Gehäuse R38. - 3.2.3 Fluid R38 . - 3 .2 .4 Werkstoff R 38 . - 3 .2.5 Antrieb R38.

3 .3 Betriebsverhalten R393 .3 .1 Kavitation R 39. - 3 .3 .2 Kennlinien R40. - 3.3 .3 Anpassung der Kreiselpumpe an den Leistungs-bedarf R 40. - 3 .3 .4 Achsschubausgleich R 43 .

3.4 Ausgeführte Pumpen R43

4 Propeller R49

4.1 Vorbemerkungen R49

4.2 Schiffspropeller R49

4.3 Flugzeugpropeller R50

4.4 Hubschrauberrotoren R50

5

Föttinger-Getriebe R51

5.1 Prinzip und Bauformen R51

5.2 Auslegung R53

5.3 Föttinger-Kupplungen R53

5.4 Bremsen . Retarders R54

5.5 Föttinger-Wandler R55

6 Dampfturbinen R57

6.1 Benennungen R57

6.2 Bauarten R576.2.1 Kraftwerksturbinen R57 . - 6.2 .2 Industrieturbinen R62. - 6.2.3 Kleinturbinen R65.

6.3 Konstruktionselemente R656 .3 .1 Gehäuse R65 .- 6 .3 .2 Ventile und Klappen R65 .- 6 .3 .3 Beschaufelung R66 .- 6 .3 .4 Wellen-dichtungen R67 .- 6 .3 .5 Läufer-Dreheinrichtung R67 .- 6.3 .6 Lager R68.

6.4 Anfahren und Betrieb R68

6.5 Regelung, Sicherheits- und Schutzeinrichtungen R68

6.6 Berechnungsverfahren R696 .6 .1 Allgemeines R69 . - 6 .6 .2 Auslegung von Industrieturbinen R69 .

7 Turboverdichter R70

7.1 Einteilung und Einsatzbereiche R707 .1 .1 Ventilatoren R70 . -7.1 .2 Axialverdiclster R70 . -7.1 .3 Radialverdiclster R7 1 .

7.2 Radiale Laufradbauarten R727 .2 .1 Das geschlossene 2 D-Laufrad R73 . - 7 .2 .2 Das geschlossene 3 D-Laufrad R73 . -7 .2.3 Das offeneLaufrad R73.- 7 .2 .4 Laufradverwendung R73 .- 7 .2.5 Laufradherstelluag R73 .- 7 .2.6 LaufradfestigkeitR 74 .

7 .3 Radiale Verdichterbauarten R747 .3 .1 Einwellenverdichter R 74. - 7 .3 .2 Mehrwellen-Getriebeverdichter R 76 . - 7 .3 .3 Bauartmerkmale,zusammengefußt R76.

7.4 Regelungsarten R777 .4.1 Saugdrosselregelung 1178 .- 7 .4.2 Drehzahlregelung R79 .- 7 .4 .3 Eintrittsleitschaufelregelung1178 .- 7.4.4 Nachleitschaufelregelung R79 .

7 .5 Beispiel einer Radialverdichterauslegung nach vereinfachtem Verfahren . . . .

R797 .5 .1 Betriebsbedingungen (vorgegeben) R79 .- 7 .5 .2 Gasdaten R 79.- 7 .5 .3 Volumenstrom,Laufraddurchmesser, Drehzahl R80 .- 7 .5.4 Endtemperatur, spezifische polytrope Arbeit R 80 . -7 .5 .5 Wirkungsgrad, Stufenzahl R 80.- 7 .5 .6 Leistung R80 .

XXX

Inhaltsverzeichnis

8 Gasturbinen R81

8 .1 Einteilung und Verwendung R81

8 .2 Thermodynamische Grundlagen R 81

8.2 .1 Idealisierte Kreisprozesse R 81 . - 8.2 .2 Reale Gasturbinenprozesse R 83 .

8 .3 Baugruppen R84

8 .3 .1 Verdichter R84. - 8.3.2 Turbine R85 . - 8 .3 .3 Brennkammer R85 . - 8 .3 .4 Wärmetauscher R86.

8 .4 Hilfssysteme R87

8.4.1 Drehzahlregelung R87.-8.4 .2 Brennstoffsystem R88 .-8.4.3 Schmierölsystem R88 .-8.4.4 WeitereHilfssysteme R89 .

8 .5 Gasturbine im Kraftwerk R90

8 .5 .1 Allgemeines und Bauweise R90 .- 8 .5 .2 Gas- und Dampf-Anlagen R90 .- 8 .5 .3 Luftspeicher-Kraftwerk R 90 .

8 .6 Gasturbine für Verkehrsfahrzeuge R91

8 .6.1 Luftfahrt R91 . - 8 .6 .2 Schiffahrt R92 . - 8 .6 .3 Straßenfahrzeuge R92 . - 8 .6 .4 Abgasturbolader R92.

8 .7 Brennstoffe R93

8.8 Beanspruchungen und Werkstoffe R93

8.9 Betriebsverhalten R948 .9 .1 Ähnlichkeitskennfelder R94 .- 8 .9 .2 Teillastbetrieb R94 .

8 .10 Abgasemission R95

9

Spezielle Literatur R96

S Fertigungsverfahren

1

Übersicht über die Fertigungsverfahren S 3

1 .1 Definition und Kriterien S 3

1 .2 Systematik S3

2 Urformen S 4

2 .1 Allgemeines S4

2.2 Formgebung bei metallischen Werkstoffen durch Gießen S 52 .2 .1 Herstellung von Halbzeugen S5 .-2.2.2 Herstellung von Formteilen (Gußteilen) 57 .-2 .2 .3 CAD/CAM-Einsatz S 15 . - 2 .2 .4 Vorbereitende und nachbehandelnde Arbeitsvorgänge S 17 .

2 .3 Formgebung bei Kunststoffen S172.3.1 Foliengießen S 17 . - 2 .3 .2 Strangpressen (Extrudieren) S17 .-2 .3 .3 Kalandrieren S18.-2.3.4 Schichtpressen S 18. - 2 .3 .5 Spritzgießverfahren S I8 . - 2.3 .6 Formpressen S 18. -2.3 .7 SpritzpressenS 19.-2.3 .8 Schäumen S 19 .

2 .4 Formgebung bei metallischen und keramischen Werkstoffen durch Sintern(Pulvermetallurgie) S 192 .4 .1 Allgemeines S19 .-2.4.2 Anwendung S 19.-2 .4.3 Technologie S20 .

2 .5 Weitere Urformverfahren S22

2 .5 .1 Galvanoformung S22 . - 2 .5.2 Chemoformung S23 .

3 Umformen S23

3 .1 Systematik und Einführung S23

3 .2 Grundlagen der Umformtechnik S243 .2.1 Fließspannung S24 .-3.2 .2FormänderungsgrößenS24 .-3 .2,3 Fließkriterien S24 . - 3 .2 .4 Fließ.kurve S 25 .- 3.2 .5 Anisotropic S 26 . - 3 .2 .6 Formänderungsvertnögen S 26 .- 3 .2 .7 Grenzformänderungs-diagramm S26 .

3 .3 Modellvorstellungen S27

3.4 Spannungen und Kräfte bei ausgewählten Verfahren der UmformtechnikS29

3 .4 .1 Stauchen zylindrischer Körper S29 .- 3 .4.2 Stauchen rechteckiger Körper S29 . -3 .4.3 DrahtziehenS29 . - 3 .4 .4 Durchdrücken S30.- 3 .4 .5 Tiefziehen S31 .

3 .5 Technologie S323 .5 .1 Streckziehen S32.- 3.5.2 Tiefziehen S32.-3.5.3 Biegen S33.-3.5 .4 Superplastisches Umformenvon Blechen S35.-3 .5 .5 Stauchen S35 .-3 .5 .6 Schmieden S35.-3,5 .7 Strangpressen S37 .

Inhaltsverzeichnis

XXXI

4 Trennen S39

4.1 Allgemeines S39

4.2 Spanen mit geometrisch bestimmten Schneiden S394.2.1 Grundlagen S39. -4.2 .2 Drehen S41 . -4.2.3 Bohren S45 . -4.2.4 Fräsen S47 . -4 .2.5 SonstigeVerfahren : Hobeln und Stoßen, Räumen, Sägen S50 . -4.2 .6 Schneidstoffe S52 .

4 .3 Spanen mit geometrisch unbestimmter Schneide S534.3.1 Grundlagen S53.-4.3 .2 Schleifen mit rotierendem Werkzeug S55 .-4 .3 .3 Bandschleifen S57 . -4 .3 .4 Honen S58.-4 .3.5 Sonstige Verfahren : Läppen, Innendurchmesser-Trennschleifen S59 .

4 .4 Abtragen S604 .4.1 Gliederung S 60 . -4 .4 .2 Thermisches Abtragen mit Funken (Funkenerosives Abtragen) S 60 . -4.4.3 Lasertrennen S 62 . - 4.4 .4 Elektrochemisches Abtragen S 64 . - 4.4 .5 Chemisches Abtragen S 64 .

4 .5 Scheren und Schneiden S644.5 .1 Systematik S 64 . - 4.5.2 Technologie S 65 . - 4.5.3 Kräfte und Arbeiten S 66 . -4.5 .4 W erkstückeigenschaften S 67 . - 4.5.5 Werkzeuge S 67 . - 4 .5 .6 Sonderschneidverfahren S 69.

5 Sonderverfahren S70

5.1 Gewindefertigung S705 .1 .1 Gewindedrehen S 70 . - 5 .1 .2 Gewindestrehlen S 70 . - 5 .1 .3 Gewindeschneiden S 71 . -5 .1 .4 Gewindebohren S 71 . - 5 .1 .5 Gewindefräsen S 71 . - 5 .1 .6 Gewindeschleifen S 72 . -5 .1 .7 Gewindeerodieren S 73 . - 5 . 1 .8 Gewindewalzen S 73 . - 5 .1 .9 Gewindefurchen S 73 . -5 .1 .10 Gewindedrücken S 73 .

5 .2 Verzahnen S745 .2.1 Verzahnen von Stirnrädern S 74 . - 5 .2 .2 Verzahnen von Schnecken S 81 . - 5 .2 .3 Verzahnen vonSchneckenrädern S 82 . - 5.2.4 Verzahnen von Kegelrädern S 82 .

5 .3 Fertigungsverfahren der Feinwerk- und Mikrotechnik S845 .3.1 Einführung S 84.- 5 .3 .2 Laserstrahlverfahren S 85 . - 5 .3 .3 Elektronenstrahlverfahren S 86 . -5 .3 .4 Ultraschallverfahren S 87 .- 5.3 .5 Funkenerosion, Elysieren, Metallätzen S 87 . - 5 .3.6 Herstellen vonSchichten S 88 . - 5 .3 .7 Herstellen planarer Strukturen S 89 . - 5.3 .8 Verfahren der Mikrotechnik S 90.

5.4 Beschichten S93

5.5 Rapid Prototyping S94

6 Montage und Demontage S96

6.1 Begriffe s96

6.2 Aufgaben der Montage und Demontage S97

6.3 Durchführung der Montage und Demontage s98

7 Fertigungs- und Fabrikbetrieb S102

7.1 Management der Produktion S102

7.2 Qualitätsmanagement S1027 .2 .1 Aufgaben des Qualitätsmanagements S 102 . - 7.2.2 Qualitätsmanagement-System S 103 . -7 .2 .3 Umfassendes Qualitätsmanagement S 103 . - 7 .2.4 Werkzeuge und Methoden S 103 . -7 .2.5 CAQ-Systeme S 104 .

7 .3 Organisation der Produktion S1047 .3 .1 Formen der Organisation S 104 . - 7 .3 .2 Bereiche der Produktion S 104 .

7.4 Arbeitsvorbereitung S1057 .4 .1 Arbeitsplanung S 105 . -7 .4 .2 Arbeitssteuerung S 107 .

7 .5 Fertigungssysteme . .

.S 1087 .5 .1 Das System „Fertigung" S 108. - 7 .5 .2 Einteilung von Fertigungsystemen S 109. -7 .5 .3 Automatisierung von Handhabungsfunktionen S 110. - 7 .5 .4 Transferstraßen und automatischeFertigungslinien S 110. - 7 .5 .5 Flexible Fertigungssysteme S 111 . - 7 .5 .6 WandlungsfähigeFertigungssysteme S 112 .

7.6 Betriebliche Kostenrechnung S1127 .6 .1 Grundlagen der betrieblichen Kostenrechnung S 112 . - 7.6 .2 Kostenartenrechnung S 113 . -7 .6 .3 Kostenstellenrechnung und Betriebsabrechnungsbögen S 113 . - 7 .6 .4 Maschinenstundensatz-rechnung S 114. - 7.6.5 Kalkulation S 114 . - 7.6 .6 Prozeßkostenrechnung/-kalkulation S 114 .

7 .7 Arbeitswissenschaftliche Grundlagen S115

8 Anhang S : Diagramme und Tabellen S117

9

Spezielle Literatur S123

XXXII

Inhaltsverzeichnis

T Fertigungsmittel

1 Elemente der Werkzeugmaschinen . . . .

1 .1 Grundlagen1 .1 .1 Funktionsgliederung T 1 . - 1 .1 .2 Mechanisches Verhalten T3 .

1 .2 Antriebe . . .

.1 .2 .1 Motoren T6 .- 1 .2 .2 Getriebe T 12.- 1 .2.3 Mechanische Vorschub-Übertragungselemente T 16 .

1 .31 .3.1 Anforderungen, Bauformen T22 . - 1 .3.2 Werkstoffe für Gestellbauteile T24 . - 1 .3 .3 Gestaltung derGestellbauteile T25 . - 1 .3 .4 Berechnung und Optimierung T25 .

1 .4 Führungen1 .4 .1 Linearführungen T 28 . - 1 .4 .2 Drehführungen, Lagerungen T 33 .

2 Steuerungen T35

2.1 Steuerungstechnische Grundlagen T352 .1 .1 Zum Begriff Steuerung T 35 . - 2 .1 .21nformationsdarstellung T 35 . - 2 .1 .3 Programmsteuerung undFunktionssteuerung T 35 . - 2 .1 .4 Signaleingabe und -ausgabe T 36 . - 2 .1 .5 Signalbildung T 36. -2 .1 .6 Signalverarbeitung T36. - 2.1 .7 Steuerungsprogramme T37 . -2.1 .8 Aufbauorganisation vonSteuerungen T 38 . - 2 .1 .9 Aufbau von Steuerungssystemen T39 . - 2.1 .10 Dezentralisierung durch denEinsatz industrieller Kommunikationssysteme T 39. - 2.1 .11 Offene Steuerungssysteme T41 . - 2.1.12Datenquellen und Verbindungsstrukturen in der Fertigung T42 . -2 .1 .13 Sicherheitsbestimmungen T43 .

2.2 Steuerungsmittel T432 .2 .1 Mechanische Speicher und Steuerungen T43 . - 2.2.2 Fluidische Steuerungen T44 . - 2.2.3 ElektrischeSteuerungen T44.

2.3 Speicherprogrammierbare Steuerungen T452.3.1 Aufbau T45 . - 2.3.2 Arbeitsweise T46 . - 2 .3 .3 Programmierung T46 .

2.4 Numerische Steuerungen T472 .4 .1 Zum Begriff T47 . - 2 .4 .2 Programmierung T48. - 2.4.3 Datenschnittstellen T48 . -2 .4 .4 Steuerdatenverarbeitung T49. - 2 .4 .5 Numerische Grundfunktionen T50 . - 2.4.6 LageeinstellungT51 .

2 .5 Einrichtungen zur Positionsmessung bei NC-Maschinen T532 .5 .1 Arten der Positionswerterfassung T53 .- 2 .5 .2 Meßort und Meßwertabnahme T53 . -2.5 .3 Digitale Meßwerterfassung T54 . - 2 .5 .4 Analoge Meßwerterfassung T55 .

3 Maschinen zum Scheren und Schneiden T56

3.1 Maschinen zum Scheren T56

3.2 Maschinen zum Schneiden T57

3.3 Blechbearbeitungszentren T58

3.4 Maschinen zum Strahlschneiden T58

4 Werkzeugmaschinen zum Umformen T584.1 Kenngrößen von Preßmaschinen T58

4.2 Weggebundene Preßmaschinen T604.2.1 Bauarten T61 . - 4 .2 .2 Baugruppen T61 .-4 .2.3 Kinetik und Kinematik T61 .-4 .2 .4 Anwendung .Ausführungsbeispiele T63 .

4 .3 Kraftgebundene Preßmaschinen T634.3 .1 Bauarten T63 .- 4 .3 .2 Baugruppen T64 . - 4 .3 .3 Anwendung, Ausführungsbeispiele T65 .

4.4 Arbeitgebundene Preßmaschinen T654.4 .1 Hämmer T66 .- 4.4.2 Spindelpressen T67 .

4 .5 Arbeitssicherheit T70

5 Spanende Werkzeugmaschinen T705.1 Drehmaschinen T70

5 .1 .1 Allgemeines T70.- 5.1 .2 Universaldrehmaschinen T71 .- 5.1 .3 Frontdrehmaschinen T73 . -5 .1 .4 Drehautomaten T73 .- 5 .1 .5 Großdrehmaschinen T74 .- 5.1 .6 Sonderdrehmaschinen T75 . -5 .1 .7 Flexible Drehbearbcitungszentren T76 .

5 .2 Bohrmaschinen T785 .2.1 Allgemeines T78 . - 5.2 .2 Tischbohrmaschinen T78 .- 5 .2 .3 Säulenbohrmaschinen T78 . -5 .2.4 Ständerbohrmaschinen T80.- 5 .2.5 Mehrspindelbohrmaschinen T80 .- 5 .2 .6 Schwenkbohrmaschinen`r81 . - 5.2,7 Koordinatenbohrmaschinen T81 .- 5.2.8 Revolverbohrmaschinen T 81 . -5 .2.9 Feinbohrmaschinen T 81 . - 5 .2.10 Tiefbohrmaschinen T82 . - 5.2.11 Sonderbohrmaschinen T82.

T1

TI

T5

T22

. T27

Inhaltsverzeichnis

XXXIII

5 .3 Fräsmaschinen T825 .3 .1 Allgemeines T82. -5 .3 .2 Konsolfr8smaschinen T82 . -5 .3 .3 Bettfräsmaschinen T83 . -5 .3 .4 Nachformfrüsmaschinen T84. - 5 .3 .5 Rundfräsmaschinen T84. - 5 .3 .6 Universal-Werkzeugfräsmaschinen T85 . - 5 .3 .7 Waagerecht-Bohr- und -Fräsmaschinen T85 . -5 .3 .8 Hochgeschwindigkeitsfriismaschinen T85 . - 5 .3 .9 Fräsmaschinen mit Purallelkinematiken T85. -5 .3 .10 Sonderfräsmaschinen T86 .

5 .4 Bearbeitungszentren T86

5 .5 Hobel- und Stoßmaschinen T885 .5 .1 Hobelmaschinen T88. - 5 .5 .2 Stol3maschinen T89.

5 .6 Räummaschinen T89

5 .7 Säge- und Feilmaschinen T905 .7 .1 Allgemeines T90 . - 5 .7 .2 Kaltkreissägemaschinen T91 . - 5 .7.3 Bandsäge- und BandfeilmaschinenT91 . - 5 .7 .4 Hubsäge- und Hubfeilmaschinen T91 .

5 .8 Schleifmaschinen T925 .8 .1 Allgemeines T92.-5 .8 .2Planschleifmaschinen T92 .-5.8 .3Rundschleifmaschinen T92.-5 .8 .4 Schraubfächenschleifmaschinen T94 . - 5.8.5 Verzahnungsschleifmaschinen T94 . -5 .8 .6 Profilschleifmaschinen T94 .- 5 .8.7 Bandschleifmaschinen T94 .-5 .8 .8 Entwicklungstendenzen T94 .

5 .9 Honmaschinen T955 .9 .1 Langhubhonmaschinen T95 . - 5.9.2 Kurzhubhonmaschinen T96 .

5.10 Läppmaschinen T975 .10.1 Allgemeines T 97 . - 5 .10 .2 Einscheiben-Läppmasehinen T97 . - 5 .10.3 Zweischeiben-Läpp-maschinen T98 .- 5.10 .4 Kugelläppmaschinen T98 .

5.11 Mehrmaschinensysteme T98

6 Schweiß- und Lötmaschinen T 100

6.1 Lichtbogenschweißmaschinen T 100

6.2 Widerstandsschweißmaschinen T 102

6.3 Laserstrahl-Schweiß- und Löteinrichtungen T 102

6.4 Löteinrichtungen T 103

7

Industrieroboter T 103

7.1 Einteilung von Handhabungseinrichtungen T 103

7.2 Komponenten des Roboters T 104

7.3 Kinematisches und dynamisches Modell T 1047 .3.1 Kinematisches Modell T 104 .- 7 .3 .2 Dynamisches Modell T 105 .

7.4 Genauigkeit, Kenngrößen, Kalibrierung T 105

7.5 Steuerungssystem eines Industrieroboters T 106

7.6 Programmierung. Programming T 1077 .6.1 Programmierverfahren T 107 .- 7.6 .2 Off-line-Progranuniersysteme T 108 .

7 .7 Anwendungsgebiete und Auswahl von IndustrieroboternT 108

8

Spezielle Literatur T 109

U Fördertechnik

1 Grundlagen U 2

1 .1 Begriffsbestimmungen U 2

1 .2 Fördergüter und Fördermittel U 2

1 .3 Stromstärke und Durchsatz U 2

2 Hebezeuge und Krane U 3

2.1 Ketten und Kettentriebe U 32 .1 .1 Rundstahlketten U3 .-2 .1 .2 Stahlgelenkketten U4 .

2.2 Seile und Seiltriebe U42 .2 . 1 Faserseile U4 .- 2 .2 .2 Drahtseile U4 .- 2.2.3 Seilrollen und Seiltrommeln U 9. - 2 .2 .4 Treibscheibenund Treibtrommeln U 10 .

XXXIV

Inhaltsverzeichnis

2 .3 Tragmittel und Lastaufnahmemittel U 112 .3 .1 Lasthaken U 11 . - 2 .3 .2 Lastaufnahmemittel für Stückgüter U 12 .- 2.3.3 Lastaufnahmemittel fürSchüttgüter U 13 .

2.4 Mechanische Elemente der Antriebe U 142 .4.1 Getriebe U 14 . - 2 .4 .2 Motorkupplungen U 15 . - 2 .4 .3 Mechanische Bremsen U 15.

2 .5 Hubwerke und Winden U 192 .5 .1 Antriebsleistung U 19 . - 2.5 .2 Serienhebezeuge U 19 . - 2 .5 .3 Stückguthubwerke U 20 . -2 .5 .4 Greiferhubwerke U21 .-2.5 .5 Freifallwinden U22 .

2.6 Fahrbahnen und Fahrwerke U222 .6.1 Kranschienen U22. -2 .6.2 Laufräder und ihre Lagerung U23 . -2 .6 .3 Berechnung der LaufräderU 23. - 2.6 .4 Spurführung U 24. - 2 .6.5 Antriebssysteme U 24 .

2 .7 Antriebe U262.7 .1 Elektromotorische Antriebe U26.-2 .7 .2 Dieselmotorisch getriebene Antriebe U28 .

2.8 Krantragwerke U282 .8 .1 Berechnung U28 . -2 .8 .2 Puffer 1.130.-2.8 .3 Schraubenverbindungen U 31 . - 2 .8 .4 Standsicherheitund Sicherheit gegen Abtreiben durch Wind U32 . - 2.8 .5 Abnahmeprüfung von Kranen U32.

2 .9 Kranarten U322.9.1 Hängebahnen U 32 . - 2 .9 .2 Hängekrane U 33 . - 2 .9 .3 Brückenkrane U 33 . - 2.9.4 VerladebrückenU 36. - 2.9 .5 Drehkrane U 37 . - 2.9.6 Autokrane U42 .

3 Stetigförderer U43

3.1 Förderprinzip, Einteilung, Leistungsfähigkeiten U43

3.2 Stetigförderer, Zug- und Tragorgan vereinigt (Gurtförderer)U433 .2 .1 Gurtarten U44 . - 3 .2 .2 Berechnungsgrundlagen U45 . - 3 .2 .3 Konstruktionselemente undBaugruppen U48 .

3 .3 Stetigförderer, Zug- und Tragorgan getrennt U523 .3 .1 Gliederförderer U52 . - 3 .3.2 Schneckenförderer U 57 .

3 .4 Stetigförderer ohne Zugorgan, mit Energiezufuhr (Schwingförderer)u58

3.5 Stetigförderer ohne Zugorgan und ohne Energiezufuhr (Schwerkraftförderer) .

U593 .5 .1 Rutschen U 59 . - 3 .5 .2 Rollenbahnen U 59.

3.6 Strömungsförderer U603 .6.1 Förderung im Luftstrom U60 .- 3.6.2 Förderung im Wasserstrom U60 .- 3 .6.3 Förderung nach demLufthebeverfahren U61 . - 3 .6.4 Berechnungsgrundlagen zur Strömungsförderung U61 .

4 Flurförderer U61

4.1 Hand-Flurförderzeuge U614 .1 .1 Karren U61 . - 4.1 .2 Wagen U61 . - 4 .1 .3 Roller U61 . - 4 .1 .4 Hubwagen U61 .

4.2 Motorisch angetriebene Stückgutförderer U614 .2 .1 Wagen W U62. -4.2.2 Schlepper Z U63 . - 4 .2 .3 Gabelstapler U63, - 4.2.4 Portalhubwagen und-stapler U66 . - 4 .2 .5 Fahrerlose Flurförderzeuge U67 . - 4 .2 .6 Fahrwiderstände U68 .

4.3 Motorisch angetriebene Schüttgut-Flurförderer U68

5 Förderelemente und Fördersysteme für den innerbetrieblichen Materialfluß U68

5 .1 Aufbau und Arbeitsweise von Materialflußsystemen U68

5 .2 Theoretische Behandlung der Materialflußsysteme U70

5.3 Transporteinheit und Transporthilfsmittel U72

5.4 Förderelemente für den innerbetrieblichen Materialfluß U725.4 .1 Elemente zur Förderung auf freier Strecke U72.- 5.4.2 Elemente zum Zusammenführen undVerteilen von Transportströmen U74 . - 5 .4 .3 Sortiersysteme U74 .- 5 .4 .4 Kreisfördersysteme U76 .

5 .5 Lagertechnik U775 .5 .1 Aufgabe, Struktur und Funktion eines Lagersystems U77 .- 5.5.2 Lagerungsmöglichkeiten U77 . -5 .5 .3 Abmessungen von Regalen in Palettenlagern U78 . - 5 .5 .4 Das Hochregallager U79.-5 .5 .5 DasKanalregal lager für Paletten U79 .- 5 .5 .6 Das Paletten-Kommissionierlager U 8 L - 5 .5.7 AutomatisierteKleinteileläger U81 .- 5 .5.8 Durchsatz in Lagersystemen U82 .- 5.5 .9 Steuerung automatisierterLagersysteme U 82 .

6 Baumaschinen

6.1 Einteilung und Begriffe

6.2 Hochbaumaschinen

. .

. . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . .6.2.1 Turmdrehkrane U83 .- 6 .2 .2 Betonmischanlagen U83.- 6.2.3 Transportbetonmischer U84, -6.2.4 Betonpumpen U84.-6 .2 .5 Verteilermasten U86 .

U83

U83

U83

6 .3 Erdbaumaschinen U876.3 .1 Bagger U87 . -6 .3 .2 Schaufellader U88 . - 6.3 .3 Planiermaschinen U9) . -6.3 .4 Transportfahrzeuge U92.

7

Spezielle Literatur U93

V Elektrotechnik

1 Grundlagen V 1

1 .1 Grundgesetze V 21 .1 .1 Feldgrößen und -gleichungen V 2, - 1 .1 .2 Elektrostatisches Feld V2 .- 1 .1 .3 Stationäres Strömungs-feld V 2 . - 1 .1.4 Stationäres magnetisches Feld V3 .- 1 .1 .5 Quasistationäres elektromagnetisches Feld V 3.

1 .2 Elektrische Stromkreise V 31 .2.1 Gleichstromkreise V3 . - 1 .2.2 Kirchhoffsche Sätze V4. - 1 .2 .3 Kapazitäten V5. - 1 .2 .4 Induktions-gesetz V5 . - 1 .2 .5 Induktivitäten V5 . - 1 .2 .6 Magnetische Materialien V6 . - 1 .2 .7 Kraftwirkungen imelektromagnetischen Feld V 6 .

1 .3 Wechselstromtechnik V 71 .3,1 Wechselstromgrößen V 7. - 1 .3 .2 Leistung V B . - 1 .3 .3 Drehstrom V B . - 1 .3,4 Schwingkreise undFilter V 10.

1 .4 Netzwerke V 121 .4.1 Ausgleichsvorgänge V 12. - 1 .4 .2 Netzwerkberechnung V 13 .

1 .5 Werkstoffe und Bauelemente V 131 .5.1 Leiter, Halbleiter, Isolatoren V 13 . - 1 .5 .2 Besondere Eigenschaften bei Leitern V 14 . - 1 .5 .3 Stoffeim elektrischen Feld V 14 . - 1 .5 .4 Stoffe im Magnetfeld V 15 . - 1 .5 .5 Elektrolyte V 15 .

2 Transformatoren und Wandler V 16

2.1 Einphasentransformatoren V 162.1 .1 Wirkungsweise und Ersatzschaltbilder V 16. - 2 .1,2 Spannungsinduktion V 16 . -2.1 .3 Leerlauf undKurzschluß V 16 . - 2 .1 .4 Zeigerdiagramm V 17 .

2.2 Meßwandler V 172.2 .1 Stromwandler V 17 . - 2 .2 .2 Spannungswandler V 18 .

2 .3 Drehstromtransformatoren V 18

3 Elektrische Maschinen V 19

3.1 Allgemeines V 193.1 .1 Maschinenarten V 19 . - 3 .1 .2 Bauformen und Achshöhen V 20 . - 3 .1 .3 Schutzarten V20 .-3.1 .4 Verluste und Wirkungsgrad V 21 . - 3 .1 .5 Erwärmung und Kühlung V 21 . - 3 .1 .6 BetriebsartenV 21 . - 3 .1 .7 Schwingungen und Geräusche V 21 . - 3 .1 .8 Drehfelder in Drehstronnnaschinen V 22.

3.2 Asynchronmaschinen V233.2 .1 Ausführungen V 23 . - 3 .2 .2 Ersatzschaltbild und Kreisdiagramm V 23 . - 3 .2.3 BetriebskennlinienV 24 . - 3 .2 .4 Einfluß der Stromverdrängung V 25 . - 3 .2 .5 Ei nphasenmotoren V 25.

3 .3 Synchronmaschinen V253 .3 .1 Ausführungen V25 .-3 .3 .2Betriebsverhalten V26.-3 .3 .3 Kurzschlußverhalten V26 .

3.4 Gleichstrommaschinen V273.4.1 Ausführungen V 27 .- 3 .4 .2 Stationäres Betriebsverhalten V 28 . - 3 .4.3 InstationliresBetriebsverhalten V 28.

3 .5 Kleinmotoren V28

3.6 Linearmotoren V32

4 Leistungselektronik V33

4.1 Grundlagen und Bauelemente V334.1 .1 Allgemeines V33 . -4 .1 .2 Ausführungen von Halbleiterventilen V 33 . -4.1 .3 Leistungsmerkmaleder Ventile V 34 . -4 .1.4 Einteilung der Stromrichter V 34 .

4.2 Wechselstrom- und Drehstromsteller V35

4.3 Netzgeführte Stromrichter V354.3.1 Netzgeführte Gleich- und Wechselrichter V35 . - 4 .3.2 Steuerkennlinien V36 . - 4.3 .3 Umkehr-stromrichter V37 . - 4 .3.4 Netzrückwirkungen V37. -4.3 .5 Direktumrichter V38 .

4.4 Selbstgeführte Stromrichter V384.4,1 Gleichstromsteller V38.-4.4.2 Selbstgeführte Wechselrichter und Umrichter V38 . -4 .4 .3 Blindleistungskompcnsation V40.

Inhaltsverzeichnis

XXXV

XXXVI

Inhaltsverzeichnis

5

Elektrische Antriebstechnik . .

5 .1 Allgemeines5 .1 .1 Aufgaben V40. - 5 .1 .2 Stationärer Betrieb V40. - 5 .1.3 Anfahren V41 . - 5.1 .4 DrehzahlerstellungV41 . -5 .1 .5 Drehschwingungen V42 . - 5 .1 .6 Elektrische Bremsung V42 . - 5.1 .7 ElektromagnetischeVerträglichkeit V 43 .

5.2 Gleichstromantriebe5.2 .1 Gleichstromantriebe mit netzgeführten Stromrichtern V43 . - 5 .2 .2 Regelung in der AntriebstechnikV 44 . - 5 .2 .3 Drehzahlregelung V 45 .

5 .3 Drehstromantriebe V465 .3.1 Antriebe mit Drehstromsteller V 46 . - 5 .3 .2 Stromrichterkaskaden V 47 . - 5.3.3 Stromrichter-motor V 47 . - 5.3 .4 Umrichterantriebe mit selbstgeführtem Wechselrichter V47 .-5 .3 .5 Regelung vonDrehstromantrieben V48.

6 Energieverteilung V50

6.1 Allgemeines V50

6.2 Kabel und Leitungen V516.2 .1 Leitungsnachbildung V51 . -6 .2 .2 Kenngrößen der Leitungen V51 .

6 .3 Schaltgeräte6.3 .1 Schaltanlagen V52. - 6.3 .2 Hochspannungsschaltgeräte V 52. - 6 .3 .3 NiederspannungsschaltgeräteV 52 .

6.4 Schutzeinrichtungen V526.4 .1 Kurzschlußschutz V52 . - 6 .4 .2 Schutzschalter V52 . - 6.4 .3 Thermischer Überstromschutz V53. -6 .4 .4 Kurzschlußströme V 53 . - 6.4.5 Selektiver Netzschutz V 54 . - 6.4 .6 Berührungsschutz V 54.

6.5 Energiespeicherung V546 .5 .1 Speicherkraftwerke V 54. - 6.5 .2 Batterien V 55 . - 6 .5 .3 Andere Energiespeicher V 56.

6.6 Elektrische Energie aus erneuerbaren Quellen V566 .6 .1 Solarenergie V 56 . - 6 .6 .2 Windenergie V 57 .

7 Elektrowärme V58

7.1 Widerstandserwärmung V58

7.2 Lichtbogenerwärmung V587.2.1 Lichtbogenofen V 59 . - 7 .2 .2 Lichtbogenschweißen V 59 .

7.3 Induktive Erwärmung V597 .3 .1 Stromverdrängung . Eindringtiefe V59 . - 7 .3 .2 Aufwölhung und Bewegungen im Schmelzgut V59. -7 .3 .3 Oberflächenerwärmung V 60 . - 7 .3 .4 Stromversorgung V 60 .

7.4 Dielektrische Erwärmung V60

8 Anhang V : Diagramme und Tabellen V62

9

Spezielle Literatur V64

W Meßtechnik

1 Grundlagen

1 .1 Aufgabe der Meßtechnik

1 .2 Strukturen der Meßtechnik1 .2 .1 Meßkette W 1 . - 1 .2.2 Kenngrößen von Meßgliedern W 1 . - 1 .2.3 Fehler von Meßglicdcrn W2 . -1 .2 .4 Dynamische Übertragungseigenschaften von Meßgliedern W3 .

1 .3 Planung von Messungen . . . .

1 .4 Auswertung von Messungen . . .

2 Meßgrößen und Meßverfahren , . , .

2 .1 Einheitensystem und Gliederung der Meßgrößen der Technik2.1 .1 Internationales Einheiten.system W6 . - 2.1 .2 Gliederung der Meßgrößen der Technik W (j.

2.2 Sensoren und Aktoren2 .2 .1 Meßgrößenumformung W7 . -2 .2.2 Zerstörungsfreie Bauteil- und Maschinendiagnostik W7,

2.3 Geometrische Meßgrößen W 72 .3 .1 Längenmeßtechnik W7,- 2.3,2 Gewinde- und Zahnrtulmeßtcchnik W8 . -2 .3 .3 Oberflächenmeßtechnik W9 . - 2.3.4 Mustererkennung und Bildverarbeitung W 10 .

V40

V40

V43

V52

W1

Wl

Wl

W4

W4

W6

W6

W6

Inhaltsverzeichnis

XXXVII

2.4 Kinematische und schwingungstechnische Meßgrößen W il2.4.1 Wegmeßtechnik W 11 . - 2 .4 .2 Geschwindigkeits- und Drehzahlmeßtechnik W 12 . -2.4.3 Beschleunigungsmeßtechnik W 12 .

2 .5 Mechanische Beanspruchungen W 132.5 .1 Kraftmeßtechnik W 13 . - 2.5.2 Dehnungsmeßtechnik W 14 . - 2 .5 .3 ExperimentelleSpannungsanalyse W 14 . - 2.5.4 Druckmeßtechnik W 15 .

2.6 Strömungstechnische Meßgrößen W 152.6.1 Flüssigkeitsstand W 15.- 2.6.2 Volumen, Durchfluß, Strömungsgeschwindigkeit W 15 . -2.6.3 Viskosimetrie W 17 .

2.7 Thermische Meßgrößen2.7.1 Temperaturmeßtechnik W 17 . - 2 .7 .2 Kalorimetrie W 18.

2.8 Optische Meßgrößen2 .8 .1 Licht- und Farbmeßtechnik W 18 .- 2.8.2 Refraktometrie W20 . - 2.8.3 Polarimetrie W20 .

W 17

W18

2.9 Umweltmeßgrößen. Environmental quantities W202 .9.1 Strahlungsmeßtechnik W20. - 2 .9 .2 Akustische Meßtechnik W21 . - 2 .9 .3 Klimameßtechnik W21 .

2.10 Stoffmeßgrößen W222 .10 .1 Anorganisch-chemische Analytik W22 . - 2 .10 .2 Organisch-chemische Analytik W22 . -2 .10 .3 Oberflächenanalytik W23 .

3 Meßsignalverarbeitung W23

3.1 Signalarten W23

3.2 Analoge elektrische Meßtechnik W243 .2 .1 Strom-, Spannungs- und Widerstandsmeßtechnik W24 . - 3 .2 .2 Kompensatoren und MeßbrückenW24.-3 .2 .3 Meßverstärker W 25 . - 3 .2.4 Funktionsbausteine W26 .

3 .3 Digitale elektrische Meßtechnik W273 .3 .1 Digitale Meßsignaldarstellung W27 .-3 .3 .2 Analog-Digital-Umsetzer 1V 27 .

3 .4 Rechnerunterstützte Meßsignalverarbeitung W28

4 Meßwertausgabe W29

4.1 Meßwertanzeige W294 .1 .1 Meßwerke W29.- 4 .1.2 Digitalvoltmeter, Digitalmultimeter W30.- 4.1.3 Oszilloskope W30.

4.2 Meßwertregistrierung W 314 .2 .1 Schreiber W 31 . - 4.2.2 Drucker W 31 . - 4 .2.3 Meßwertspeicherung W 31 .

4.3 Ergebnisdarstellung und Dokumentation W31

5 Anhang W: Diagramme und Tabellen W33

6

Spezielle Literatur W35

X Regelungstechnik

1

Grundbegriffe

2

Lineare Übertragungsglieder

2.1 Statisches Verhalten2 .1 .1 Lineare Kennlinie X3 .-2.1 .2 Nichtlinet.ritäten X 3 .

2.2 Dynamisches Verhalten linearer zeitinvarianter Übertragungsglieder2 .2 .1 Sprungantwort und Übergangsfunktion X4 . - 2.2 .2 Frcquenzgang und Ortskurve X4.-2 .2 .3 Differentialgleichung und Übertragungsfunktion X 5 .

2.3 Lineare Grundglieder2 .3 .1 P-Glied X6 . -2 .3 .21-Glied X6.-2 .3 .3D-Glied X6.-2 .3 .4 T,-Glied X6 .- 2.3 .5 T1-GliedX6.-2 .3 .6 TZG„-Glied X 7 .

2.4 Grundstrukturen des Wirkungsplans2 .4 .1 Reihenstruktur X7 . -2.4.2 Parallelstruktur X7 . -2 .4 .3 Kreisstruktur X7 .

3

Regelstrecken

3.1 Struktur und Größen des Regelkreises3 .1,1 Funktionsblöcke des Eingrößen-Regelkreises X8 .- 3 .1 .2 Größen des Regelkreises X9 . -3 .1 .3 Stell- und Störverhalten der Strecke X 9 .

3.2 Regelstrecken mit Ausgleich (P-Strecken)3 .2.1 P-Strecke 0 . Ordnung (P-To) X9 .-3 .2 .2 P-Strecke 1 . Ordnung (P-Tt) X 10.-3 .2.3 P-Strecke2. und höherer Ordnung (P-T„) X 10 . - 3 .2.4 P-Strecke mit Totzeit (P-T,) X 10 . - 3.2.5 Strecke mitAusgleich i-ter Ordnung und Totzeit (P-T,-7i) X 10.

X2

X3

X3

X4

X6

X7

X8

X8

X9

XXXV 111

Inhaltsverzeichnis

3 .3 Regelstrecken ohne Ausgleich (1-Strecken)

X 113 .3 .1 1-Strecke 0 . Ordnung (1-To) X 11 . - 3.3 .21-Strecke 1 . Ordnung (1-T,) X 11 . - 3 .3 .3 1-Strecke i-terOrdnung und Totzeit t 1-T,-T,) X 11 .

4

Regler X 12

4.1 Arten linearer Regler

X124.1 .1 P-Anteil . P-Regler X 12 . -4.1 2 1-Anteil, 1-Regler X 12 . - 4 .1.3 PI-Regler X 12. -4 . .4 PD-ReglerX 12 . - 4 .1 .5 PID-Regler X 12 .

4 .2 Technische Ausführung der Regler

X 134 .2 .1 Verstärker mit Rückführung X 13 . - 4. 2.2 Rechnergestützter Regler X 13, - 4 .2 .3 Entwicklungs-tendenzen X 14 .

5

Linearer Regelkreis X 14

5.1 Führungs- und Störungsverhalten des Regelkreises

X 145.1 .1 Führungsverhalten des Regelkreises X 15 .- 5 .1 .2 Störungsverhalten des Regelkreises X 15.

5 .2 Stabilität des Regelkreises X 15

5.3 Optimierung von Regelkreisen

X 175 .3 .1 Güte der Regelung X 17 . - 5 .3 .2 Einstellregeln für Regelkreise X 17.

6 Spezielle Formen der Eingrößen-Regelung x18

6.1 Mehrschleifige Regelung

X 186.1 .1 Regelung mit Störgrößenaufschaltung X 18 .- 6 .1 .2 Kaskadenregelung X 18 .

6.2 Zweipunkt-Regelung X 19

6.3 Adaptive Regelung X 19

7 Regelung und Steuerung von Mehrgrößensystemen X20

7.1 Mehrgrößensysteme

X207 .1 .1 Beispiele X 20 . - 7.1 .2 Definition X 20 . - 7 .1 .3 Mathematische Beschreibung vonMehrgrößensystemen X 21 .

7 .2 Leittechnik für Mehrgrößensysteme

X217 .2 .1 Regelung von Mehrgrößensystemen X21 . - 7 .2 .2 Steuerung von Mehrgrößensystemen X 22. -7 .2 .3 Kombinierte Steuerung und Regelung von Mehrgrößensystemen X22.

Y Elektronische Datenverarbeitung

1

Einführung Y 1

1 .1 Begriffserläuterungen Y 1

2

Digitalrechner Y 1

2.1 Aufbau und Wirkungsweise von Digitalrechnern Y 1

2.2 Rechnerkenngrößen Y2

2.3 Informationsverarbeitung im Digitalrechner Y2

2.4 Einzelne Funktionseinheiten

Y22 .4 .1 Prozessor Y2 . -2.4 .2 Speicher Y2 . -2 .4 .3 Struktur von Kommunikationswegen Y3 . -2 .4 .4 Periphere Speicher und E/A-Geräte Y 3 .

2.5 Betriebssystem

Y52 .5 .1 Betriebssystemarten Y5 .

2.6 Netzwerke Y 5

2.7 Programmieren digitaler Datenverarbeitungsanlagen

Y 62 .7 .1 Einteilung von Programmiersprachen Y 7.- 2.7.2 Übersetzen einer Programmiersprache Y 7 . -2 .7 .3 Ausgewählte Programmiersprachen Y7 .

2.8 Methoden der Programmentwicklung Y9

3 Aufgaben und Anwendungen Y 9

3.1 Rechnerunterstütztes Konstruieren Y9

3.2 Rechnerunterstützte Arbeitsplanung Y 10

3.3 Rechnerunterstütztes Fertigen Y10

Inhaltsverzeichnis

XXXIX

3.4 Rechnerunterstützte Qualitätssicherung Y 10

3.5 Kopplung von Programmsystemen Y 10

3.6 Künstliche Intelligenz und Expertensysteme Y 11

3.7 Weitere Verfahren3.7.1 Neuronale Netze Y 11 . - 3 .7 .2 Genetische Algorithmen Y 11 .

Y 11

4 Spezielle Literatur Y 12

Z Allgemeine Tabellen

1 . Basiseinheiten des SI-Systems Z 1 . - 2. Abgeleitete Einheiten des SI-SystemsZ 1 . - 3 . Vorsätze für Einheiten Z 1 . - 4. Einheiten außerhalb des SI-Systems Z 1 . -5. Überschlagswerte zur Umrechnung von mkps- in das SI-System Z2 . -6. Namen und Abkürzungen englischer Einheiten Z2 . - 7. Umrechnung derwichtigsten Einheiten des f p s- in das SI-System Z2 . - 8. Römisches ZahlensystemZ2.- 9. Große Zahlenwerte Z2 . - 10. Raum und Zeit Z3 . - 11. Mechanik Z3, -12. Wärme Z4. - 13 . Elektrizität Z4 . - 14. Magnetismus Z4 . - 15 . LichtstrahlungZ5 . - 16. Physikalische Konstanten Z5 . - 17. Grundbegriffe und Grundgrößen derKernphysik Z6 . - 18. Grundgrößen der Lichttechnik Z7 . - 19. Die wichtigstenGrößen der Schalltechnik Z 8. - 20 . Angenäherte akustische Wirkungsgrade Z 8 . -21 . Periodisches System der Elemente mit Ordnungszahl, Symbol, Namen undrelativer Atommasse Z9 . - 22. Die wichtigsten Schadstoffe und ihre KennwerteZ 10 . - 23 . Umrechnung von dB in Druck- oder Leistungs-(Druckquadrat-)verhältnisse und umgekehrt Z 11 . - Bezugsquellen für Technische Regelwerke, diein den Textteilen und in den Anhängen auszugsweise als Hinweise enthalten sindZ 12 . - Die wichtigsten ausländischen Normen und ihre Bezugsquellen Z 13 .

Sachverzeichnis .

1

Inserenten 91