Aufgabe Vorschlag A · Abitur Hessen Maschinenbautechnik LK 2022

Reinigungsanlage

Verunreinigte Werkstücke (Öl, Schmutz) werden in der Reinigungsanlage in einen Korb gelegt und anschließend mithilfe einer Hebevorrichtung automatisiert mehrmals in ein Tauchbad aus Reinigungsflüssigkeit getaucht (Material 1).

Mithilfe von zwei Spindeltrieben wird der Korb mit den Werkstücken in das Tauchbad abgesenkt und anschließend wieder angehoben. Der Antrieb der Hebevorrichtung erfolgt über einen Elektromotor und ein Verteilergetriebe. Dieses überträgt die Leistung über eine Kupplung auf ein Schneckengetriebe.

Material 1

Technologieschema

IHK Region Stuttgart: Abschlussprüfung Teil 2 Industriemechaniker/-in, Schriftliche Prüfung, Auftrags- und Funktionsanalyse Teil B, Winter 2009/10 (Seite 8), Stuttgart 2009.

Material 2

Schnittdarstellung Spindeltrieb

IHK Region Stuttgart: Abschlussprüfung Teil 2 Industriemechaniker/-in, Schriftliche Prüfung, Auftrags- und Funktionsanalyse Teil B, Winter 2009/10 (Seite 9), Stuttgart 2009.

Material 3

Stückliste Spindeltrieb

geändert nach IHK Region Stuttgart: Abschlussprüfung Teil 2 Industriemechaniker/-in, Schriftliche Prüfung, Auftrags- und Funktionsanalyse Teil B, Winter 2009/10 (Seite 10), Stuttgart 2009.

Material 4

Festigkeitskennwerte

geändert nach: Herbert Wittel et al.: Roloff/Matek Maschinenelemente Tabellenbuch, Wiesbaden 2011, S. 1–4.

Material 5

Ersatzbild Kräfte an Schnecke

3

Die maximale Drehzahl des ausgewählten Motors beträgt $14\,000\text{ min}^{-1}$. Berechnen Sie die maximal mögliche Hubgeschwindigkeit des Korbes in $\text{m/min}$.

Hinweis: Das Verteilergetriebe gibt die Drehbewegung ohne Drehzahländerung an die beiden Abtriebswellen weiter. Das Schneckengetriebe hat ein Übersetzungsverhältnis von $i_{\text{Schnecke}} = 50$.

4

Während des Anhebens des Korbes wirkt auf jeden Spindeltrieb eine Last von $250\text{ kg}$.

Berechnen Sie das Drehmoment der Abtriebswelle des Verteilergetriebes sowie die erforderliche Antriebsleistung des Motors. Die Wirkungsgrade betragen:

Verteilergetriebe $\eta_{\text{Verteil}} = 0{,}9$

Schneckengetriebe $\eta_{\text{Schnecke}} = 0{,}35$

Spindeltrieb $\eta_{\text{Spindel}} = 0{,}35$

Hinweis: Wenn Sie die Hubgeschwindigkeit des Korbes in Aufgabe 3 nicht ermittelt haben, ist mit $v = 1{,}65\text{ m/min}$ weiterzurechnen.