Aufgabe Vorschlag A - 7 · Abitur Hessen Maschinenbautechnik LK 2022

Thema: Wellen: Lagerkräfte und Biegemomentverlauf · Aus der Prüfung LK (2022)

Aufgabenstellung

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

An der Schnecke (Pos. 11) wirkt eine Tangentialkraft Ft1F_{\text{t}1} von 20 N20\text{ N}. Die Axialkraft Fa1F_{\text{a}1} beträgt 100 N100\text{ N} und die Radialkraft Fr1=30 NF_{\text{r}1} = 30\text{ N}.

Ermitteln Sie die Lagerreaktionskräfte. Analysieren Sie die Welle bezüglich der Querkraft- und Biegemomentverläufe. Stellen Sie die Verläufe in den relevanten Ebenen grafisch dar und berechnen Sie das maximale Biegemoment in der Schnecke.

Hinweis: Zu beachten ist, dass die Axialkraft in einem wirksamen Abstand von 15 mm15\text{ mm} von der Schneckenachse wirkt.

Lagerreaktionskräfte

Querkraft- und Biegemomentverläufe

Zeichnen Sie die Querkraft- und Biegemomentverläufe in den relevanten Ebenen auf Papier und laden Sie ein Foto Ihrer Zeichnung hoch:

Maximales Biegemoment

Aufgabenstellung: Aufgabe Vorschlag A - 7 · Abitur Hessen Maschinenbautechnik LK 2022

Lösung

Nach den offiziellen Korrekturhinweisen

Lagerkraft FByF_{\text{By}}

Lösung: 9,66 N9{,}66\text{ N} / 0,00966 kN0{,}00966\text{ kN}

Lagerkraft FAyF_{\text{Ay}}

Lösung: 10,34 N10{,}34\text{ N} / 0,01034 kN0{,}01034\text{ kN}

Lagerkraft FBzF_{\text{Bz}}

Lösung: 24,83 N24{,}83\text{ N} / 0,02483 kN0{,}02483\text{ kN}

Lagerkraft FAzF_{\text{Az}}

Lösung: 5,17 N5{,}17\text{ N} / 0,00517 kN0{,}00517\text{ kN}

Axiale Lagerkraft FBxF_{\text{Bx}}

Lösung: 100 N100\text{ N} / 0,1 kN0{,}1\text{ kN}

Stellen Sie die Verläufe in den relevanten Ebenen grafisch dar

Lösung:

Maximales Biegemoment in der Schnecke Mb maxM_{\text{b max}}

Lösung: 2,00 Nm2{,}00\text{ Nm} / 2 Nm2\text{ Nm} / 2000 Nmm2000\text{ Nmm}

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