Aufgabe Vorschlag A - 1 - Getriebeberechnung · Abitur Hessen Mechatronik LK 2021

Material 1

Waschmaschinen - Antrieb

Funktionsbeschreibung

Die Waschtrommel der gewerblichen Waschmaschine wird durch einen Elektromotor mit einem nachgeschalteten, stufenlos verstellbaren Kegelscheiben-Getriebe angetrieben.

Ein Kegelscheibenpaar ist mit dem Antrieb verbunden, das andere mit dem Abtrieb. Jeweils eine diagonal gegenüberliegende Hälfte der Kegelscheibenpaare ist auf den Wellen fixiert, während die jeweils andere Scheibe auf der Welle axial geführt, gesteuert verschoben werden kann.

Dem stufenlos verstellbaren Kegelscheiben-Getriebe ist eine Stirnrad-Getriebestufe nachgeschaltet.

Technische Daten:

Motor:

Nennleistung: $P = 3600\text{ W}$

Nenndrehzahl: $n = 1850\text{ min}^{-1}$

Zweistufiges Stirnradgetriebe:

Zähnezahlen der Zahnräder: $z_1 = 20,\ z_2 = 32$

Normalmodul: $m_{\text{n}(z_1, z_2)} = 1{,}5\text{ mm}$

Schrägungswinkel aller Zahnräder: $\beta = 19{,}5^\circ$

Wirkungsgrade: $\eta_{\text{stufenloses Getriebe}} = 92\,\%$, $\eta_{\text{Stirnrad-Getriebe}} = 97\,\%$

1 Antrieb der Waschmaschine

Industrielle Waschmaschinen besitzen einen leistungsstarken Motor mit nachgeschaltetem Getriebe zum Antrieb der Waschtrommel.

1.1

Die Trommel der Waschmaschine wird über einen stufenlosen Riementrieb mit anschließender Stirnrad-Getriebestufe angetrieben. Der Motor besitzt eine konstante Drehzahl von $n_1 = 1850\,\text{min}^{-1}$. Die Übersetzungsverhältnisse des stufenlosen Riementriebs liegen zwischen den Grenzen $i_g = 7{,}2$ (ins Langsame) und $i_k = 0{,}55$ (ins Schnelle).

Berechnen Sie die kleinste und die größte Drehzahl der Waschtrommel. Ermitteln Sie weiterhin die Riemengeschwindigkeit bei maximaler Waschtrommel-Drehzahl. (7 BE)

1.2

Bestimmen Sie das maximale Drehmoment der Abtriebswelle sowie die abgegebene Getriebeleistung $P_2$. (8 BE)

1.4

Erklären Sie allgemein die Funktion von stufenlosen Getrieben, gehen Sie weiterhin auf die Besonderheiten bzw. Eigenschaften und die Funktionsweise des vorliegenden stufenlosen Getriebes ein.

Nennen Sie außerdem typische Anwendungsbeispiele dieser Getriebeart. (11 BE)