Aufgabe Vorschlag B - 1.2 - Rutschkupplung · Abitur Hessen Mechatronik LK 2021

Material 1: Dreharmwickler - Rotationseinheit

Funktionsbeschreibung

Kern jedes Dreharmwicklers bildet eine Rotationseinheit. Im vorliegenden Fall wird der Dreharm mittels Servo-Elektromotor und einem nachgeschalteten Stirnrad-Schneckenradgetriebe angetrieben. Damit im Notfall (z.B. bei Stromausfall) der Dreharm von Hand bewegt werden kann, ist zwischen Rotationseinheit (Ausgang Schneckenradgetriebe = Abtriebs-Gewindehülse (Pos. 7, Abbildung 1.2) und Dreharm eine Sicherheitskupplung (Rutschkupplung) verbaut.

Technische Daten:

Motor:

Leistungsaufnahme: $P_1 = 0{,}54\text{ kW}$

Drehfrequenz: $n = 460\text{ min}^{-1}$

Wirkungsgrad: $\eta = 68\,\%$

Stirnrad-Schneckenradgetriebe:

Durchmesser der Abtriebswelle: $d_\text{w} = 20\text{ mm}$

Wirkungsgrad: $\eta = 65\,\%$

Rutschkupplung:

Reibungsmoment $M_\text{R}$ wirkt auf: $d = 100\text{ mm}$

Länge des Dreharms: $l = 760\text{ mm}$

Abbildung 1.2 – Getriebe mit Schrägkugellager und Stückliste

Stückliste (Auszug):

Pos.-Nr. · Benennung · Normblatt · Werkstoff · Anz. · Bemerkung

1 · Gehäuse SOG 50 · · EN-GJL 150 · 1

2 · Lagerdeckel · · EN-GJL 200 · 1

3 · Schnecke · · 10MnCrS5 · 1 · $m=2$, 2-gängig

4 · Schneckenrad · · GC-CuZn12Ni · 1 · $m=2$, $z=38$

5 · Zahnrad · · 16MnCrS5 · 1 · $m=1{,}25$, $z=20\text{L}$

6 · Zahnrad · · 16MnCrS5 · 1 · $m=1{,}25$, $z=45\text{R}$

7 · Abtriebs-Gewindehülse · · 42CrMo4 · 1 · $d_\text{m}=20\text{ mm}$

8 · Flansch · · EN-GJL 200 · 1

9 · Ring · · S235JRG2 · 1

10 · Schrägkugellager 7204 B · DIN 628 · · 2

11 · Rillenkugellager 6009 · DIN 625 · · 2

12 · Dichtring A 10x13,5 · DIN 7603 · Cu · 7

13 · Verschlussschraube M10x1 · DIN 908 · St · 7

15 · Passfeder B - 10x8x32 · DIN 6885 · E335 · 1

16 · Passfeder B - 6x6x14 · DIN 6885 · C45 · 1

17 · Passfeder B - 4x4x18 · DIN 6885 · C45 · 1

23 · Passscheibe 37x47x0,20 · DIN 988 · St · 1

24 · Passscheibe 37x47x0,15 · DIN 988 · St · 2

25 · Stützscheibe 20x28x2,00 · DIN 988 · St · 2

26 · Stützscheibe 37x47x2,50 · DIN 988 · St · 1

27 · O-Ring 90x2,5 · DIN 3771 · FPM · 1

28 · Sicherungsring 11x1 · DIN 471 · · 1

29 · Sicherungsring 18x1,2 · DIN 471 · · 1

30 · Sicherungsring 47x1,75 · DIN 471 · · 1

32 · Verschlusskappe 47x8 · · · 1

33 · RWDR AS 45x62x8 · DIN 3760 · NB · 2

1.2 Der Dreharm soll im Notfall von Hand mit einer Hebelkraft von $F_1 = 200\,\text{N}$ bewegbar sein. Die beiden kreisringförmigen Reibflächen der Rutschkupplung (Stahl auf Reibbelag) werden über mittelharte Tellerfedern angepresst. Der wirksame Innendurchmesser der Abtriebs-Gewindehülse (Pos. 7, Abbildung 1.2) beträgt $d_w = 20\,\text{mm}$. Berechnen Sie die max. Gesamtfederkraft $F_{\text{ges}}$ der Tellerfedern und dimensionieren Sie Größe und Anzahl der erforderlichen Tellerfedern.

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b)

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d)

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