SS16 ME1 Tutorium Aufgabenblatt 4 PDF

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Tutorium Aufgabenblatt...

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Konstruktion und Kunststoffmaschinen Prof. Dr.- Ing. J. Wortberg

Maschinenelemente I SS 2016 Tutorium Aufgabenblatt 4 Schraubenverbindungen I

Bereich Festigkeitsklassen

Aufgabe 1 Beantworten Sie die folgenden Fragen: i)

Was bedeuten die Bezeichnungen 8.8 und 12.9 für die Festigkeit einer Schraube? Bestimmen Sie die Festigkeitswerte einer Schraube der Festigkeitsklasse 10.9.

ii)

Aufgabe 2 Ermitteln Sie die folgenden Größen einer Zylinderschraube mit Innensechskant nach ISO 4762 – M16 x 1,5 – 8.8 die i) ii)

Schraubenquerschnittsfläche Aquer (Kernquerschnitt). Vorspannkraft Fsp und Vorspannmoment Msp für die Reibungszahlen.  = 0,08 und 0,12. zugehörigen Zugspannungen im Schraubenschaft.

iii) Aufgabe 3

Gegeben ist eine Schraubenverbindung mit zwei parallel wirkenden Schrauben. Folgende Forderungen werden gestellt: -

axiale Betriebskraft Fb = 100 kN geforderte Klemmkraft Fkl = 30 kN Festigkeitsklasse 10.9 Anziehfaktor 1,0  = 1,19 Klemmlänge = 50mm Tutorium Maschinenelemente I Aufgabenblatt 4 - Seite 1

Tutorium Maschinenelemente I Aufgabenblatt 4 - Seite 2

i)

Wenden Sie zur Vorauslegung die Formel von Kübler an und bestimmen Sie das erforderliche Gewinde.

Bereich Nachgiebigkeiten / Verspannungsschaubild Aufgabe 4 Berechnen Sie die Nachgiebigkeit einer Dehnschraube. Folgende Abmessungen sind bekannt: d1 = d3 = 20 mm, d2 = d4 = 18 mm, d5 aus Gewinde M20 l1 = l5 = 20 mm, l2 = 60 mm, l3 = 30 mm, l4 = 80 mm

i)

Wie groß ist die Schraubenverlängerung bei einer Montagevorspannkraft von Fv = 120 kN ?

ii)

Zeichnen Sie die Verformungskennlinie mit geeignetem Maßstab.

Aufgabe 5 i)

ii)

Zeichnen Sie das Verspannungsschaubild einer Schraubenverbindung mit folgenden bekannten Werten: s = 5·10-3 mm / kN

-

Nachgiebigkeit der Schraube

-

Nachgiebigkeit verschraubter Bauteile s = 1,2·10-3 mm / kN

-

Vorspannkraft

Fv = 25 kN

-

Dynamische Betriebskraft

FB = 10 kN

Welche Auswirkungen hat die Erhöhung der Nachgiebigkeit (Verringerung der Federrate) der Schraube auf s = 8·10-3 mm / kN ?

Tutorium Maschinenelemente I Aufgabenblatt 4 - Seite 3

Aufgabe 6 Zur Befestigung eines Maschinenteils aus Guss (E-Modul E = 1,5·105 N/mm2) auf einer Stahlplatte werden Zylinderschrauben mit Innensechskant ISO 4762 – M12 x 60 – 8.8 entsprechend der folgenden Abbildungen verwendet:

a) Schraubenverbindung (Abb. links) mit Innensechskant-Zylinderschraube b) Schraubenverbindung (Abb. rechts) mit Taillenschraube (Dehnschraube)

i)

Bestimmen Sie die Nachgiebigkeiten der Schraube und der Bauteile sowie das Kraftverhältnis .

ii)

Welche Nachgiebigkeiten stellen sich bei einer Dehnschraube ein, die aus einer Sechskantschraube ISO 4014 – M12 x 60 – 8.8 gefertigt wird ?

iii)

Zeichnen Sie für beide Schraubenverbindungen das Verspannungsschaubild mit der empfohlenen maximalen Vorspannkraft und einem gewählten Reibwert.

iv)

Wie verteilt sich eine dynamische Betriebskraft von FB = 50 kN auf die beteiligten Elemente?

Bereich Drehmomentübertragung durch Reibkraft Aufgabe 7 Ein Drehmoment Mt soll über Flansche reibschlüssig übertragen werden. Die Flansche werden mittels 6 Schrauben verbunden. Folgende Werte sind bekannt: i) ii)

Drehmoment Mt = 800 Nm Lochkreisdurchmesser d = 120 mm Reibwert  = 0,14 Wie groß muss die Klemmkraft jeder Schraube mindestens sein? Wählen Sie unter Angabe der Normbezeichnung geeignete Schrauben aus....