Konstruktion / Berechnung einer Hobelwelle

Maschinenelemente 1 - Aufgabe 2 - Sommersemester 2014 Konstruktion / Berechnung einer Hobelwelle
Dipl.-Ing. Garby Warmbier-Petong / Dipl.-Ing. Martina Wadehn
Fachbereich: Maschinenwesen / Konstruktion
Vorname
Name
Matrikelnummer Unterschrift
Punkte Note
1. Terminübersicht und Teilaufgaben
Woche
Mo. bis Fr.
26.05. bis 30.05.14
02.06. bis 06.06.14
09.06. bis 13.06.14
Vorlage in
KW
22.
23.
24.
16.06. bis 20.06.14
23.06. bis 27.06.14
30.06. bis 04.07.14
07.07. bis 11.07.14
23.07.2014
25.
26.
27.
28.
30.
Aufgabenteil
Testat
Aufgabenverteilung und -besprechung
Skizzen zur Konstruktion, Kräfte, Momente,
Überschlägige Berechnungen und die
elastische Prüfung der Welle (Durchbiegung
und kritische Drehzahl);
Entwurf in Bleistift
Festigkeitsnachweis der Welle,
Berechnungen der Wälzlager und WNV
Fertigungszeichnung der Welle, Deckel und
Zusammenbauzeichnung mit Stückliste CAD
Abgabe aller Unterlagen
Letzter Abgabetermin 23.07.14
Ergänzen Sie Ihre Unterlagen mit einer Konstruktionsbeschreibung und geben sie
stichpunktartige Begründungen für ihre Überlegungen an.
Alle vorgenannten Berechnungen, Skizzen, Zeichnungen und Texte sind
eigenständig anzufertigen und in Papierform auf hochformatiger DIN A4 Größe (größere Zeichnungen sind auf DIN A4 normgerecht zu falten) in einem
Klemmordner abzugeben.
Versehen sie alle Blätter mit Matrikelnummer. Bitte erstellen sie ein Deckblatt für die
Aufgabe zur Abgabe.
1
2. Aufgabenkurzbeschreibung
Eine Hobelmaschine oder auch Dickenhobelmaschine ist ein elektrisches Werkzeug
zur Holzbearbeitung. Die Aufgabe der Hobelmaschine besteht darin ein Holzstück mit
Hilfe eines Schneidblockes Abb.1 auf eine bestimmte Dicke zu hobeln.
Abbildung 1: Schneidblock einer Hobelmaschine
Das unten dargestellte Balkenmodell Abb. 2 stellt die prinzipielle Grundlage zur
Konstruktion einer Hobelwelle dar.
Am Schneidblock S mit dem Durchmesser dS greift die horizontale Schnittkraft FS
zwischen den Lagern an. Der Antrieb erfolgt über die Riemenscheibe R mit dem
Durchmesser dR, die mit einer Passfeder das Moment T in die Welle einleiten soll. An
ihr wirkt vertikal die statische Riemenvorspannkraft FR0. Im Betrieb ergibt sich aus
dem resultierendem Moment T eine größere Riemenkraft FR,ges. Die Welle ist in den
Lagern F und L fest-los-gelagert. Diese haben einen Abstand von a untereinander
und zum Schneidblock bzw. zur Riemenscheibe von lS bzw. lR.
Abbildung 2: Balkenmodell einer Hobelwelle
2
3. Bedingungen der Konstruktion
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
Der Schneidblock und das Festlager sollen mit eine Nutmutter gemeinsam
axial fixiert werden.
Zwischen dem Schneidblock und dem Loslager soll auf der Welle ein
Zweikant zum Gegenhalten vorgesehen werden. Stimmen Sie Rechts- und
Linksgewinde mit dem Drehsinn der Welle ab.
Es werden je 1 Rillenkugel- und ein Zylinderrollenlager eingesetzt.
Die Lager werden extern geschmiert. Der Schmierstofffluss soll eindeutig
durch die Lager laufen und kontrolliert abgeleitet werden. Es sind
Radialwellendichtringe anzuwenden.
lR soll auf Grundlage von niedriger Belastung und hoher Steifigkeit gewählt
werden.
Bei der Gestaltung der Welle ist auf möglichst wenig Spanabnahme zu achten,
wobei der größte Durchmesser zwischen dem Schneidblock und dem
Loslager liegt.
4. Aufgabenstellung
1. Zu 23. KW: Erstellen Sie Handskizzen (auch Alternativlösungen) in Blei mit
einem Lösungskonzept zur Anordnung aller Bauteile und benennen sie Vorund Nachteile für ihre unterschiedlichen Lösungen.
Außerdem berechnen Sie zunächst alle notwendigen Kräfte und Momente die
auf die Welle wirken. Erstellen sie die N-Q-T-M-Verläufe über der Welle für
den dynamischen Fall (Betrieb).
2. Zu 24. KW: Bestimmen sie überschlägig den Wellendurchmesser. Überprüfen
sie die Welle auf Durchbiegung und kritische Drehzahl um den
Mindestdurchmesser festzulegen.
3. Zu 25. KW: Erstellen sie einen ersten Technischen Entwurf als
Bleistiftzeichnung in dem die ermittelten Dimensionen einfließen.
4. Zu 26. KW: Führen sie den Festigkeitsnachweis für die Welle durch. Passen
sie ihren ersten Technischen Entwurf den neuen Dimensionen
maßstabsgetreu an. Treffen sie eine Wälzlagerauswahl und überprüfen sie die
Lebensdauer der gewählten Wälzlager. Legen sie die Welle-NabeVerbindungen des Riemenrad aus.
5. Zu 27. KW: Erstellen sie eine Fertigungszeichnung der Welle, des
Wälzlagerdeckels mit Wellendurchführung und eine Zusammenbauzeichnung
mit Stückliste in CAD.
3
5. Daten zum Entwurf
Folgende Werte sind in Abhängigkeit der letzten drei Ziffern (…XYZ) Ihrer
Matrikelnummer gegeben:
Ziffern
(X, Y, Z) der
Matrikelnummer
X
X
Y
Z
Z
Y
Lagerabstand
a / [ mm]
Ø Schneidblock
dS / [mm]
Ø Riemenscheibe
dR / [mm]
Leistung
P / [KW]
Drehzahl
n / [min-1]
Riemenvorspannkraft
FR0 / [kN]
0, 1
2 ,3
4, 5
6, 7
8, 9
710
630
560
500
450
225
200
180
160
140
180
160
140
125
112
15,6
13,9
12,4
11,1
9,9
2500
2800
3200
3600
4000
3,20
2,50
2,00
1,60
1,25
Tabelle 1
Sollten sich in Folge der Matrikelnummern wenig sinnvolle Kombinationen ergeben,
werden sie vom Übungsbetreuer neu festgelegt.
6. Ablauf der Arbeit
o Die Studierenden bilden Arbeitsgruppen mit einer Gruppenstärke von 2.
o Jede Gruppe gibt eine gemeinsame Ausarbeitung ab.
o Auf dem vorliegenden Deckblatt wird von der Gruppe vermerkt, welchen
prozentualen Anteil jedes einzelne Mitglied an der Gesamtaufgabe erbracht
hat und dies wird mit einer Unterschrift gegengezeichnet.
o Die Benotung erfolgt durch die Ermittlung einer Note für die
Gesamtausarbeitung. Die Noten der Gruppenmitglieder können entsprechend
der individuellen Leistung voneinander abweichen.
Die Zeichnungsdateien sind mit abzugeben (FTP-Server, Abgabeordner).
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