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zeichnung.jpg

Aufgabe:

Für die abgebildete Seilrollenlagerung soll eine aus den Seilkräften resultierende Horizontalkraft in der Mitte der Seilscheibe angenommen werden, die zw. 400N und 1200N schwanken soll.
Der Lagerbock ist am Fuß mit 2 Sechkanntschrauben ISO 4014-M8x...-8.8 als Durchsteckschrauben an einer horizontalen Platte aus Grauguss mit t=16mm befestigt. Die Belastung der beiden Schrauben ergibt sich aus der bereits definierten Last, wobei für die Kräfteermittlung von Betriebskräften und resultierenden Querkräften jeweils die andere Schraubenmitte als Drehpunkt angenommen werden kann. Die Querkraft ist gleitsicher mit einer Haftsicherheit von S(H)=1,5 zu übertragen. Die Verbindung wird mittels Drehmomentschlüssel bis zur zulässigen Grenze angezogen.(Durchgangsloch DIN EN 20273 grob).

a) Berechnen Sie die Betriebskräfte F(BO) und F(FU).
b) Berechnen Sie die maximale Vorspannkraft in der Schraube.

Das ist ein Auszug aus einer Aufgabe, wo ich mir nicht sicher bin bzw. nicht weiter komme.

zu a)
Für F(BO) hatte ich mir überlegt F(BO)=(Fmax*35mm)/64mm    (Fmax*Hebelarm)/Abstand)
Für F(BU) mit Fmin rechnen.

Ist das so richtig?

zu b)
Da komme ich nicht weiter. Wenn ich die Formel F(V)=F(KL)+F(B)*(1-Phi) nehme, fehlt mir die Klemmkraft und die Betriebskraft oder bei F(V)=F(Vmin)-F(z), da fehlt mir F(Vmin).

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Zu b) muss ich mich selbst korrigieren, da laut Aufgabe F(vmax) gesucht ist.
Komme aber trotzdem nicht auf das Ergebnis.

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hmm weiß denn keiner wie das geht?

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Zitat:

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Original erstellt von dabehe:
hmm weiß denn keiner wie das geht? :(

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Doch, aber da solltest Du eigentlich selber drauf kommen. Dafür bekommst Du doch die Aufgaben und den zugehörigen Unterricht. Einzig ungenau ist die Angabe zur "... Horizontalkraft in der Mitte der Seilscheibe... ". Diese kann aber sinnvoll nur horizontal bezogen auf die linke Halbansicht wirken.
Deine Lösung zu a) ist falsch, da lt. Deiner Aufgabenstellung "... jeweils die andere Schraubenmitte als Drehpunkt angenommen werden kann. ...".
Skizzier Dir einfach einmal das vereinfachte System (nur 2 Striche) mit Angabe von Kräften (2 Stück) und Drehpunkt (1 Stück) und formuliere das Momentengleichgewicht um den Drehpunkt.

Zitat:

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Original erstellt von dabehe:
...fehlt mir die Klemmkraft und die Betriebskraft ...

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Nein, die fehlen nicht. Die Betriebskraft wird in a) ermittelt und zur Defintion der Klemmkraft sind alle Angaben vorhanden. Überleg doch einfach einmal, was durch die Klemmkraft sichergestellt werden muss! Dann solltest Du diese auch berechnen können.

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"Ich stimme mit der Mathematik nicht überein. Ich meine, daß die Summe von Nullen eine gefährliche Zahl ist."  (Stanislaw Jerzy Lec)

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Zitat:

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Deine Lösung zu a) ist falsch

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autsch 

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Zitat:

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Original erstellt von Wyndorps:
Doch, aber da solltest Du eigentlich selber drauf kommen. Dafür bekommst Du doch die Aufgaben und den zugehörigen Unterricht.
[/B]

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Naja ich war im Unterricht, aber das ist eine Klausuraufgabe, die wir halt nicht bearbeitet haben und auch nur in abgeänderter Form mal besprochen haben.

Also für die obere Betriebskraft hätte ich dann (Fmax*65mm)/70mm. Korrekt?

Klemm soll ein verschieben der Teile verhindern soweit ich weiß. Wäre dann Vorspannkraft - Betriebskraft. Wäre hier die Vorspannkraft = der Klemmkraft, da nur Querbeanspruchung auftritt?

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verspannungsdiagramm.jpg

Zitat:

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Original erstellt von dabehe:
...Also für die obere Betriebskraft hätte ich dann (Fmax*65mm)/70mm. Korrekt? ...

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Ja!

Zitat:

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Original erstellt von dabehe:
... Wäre dann Vorspannkraft - Betriebskraft. Wäre hier die Vorspannkraft = der Klemmkraft, da nur Querbeanspruchung auftritt?

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Alle Aussagen sind falsch! Hast Du eigentlich schon einmal ein Verspannunsgdiagramm einer Schraubenverbindung gesehen?
Anbei die auf das Minimum reduzierte Form desselben.

Raten ist jedenfalls nicht der Schlüssel zum Erfolg!

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"Ich stimme mit der Mathematik nicht überein. Ich meine, daß die Summe von Nullen eine gefährliche Zahl ist."  (Stanislaw Jerzy Lec)

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Also ich wär ja in Anbetracht deiner offensichtlich dünnen Kenntnisse dafür das du 1. mal ein bisschen Wissen nachholst und außerdem wär ich 2. noch dafür, dass du vielleicht erstmal hier ein Bild hochlädst mit einer stark vereinfachten Modellierung deines Problems in das du alle Kräfte usw. einträgst. So kann man ertsmal sehen das du in diesem frühen Stadium nicht schon Fehler machst und den Sachverhalt grundlegend richtig verstehst (woran ich momentan irgendwie Zweifel habe).

Zitat:

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Naja ich war im Unterricht, aber das ist eine Klausuraufgabe, die wir halt nicht bearbeitet haben und auch nur in abgeänderter Form mal besprochen haben.

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Ich sehe keinen Sinn darin dir hier nen fertigen Rechenweg zu präsentieren, du sollst dich ruhig mit Schweiß selbst durch die Aufgabe kämpfen. Vom Lerneffekt dieser Vorgehensweise bin ich überzeugt, auch wenns unbequem ist.   

Wenn du 1. und 2. erledigt hast sehen wir weiter...

schimme

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verspannungschaubild.JPG

also ich hab mal ein verspannungsschaubild gezeichnet. aber das hilft mir überhaupt nich weiter!! hab mir das so oft schon angeguckt aber in dieser aufgabenstellung komme ich infach nich weiter. es hat noch nich "klick" gemacht...
mir fehlt immer EIN wert, um weiter zu kommen:/

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Jetzt habe ich Dir oben ein reduziertes, aber richtiges Verspannungsschaubild geliefert und dann malst Du hier 2 Tage nach Deiner letzten Frage so einen völligen Müll hin!

Du hast überhaupt keine Ahnung, was Du da machst!

Die Aufgabe ist absolut banal und total einfach, da ja die Kräfte auf die Schraube schon durch die Aufgabenstellung gegeben sind. In der beruflichen Ingenieurrealität muss man diese Information erst selber ermittlen. Das ist meist erheblich schwieriger als die eigentliche Maschinenelemente-Berechnung!

Bei so wenig Grundverständnis und Eigeneinsatz, habe ich keine Lust zu helfen.

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"Ich stimme mit der Mathematik nicht überein. Ich meine, daß die Summe von Nullen eine gefährliche Zahl ist."  (Stanislaw Jerzy Lec)

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Zitat:

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Original erstellt von dabehe:
Naja ich war im Unterricht, aber das ist eine Klausuraufgabe, die wir halt nicht bearbeitet haben und auch nur in abgeänderter Form mal besprochen haben.

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Wenn Du nicht in der Lage bist das Durchgesprochene zu abstrahieren und diese absouten Grundlagen auf andere Anwendungen umzusetzen solltest Du Dir überlegen, ob Du das richtige Studienfach gewählt hast.... 

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Der vernünftige Mensch paßt sich der Welt an;
der unvernünftige besteht auf dem Versuch, die Welt sich anzupassen.

Deshalb hängt aller Fortschritt vom unvernünftigen Menschen ab.
(George Bernard Shaw)

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Aufgaben_Castigliano2.pdf

 

Zitat:

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Wenn du 1. und 2. erledigt hast sehen wir weiter...

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Mit 2. meinte ich nicht ein richtiges Verspannungsschaubild falsch nachzumalen sondern ein...ähm....ich nenne es mal "Technischemechanikbalkenmodell".

Ich hab mal nen Ausschnitt aus einer Aufgabensammlung herausgegriffen damit du siehst was ich meine. Nicht nervös werden...das sind statisch einfach unbestimmte Aufgaben für die Lösung mit Castigliano aber es geht ja auch nur ums Prinzip (der Bildchen). Hoffe du hast schonmal so eine Art der Modellierung gesehen und genau das solltest du als erstes auch mal machen um das Problem klar zu erfassen.

Wenn du weißt welche Kräfte wo und wie wirken fällt es oftmals vielleichter Zusammenhänge zu erkennen als bei einer technischen Zeichnung. Dennoch habe ich starke Zweifel an deinem Grundwissen und bitte/empfehle dringend da etwas nachzuarbeiten...

Tip #1: Kraft- und Momentengleichgewichte a.k.a. GGB...schonmal drüber nachgedacht?
Tip #2: Wie groß ist F_A(max)?
Tip #3: Wie groß ist F_KR_min damit ein Rutschen mit S=1,5 verhindert wird? (µ?)
Tip #4: du hast sicher schwellende Belastung erkannt...denke auch über Kappa nach...

schimme

[Diese Nachricht wurde von schimme am 07. Jul. 2009 editiert.]

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Oh sorry Wyndorps: Hatte dein Verspannungsschaubild tatsächlich übersehen!

Also ich will es nochmal probieren

Wenn ich jetzt mal ganz systematisch mit der Formel versuche vorzugehen, also mit Fvmax=K(A)*[F(KR)+F(B)*(1-Phi)+F(Z)].
Die erforderliche Klemmkraft wäre dann F(KR)=(F(Qges)/µ*Anzahl schrauben)*S(H) mit F(Qges) aus Momentengleichgewicht.
Vorspannkraftverlust F(Z)=f(Z)/(delta S+delta T)
für F(B) dann F(BO) einsetzen. K(A) aus dem Tabellenbuch entnehmen.

Schimme:Was genau meinst du mit F(A)?

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Zitat:

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Original erstellt von dabehe:
... mit F(Qges) aus Momentengleichgewicht. ...

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Das würde ich gerne detailliert abgeleitet sehen!

Zitat:

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Original erstellt von dabehe:
...  K(A) aus dem Tabellenbuch entnehmen. ...
... Was genau meinst du mit F(A)?...

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Wegen der Bezeichnung nehme ich an, dass Du das Tabellenheft zum Roloff/Matek meinst. In dem Tabellenbuch (Europa-Verlag Lehrmittel) wird mit KA dagegen der Anwendungsfaktor bei der Verzahnunsgberechnung benannt.

Die Bezeichnung FA für die Betriebskraft hättest Du auch aus meinem Verspannungsschaubild erkennen können, so Du denn da einmal hin geschaut hättest.

Die Schraubenberechnung wird allgemein in der VDI-Richtlinie 2230 definiert. Dort wird beispielsweise die Bezeichnung FA für die Betriebskraft verwendet. Der Roloff/Matek beruft sich zwar in seienr Berechnung 1:1 auf genau diese Richtlinie, verwendet aber, wie leider häufiger, nicht deren Bezeichnungen (zumindest in meiner 17. Auflage).

Wie lange ist es denn noch bis zur Prüfung? Der Weg ist ja immer noch ziemlich steinig.

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"Ich stimme mit der Mathematik nicht überein. Ich meine, daß die Summe von Nullen eine gefährliche Zahl ist."  (Stanislaw Jerzy Lec)

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Im Roloff/Matek 18. Auflage wird für F_A das Kurzzeichen F_B (Betriebskraft) verwendet während F_a (kleines a!) für die Ausschlagkraft bei dynamischer Beanspruchung gilt. Vorsicht Verwechslungsgefahr...Sonst ist über mir wohl alles gesagt worden...

Tip: Für die weitere Rechnung ist noch alpha_a (Anziehfaktor, abh. vom Anziehverfahren) entscheidend, nicht mit k_A verwechseln...

schimme

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Zitat:

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Original erstellt von Wyndorps:
Wegen der Bezeichnung nehme ich an, dass Du das Tabellenheft zum Roloff/Matek meinst.

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Richtig.

Zitat:

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Original erstellt von Wyndorps:
 
Wie lange ist es denn noch bis zur Prüfung? Der Weg ist ja immer noch ziemlich steinig.

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Hab noch 2 Wochen.

So nach dem Momentegleichgewicht häte ich für F(Q)=F*h, mit F=F(BO) und h=65mm aus Zeichnung.

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Zitat:

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Original erstellt von dabehe:
... So nach dem Momentegleichgewicht häte ich für F(Q)=F*h...

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Coooooool; es wird immer besser. Ich glaube langsam, ich bin einem Troll aufgesessen, aber was soll's:
Welche Einheit hat denn Dein F(Q)?

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"Ich stimme mit der Mathematik nicht überein. Ich meine, daß die Summe von Nullen eine gefährliche Zahl ist."  (Stanislaw Jerzy Lec)

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Zitat:

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Original erstellt von Wyndorps:
[QUOTE]Original erstellt von dabehe:
Welche Einheit hat denn Dein F(Q)?

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Also laut F*h wäre es Nmm aber dann würde die Kraft ja ein Drehmoment beschreiben. Also müsste die Einheit N sein oder?

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Zitat:

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Original erstellt von dabehe:
... Also müsste die Einheit N sein oder?

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Die Frage sollte man wirlich einem Haufen von Smilies verschwinden lassen. Sonst denkt noch jemand, die ist ernst gemeint. 

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Gruß
Udo               Keine Panik, Du arbeitest mit Pro/E! Und Du hast cad.de gefunden! 

Neu hier?     Verwundert über die Antworten?    Dann schnell nachfolgende Link durchlesen. 
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Hätte mich ehrlich gesagt auch gewundert

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Zitat:

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F(Q)=F*h

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so...ich bin raus hier.... 

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wie groß ist denn dann nun FQ?! Ich weiß es nicht und komme auch nicht drauf...

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Naja tolles Forum...
Es gibt Leute, die die Antwort kennen aber nicht die Lösung verraten wollen aus welchen Gründen auch immer.
Mag sein, dass ich mich etwas blöd anstelle und einen einfachen Zusammenhang nicht erkenne aber ich dachte dafür wären solche Foren da.
By the way: Auch aus einer fertigen Lösung erziehlt man einen Lerneffekt...

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Nein, mein Freund. Ich werde Dir keine fertige Löung liefern.

Nach Deinen letzten 4 Antworten habe ich Dich für einen Troll gehalten; und wie es scheint die anderen Forumsmitglieder auch, sonst hätte vielleicht noch jemand geantwortet!

Die Fähigkeit zur Berechnung von Maschinenelementen setzen Folgendes voraus:

• Statik-Kenntnisse um die Kräfte und Momente berechnen zu können
  
• Festigkeitslehre um die wirkenden Spannungen und deren Vergleichskenngrößen ermitteln zu können
  
• Werkstoffkunde um die entspechenden Größen mit zugehörigen und geeigneten Werkstoffkennwerten vergleichen zu können.
  
• Zeichnungsverständnis um die Belastungs- und Beanspruchungszusammenhänge der Maschinenelemente aus ihrem Einbauzusammenhang heraus erkennen zu können.

Genaugenommen sind die Maschinenelemente gar kein eigenes Fach, sondern nur eine konkrete und beispielhafte Zusammenstellung spezifischer Anwendungen der bereits erlernten Fachgebiete.

Ich mache Dir noch einmal denselben Vorschlag, den ich Dir vor sage und schreibe 7 Tagen!!! bereits gemacht habe und der bisher immer noch nicht befolgt wurde:
Erstelle uns eine einfache, abstrakte Skizze mit den gegebenen Kräften, den/der gesuchten Kraft und den bekannten geometrischen Randbedingungen.

Solange Du hier FQ=F*h ohne eigene Alternative im Raum stehen lässt, glaube ich nicht, dass noch irgend jemand fachlich antworten wird.

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"Ich stimme mit der Mathematik nicht überein. Ich meine, daß die Summe von Nullen eine gefährliche Zahl ist."  (Stanislaw Jerzy Lec)

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1.JPG

*Freundschaft angenommen* :P

OK Spaß beiseite.
Also ich glaube ich komme so langsam dahinter.

Ich hatte F*h geschrieben, weil ich dachte die Querkraft muss immer senkrecht zur Mitte der Schraubenachse verlaufen.

Aber nach dem Kräftebild wär jetzt F(Q)=0.
Is das so richtig oder hab ich vergessen andere Kräfte einzuzeichnen?

Gruß

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Zitat:

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Original erstellt von dabehe:...Also ich glaube ich komme so langsam dahinter. ...

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Also ich glaube das nicht.

Zitat:

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Original erstellt von dabehe:... Aber nach dem Kräftebild wär jetzt F(Q)=0. ...

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So so!
Dann beantworte Dir doch einfach noch ein paar Fragen:

• Wass passiert an der Stelle "B"?
  
• Welche Richtung hat bzw. kann Fq im Sinne der ursprünglichen Aufgabenstellung haben?
  
• Wenn demnach Fq=0 richtig ist, wie groß ist denn dann die erforderliche Restklemmkraft?
  
• Wo greift eigentlich die Wellenspannkraft an dem Lagerbock an?
  
• Wie wirkt sich dieser Kraftangriff auf die skizzierte Lage aus?

Das kann doch irgendwie nur noch ein Fake sein, oder?
So total unwissend (da stand im ersten Entwurf ein anderes Wort, aber ich will ja nicht unhöflich sein) kann doch niemand sein, der sich ernsthaft in eine Maschinenelementeprüfung begeben will.

Du solltest Deine Berufswahl ernsthaft überdenken.
In diesem Sinne: "Gehe zurück auf Los und ziehe keine DM 4.000 ein"

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Zitat:

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Original erstellt von Wyndorps:

• Wass passiert an der Stelle "B"?
  Hmm das selbe wie bei A bzw mit anderen Vorzeichen?

• Welche Richtung hat bzw. kann Fq im Sinne der ursprünglichen Aufgabenstellung haben?
  Wie ich oben erwähnte dachte ich immer senkrecht zur Mitte der Schraubenachse, also in x-Richtung?

• Wenn demnach Fq=0 richtig ist, wie groß ist denn dann die erforderliche Restklemmkraft?
  0:D hmm ok kann eigentlich nicht sein...

• Wo greift eigentlich die Wellenspannkraft an dem Lagerbock an?
  Kein Ahnung!

• Wie wirkt sich dieser Kraftangriff auf die skizzierte Lage aus?

Da icht nicht weiß wo sie wirkt hat sich diese Frage erübrigt.

  Das kann doch irgendwie nur noch ein Fake sein, oder?
Nein:D
So total unwissend (da stand im ersten Entwurf ein anderes Wort, aber ich will ja nicht unhöflich sein) kann doch niemand sein, der sich ernsthaft in eine Maschinenelementeprüfung begeben will.
Naja es ist so, dass das nicht das einzige Thema in dieser Klausur ist. Schraubenverbindungen sind ca 35% der Klausur. Ich gehe ja auch immer noch von der Einfachkeit meiner ürsprünglichen Frage aus, was mir im Moment allerdings nichts bringt.

In diesem Sinne: "Gehe zurück auf Los und ziehe keine DM 4.000 ein"
Wenigstens musste ich nicht ins Gefängnis;)

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Zitat:

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Original erstellt von dabehe:
... Schraubenverbindungen sind ca 35% der Klausur. ...

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Falscher Ansatz!
Statik und Festigkeitslehre werden als Voraussetzung 100% der Klausur betragen.

Zur Schraubenberechnung bist Du doch noch zu keinem Zeitpunkt gekommen, da Du bisher immer noch keine Ahnung über die wirkenden Kräfte hast.

Du willst nach diesen Ergebnissen doch wohl nicht behaupten, dass Du ohne Statik-Grundkenntnisse eine Dauerfestigkeitsberechnung, ein Welle-Naben-Verbindungsberechnung, eine Schweißnahtdimensionierung oder sonst irgend einen Teil der Maschinenelementeklausur lösen kannst?

Ich hoffe nur, Dein Prof. liest hier mit und stellt die Klausur ähnlich der obigen Aufgabe genau so, dass die Kräfte wirklich aus dem Zusammenhang zu ermitteln sind. Ich mache das immer!  Das trennt die Spreu vom Weizen.

Übrigens: Ich sitze gerade hier und korrigiere die dementsprechenden Wunderleistungen meiner Kandidaten.
Totalverluste Deiner Qualität sind leider auch dabei: im Extremfall sogar nur 1,5% der möglichen Punkte erreicht, aber mehrere Blätter über 2 Stunden vollgeschmiert mit völligem Unsinn!

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Zitat:

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Original erstellt von Wyndorps:
Zur Schraubenberechnung bist Du doch noch zu keinem Zeitpunkt gekommen, da Du bisher immer noch keine Ahnung über die wirkenden Kräfte hast.
Ja das Verständnis der wirkenden Kräfte ist aber auch nicht so einfach wie ich finde. Die weiteren Berechnungen sind allerdings meiner Meinung nach relativ einfach (bei unseren Übungen war es jedenfalls meistens so). Ich habe halt immer nur große Probleme bei genau solchen Fragestellungen. Und das Problem ist, wenn ich diese nicht löse ist der Rest der Aufgabe auch falsch.

Ich hoffe nur, Dein Prof. liest hier mit und stellt die Klausur ähnlich der obigen Aufgabe genau so, dass die Kräfte wirklich aus dem Zusammenhang zu ermitteln sind. Ich mache das immer!  :) Das trennt die Spreu vom Weizen.
Er macht das je nach Lust und Laune;)

Übrigens: Ich sitze gerade hier und korrigiere die dementsprechenden Wunderleistungen meiner Kandidaten.
Totalverluste Deiner Qualität sind leider auch dabei: im Extremfall sogar nur 1,5% der möglichen Punkte erreicht, aber mehrere Blätter über 2 Stunden vollgeschmiert mit völligem Unsinn!
Wenigstens bin ich nicht alleine:)

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Nein, Du bist wirklich nicht allein!

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Wäre echt super nett, wenn jemand mir eine kleine kizze vom dem Kräftegleichgewicht aufzeigen könnte.

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kp1.jpg KP2.jpg

Bild KP1 zeigt die räumliche Skizze mit Angabe der Wellenspannkraft W, wobei diese auch genau anders herum gerichtet sein kann.
Bild KP2 zeigt die xz-Ebene der selben Anordnung.

Die gesuchte Querkraft entsteht aus der Schraubenkraft (Normalkraft) als Reibkraft. Sie kann daher nur senkrecht zur Schraubenkraft, also in der xz-Ebene wirken. Die genaue Richtung in der xz-Ebene ist jedoch noch zu bestimmen.

Daher werden einfach 2 senkrechte Komponenten der gesuchten Kraft an der Stelle B skizziert (Fq1 und Fq2).
Aus der Summe aller Kräfte in x-Richtung folgt für Fq1 als reine Reaktionskraft auf die Wellenspannkraft:
Fq1=-W/2

Normalerweise sollte das schon zur Berechnung reichen, da oft das durch W*a eingeleitete Drehmoment durch andere Maßnahmen, wie z.B. eine Anschlagkante oder Ähnliches, aufgenommen wird.

Betrachten wir nun trotzdem noch die Summe aller Moment um den Punkt "A", dann ergibt sich, dass Fq2=W*a/(2*b) sein muss. Damit ergibt sich die resultierende Querkraft zu FQres=Wurzel(Fq1² + Fq2²).
Tatsächlich ist in Ihrer Aufgabenstellung keine Angabe zu a gemacht. Nehmen wir aufgrund der Darstellung an, dass a etwa gleich b sei, dann ergibt sich für FQres=1,414*W/2.

Da die Richtung von W auch genau andersherum sein kann und aus Symmetriegründen niemand die beiden Schrauben unterschiedlich vorspannt, stimmt dann der Ansatz Summe aller Kräfte in x-Richtung nicht mehr, da bei A nicht Fq1, sondern FQres wirkt. Tatsächlich wird nach diesem Ansatz mehr Vorspannkraft eingebaut als unmittelbar erforderlich (Betrachtung zur sicheren Seite!).

Da in der Aufgabenstellung keinerlei Angaben zum Abstand a gemacht wurden, bin ich sicher, dass Ihr Prof mit dem Ansatz Fq=W/2 je Schraube zufrieden gewesen wäre.

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Vielen vielen Dank! 

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Zitat:

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Original erstellt von Wyndorps:
Wie lange ist es denn noch bis zur Prüfung? Der Weg ist ja immer noch ziemlich steinig.

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also hab heute die ergebnisse bekommen. zweit beste klausur und 1,3  ))
hat sich also doch gelohnt die zeit hier im forum. danke leute! :-)

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