Maschinenelemente für Dummies

Anton Haberkern

• Publisher: Wiley-VCH
• Year: 2018
• ISBN:
  9783527692729
• Edition: 1
• Topic: Technik & Maschinenbau
• Subtopic: Maschinen- und Anlagebau

Maschinenelemente sind die Grundbausteine von Produktionsmaschinen, Fahrzeugen, Haushaltsgeräten und mechatronischen Geräten. Die Vielfalt reicht dabei von kleinen Verbindungselementen wie Schrauben über Kugellager bis zum komplexen Getriebe. "Maschinenelemente für Dummies" bietet einen einfachen und verständlichen Einstieg in dieses weite Gebiet. Durch die systematische Orientierung an der ausgeübten Funktion lernen Sie das gesamte Spektrum der Maschinenelemente kennen und behalten dabei immer den Überblick. Anton Haberkern nennt und erläutert die Berechnungsformeln der genannten Elemente und legt dabei großen Wert auf die verständliche Darstellung der Grundprinzipien. Durch praktische Beispiele wird das Gelernte gefestigt, die nächste Prüfung kann also kommen.

Teil III

Maschinenelemente zum Abstützen von Bewegungen

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IN DIESEM TEIL …

erfahren Sie etwas über das Wesen von Bewegungen in Maschinen und die verschiedenen Arten von Maschinenelementen, die notwendig sind, damit Bewegungen in der gewünschten Weise ablaufen können.

Der Teil III beginnt mit dem einleitenden Kapitel 8, in dem zunächst die bewegungsabstützenden Maschinenelemente nach der Bewegungsform in Lager und Führungen eingeteilt werden. Weiterhin definiert das einleitenden Kapite die verschiedenen Kontaktarten, die für die Realisierung von bewegungsabstützenden Maschinenelementen infrage kommen, und grenzt sie gegeneinander ab. Von der Kontaktart hängen nämlich ganz entscheidend die Betriebseigenschaften des Lagers oder der Führung ab. Es folgen zwei ausführliche Kapitel für die beiden Hauptgruppen der Kontaktart, also für Gleitlager und Gleitführungen (Kapitel 9) einerseits und andererseits für Wälzlager und Wälzführungen (Kapitel 10).

Daran schließen sich zwei Kapitel an, die grundlegende Funktionen für alle Arten von bewegungsabstützenden Maschinenelementen behandeln: Kapitel 11 beschäftigt sich mit der Schmierung und dem Verschleiß von bewegten Teilen. Kapitel 12 behandelt zu guter Letzt die Frage der Abdichtung von bewegten Teilen.

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Kapitel 8

Arten von Lagern und Führungen – ein Überblick

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IN DIESEM KAPITEL

1. Mit welchen Bewegungsformen Sie es in Maschinen zu tun bekommen können.
2. Was notwendig ist, damit eine Bewegung in der vorgesehenen Weise abläuft.
3. Welche Funktionsprinzipien es gibt, um die Bewegung geeignet abzustützen.

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Eine Wette, die ich ganz sicher gewinne – selbst wenn ich die Maschine gar nicht kenne –, ist diese: »Ich wette, dass in dieser Maschine mindestens ein Maschinenelement zum Abstützen von Bewegungen enthalten ist«. Warum ich mir da so sicher bin? Sie erinnern sich bestimmt noch an die Definition einer Maschine, die Sie bereits früher in diesem Buch kennengelernt haben. Ich wiederhole sie hier noch einmal:

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Eine Maschine ist eine Einrichtung mit mehreren mechanischen Einheiten, die sich relativ zueinander in gewünschter Weise bewegen. Bei dieser Bewegung wird Energie umgesetzt.

Im Moment geht es mir vor allem um den ersten Teil dieser Definition: Eine Maschine muss mehrere Einheiten besitzen, die sich im Betrieb relativ zueinander bewegen. Damit ist klar, dass Bewegungen in jeder Maschine auftreten müssen. Viele dieser Relativbewegungen müssen zudem noch unter einer großen Lastkraft erfolgen, das bedeutet, dass die Bauteile während der Bewegung stark gegeneinandergepresst werden. In Abbildung 8.1 sehen Sie diesen prinzipiellen Aufbau einer Maschine. Die Relativbewegungen zwischen zwei Einheiten sind durch Pfeile und die Bezeichnung »R« dargestellt. Dieses Symbol sagt aus, dass zwischen den beiden Einheiten nur eine genau definierte Bewegungsform stattfinden darf und alle anderen unerwünschten Bewegungen verhindert werden müssen.

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Wenn Sie Löcher in einen Holzklotz bohren möchten, können Sie dies mit einer Handbohrmaschine tun. Dabei stützt die Maschine die Drehbewegung des Bohrers präzise und stabil ab, sodass dieser nicht unrund läuft oder »eiert«. Die Richtung, in die sich der Bohrer in das Material hineinbewegt, bestimmen Sie jedoch allein nach Augenmaß mit Ihren Händen. So kann es passieren, dass Sie planen, drei parallele Löcher zu bohren, und hinterher doch alle drei schräg zueinander verlaufen. Anders ist es, wenn Sie eine Ständer- oder Tischbohrmaschine benutzen. Jetzt wird der Holzklotz auf einem Maschinentisch festgespannt und die Maschine stützt nicht nur die Drehbewegung des Bohrers ab, sondern auch die Vorschubbewegung des Bohrers in das Material hinein. Nun können Sie sich darauf verlassen, dass die Bohrungen alle parallel zueinander verlaufen.

Abbildung 8.1: Prinzipieller Aufbau einer Maschine (K: Körper, V: Verbindungselement, E: Einheit, R: Relativbewegung)

An diesem Beispiel sehen Sie, dass wir unterschiedliche Maschinenelemente benötigen, um verschiedenartigen Bewegungen in Maschinen exakt die vorgesehene Richtung zu geben und die dabei auftretenden Kräfte so stabil abzustützen, dass keine unzulässig großen Verformungen entstehen. Nur wenn diese Funktion zuverlässig erfüllt wird, kann die Maschine das gewünschte Arbeitsergebnis liefern.

Gelagert oder geführt – Unterscheidung nach der Bewegungsform

Dass keine Maschine ohne Elemente zum Abstützen von Bewegungen auskommt, haben Sie im vorangehenden Abschnitt gesehen. Schauen wir uns nun diese Funktion »Bewegung abstützen« genauer an. Jedes einzelne Bauteil Ihrer Maschine besitzt zunächst sechs Bewegungsfreiheitsgrade, denn solange es nicht abgestützt wird, kann es sich in drei Raumrichtungen geradlinig bewegen und zusätzlich um diese drei Bewegungsachsen rotieren. In Abbildung 8.2 sehen Sie die sechs Freiheitsgrade dargestellt. Ich habe dabei die Bezeichnungen benutzt, wie sie für Maschinen mit automatischer Bewegungssteuerung festgelegt sind: Die geradlinigen Bewegungsrichtungen heißen X, Y und Z und die Drehbewegungen um die drei Achsen heißen A, B und C. Dabei ist die Zuordnung in alphabetischer Reihenfolge vorgegeben, wie Sie es in der Abbildu...

Table of contents

• Cover
• Titelseite
• Impressum
• Inhaltsverzeichnis
• Über den Autor
• Einleitung
• Teil I: Was Maschinenelemente können
• Teil II: Maschinenelemente zum Verbinden
• Teil III: Maschinenelemente zum Abstützen von Bewegungen
• Teil IV: Maschinenelemente zum Umwandeln von Bewegungsformen
• Teil V: Der Top-Ten-Teil
• Lösungen der Übungsaufgaben
• Stichwortverzeichnis
• End User License Agreement