Leseprobe - Christiani

1
Grundlagen
– Balkendiagramm
In einem Balkendiagramm können vorgegebene
Werte in ihrer Einheit übersichtlich als Balken
dargestellt werden; dabei sind je nach Wertgröße
die Balken größer bzw. kleiner zu zeichnen.
Die Balken können wie beim Kreisdiagramm farbig
oder mit Schraffur ausgefüllt werden.
Statistische Auswertungen, die als Zahlenreihen
vorliegen, sind mit einem Balkendiagramm schneller zu beurteilen.
Balkendiagramm
(Werkstoffverbrauch eines Betriebes)
– Liniendiagramm
Liniendiagramme werden häufig eingesetzt, um
bestimmte Entwicklungen innerhalb eines Prozesses, wie z. B. die Umsatzentwicklung eines
Unternehmens, darzustellen.
Liniendiagramm
(Umsatz eines Unternehmens)
– Sankey-Diagramm
Sankey-Diagramm
6%
18%
12%
100%
64%
Sankey-Diagramme sind gut geeignet, Energieflüsse übersichtlich darzustellen.
Von einem Gesamtverbrauch oder Aufkommen
(100 %) sind prozentuale Aufteilungen schnell zu
erkennen.
Aufgabe 1:
1. Die Kupferlegierung CuNi 12 Zn 24 hat
folgende Legierungsanteile in Prozent:
Nickel
12 %
Zink
24 %
Kupfer
Rest
a) Zeichnen Sie dazu ein Kreisdiagramm.
b) Zeichnen Sie ein Balkendiagramm für
ein Werkstück mit einer Masse von
14 kg.
2. Eine Pumpeneinheit hat eine zugeführte
Leistung von 45 kW. Die Verluste im Pumpenmotor betragen 3,9 kW und in der
Pumpe 5,8 kW.
Zeichnen Sie ein Sankey-Diagramm.
11
2
Geometrische Grundkonstruktionen
2.2 Klinke
Eine Klinke kann z. B. als Einrasthilfe für Vorschubeinrichtungen (Arbeitstisch einer Werkzeugmaschine)
oder zur Absicherung gegen ungewolltes Herabgleiten für Hebevorrichtungen eingesetzt werden.
Die zur Konstruktion der Klinke benötigten geometrischen Grundkonstruktionen sind nachfolgend
erläutert.
I
Klinke
S235JR
Sind die Umrisse der Klinke mit geraden Linien
gezeichnet, so müssen die Radienübergänge
konstruiert werden.
Beliebigen Winkel durch einen Kreisbogen mit
gegebenem Radius r tangential verbinden
1. Zu den Schenkeln des Winkels parallele Geraden
g1 und g2 im Abstand des Radius r zeichnen.
2. Aus dem Schnittpunkt der Parallelen jeweils das
Lot auf die Schenkel des Winkels fällen (tangentiale Übergangspunkte).
3. Kreisbogen mit dem Radius r zwischen die tangentialen Übergangspunkte zeichnen.
Winkel durch einen Kreisbogen verbinden
II Damit der Mittelpunkt der großen Bohrung festgelegt werden kann, ist der spitze Winkel im unteren
Bereich der Klinke zu halbieren und danach der
Abstand von der Spitze, mit dem Zirkel auf dieser
Winkelhalbierenden, abzutragen.
Halbieren eines Winkels
Halbieren eines Winkels
1. Um Scheitelpunkt S des Winkels einen Kreisbogen mit dem Radius r schlagen, der die Schenkel
schneidet.
2. Um die so erhaltenen Schnittpunkte A und B mit
dem selben Radius r jeweils einen Kreisbogen
schlagen (Schnittpunkt C).
3. Die Verbindung des Scheitelpunktes S mit dem
Schnittpunkt C ist die Winkelhalbierende.
III Die fünf kleinen Bohrungen sind nun mit gleichen
Abständen zu zeichnen.
Teilen einer Strecke in n-gleiche Teile
1. Unter beliebigem Winkel einen Hilfsstrahl aus
einem Endpunkt der Strecke zeichnen (hier aus
M1).
2. Hilfsstrahl in n-gleiche Teile aufteilen; entweder
mithilfe des Zirkels (Kreisbögen mit gleichen
Radien nacheinander schlagen) oder mit dem
Maßstab glatte Maßabstände abtragen (z. B. 4
mal 1 cm).
Teilen einer Strecke in n-gleiche Teile
22
4
Maßtoleranzen
4.2 Allgemeintoleranzen nach DIN ISO 2768 Teil 1
Allgemeintoleranzen für Längenmaße nach
DIN ISO 2768 Teil 1 (Auszug)
Nennmaßbereich
(über...bis in mm)
f
Toleranzklasse
m
c
v
0,5 –
3
±0,05
±0,1
±0,2
–
3 –
6
±0,05
±0,1
±0,3
±0,5
6 –
30
±0,1
±0,2
±0,5
±1
30 – 120
±0,15
±0,3
±0,8
±1,5
120 – 400
±0,2
±0,5
±1,2
±2,5
Allgemeintoleranzen für Winkelmaße nach
DIN ISO 2768 Teil 1 (Auszug)
Nennmaßbereiche für den kürzeren Schenkel
Toleranzklasse
f
m
10
± 1°
± 1°
10 – 50
± 30´
± 30´
± 1°
± 2°
50 – 120
± 20´
± 20´
± 30´
± 1°
120 – 400
± 10´
± 10´
± 15´
± 30´
bis
c
Meistens reicht für die Funktion eines Werkstücks
eine allgemein übliche Genauigkeit aus.
Für diese Fälle gelten die Allgemeintoleranzen
nach DIN ISO 2768 und es werden keine Grenzabmaße in die Zeichnung eingetragen.
Diese Norm wird für Längen- und Winkelmaße
angewandt. Sie sieht 4 verschiedene Toleranzklassen vor:
fein, mittel, grob und sehr grob (f, m, c und v).
Im Maschinenbau wird in der Regel die Toleranzklasse „mittel“ angewandt, während z. B. in
einer Bauschlosserei gröbere Toleranzklassen
genügen.
In der DIN ISO-Tabelle sind die zulässigen Abweichungen vom Nennmaß enthalten.
Im Schriftfeld der Zeichnung wird auf die Toleranzklasse des dargestellten Werkstücks hingewiesen (z. B. zulässige Abweichungen: DIN ISO
2768-m).
v
± 1° 30´ ± 3°
Aufgabe 20:
In den beiden nebenstehenden Abbildungen
der Lasche sind die Maße für die Lochabstände unterschiedlich eingetragen:
Fall 1: Maßkette
Fall 2: Bezugsbemaßung.
Alle Maße sind nach DIN ISO 2768-m
toleriert.
Fall 1: Kettenmaße
1. Entnehmen Sie der Toleranztabelle nach
DIN ISO 2768 für alle Nennmaße die
entsprechenden Grenzabmaße.
2. Berechnen Sie für den Fall 1 (Maßeintragung durch Maßkette) das Höchst- und
Mindestmaß der Länge a1 .
3. Berechnen Sie für den Fall 2 (Maßeintragung durch Bezugsmaße) das Höchstund Mindestmaß der Länge a2.
Fall 2: Bezugsmaße
Lasche mit verschiedenen Maßeintragungen:
Kettenmaße und Bezugsmaße
4. Vergleichen Sie die Ergebnisse für die
Längen a1 und a2 und begründen Sie,
warum Kettenmaße zu vermeiden sind.
41
4
Maßtoleranzen
4.3 Einzeltolerierung nach DIN 406 Teil 12
Mit der nebenstehenden Rastvorrichtung soll die
Rastscheibe in 4 um 90° versetzten Positionen
arretiert werden können. Damit diese Funktion
erfüllt wird, muss die Klinke schmaler sein als die
Raste.
Eine Allgemeintoleranz nach DIN ISO 2768 würde
auch den umgekehrten Fall zulassen, und die
Klinke wäre breiter als die Raste. Die Funktion der
Vorrichtung wäre nicht gewährleistet.
Deshalb ist hier das Nennmaß 10 mit einer Einzeltolerierung versehen. Werden die angegebenen
Abmaße nicht über- bzw. unterschritten, so ist die
Klinke immer schmaler als die Raste.
Die Größe des Spiels ist davon abhängig, wie die
Istmaße von Raste und Klinke nach der Fertigung
ausfallen.
Regeln für die Maßeintragung mit Einzeltoleranzen:
Rastvorrichtung
Maßeintragungen für Einzeltoleranzen
Abmaße
es = +0,2 ei = +0,1
es = +0,1
ei = 0
Maßeintragung
Lage des
Toleranzfeldes
50 ++ 0,2
0,1
50 + 0,1
– Die Abmaße werden eine Schriftgröße kleiner
eingetragen als die Nennmaße.
– ES bzw. es wird hochgestellt, EI bzw. ei tiefgestellt.
– Ein Abmaß der Größe 0 kann weggelassen
werden.
Je nach der Funktion des Werkstücks kann das
Toleranzfeld unter, auf oder über dem Nennmaß
(Nulllinie) liegen (vgl. nebenstehende Tabelle).
Aufgabe 21:
es = +0,1 ei = –0,1 50 ± 0,1
1. Berechnen Sie für die Raste und die
Klinke die Größen Go, Gu und T.
es =
0 ei = –0,15 50 –0,15
es = –0,1 ei = –0,3
50 –0,1
–0,3
Beispiele für die Maßeintragung
von Einzeltoleranzen
42
2. Wie groß kann das Spiel bei Einhaltung
der Abmaße maximal bzw. minimal werden?
3. Verändern Sie die Abmaße, sodass ein
maximales Spiel von 0,3 mm entsteht.
4. Fertigen Sie von der 5 mm dicken Rastscheibe eine Handskizze an und tragen
Sie die Maße sowie die Einzeltoleranzen
ein.
6
Normalprojektionen DIN ISO 5456
6.5 Schräge Schnitte an rechtwinkligen Profilen
Das Winkelprofil in der folgenden Abbildung ist
gerade (waagerecht) abgeschnitten. Die 6 Eckpunkte
der Schnittfläche (Punkte 1 bis 6) liegen deshalb alle
in einer Höhe.
Die Schnittfläche erscheint in der Vorder- und Seitenansicht als eine Kante.
waagerecht geschnittenes Winkelprofil aus dimetrischer Blickrichtung und in Normalprojektion
Wird dieses Winkelprofil entsprechend der folgenden Abbildung schräg geschnitten, so liegen die
Eckpunkte der Schnittfläche (Punkte 1' bis 6') nicht
mehr in einer Höhe.
Die Schnittfläche ist in der Seitenansicht zum Be-
trachter hin geneigt und wird deshalb als Fläche
sichtbar.
Durch Projektionslinien wird die Lage der Eckpunkte aus der Vorderansicht und der Draufsicht in die
Seitenansicht übertragen.
schräg geschnittenes Winkelprofil aus dimetrischer Blickrichtung und in Normalprojektion
59
10
Oberflächenangaben nach DIN EN ISO 1302
10.1 Anforderungen an Oberflächen
Bisher sind alle Werkstücke als Einzelteile dargestellt,
bemaßt und maßtoleriert worden. Die meisten Werkstücke erfüllen ihre zugedachte Aufgabe allerdings
erst im Zusammenwirken und im Kontakt mit anderen.
Die Kontaktoberflächen übertragen eine Kraft und/
oder sie dichten einen Hohlraum ab, sie ruhen oder
sie gleiten aufeinander oder sie gewährleisten eine
genaue und dauerhafte Lagefixierung usw.
An Oberflächenbeschaffenheiten werden deshalb
die unterschiedlichsten Anforderungen gestellt.
Eine wichtige Eigenschaft einer Oberfläche ist ihre
Rauigkeit. Eine Werkstückoberfläche, die auf einer
anderen gleitet, darf z. B. eine bestimmte Rauigkeit
nicht überschreiten und sie muss hart und verschleißfest sein. Andererseits werden Oberflächen
nicht so glatt wie möglich hergestellt. Das Werkstück
würde unnötig verteuert. Deshalb werden sie mit
Rauigkeiten gefertigt, die ihrer jeweiligen Funktion
entsprechen.
10.2 Rauigkeitskennwert
Ein Maß für die Rauigkeit einer Oberfläche ist zum
Beispiel die Rautiefe Rt. Sie gibt innerhalb einer
Messstrecke den senkrechten Abstand vom höchsten zum tiefsten Punkt des Oberflächenprofils
an. Mit einem speziellen Prüfgerät lässt sich das
Oberflächenprofil maßstäblich und stark vergrößert
darstellen.
Um die Aussage einer Oberflächenrauigkeit zu präzisieren, werden auf einer bestimmten Messstrecke
5 nebeneinander liegende Rt-Werte ermittelt. Aus
diesen 5 Werten wird der arithmetische Mittelwert
gebildet, die sogenannte gemittelte Rautiefe RZ.
Rt1 + Rt2 + Rt3 + Rt4 + Rt5
RZ = ––––––––––––––––––––––––––
5
Der RZ-Wert wird in µm angegeben. Die Prüfbedingungen sind in der DIN EN ISO 4287 genormt.
In Abhängigkeit von ihrer Funktion sind in der folgenden Tabelle einige Beispiele für Rz-Werte angegeben. Die
Angabe der Rz-Werte kann auch mit den letzten Buchstaben des Alphabets verschlüsselt werden.
Rautiefe Rz Verschlüsselung
Funktion der Oberfläche
Beispiele
Rz 63
w
keine technische Funktion – durch spanende Bearbeitung erzeugte Oberflächen ohne
Gegenfläche
Durchgangsbohrungen für
Schraubenschäfte
Lüftungsbohrungen
Rz 16
x
Anlageflächen
Dichtflächen ohne Relativbewegung zur
Gegenfläche
Gehäusestandflächen
Dichtflächen von Lagerdeckeln
Rz 4
y
Flächen mit hoher Passgenauigkeit
Dichtflächen und kraftübertragende Gleitflächen mit geringer Relativgeschwindigket
zur Gegenfläche
Kontaktflächen für Filzringe
Gleitlager
einfache Verzahnungen
Bohrungen und Wellenzapfen
für Wälzlagersitze
Rz 1
z
Dichtflächen und kraftübertragende Gleitflächen mit hoher Relativgeschwindigket zur
Gegenfläche
Kontaktflächen für Radialwellendichtringe (drallfrei geschliffen)
höherwertige Verzahnungen
Verzahnungen von Schneckengetrieben
83
10
Oberflächenangaben nach DIN EN ISO 1302
10.3 Angabe von Oberflächenbeschaffenheiten
Grundsymbol
Die zwei (schmalen) Linien bilden
einen Winkel von 60°.
Ohne weitere Angaben trifft das
Grundsymbol keine Aussage über
die Beschaffenheit der Oberfläche.
Symbol für materialabtrennende Bearbeitung
Die so gekennzeichnete Oberfläche
wird durch Materialabtrennug – z. B.
Fräsen – hergestellt.
Symbol für Flächen, die im Anlieferungszustand verbleiben
So gekennzeichnete Oberflächen
findet man häufig bei Guss- und
Schmiedeteilen, deren Oberfläche
nicht bearbeitet wird.
Zusatzangaben am Grundsymbol
a) Rauigkeitswert, z. B. Rz-Wert
b) weitere notwendige Anforderung
c) gefordertes Fertigungsverfahren
d) geforderte Rillenrichtung
e) Bearbeitungszugabe in mm
Eintragungsbeispiele:
Eine Fertigungszeichnung enthält die notwendigen
Oberflächenangaben nach DIN ISO 1302.
Die nebenstehenden Erläuterungen der Symbolik
und die beiden Eintragungsbeispiele sollen einen
Einblick in die DIN ISO 1302 vermitteln:
1. Beispiel:
Das Symbol steht auf der Oberfläche oder auf der
Maßhilfslinie. Die Beschriftung ist – wie bei Maßeintragungen – von unten oder von rechts zu lesen.
Das Symbol vor der Klammer steht für alle Oberflächenbeschaffenheiten, die in der Darstellung nicht
gekennzeichnet sind. In der Klammer werden bei
Bedarf die anderen evtl. unterschiedlichen Oberflächenbeschaffenheiten zusammengefasst.
2. Beispiel:
Für eine übersichtlichere Angabe kann das Symbol
auf eine Bezugslinie gesetzt werden, bei Bohrungen,
Zylindern und Radien auf die zugehörige Maßlinie.
Neben der Zeichnung wird die Bedeutung der Buchstaben für die Rz-Werte entschlüsselt.
Aufgabe 55:
1. Bei einer Oberflächenprüfung ergaben sich
5 nebeneinanderliegende Rt-Werte (in µm):
18, 17, 13, 20, 12. Berechnen Sie die
gemittelte Rautiefe Rz und stellen Sie die
Oberflächenangabe normgerecht dar.
2. Skizzieren Sie die beiden Einzelteile des
Stehlagergehäuses. Tragen Sie die Maße
ein und wählen Sie geeignete Toleranzen.
Legen Sie für die einzelnen Oberflächen die
jeweiligen Funktionen fest, wählen Sie eine
geeignete Rautiefe und tragen Sie diese
normgerecht in die Skizze ein.
1. Beispiel
2. Beispiel
84
Stehlagergehäuse
13
Wartung und Pflege
13.3 Schmier- und
Kühlschmierstoffe
Ein wichtiger und häufig auftretender Wartungsfall
ist der Ölwechsel. Der zeitliche Abstand zwischen
zwei Ölwechseln (Zeitintervall) ist abhängig von
der Ölsorte, von der Belastung des Öls während
des Betriebs und von der Öltemperatur. Bestimmte
Zeitintervalle dürfen aber bei keiner Ölsorte überschritten werden.
Unterhalb einer Temperatur von 70 °C hat diese in
der Regel keinen Einfluss auf das Zeitintervall.
Diese Zusammenhänge gehen aus dem nebenstehenden Diagramm bzw. aus der Tabelle hervor.
Aufgabe 66:
1. Ein Getriebeöl auf Polyglykolbasis steht im
Dauerbetrieb unter einer Temperatur von
115 °C.
Bestimmen Sie den Zeitintervall, nachdem
das Öl gewechselt werden muss.
2. Eine schwer zugängliche Maschine läuft
im Dauerbetrieb und hat eine Betriebstemperatur von 120 °C.
Begründen Sie mit dem Diagramm, warum
der Hersteller das viel teuerere Öl auf Polyglykolbasis empfiehlt.
3. Die Zeitintervalle für Schneckengetriebe
sind bei gleicher Ölsorte und bei gleicher
Betriebstemperatur kürzer als bei Stirnradgetrieben.
Begründen Sie diesen Sachverhalt mit der
Belastungsart des Öls.
4. Ermitteln Sie mithilfe eines Tabellenbuchs
aus folgenden Kennbuchstaben die jeweilige Schmierstoffart und erläutern Sie ihren
Einsatz: FK; B; CG; E; SI; AN
zeitliche
Begrenzung
folgende
Ölwechsel
1. Ölwechsel
SCHMIERSTOFFART
Mineralölbasis
CLP
synthetisch
Polyalphaolefinbasis
CLP - HC
synthetisch
Polyglykolbasis
CLP - PG
Schneckengetriebe
500 h
100 bis 500 h
250 bis 1000 h
Stirnradgetriebe
Kegelradgetriebe
1000 h
2000 h
5000 h
Schneckengetriebe
3000 bis 4000 h
5000 bis 7500 h
8000 bis 10000 h
5000 h
Stirnradgetriebe
Kegelradgetriebe
5000 h
12000 h
25000 h
8000 h
12 bis 18 Monate
2 bis 3 Jahre
4 bis 5 Jahre
2 Jahre
Schneckengetriebe
Stirnradgetriebe
Kegelradgetriebe
Schmierstoffwechselintervalle
110
Fett