Festigkeitsberechnung eines Umlenkstützlagers

[Stephan K]

Hallo,

ich habe enorme Probleme beim lösen dieser Aufgabe:

Festigkeitsberechnung eines Umlenkstützlagers


Für den Neubau einer Fertigungshalle werden 12 Riemen getriebene Umlenkstützlager zum Antrieb von Ventilatoren und Pumpen benötigt. Für die Antriebsseiten der Umlenkstützlager stehen Elektromotoren zur Verfügung. Es sind folgende Bedingungen einzuhalten (siehe dazu auch die unten stehende Prinzipskizze sowie das Freikörperbild auf der nachfolgenden Seite):


Antriebsleistung: P = 8,0 kW
Wellendrehzahl: n = 2920 U/min
Übersetzungsverhältnis: i = 1 : 1
Kraftumlenkung: 180° (vertikal in vertikal)
Abstand Riemenscheibe 1 (Antrieb) bis Festlager L1 = 60 mm
Festlager bis Loslager L2= 220 mm
Abstand Loslager bis Riemenscheibe 2 (Abtrieb) L3= 50 mm
Radius beider Riemenscheiben rR= 80 mm
resultierende radiale Vorspannkraft je Riemenscheibe Fr= 1150 N
resultierende axiale Vorspannkraft der Riemenscheibe 2 (Abtrieb) Fa= 500 N +/- 50 N
zulässige Vergleichsspannung für den Wellenwerkstoff V,zul = 150 N/mm2

Prinzipskizze (Gehäuse nicht dargestellt):

http://img84.imageshack.us/my.php?image=bild1tp8.jpg

zugeordnetes Freikörperbild:

http://img84.imageshack.us/my.php?image=bild2qu5.jpg

Hinweise zum Freikörperbild:

1. im Freikörperbild sind die an den Riemenscheiben jeweils eingeleiteten bzw. abgenommenen Drehmomente Mt angetragen – diese müssen noch aus den oben vorgegebenen Größen berechnet werden;
2. im Freikörperbild ist ebenfalls auf Höhe jeder Riemenscheiben die Kraft FAn angetragen. Diese Kraft kann aus dem zu übertragenen Drehmoment Mt berechnet werden.
3. die in der Prinzipskizze angetragenen einzelnen Riemenkräfte S1, S2 , S3 und S4 brauchen für die Festigkeitsberechnung nicht explizit angegeben werden. Sie ergeben sich in geeigneter Weise aus den radialen Vorspannkräften Fr (bereits explizit vorgegeben) sowie die für die Übertragung des Drehmomentes Mt notwendigen Riemenkräfte FAn (die noch zu ermitteln sind).
4. Axiale Sicherung der Riemenscheibe auf der Abtriebsseite durch federnde Vorspannkraft von ca. 500 N  50 N bei einem zusätzlichen Verstellweg von  0,5 mm um den Einstellpunkt.

 

[Stephan K]

AW: Festigkeitsberechnung eines Umlenkstützlagers

Aufgabenbeschreibung:


Berechnen Sie:
1. das von der Welle zu übertragende Drehmoment Mt sowie die dazu notwendige antreibende Riemen(teil-)kraft FAn ;
2. die in der x-z-Ebene wirkenden Lagerkräfte Ax, Az sowie Bz ;
3. den Normalkraftverlauf in der Welle (einschließlich Diagrammdarstellung)
4. den Querkraftverlauf in der Welle (einschließlich Diagrammdarstellung)
5. den Biegemomentenverlauf in der Welle (einschließlich Diagrammdarstellung)
6. den Drehmomentenverlauf in der Welle (einschließlich Diagrammdarstellung).

Identifizieren Sie:

7. denjenigen Querschnitt, in dem das betragsmäßig größte Biegemoment auftritt ( = gefährdeter Querschnitt).


Ermitteln Sie für den gefährdeten Querschnitt:

8. die Normalspannung z infolge der Normalkraft, die Biegespannung b sowie die Torsionsspannung t , wobei Sie einen Wellendurchmesser von d = 25 mm unterstellen;
9. eine Vergleichsspannung V auf Basis folgender Gleichung:
V = ((z + b)2 + 3t2)0,5 .
Vergleichen Sie und diskutieren Sie das Ergebnis mit dem vorgegebenen zulässigen Wert von V,zul .
10. einen „optimierten“ Wellendurchmesser dopt, sodaß V  V,zul

 

[Stephan K]

AW: Festigkeitsberechnung eines Umlenkstützlagers

die 4 ecke sind glaube ich roh und unten beim FKB ist das +- 50N und +- 0,5

Habe Mt= P/w

daraus habe ich also 8000Nm/s / 305,8 1/s = 26,16 Nm also 26.2 Nm

die 305,8 bekam ich aus 2*Pi*n (n aber in s nicht in min)

Fan bekam ich aus Mt/rR = 26,2 Nm / 0.08 m = 327,5 N

Soweit soll wohl alles richtig sein

Als nächstes soll ich die Auflagerkräfte / Gleichgewichtsbedingungen aufstellen (z.B. durch freischneiden)

hatte probiert mit 1) Summe Fx=0 = Ax - Fa => Ax = Fa also 500 N (weiß nicht ob das stimmt

komme da einfach nicht weiter.
Wie komme ich auf Az, ist Ax richtig und wie komme ich auf Bz.

Wie ist das mit Punkt 4 zu verstehen, wegen den +- 50N und dem verstellweg von +- 0,5 mm


Was heißt in der Aufgabenstellung Normalkraftverlauf, Querkraftverlauf sowie Biegemomentenverlauf und Drehmomentenverlauf



Bitte helft mir, muß die Arbeit noch diese Woche / Anfang nächster Woche fertig bekommen, da ich Sie abschicken muß spätestens am 28.12