Baugruppen von Maschinen

In Maschinen übernehmen Baugruppen bestimmte Aufgaben (Funktionen). Baugruppen bestehen aus einzelnen Maschinenteilen (Maschinenelementen), die zu einerFunktionseinheit zusammengefügt sind.

In a l l en Masch inen finden w i r :- Träger- oder Gehäuseteil- Antriebs-oder Energieteil- Schalt-, Steuer- oder Regelteil- Übertragungsteil- A b t r i e b s - o d e r A r b e i t s t e i l- Sicherheitsvorrichtungen

AntriebsabdeckungTräger-, GehäuseteiiSicherheitsvorrichtung

SchalterSchalt-, Steuer-, Regelteil

Bohr fu t ter und Bohrer

Abtriebs-, Arbeitsteil

Bohr t i sch

Träger-, Gehäuseteil

M a s c h i n e n f u ß

Träger-, Gehäuseteil Träger-, Gehäuseteil

!D Maschinenelemente einer Ständerbohrmaschine und ihre Zuordnung zu Baugruppen

1o Benenne an der im Technikr a u m v o r h a n d e n e n B o h r m a s c h i n ed i e s i c h t b a r e n M a s c h i n e n e l e m e nte und die Baugruppen.

2 O Ordne den Begriffen derKarikatur in Abb. ES die entspre-

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chenden Begriffe des EVA-Prinzipsz u .

3 O Beschreibe an Maschinenim Techn i k raum d ie s i ch tba renM a s c h i n e n e l e m e n t e u n d d i e B a u

g r u p p e n .

4 Q Ein einfacher Handrührerbesteht aus wenigen Maschinenelementen ES. Beschre ibe d iee inze lnen Schr i t te be i der Zubere i

tung von Schlagsahne mithilfe desEVA-Prinzips.

3 Maschinen und Mobilität

X' Jede Maschine besteht aus mehreren unterschiedlichen Baugruppen.X Diese Baugruppen wirken zusammen, sodass mit der Maschine Arbeit verrichtet werden kann.X Maschinen arbeiten nach dem EVA-Prinzip.

M a s c h i n e n u n d E VAMasch inen ve r r i ch ten i h re A rbe i t nach dem

EVA-Prinzip.

D r e h m o m e n tEinstellung

Schnellspann-B o h r f u t t e r

G e t r i e b e - L C D -Umschalter Kapazitäts

anzeige

Eingabe Verarbeitung Ausgabe?

A l l e M a s c h i n e n f u n k t i o n i e r e n n a c h d i e s e m

Prinzip, das den Arbeitsablauf einer Maschine vereinfacht darstellt. Die Baugruppeneiner Maschine können dem EVA-Prinzipzugeordnet werden. Das Prinzip lässt sichauch auf andere Bereiche übertragen, z. B.in der Kar ikatur [S.

A k k u

[S Maschinenelemente eines Akku-Bohrschraubers

Geschwindigkeitsstufenschalter

[£ Karikatur zum EVA-Prinzip

[B Maschinenelemente eines Handrührers

5 9 Beschreibe das EVA-Prinzipam Beispiel des Akku-Bohrschraub e r s ® .

6 • Wählt In der Gruppe Maschinen aus ve rsch iedenen Anwen

dungsbereichen aus. Benennt die

einzelnen Baugruppen und erklärtderen Zusammenspiel mithilfe desEVA-Prinzips.

7 • Erstelle mit einem Partner einPlakat mi t der Skizze einer Maschine, ähnlich wie dies In Abb. B3, ®

oder H] zu sehen ist. Für weiterf ü h r e n d e I n f o r m a t i o n e n k ö n n tih r auch e ine In te rne t -Recherchedurch führen . S te l l t euer P laka t de rKlasse vor.

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Maschinenelemente im Überblick

Alle Baugruppen in Maschinen setzen sichaus Masch inen te i l en zusammen . D ie häu

figsten sind Achsen, Wellen, Lager, Hebel,

Kupplungen und Räder. Sie heißen Maschin e n e l e m e n t e .

Wel len drehen s ich und le i ten Kräf te

w e i t e r . Achsen tragen drehende Teile, ohneKräfte weiterzuleiten. Sie könnenfeststehen oder sich mitdrehen.

1 \ LU J

sich drehende Teile müssen gut gelagertsein. Man unterscheidet Gleitlager undWälzlager (Rollenlager).

Kupplungen verbinden die Endenzweier Wellen miteinander. Manunterscheidet feste, bewegliche undschaltbare Kupplungen.

- C S U

Stangen übertragen Kräfte vorwiegendin Längsrichtung.

Räderfindet man in und an Maschinen in vieien Formen und Größen. Sieübertragen Drehkräfte und könnensie verändern.Seile, Riemen und Ketten können Zugkräfte weiterleiten.

Eine Kurbel ist ein einarmiger Hebelzum Drehen einer Welle.

T

Hebel drehen sich um einen Drehpunkt.Man unterscheidet zweiarmige undeinarmige Hebel. Mit Hebein lassen sichz. B. mit kleinem Kraftaufwand und langem Hebelarm große Kräfte erzeugen.

loa) Nenne für jedes auf Seite100 dargestellte Maschinenelem e n t m i n d e s t e n s z w e i M a s c h i n e nals Beispiele, in denen sie verwend e t w e r d e n .

9 b) Erkläre für deine Beispieled ie Funk t ion des e inze lnen Maschinenelements für die gesamteM a s c h i n e .

• c) Erörtert In Partnerarbeit, obes für die gefundenen Funktionenandere Maschinenelemente gibt,d ie d ie vo rhandenen e rse tzenk ö n n t e n .

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3 Maschinen und Mobilität

t Maschinenelemente ergeben zusammengefügt eine Baugruppe./ Maschinenelemente können sich in Form und Größe stark unterscheiden.

Hebel und SchubstangenHebel und Schubstangen übertragenBewegungen. Sie wandeln meist auchnoch die Bewegungsrichtung um.

Hebel als LenkungLenkungen sind oft eine besondereAnordnung von Schubstangen, Rädergetrieben und Hebeln.

Räder zur KraftübertragungGetriebe leiten die Kräfte weiter,verteilen sie oder verändern die

LagerGleitlager sind für drehende Elemente,die große Lasten tragen müssen.Sie sind einfach konstruiert. Manverwendet sie für langsam drehendeTeile. Rollenlager sind aufwendig,verringern aber wesentlich besser dieReibung.

A c h s e nA c h s e n w e r d e n i m

Fahrzeugbaubenötigt.Sie ermöglichen,dass sich Räderfrei drehen können.

K u r b e lE i n e K u r b e l i s t e i neinanniger Hebel,der fest mit einerWelle verbundeni s t

W e l l e nRäder auf Wellen drehendiese mit und übertragendadurch Bewegungen.Die Lager der Wellenm ü s s e n L a s t e n u n d z u mTeil schnelle Drehungenauffangen.

ED Maschinenelemente am Beispiel eines Kinderfahrzeugs

2 • a) Beschreibe mögliche Ursachen für den folgenden Defekt;D e r M o t o r e i n e r B o h r m a s c h i n e

läuft, aber das Bohrfutter drehts i c h n i c h t

• b) Beschreibe ähnliche Beispiele, die auf defekte Maschinene l e m e n t e z u r ü c k z u f ü h r e n s i n d .

3 • Wie genau kennst du deinFahrrad? Benenne die Baugruppende ines Fahr rads und beschre ibeihre Funkt ion . Benenne zu e iner

Baugruppe deiner Wahl möglichsta l l e M a s c h i n e n e l e m e n t e .

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Getriebe übertragen und wandeln Kräfte

Maschinen haben Antriebe und Abtriebe,d i e m e i s t e n s n i c h t d i r e k t n e b e n e i n a n d e r

liegen. Dieser Abstand muss überbrückt,die Antriebskraft muss weitergeleitet undangepasst (verstärkt oder abgeschwächt)w e r d e n .

Es kann auch notwendig sein, die Bewegung des Antriebs in der Richtung (Drehen,Hin und Her) und in der Geschwindigkeitzu verändern. Diese Aufgaben erfüllendie Getriebe. Sie gehören zu den Übertragungsteilen.

SchneckenradgetriebeRädergetriebe, dessen Antriebsseite eine Schnecke (wie eineSchraube) und die Abtriebsseiteein Zahnrad ist . Eine Schneckewi rk t w ie e in Zahnrad mi t nureinem Zahn. Die Schnecke isti m m e r d i e A n t r i e b s s e i t e .

StirnradgetriebeRädergetriebe, deren Stirnseitens i ch be rüh ren ode r i ne i nande r

greifen (z. B. Zahnräder).

Übertragungsteil:G e t r i e b e

KegelradgetriebeRädergetriebe mit kegelförmigausgearbeiteten Zahnrädern. Siewerden eingesetzt, wenn dieAn t r i ebs - und Ab t r i ebswe l l en desGetriebes nicht parallel zueinander angeordnet sind (z. B. im90®-Winkel).

ZahnstangengetriebeEs wird eine Drehbewegung ineine geradlinige Bewegungumgewandelt. Die Zahnstangewirkt wie ein abgewickeltesZ a h n r a d .

ZugmittelgetriebeRädergetriebe, deren Räder sichn ich t be rüh ren und m i t e inem

Zugmittel (Kette, Riemen, usw.)m i t e i n a n d e r v e r b u n d e n s i n d .

SchubkurbelgetriebeKann eine Drehbewegung in eineHin- und Herbewegung oder eineHin- und Herbewegung in eineDrehbewegung umwandeln.

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3 Maschinen und Mobilität

)( Von Groß zu Klein bewirkt eine Übersetzung ins Schnelle./ Von Klein zu Groß bewirkt eine Übersetzung ins Langsame.K Die Kräfte am Abtriebsrad verhalten sich umgekehrt proportional zur Drehzahl.

Diese Getriebe übertragen dieDrehbewegung vom Antrieb zum Abtriebmit gleichbleibender Kraft und gleicherUmdrehungszahl. Hier haben dasAntriebsrad (z^) und das Abtriebsrad (z^)die gleiche Größe (gleiche Anzahl vonZähnen oder gleiche Durchmesser).

Große Antriebsräder (z^ = 40 Zähne) undkleine Abtriebsräder (Zj = 20 Zähne)ergeben eine Übersetzung ins Schnelle.Das gilt auch für Ketten z. B. beim Fahrrad.Bei Riemengetrieben benutzt man zurBerechnung die Durchmesser der Räder.

Kleine Antriebsräder (z, = 20 Zähne)und große Abtriebsräder (Zj = 40 Zähne)ergeben eine Übersetzung ins Langsame.Das gilt auch für Ketten. Bei Riemengetrieben benutzt man zur Berechnung dieDurchmesser der Räder.

Bei Stirnradgetrieben gilt: Eine geradeAnzahl Räder (z. ß. 2,4 oder 6 usw.)bewirkt eine Änderung der Drehrichtungam Abtriebsrad. Soll die Drehrichtung anZi und Zj gleich sein, muss zwischen z^und Zj ein zusätzliches, beliebig großesZwischenrad eingebaut sein.

Das Übersetzungsverhältnisw i r d m i t / b e z e i c h n e t .

' Zi 40 ' • '

/ = — = — = 1*2' z , 4 0

Doppelte Drehzahl amAbtrieb, aber die verfügbareK r a f t h a t s i c h h a l b i e r t .

' Z i 2 0 ^

H a l b i e r t e D r e h z a h l a m

Abtrieb, aber die verfügbareKraft hat sich verdoppelt.

Zur Richtungsänderungwird bei Riemengetriebendas Zugmittel zwischenRad 1 und Rad 2 über Kreuz

wie eine liegende Achtgelegt.

1 O Ein Getriebe hat an z 10 Zähne, an Zj ^0 Zähne. Berechne dasÜbersetzungsverhältnis /.Gib an, wie sich die verfügbareK r a f t v e r ä n d e r t .

2q Ein Getriebe hat an z., 10 Zähne, an Zj soll 6-mal mehr Kraft verfügbar sein. Berechne, wie vieleZähne Z2 haben muss.

3 • Baue ein Stirnradgetriebemit folgenden Anforderungen:Das Antriebsrad hatz^ = 30 Zähne.Das An t r i ebs rad und Ab t r i ebs radsollen die gleiche Drehzahl und diegleiche Drehrichtung haben.

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