In Maschinen übernehmen Baugruppen be stimmte Aufgaben (Funktionen). Baugrup pen bestehen aus einzelnen Maschinen teilen (Maschinenelementen), die zu einer Funktionseinheit 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
Antriebsabdeckung Träger-, Gehäuseteii Sicherheitsvorrichtung
Schalter Schalt-, Steuer-, Regelteil
Abtriebs-, Arbeitsteil
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 Technik r 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 e d 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 n te und die Baugruppen.
2 O Ordne den Begriffen der Karikatur in Abb. ES die entspre-
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chenden Begriffe des EVA-Prinzips z u .
3 O Beschreibe an Maschinen im Techn i k raum d ie s i ch tba ren M 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 Handrührer besteht aus wenigen Maschinen elementen ES. Beschre ibe d ie e inze lnen Schr i t te be i der Zubere i
tung von Schlagsahne mithilfe des EVA-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 VA Masch 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 t Einstellung
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 Maschi ne vereinfacht darstellt. Die Baugruppen einer Maschine können dem EVA-Prinzip zugeordnet werden. Das Prinzip lässt sich auch auf andere Bereiche übertragen, z. B. in der Kar ikatur [S.
A k k u
[S Maschinenelemente eines Akku-Bohrschraubers
[B Maschinenelemente eines Handrührers
5 9 Beschreibe das EVA-Prinzip am Beispiel des Akku-Bohrschrau b e r s ® .
6 • Wählt In der Gruppe Maschi nen aus ve rsch iedenen Anwen
dungsbereichen aus. Benennt die
einzelnen Baugruppen und erklärt deren Zusammenspiel mithilfe des EVA-Prinzips.
7 • Erstelle mit einem Partner ein Plakat mi t der Skizze einer Maschi ne, ähnlich wie dies In Abb. B3, ®
oder H] zu sehen ist. Für weiter f ü h r e n d e I n f o r m a t i o n e n k ö n n t ih r auch e ine In te rne t -Recherche durch führen . S te l l t euer P laka t de r Klasse vor.
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Maschinenelemente im Überblick
Alle Baugruppen in Maschinen setzen sich aus Masch inen te i l en zusammen . D ie häu
figsten sind Achsen, Wellen, Lager, Hebel,
Kupplungen und Räder. Sie heißen Maschi n 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, ohne Kräfte weiterzuleiten. Sie können feststehen oder sich mitdrehen.
1 \ L U J
sich drehende Teile müssen gut gelagert sein. Man unterscheidet Gleitlager und Wälzlager (Rollenlager).
Kupplungen verbinden die Enden zweier Wellen miteinander. Man unterscheidet feste, bewegliche und schaltbare Kupplungen.
- C S U
Stangen übertragen Kräfte vorwiegend in Längsrichtung.
Räderfindet man in und an Maschi nen in vieien Formen und Größen. Sie übertragen Drehkräfte und können sie verändern. Seile, Riemen und Ketten können Zug kräfte weiterleiten.
Eine Kurbel ist ein einarmiger Hebel zum Drehen einer Welle.
T
Hebel drehen sich um einen Drehpunkt. Man unterscheidet zweiarmige und einarmige Hebel. Mit Hebein lassen sich z. B. mit kleinem Kraftaufwand und lan gem Hebelarm große Kräfte erzeugen.
loa) Nenne für jedes auf Seite 100 dargestellte Maschinenele m 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 n als Beispiele, in denen sie verwen d e t w e r d e n .
9 b) Erkläre für deine Beispiele d ie Funk t ion des e inze lnen Ma schinenelements für die gesamte M a s c h i n e .
• c) Erörtert In Partnerarbeit, ob es für die gefundenen Funktionen andere Maschinenelemente gibt, d ie d ie vo rhandenen e rse tzen k ö n n t e n .
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Hebel und Schubstangen Hebel und Schubstangen übertragen Bewegungen. Sie wandeln meist auch noch die Bewegungsrichtung um.
Hebel als Lenkung Lenkungen sind oft eine besondere Anordnung von Schubstangen, Räder getrieben und Hebeln.
Räder zur Kraftübertragung Getriebe leiten die Kräfte weiter, verteilen sie oder verändern die
Lager Gleitlager sind für drehende Elemente, die große Lasten tragen müssen. Sie sind einfach konstruiert. Man verwendet sie für langsam drehende Teile. Rollenlager sind aufwendig, verringern aber wesentlich besser die Reibung.
A c h s e n A c h s e n w e r d e n i m
Fahrzeugbau benötigt. Sie ermöglichen, dass sich Räder frei drehen können.
K u r b e l E i n e K u r b e l i s t e i n einanniger Hebel, der fest mit einer Welle verbunden i s t
W e l l e n Räder auf Wellen drehen diese mit und übertragen dadurch Bewegungen. Die Lager der Wellen m ü s s e n L a s t e n u n d z u m Teil schnelle Drehungen auffangen.
ED Maschinenelemente am Beispiel eines Kinderfahrzeugs
2 • a) Beschreibe mögliche Ur sachen 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 dreht s i c h n i c h t
• b) Beschreibe ähnliche Bei spiele, die auf defekte Maschinen e 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 dein Fahrrad? Benenne die Baugruppen de ines Fahr rads und beschre ibe ihre Funkt ion . Benenne zu e iner
Baugruppe deiner Wahl möglichst a 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 und angepasst (verstärkt oder abgeschwächt) w e r d e n .
Es kann auch notwendig sein, die Bewe gung des Antriebs in der Richtung (Drehen, Hin und Her) und in der Geschwindigkeit zu verändern. Diese Aufgaben erfüllen die Getriebe. Sie gehören zu den Übertra gungsteilen.
Schneckenradgetriebe Rädergetriebe, dessen Antriebs seite eine Schnecke (wie eine Schraube) und die Abtriebsseite ein Zahnrad ist . Eine Schnecke wi rk t w ie e in Zahnrad mi t nur einem Zahn. Die Schnecke ist i m m e r d i e A n t r i e b s s e i t e .
Stirnradgetriebe Rädergetriebe, deren Stirnseiten s 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
Kegelradgetriebe Rädergetriebe mit kegelförmig ausgearbeiteten Zahnrädern. Sie werden eingesetzt, wenn die An t r i ebs - und Ab t r i ebswe l l en des Getriebes nicht parallel zueinan der angeordnet sind (z. B. im 90®-Winkel).
Zahnstangengetriebe Es wird eine Drehbewegung in eine geradlinige Bewegung umgewandelt. Die Zahnstange wirkt wie ein abgewickeltes Z a h n r a d .
Zugmittelgetriebe Rädergetriebe, deren Räder sich n 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 .
Schubkurbelgetriebe Kann eine Drehbewegung in eine Hin- und Herbewegung oder eine Hin- und Herbewegung in eine Drehbewegung 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 die Drehbewegung vom Antrieb zum Abtrieb mit gleichbleibender Kraft und gleicher Umdrehungszahl. Hier haben das Antriebsrad (z^) und das Abtriebsrad (z^) die gleiche Größe (gleiche Anzahl von Zähnen oder gleiche Durchmesser).
Große Antriebsräder (z^ = 40 Zähne) und kleine Abtriebsräder (Zj = 20 Zähne) ergeben eine Übersetzung ins Schnelle. Das gilt auch für Ketten z. B. beim Fahrrad. Bei Riemengetrieben benutzt man zur Berechnung 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 Riemenge trieben benutzt man zur Berechnung die Durchmesser der Räder.
Bei Stirnradgetrieben gilt: Eine gerade Anzahl Räder (z. ß. 2,4 oder 6 usw.) bewirkt eine Änderung der Drehrichtung am Abtriebsrad. Soll die Drehrichtung an Zi und Zj gleich sein, muss zwischen z^ und Zj ein zusätzliches, beliebig großes Zwischenrad eingebaut sein.
Das Übersetzungsverhältnis w 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 am Abtrieb, aber die verfügbare K 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 verfügbare Kraft hat sich verdoppelt.
Zur Richtungsänderung wird bei Riemengetrieben das Zugmittel zwischen Rad 1 und Rad 2 über Kreuz
wie eine liegende Acht gelegt.
1 O Ein Getriebe hat an z 10 Zäh ne, an Zj ^0 Zähne. Berechne das Übersetzungsverhältnis /. Gib an, wie sich die verfügbare K r a f t v e r ä n d e r t .
2q Ein Getriebe hat an z., 10 Zäh ne, an Zj soll 6-mal mehr Kraft ver fügbar sein. Berechne, wie viele Zähne Z2 haben muss.
3 • Baue ein Stirnradgetriebe mit folgenden Anforderungen: Das Antriebsrad hatz^ = 30 Zähne. Das An t r i ebs rad und Ab t r i ebs rad sollen die gleiche Drehzahl und die gleiche Drehrichtung haben.
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