Maschinensystemtechnik WS 2015/16 - FSMB

Maschinensystemtechnik
WS 2015/16
Prüfungsinhalt laut FSMB-Forum (Stand: 2015)
Kurzfragenteil

viele 1 zu 1 aus dem Skript

mehrere Jahre früher schrieb einer, das fast alle Fragen aus dem Skript übernommen wurden

Rainflow-Verfahren  kam letztes mal dran

Schubspannung: Schub berechnen, Verläufe zeichnen, Schubschwerpunkte in verschiedene Profile einzeichnen  kam letztes
mal dran
Berechnungsteil

Aufgabe 1: Standard Aufzug Aufgabe:




Seilkraft, Beschleunigungsmoment, Beharrungsmoment und Leistung, Schlupf berechnen
Aufgabe 2: Standard Kran Aufgabe:
Normalkraft und Biegemoment berechnen, verschiedene Nachweise durchführen
Punkte bei den Berechnungen:

für die Formel

für das Endergebnis
 keine Punkte für die eingesetzten Zahlenwerte!!!
Zeitfenster

„Insgesamt eine wie ich finde faire Prüfung, auch wenn die Zeit schon sehr knapp ist und ich keine Zeit mehr hatte, die
Ergebnisse zu kontrollieren.“  Post aus dem Forum
Lernplan
Kurzfragenteil

ich lerne nur die Antworten auf die Kontrollfragen auswendig
Rechenteil

ich lerne alle Berechnungen gescheit  ich bereite mir übersichtliche Unterlagen vor, sodass ich schnell nachschlagen kann
Seite | 1
Kapitel 1
Wiederholungsfragen
1. In welche Gebiete lässt sich die
Systemwissenschaft aufteilen?
 tat

Systemtheorie:


Systemanalyse:


Systemphilosophie
Modellbildung  Simulation
Systemtechnik:

Maschinensystemtechnik
2. Aus welchen Bestandteilen besteht ein System?
 BEAST+U

Beziehungen = Relationen (der Teilsysteme untereinander)

Eingang

Ausgang

Systemgrenze

Teilsysteme (= Elemente)

Umwelt, Systemumgebung
3. Nennen Sie mögliche Eigenschaften eines Systems!
 Roboter (die ersten 4), 3x „a“, „k“ und „Z“

Komplexität

Dynamik

selbstregulierend

selbstkonfigurierend

autonom

autark

adaptiv

kognitiv
4. Aus welchen Elementen besteht ein
Maschinensystem?
 MASST+H, 2 weitere Unterpunkte wie beim System

Mechanische Baugruppen

Antriebe

Sensorik

Steuer- und Leittechnik

Tragwerke

HMI = Human-Machine-Interface

Systemgrenze

Umwelt, Systemumgebung
5. Wie setzt sich ein Antriebssystem zusammen?

Energiespeicher  Energieübertrager  Energiewandler
6. Beschreiben Sie den Zusammenhang zwischen
Systemgröße/Komplexität und dem Grad der
Modularisierung!

indirekt proportional
7. Welche Arten von Sensoren lassen sich
unterscheiden?

resistive Sensoren

induktive Sensoren

kapazitive Sensoren

piezoelektrische Sensoren

optoelektronische Sensoren
8. An wen richtet sich die Maschinenrichtlinie und was
legt sie fest?

MRL richtet sich an Maschinenhersteller

MRL legt fest, wann ein Erzeugnis als Maschine gilt

MRL definiert „Inverkehrbringen“
Seite | 2
Kapitel 2
Übungsbeispiel 1
Von einem Seiltrieb sind nachfolgende Daten gegeben:

Nutzlast 10t

Zwillingsflaschenzug mit 4 tragenden Seilsträngen

QFlasche = 160kg

Laufzeitklasse V2

Lastkollektiv 2 (mittel)
Dimensionieren Sie die Bauteilgrößen:

Seildurchmesser dmin

Seiltrommeldurchmesser Dmin,Tr

Seilrollendurchmesser Dmin,R

Seilausgleichsrollendurchmesser Dmin,AR
Wiederholungsfragen 1
1. Wie lassen sich Drahtseile nach dem Verwendungszweck einteilen?
Nennen Sie je ein Beispiel hierzu!

Laufende Seile: z.B. Hubseile, Aufzugsseile

Stehende Seile: z.B. Führungsseile für Aufzüge, Abspannseile für Masten und Ausleger

Tragseile: z.B. Tragseile für Seilbahnen, Kabelkrane, Kabelschlepper

Anschlagseile: z.B. Anschlagseile zum Anhängen und Umschlingen von Lasten
2. Wozu dient beim Aufzugtreibscheibenantrieb die Gegenscheibe?
Nach welcher Gesetzmäßigkeit lassen sich bei diesem Antrieb die Seilkräfte bestimmen?

Sie dient zur Erhöhung der übertragbaren Umfangskraft 𝐹𝑢 durch einen größeren Umschlingungswinkel 𝛼
 erhöhte Treibfähigkeit

Gesetzmäßigkeit:
𝑆1
𝑆2
≤ 𝑒 µ𝑎
3. Wie kann eine Kausche als Seilendbefestigung montiert sein?

als eingespleißte Kausche

mit Taluritklemme (gepresste Seilhülse)

mit Seilklemmen
4. Nennen Sie zwei lösbare Seilendbefestigungen!

Kausche mit Seilklemmen

Keilschloss
5. Wie heißen die folgenden Seile?
offenes
einlagiges
Kabel-
einfach genähtes Flachseil
Spiralseil
Rundlitzenseil
schlagseil
(gibt auch „doppelt“ genähtes Flachseil)
Flechtseil
(gibt auch Flachlitzenseil)
6. Geben Sie je ein Anwendungsbeispiel für ein laufendes/stehendes Drahtseil und für ein Tragseil

s. Frage 1
7. Wie kann ein Seil an einer Seiltrommel befestigt werden?

Einklemmen des Seils

Durch Seilklemmen
8. Welche Beanspruchung ist bei einer kurzen Seiltrommel am größten? Ist es sinnvoll, die Mitte eines
Trommelmantels durch eine Ringsteife auszusteifen? (Begründung!)

Druck und Biegung infolge Umschnürung

nein, da ein vollständiges Verhindern der Biegung ohnehin nicht möglich ist; es würden zusätzliche Spannungen und evtl.
Spannungsrisse entstehen
Seite | 3
9. Für ein Drahtseil mit 20 mm Durchmesser wird für einen bestimmten Fall in der DIN 15020 ein Beiwert
𝒄 = 𝟎, 𝟏𝟎𝟔 angegeben. Berechnen Sie die größte zulässige Seilkraft!

𝑑𝑚𝑖𝑛 = 𝑐√𝑆𝑚𝑎𝑥
mit
𝑆𝑚𝑎𝑥 – größte rechnerische Seilzugkraft
10. Welche drei Beanspruchungsarten sind bei Seiltrommeln von Bedeutung?
Welche davon ist die kritischste bei kurzen Seiltrommeln?

Torsion

Biegung

Örtliche Druck- und Biegespannung durch Seilauflauf (kritisch)
11. Geben Sie den Bereich der Nennfestigkeit der Einzeldrähte der in der Fördertechnik eingesetzten
Drahtseile an!

1570 MPa – 2450 MPa
12. Welche Einflüsse berücksichtigt der Beiwert c bei der Berechnung eines Seildurchmessers nach DIN
15020?

übliche oder gefährliche Transportart

nicht drehungsfreie oder drehungsfreie Drahtseilart

Triebwerkgruppe (Lastkollektiv, Laufzeitklasse)

Nennfestigkeit der Einzeldrähte
13. Was versteht man unter einem „drehungsfreien“ bzw. „drehungsarmen“ Seil?

keine oder geringe Drehung des Seils um seine Längsachse
unter der Einwirkung einer in Richtung der Seilachse wirkenden ungeführten Kraft
14. Was versteht man unter einem „spannungsarmen“ (auch „drallarm“) Seil?

kein oder geringes Treten der Litzen und Drähte des Seils aus dem Seilverband
nach dem Entfernen der Abbindungen vom Ende des Seiles
15. Skizzieren Sie die Abwicklung der inneren und äußeren Drähte einer zweilagigen Litze in Kreuzverseilung
und Parallelverseilung und benennen Sie die wesentlichen geometrischen Größen!
16. Gegeben ist nachfolgender Seiltrieb:
Last: 𝑄
Wirkungsgrad einer Seilrolle: 𝜂𝑅
Beiwert für Seilberechnung: 𝑐
Beiwert für Seilrolle: ℎ1
Beiwert für Seilrolle: ℎ2
Hubhöhe des Hakens: 𝐻
Trommeldurchmesser: 𝐷𝑇𝑟
16.1 Wie viele Seilwindungen müssen bei tiefster Stellung des Hakens auf der Seiltrommel verbleiben?

Mindestens 2 Seilwindungen (Fördertechnik 1, Hoffmann)
16.2 Geben Sie an:
a) den Wirkungsgrad des Flaschenzugs 𝜼𝑭

1
𝑛
1−𝜂𝑅
𝑛
1−𝜂𝑅
𝜂𝐹 = ⋅
mit
𝑛=4
(𝑛 – Anzahl der Seilstränge in einem Flaschenzug)
Seite | 4
b) den Wirkungsgrad des Seiltriebes 𝜼𝑺

mit
𝜂𝑆 = 𝜂𝐹 ⋅ 𝜂𝑅𝑖 ⋅ (𝜂 𝑇𝑟 )
𝑖=3
(𝑖 – Zahl der festen Rollen zwischen Seiltrommel und Flaschenzug)
c) die maximale Seilzugkraft 𝑺𝒎𝒂𝒙

𝑆𝑚𝑎𝑥 =
𝑄𝑔
𝑖
𝑛 𝜂𝐹 𝜂𝑅
=
𝑄𝑔
mit
𝑛 𝜂𝑆
𝑛 = 4,
𝑖=3
d) den minimalen Seildurchmesser 𝒅𝒎𝒊𝒏

𝑑𝑚𝑖𝑛 = 𝑐 ⋅ √𝑆𝑚𝑎𝑥
e) den minimalen Seilrollendurchmesser 𝑫𝒎𝒊𝒏

𝐷𝑚𝑖𝑛 = ℎ1 ⋅ ℎ2 ⋅ 𝑑𝑚𝑖𝑛
f) die Windungszahl 𝒎 der Seiltrommel

𝐻 = 𝑚 𝐷𝑇𝑟 𝜋

𝑚=
16.1)
𝐻
𝐷𝑇𝑟 𝜋
⋅𝑛+2
mit
𝑛=4
(+2 – es müssen mind. 2 Windungen auf der Seiltrommel verbleiben, s. Frage
17. Die skizzierte Scheibe treibt ein Seil an. Bestimmen Sie die maximal übertragbare Umfangskraft 𝑭𝒖−𝒎𝒂𝒙 !
Umschlingungswinkel: 𝛼 = 180°
Scheibendurchmesser: 𝐷 = 2𝑚
Reibwert Seil-Futter: µ = 1/𝜋
Seilkraft: 𝑆2 = 10𝑘𝑁

𝐹𝑈 = 𝑆1 − 𝑆2 = 𝑆2 (𝑒 µ𝛼 − 1) = 17,18𝑘𝑁
mit
𝛼=𝜋
Wiederholungsfragen 2
1. In welche Gruppen werden Ketten nach ihrer Anwendungsart eingeteilt?

Antriebsketten

Förderketten

Lastketten
2. Erklären Sie in Stichworten alle Bestandteile dieser Kurzbezeichnung: „Kette DIN 5684 - 6 - 8 x 24 bk“!

Norm „DIN 5684“: lehrenhaltig, Ketten für Hebezeuge

Güteklasse 6

Nenndicke 𝑑 = 8

Teilung 𝑡 = 24 𝑚𝑚

Ausführung 𝑏𝑘 = 𝑏𝑙𝑎𝑛𝑘
3. Wie lassen sich Stahlketten nach ihrer Verwendung unterscheiden? Nennen Sie vier Beispiele für
Stahlgelenkketten!

Verwendung von Stahlketten: s. Frage 1

4 Beispiele für Stahlgelenkketten:

Buchsenkette

Hülsenkette

Rollenkette

Zahnkette
4. Warum ist es zweckmäßig, die Antriebseinheit eines Kettenzuges mit einer Rutschkupplung auszustatten?

wegen des unrunden Laufs der Kette (Polygoneffekt) – Ausgleich mit Rutschkupplung
5. Sind Ketten für die Förderung aus großen Tiefen (z. B. Bergwerk) geeignet? Begründen Sie Ihre Aussage!

ja, Förderketten sind durch ihre Robustheit zum Bewegen von Lasten unter den schwierigsten Bedingungen geeignet
6. Nennen Sie drei Vorteile von Drahtseilen gegenüber Ketten!
 ruhigerer Lauf
 geringere Geräuschentwicklung
 geringeres Gewicht
 höhere Arbeitsgeschwindigkeiten
Seite | 5
Übungsbeispiel 3
Von einem Kranlaufrad sind gegeben:

Rmax = 450 kN

Rmin = 180 kN

vKr = 100 m/min

20% Betriebsdauer
Ermitteln Sie den Laufraddurchmesser d1 nach DIN 15070!
Wiederholungsfragen 3
1. Nennen Sie gebräuchliche Schienenarten in der Fördertechnik und geben Sie jeweils einige Bewertungsund Einsatzkriterien an!




Flachschienen:

kleine bis mittlere Belastungen

aus hochfesten Stählen
Kranschienen:

für größere Belastungen: Kranschienen nach DIN 536, Form A oder F

aus warmgewalzten hochfesten Stählen
Bahnschienen:

hohes Widerstandsmoment

Verlegung auf Beton oder Schwellen möglich
Sonderschienen:


für besondere Beanspruchungen und Einsatzfälle
Schienen für Unterflanschbahnen:

für Hängebahnen, Kreisförderer etc.

Spezialprofile
2. Welche Fahrwiderstandskomponenten sind bei wälzgelagerten Laufrädern mit Spurkränzen zu
berücksichtigen?

𝐹𝑊𝑅 - Rollwiderstand

𝐹𝑊𝑍 - Zapfenreibung

𝐹𝑊𝑆 - Spurkranzreibung
3. Nennen Sie fünf Einzelwiderstände, aus denen sich der Fahrwiderstand von Kranlaufwerken
zusammensetzen kann!

𝐹𝑊𝑅 - Rollwiderstand

𝐹𝑊𝑍 - Zapfenreibung

*𝐹𝑊𝑆 - Spurkranzreibung

*𝐹𝑊𝐻 - Horizontal-Führungsrollenreibung

𝐹𝑊𝑁 - Nabenstirnflächenreibung
*: entweder 𝐹𝑊𝑆 oder 𝐹𝑊𝐻
Wiederholungsfragen 4
1. Wie lassen sich mechanische Bremsen in der Fördertechnik nach ihrer Bauart unterteilen?

Backenbremsen (Trommelbremsen)

Scheibenbremsen

Bandbremsen

Kegelbremsen
2. Welcher Unterschied in der Kraftübertragung besteht bei einem Zahngesperre und einem Freilauf beim
Blockieren?

Freilauf: Reibschluss

Zahngesperre: Formschluss
3. Welche Teilmomente müssen bei der Bestimmung des erforderlichen Bremsmomentes für ein Kranfahrwerk
berücksichtigt werden?

𝑀𝑇 - Verzögerungsmoment der translatorisch bewegten Massen

𝑀𝑅 - Verzögerungsmoment der rotierenden Massen

𝑀𝑊 - abzubremsendes Moment aus Windkräften
Seite | 6

𝑀𝐹 - bremsend wirkendes Moment infolge von Fahrwiderständen
4. Wie lassen sich Bremsen nach ihrer Aufgabenstellung unterteilen?

Haltebremsen

Stoppbremsen, Verzögerungsbremsen

Sperrbremsen

Regelbremsen
5. Bei welchem Fördergerät werden Kegelbremsen häufig eingesetzt in Verbindung mit einem
Verschiebeankermotor?

Kegelbremsen häufig in Bremsmotoren
Bremsmotoren häufig in Elektrozügen, Fahrwerken von kleinen Kränen und als Teil eines Aufsteckfahrantriebes
(Fördertechnik 1, Hoffmann)
6. Erklären Sie die Wirkungsweise eines Bremslüfters!

über einen Elektromotor wird die Haltekraft einer Feder / eines Gewichts in einer Bremse überwunden  die Bremse gelüftet
7. Schema eines Hubwerkes:
7.1 Geben Sie das statische Lastmoment beim Hubwerk bezüglich der Motorwelle an!
a) im Bremsfall

𝑀𝐵 =
𝑄𝑔𝑒𝑠 𝑔
𝑖𝐹
1
⋅ ⋅ 𝑟𝑇 ⋅ 𝜂𝑔𝑒𝑠
𝑖
mit
𝑖𝐹 = 8
(𝑖 - Übersetzung zw. Brems-/Motorwelle und Trommelwelle, 𝑖𝐹 - Übersetung des Flschenzugs,
𝑄𝑔𝑒𝑠 - Gesamtlast = Nutzlast 𝑄 + Totlast 𝑄𝐸 (Lastaufnahmemittel, Anschlagmittel))
b) beim Anfahren

𝑀𝐵 =
𝑄𝑔𝑒𝑠 𝑔
𝑖𝐹
1
1
𝑖
𝜂𝑔𝑒𝑠
⋅ ⋅ 𝑟𝑇 ⋅
mit
𝑖𝐹 = 8
8. Welcher physikalische Ansatz liegt der Reduktion von Massenträgheitsmomenten zugrunde?

Energieerhaltungssatz
9. Geben Sie die Formel für die "spezifische Reibleistung" mit Dimension an und erläutern Sie die einzelnen
Größen!

zul. spez. Reibleistung = (𝑝 ⋅ 𝑣1 ⋅ µ)𝑧𝑢𝑙 ,
[zul. spez. Reibleistung] = 𝑊/𝑐𝑚2
mit

𝑣1 [𝑚/𝑠] - Umfangsgeschwindigkeit am Reibdurchmesser bei Bremsbeginn

𝑝 [𝑁/𝑐𝑚2 ] - Flächenpressung zwischen Bremsbelag und Bremstrommel

µ [ ] - Gleitreibungskoeffizient zwischen Bremsbelag und Bremstrommel
10. Werden bei Kranhubwerken die Betriebsbremsen i. a. auf der Antriebseite des Getriebes (also zwischen
Motor und Getriebe) oder auf der Abtriebseite des Getriebes installiert? (Begründung!)

auf der Antriebsseite, weil: höhere Drehzahl  kleiner Momente  kleinere Bremsen
11. Das auf die eigene Drehachse 2 bezogenen Massenträgheitsmoment J2 soll auf die Drehachse 1 bezogen
(reduziert) werden!

𝜔
2
𝐽2,𝑟𝑒𝑑 = 𝐽2 ( 2 )
𝜔1
Seite | 7
Kapitel 3
Wiederholungsfragen
1. Wie kann man die Drehrichtung bei einem Drehstromasynchronmotor umkehren?

Vertauschen von zwei Phasen
2.1 Bestimmen Sie für einen Drehstrommotor mit 𝒑 = 𝟐 Polpaaren, der mit einer Netzfrequenz von 𝒇 = 𝟓𝟎 𝑯𝒛
betrieben wird, die Synchrondrehzahl 𝒏𝒔 !

𝑓
𝑛𝑠 = = 25 𝑠 −1 = 1500 𝑚𝑖𝑛−1
𝑝
2.2 Welche Betriebsdrehzahl n ergibt sich mit einem Schlupf s?

𝑛 = 𝑛𝑆 (1 − 𝑠)
3. Skizzieren Sie die Schaltungen von Gleichstrommotoren für die Bauarten: a) Reihenschlussmotor
b) Nebenschlussmotor c) Doppelschlussmotor
und tragen Sie die jeweils zugehörige Kennlinie in das untenstehende Diagramm ein!
Seite | 8
4. Kennzeichnen Sie für eine Gleichstrommaschine im 4-Quadranten-Betrieb die Bereiche: Heben, Senken mit
durchziehender Last, Nachlaufbremsen, Senken mit Kraft! In welchen Quadranten arbeitet die Maschine
generatorisch?
5. Das Arbeitsspiel eines Krans setzt sich folgendermaßen zusammen:
Last anhängen: 2,0 Minuten
Last heben: 0,6"
Kran verfahren: 1,3"
Last motorisch senken: 0,6"
Last abhängen: 1,0"
leeren Haken heben: 0,6"
Kran verfahren: 1,3"
Leeren Haken motorisch senken: 0,6"
5.1 Berechnen Sie die relative Einschaltdauer 𝒕𝒓 des Hubwerkmotors?
1) Voraussetzung:
2) 𝑡𝑟 =
𝑡𝐵
𝑡𝐵 + 𝑡𝑆𝑡
=
𝑡𝑔𝑒𝑠 < 10 𝑚𝑖𝑛
4 ⋅ 0,6 𝑚𝑖𝑛
4 𝑚𝑖𝑛
= 30%
(𝑡𝐵 - Belastungszeit des Motors während eines Arbeitsspieles: hier nur Senken und Heben
aufaddieren, 𝑡𝑆𝑡 - Zeit der stromlosen Pausen: hier An- und Abhängen der Last sowie Kranverfahren)
5.2 Die thermisch erforderliche Motornennleistung 𝑷𝒏,𝒕𝒉 beträgt 145 kW bei der oben berechneten relativen
Einschaltdauer 𝒕𝒓 . Wie groß muss die Motornennleistung 𝑷𝑵 nach Herstellerliste sein, wenn die relative
Einschaltdauer 𝒕𝒓,𝑳𝒊𝒔𝒕𝒆 nach Herstellerliste 25 % beträgt?

𝑃𝑁 = 𝑃𝑁,𝑡ℎ √
𝑡𝑟
𝑡𝑟,𝐿𝑖𝑠𝑡𝑒
= 158,84 𝑘𝑁
6. Wie ändert sich die Drehzahl n des Nebenschlussmotors, wenn in den Erregerkreis ein Widerstand zur
Schwächung des Feldes eingeschaltet wird?

Feldschwächung  geringerer Widerstand („dreht sich leichter“)  Drehzahl steigt
7. Wie kann man die Drehrichtung umkehren bei
a) Drehstromasynchronmotor,

zwei Phasen vertauschen
b) Gleichstrom-Nebenschluss-Motor?

Anker- oder Erregerkreis umpolen
8. Welche unterschiedlichen Typen von Drehstrom-Asynchronmotoren gibt es?

Käfig-/Kurzschlussläufer

Schleifringläufer
Seite | 9
9. Vervollständigen Sie die Ersatzschaltbilder und geben Sie an, welcher Asynchron-Drehstrom-Motor
dargestellt ist.
a) Ständerwicklung in Sternschaltung
b) Ständerwicklung in Dreieckschaltung
10. Gegeben ist nachfolgende Schaltung eines Elektromotors:
10.1 Welche Schaltung ist dargestellt?

Nebenschlussmotor
10.2 Zeichnen Sie in das untenstehende Diagramm die Drehzahl-Drehmoment-Kennlinie des Motors ein!
Wie ändert sich die Kennlinie, wenn:
a) der Widerstand 𝑹𝑨 eingefügt wird,

𝑛0 gleich, Kennlinie steiler abfallend
b) der Widerstand 𝑹𝑬 eingefügt wird,

𝑛0 höher, Kennlinie steiler abfallend
c) die Klemmenspannung 𝑼 verringert wird.

Kennlinie parallel zur Ursprungskennlinie nach unten verschoben
Seite | 10
11. Im folgenden Diagramm ist das Kennlinienfeld einer Hubwerkschaltung dargestellt:
a) Welcher Hubwerksmotor wird hier verwendet?

Asynchronmotor mit Schleifringläufer
b) Mit welcher Stromart wird dieser Motor betrieben?

Drehstrom
c) Wie kann man bei diesem Motor die Drehrichtung umkehren?

Vertauschen von 2 Phasen
d) Kennzeichnen Sie im Diagramm die Bereiche Heben, untersynchrones Senken, übersynchrones Senken
𝑛

Heben: 0 <

übersynchrones Senken:

untersynchrones Senken:
𝑛𝑠𝑦𝑛
𝑛
𝑛𝑠𝑦𝑛
<0
𝑛
𝑛𝑠𝑦𝑛
<0
&&
&&
0<
𝑀
𝑀𝑁
𝑀
𝑀𝑁
<0
e) In welchem dieser Bereiche arbeitet der Motor generatorisch?

dort, wo die Vorzeichen des Moments und der Drehzahl unterschiedlich sind ( Quadranten II und IV)
f) Wodurch wird der unterschiedliche Verlauf der Gegenstrombremsstufen der Kennlinie I und der Kennlinie II
erreicht?

Ändern des Widerstands
g) Wie groß ist die Synchrondrehzahl, wenn der Motor mit 4 Polpaaren arbeitet?

𝑓
50
𝑝
4
𝑛𝑠 = =
𝑠 −1 = 750 𝑚𝑖𝑛−1
Seite | 11
12. Im folgenden Diagramm ist das Anlass-Kennlinienfeld eines Schleifringläufermotors dargestellt.
a) Mit welcher Stromart wird dieser Motor betrieben?

Drehstrom
b) Wodurch werden diese unterschiedlichen Anlasskennlinien bewirkt?

Anlasswiderstände im Ankerkreis
c) Wie wird der Unterschied zwischen der Kennlinie A und der Kennlinie B erreicht?

𝑅𝐴 > 𝑅𝐵
d) Zeichnen Sie einen Anlassvorgang bei Nennlast mit einem maximalen Anzugsmoment von 𝑴𝑨 = 𝟏, 𝟓 ⋅ 𝑴𝒏𝒆𝒏𝒏 in
das Kennlinienfeld ein!
1) die Linie mit dem kleinsten Bauch (mit dem größten Widerstand) wählen  A
2) Zick-Zack-Linie vom Schnittpunkt der Linie aus 1) mit der 𝑀/𝑀𝑛𝑒𝑛𝑛-Achse aus skizzieren (parallel zu 𝑀/𝑀𝑛𝑒𝑛𝑛-Achse)
e) Wie groß ist das Kippmoment 𝑴𝑲 ?

𝑀𝐾 = 2,5 ⋅ 𝑀𝑛𝑒𝑛𝑛
auf S. 3-27 steht (2 … 3,5) ⋅ 𝑀𝑁
f) Kennzeichnen Sie den Nennbetriebspunkt im Diagramm und bestimmen Sie den zugehörigen Schlupf!

𝑛 = 𝑛𝑆 (1 − 𝑠) (s. Frage 2.2)  𝑠 = 1 −
𝑛
𝑛𝑠
= 1 − 0,95 = 5%

𝑛
𝑛𝑠
beim Nennbetriebspunkt aus dem Diagramm auslesen
g) Wie können Sie bei diesem Motor die Drehrichtung ändern?

Vertauschen von zwei Phasen
h) Nennen Sie für diesen Motor drei grundsätzliche Möglichkeiten zur Drehzahlsteuerung!

Frequenzumrichter

Polpaarumschaltung

Steuerung der Ständerspannung

Läuferwiderstände/Läufergegenspannung (nur bei Schleifringläufern)
13. Zeichnen Sie das Motormoment für den Anlaufvorgang ein, um ruckfrei den Betriebspunkt A zu erreichen.
Seite | 12
Kapitel 4
Frage: Rittersches Schnittverfahren
Antwort: Rittersches Schnittverfahren dient zur Bestimmung von einzelnen Stabkräften. Grafisch: Cremonaplan???
Schreib ich zumindest hin, wenn das gefragt wird.
Wiederholungsfragen 1
1. Gegeben ist ein ebenes Fachwerk mit 23 Stäben. Wie viele Knoten sind erforderlich, damit dieses Fachwerk
statisch bestimmt ist?

2𝑘 = 𝑠 + 𝑢  2𝑘 = 23 + 3  𝑘 = 13 mit 𝑢 - Anzahl der unbekannten Lagerreaktionskräfte,
𝑠 - Anzahl der Stäbe, 𝑘 - Anzahl der Knoten

bei räumlichen Fachwerk: 3𝑘 = 𝑠 + 𝑢
2. Ein Kragarm wird durch die Kraft F belastet.
Zeichnen Sie für die dargestellten Querschnittsformen qualitativ den Schubspannungsverlauf und die Lage des
Schubmittelpunktes ein!
Seite | 13
3. Der dünnwandige Kastenquerschnitt wird mit einem Torsionsmoment MT belastet. Das Moment verursacht
im Punkt 1 eine Schubspannung von 20 N/mm². Wie groß ist die Schubspannung in den Punkten 2 und 3?

bei geschlossenen Profilen gilt:

𝑇 - Schubfluss

𝜏 - Schubspannung

𝑡 – Profildicke
𝑇 = 𝜏 ⋅ 𝑡 = 𝑘𝑜𝑛𝑠𝑡.
mit:
𝑡1

𝜏𝑖 = 𝜏1

𝜏2 = 20
𝑚𝑚2 𝑡

𝜏3 = 20
𝑚𝑚2 1,5𝑡
𝑡𝑖
𝑁
𝑁
2𝑡
= 40
2𝑡
𝑁
𝑚𝑚2
≈ 26,7
𝑁
𝑚𝑚2
Wiederholungsfragen 2
1. Wie werden nach DIN EN 13001 Teil 2 die auf ein Krantragwerk wirkenden Lasten eingeteilt?

regelmäßige Lasten (Betrieb, Eigenlast, Hublast)

nicht regelmäßige Lasten (Wind, Wärme, Schnee, Eis)

außergewöhnliche Lasten (Prüflasten, Not-Aus, Montage, Demontage)
2. Wozu dienen die Dynamikbeiwerte 𝝓𝟏 bis 𝝓𝟕 ?

zur Bestimmung der Lasteinwirkungs- und Spannungsverläufe
3. Erläutern Sie die Vorgehensweise nach der Methode der Grenzzustände. Welche Festigkeitsnachweise
können damit erbracht werden.

Festigkeitsnachweise gegen Fließen und elastische Instabilität bei Kranen

Vorgehen:
1) charakteristische Lasten 𝑓𝑖 mit den Faktoren 𝜙𝑖 multiplizieren
2) dann mit Teilsicherheitsbeiwerten 𝛾𝑝 zu Lastkombinationen 𝐹𝑗 zusammenfassen
3) dann gegebenenfalls mit 𝛾𝑛 multiplizieren
4) damit dann die resultierende Lasteinwirkungen (Schnittgrößen) 𝑆𝑘 berechnen
5) mit 𝑆𝑘 dann die Spannungen 𝜎1𝑙 und 𝜎2𝑙 berechnen
6) mit den Spannungen 𝜎1𝑙 und 𝜎2𝑙 die nominale Bemessungsspannung 𝜎𝑙 berechnen
7) und 𝜎𝑙 mit lim 𝜎 = 𝑅𝑑 /𝛾𝑚 vergleichen, wobei 𝑅𝑑 - Festigkeit vom Werkstoff, 𝛾𝑚 - Streuung des Werktstoffkennwerts 𝑅
Zusatz – Rainflow-Verfahren (da es letztes Jahr drankam)
Seite | 14
Berechnungen – Informationen aus dem Forum
Hätte mal ne Frage zur SS2007 Aufgabe 1.3
Woher weiss man, dass 0,8 * Kippmoment die "Grenze der Erträglichkeit" ist. Eventuell bin ich blind oder bescheuert, aber mir ist
das neu
hat sich gerade erledigt...steht im Skript S. 3.6-11 -> ich war also blind
2.Frage:
Bei SS2007 die 2. Aufgabe, Teilaufgabe 2.2.1 bringen die aus der Tabelle die Klasse S4 heraus, warum das? Ich hätte laut Tab 4.55 die Klasse S5 herausbekommen! Danke schon mal!
--So wie ich das sehe ist bei SS2007 - Aufgabe 2 die S-Klasse gegeben mit S5 und muss nicht bestimmt werden.
--4.4: ungünstigste Position: y'=64a
Bremsen beim Fahren von links nach rechts
4.5: Momentengleichgewicht um linken Radaufstandspunkt und Kräftegleichgewicht horizontal
=> b_v=0,63 m/s²
--Flaschenzug:
Hallo,
ich hätte eine generelle Frage zur festen Rolle.
Wann wird eine feste Rolle als solche gezählt, also mit i = 0?
Bei A1 beispielsweise hätte ich gesagt, dass die beiden Rollen, die auf den Achsen der Seiltrommeln fest gelagerrt sind je als feste
Rollen gelten.
Bei A2 finde ich immer 3 und nicht 2 feste Rollen...
Gibts eine allgemeingültige Definition?
--Also bei A1 hättest du grundlegend recht, aber die Defintion von von i (=Anzahl der festen Rollen) ist auf S. 2-34 und heißt: "Zahl
der festen Rollen zwischen Seiltrommel und Flaschenzug".
Das heißt, dass bei Aufgabe 1 keine Rolle ZWISCHEN Trommel und Flaschenzug ist.
Bei Aufgabe 2 sind genau 2 Rollen ZWISCHEN Trommel und Flaschenzug.
Hoffe ich konnte dir helfen..
--und wie definiere ich, welche Rollen zum Flaschenzug zugezählt werden, und welche nicht?
--Du nimmst die letzte lose Rolle des Flascehnzuges, schaust, wo die Seiltrommel st und zählst die festen Rollen dazwischen
--Hallo,
kann mir einer erklären, was der da bei Aufgabe 7, 2. Teilaufgabe rechnet?
Ich hab mir da einen totalen Bulls*** aufgeschrieben:
a_max = m*g/2 - F_W*g/R
WTF?
--m*a_grenz = F_A - F_W = 0,5*R*mü - F_W
--OBEN BIS 2/2010
UNTEN AB 2/2010
--FRage zur Übung Aufgabe 11:
zum Schluss beim Nachweis...wie komm ich da auf das (sigma)sd ???
Das (sigma)sd ist in dem Fall die maximale Ausschlgspannung nach oben und nach unten. Da in der Tabelle schon 2*sigma_a
gegeben ist, kannst du den höchsten Wert nehmen
--Hallo,
gamma-p=1 immer dann einsetzen wenn du Sigma_sd für den Ermügungsfestigkeitsnachweis berechnest. Steht im Skript S. 4-84.
--Seite | 15
Hab noch eine Frage zur Übungsaufgabe 4.5:
Wie kommen die denn auf die max. Verzögerung? Ich hab leider nur das Endergebnis.
Momenten-GG um linken Radaufstandspunkt und Kräfte-GG in horz richtung
dann nach bv auflösen
--servus,
weiß jemand, wieso seht bei der Aufgabe 7.2 Fa = 0,5 R? wieso 0,5?
danke
Es wird wohl davon ausgegangen, dass sich der Brückenkran auf 4 Laufrädern bewegt (steht glaub ich ned explizit drin - ich habs
ned gefunden...).
R ist ja die Gesamtlast (Last, Katze, Brücke).
2 der 4 Räder sind treibende Räder und daher kommt das 1/2 bei der Berechnung der Reibkraft der Antriebsräder.
--Zu Aufgabe 7.2: wieso wird berechnet a_gr * m = F_A - F_W und nicht F_A + F_W?
Angenommen das Ding fährt nach links, dann zeigt m*a auch nach links. Reibungskraft F_A ist der Beschleunigung
entgegengesetzt (passt), aber auch der Fahrwiderstand müsste doch der Beschleunigung entgegengesetzt sein, oder irre ich mich
da?
--Um den Kran zu beschleunigen musst du zum einen die Beschleunigung a_gr*m an sich aufbringen, zum anderen musst du den
Fahrwiderstand F_W überwinden. Die Beschleunigung erfolgt ja durch die Kraft F_A, d.h. die maximale Reibung die du übertragen
kannst.
--Aufgabe 9: so kommt man auf Fp:
Fp= 0,5* ((0,5 Gbrücke+ Gkatze)*Phi_1*gamma_p_1+P*Phi_2*gamma_p_2);
Fp_stab= Fp/(cos alpha);
anderer schrieb:
G_Br und G_Ka mit phi_1 und gamma_p,1
P mit phi_2 und gamma_p,2
Also Standard eigentlich. Wir haben nur ungünstige Lasten.
Zu beachten ist, dass G_Br nur mit Faktor 0,5 einfließt.
Um dann die Kraft auf eine einzelne Pendelstütze zu erhalten muss man nochmal mit 0,5/cos(alpha) multiplizieren. alpha lässt sich
zu ca. 13,5° aus der Geometrie berechnen.
--Servus,
kann mir jemand erklären, wie ich bei der e-learning Aufgabe 2 ("Seiltriebberechnung für Kranausleger") in moodle auf den
"Widerstand durch Durchziehen des Hubseils S1" komme?
--Hilfreich ist das Bild in der Lösung (auf das i bei der Lösung klicken).
Der Flaschenzug wird nach links gezogen. Das Seil durchläuft also die Rollen von Flaschenzug. Dabei entstehen Reibungsverlust,
weswegen F_2 größer als F_3 ist. Daher ist der Widerstand F_W = F_2 - F_3.
Nun wird das Seil irgendwo am Flaschenzug freigeschnitten. Die Seilkraft dort ist F_1. Um auf F_2 zu kommen muss man
ausgehen von der Schnittstelle nun über eine Rolle laufen. Das Seil bewegt sich in F_2-Richtung. F_2 ist also größer als F_1. Daher
ist F_2 = 1/eta_R * F_1. Gleiche Überlegung gilt für F_1 und F_3. Das Seil läuft entgegengesetzt F_3. Damit man F_3 aufbringen
kann, muss man an der Schnittstelle stärker ziehen, weil Reibungsverluste an 4 Rollen auftreten. Also ist F_3 = eta_R^4 * F_1.
Die drei Gleichungen zusammen ergeben F_W = F_1 * (1/eta_R - eta_R^4).
F_1 ergibt sich aus dem Flaschenzug selber und wird standardmäßig berechnet. Die Last wird durch 4 (4 Stränge) und den
Flaschenzugwirkungsgrad eta_F geteilt. Der wird ebenfalls standardmäßig mit eta_F = 1/4 * (1 - eta_R^4) / (1 - eta_R)
berechnet. Da die Erbeschleunigung und die Beschleunigung in Richtung der Katzen-Laufrichtung auf die Last wirken, muss man
den gesamten Beschleunigungvektor mit a_ges = sqrt(g^2 + a^2) berechnen.
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