Landtechnik - Berufsbildende Schulen · 2020. 8. 12. · Schulartenspezifischer . Bildungsstandard in der Berufsbildung Höhere land- und forstwirtschaftliche Schulen (HLFS) Kompetenzmodell,

Schulartenspezifischer Bildungsstandard in der Berufsbildung Höhere land- und forstwirtschaftliche Schulen (HLFS) Kompetenzmodell, Deskriptoren und ausgewählte Unterrichtsbeispiele

Landtechnik 13. Schulstufe

(März 2017)

www.bildungsstandards.berufsbildendeschulen.at

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Die vorliegende Broschüre zum Bildungsstandard „Landtechnik“ in der Berufsbildung dokumentiert das Ergebnis eines mehrjährigen Entwicklungsprozesses und versteht sich als „work in progress“. In der Pilotierungsphase 2014/2015 wurden 24 Unter-richtsbeispiele erstmals an einer Pilotschule im Unterricht erprobt und auf Basis der Rückmeldungen der Pilotlehrer/innen sowie Schüler/innen im Sinne der Qualitäts-entwicklung überarbeitet. Ab sofort stehen nun allen interessierten Lehrerinnen und Lehrern unter www.bildungsstandards.berufsbildendeschulen.at ein Kompetenzraster, Deskriptoren und eine Sammlung von Unterrichtsbeispielen für ihren Einsatz im kompetenzorien-tierten Unterricht zur Verfügung. Wieselburg, März 2017 (1. Auflage)

http://www.bildungsstandards.berufsbildendeschulen.at/

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Inhaltsverzeichnis Vorwort der Steuerungsgruppe ................................................................................... 5 Vielfalt und Qualität der Berufsbildung ....................................................................... 5 Bildungsstandards in der Berufsbildung ..................................................................... 5 Elemente von Bildungsstandards in der Berufsbildung .............................................. 6 Funktionen der Bildungsstandards ............................................................................. 6 Entwicklungsplan ........................................................................................................ 7 1 Einleitung ........................................................................................................... 9 2 Das allgemeine Bildungsziel der HLFS ............................................................ 10 3 Lernergebnisse des Lehrplanbereiches Landtechnik ....................................... 13 4 Das Kompetenzmodell Landtechnik ................................................................. 14 5 Liste der verwendeten Deskriptoren ................................................................. 16 6 Ausgewählte Unterrichtsbeispiele .................................................................... 24 6.1 Durchbiegung von Trägersystemen ................................................................. 24 6.2 Grundlegende Berechnungen einer Asynchronmaschine ................................ 27 6.3 Programmierung einer SPS zur Steuerung eines Torantriebes ....................... 29 6.4 Berechnung und Interpretation von Kenngrößen eines Verbrennungsmotors . 31 6.5 Entwicklung eines Getriebezuges für ein Traktor-Lastschalt-Getriebe ............. 34 6.6 Dimensionierung von Wälzlagern ..................................................................... 36 6.7 Dimensionierung eines Getriebes .................................................................... 41 6.8 Konstruktion eines Frontanbaus ....................................................................... 45

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6.9 Bestimmung von Prozessparametern beim Drehen ......................................... 48 6.10 Werkstoffauswahl ............................................................................................. 52 6.11 Getriebeauslegung, Bodenbearbeitung ............................................................ 55 6.12 Erstellung einer normgerechten Werkstattzeichnung ....................................... 57

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Vorwort der Steuerungsgruppe Vielfalt und Qualität der Berufsbildung Die Bildungssysteme in den Mitgliedstaaten der EU weisen vor allem im Bereich der Berufsbildung eine beachtliche Bandbreite auf, die auch ein Erfolgsfaktor für eine immer mehr von innovativen Produkten und Leistungen geprägte Wirtschaft ist. Die Vielfalt der Bildungswege fördert unterschiedliche Denk- und Handlungsansätze und schafft ein Potenzial an Kompetenzen, das zu originellen Problemlösungen befähigt. Dieses Potenzial kann am europäischen Bildungs- und Arbeitsmarkt aber nur wirk-sam werden, wenn diese vielfältigen Kompetenzen transparent gemacht und ihrem Wert entsprechend anerkannt werden. Die Anerkennung und Verwertbarkeit erwor-bener Kompetenzen beruht zu einem wesentlichen Teil auf dem Vertrauen in die Qualität des Bildungsangebots. Das Bekenntnis zu einer nachhaltigen Sicherung und Weiterentwicklung der Qualität von Bildungsprozessen, die im Besonderen eine transparente Darstellung von Lernergebnissen einschließt, steht daher auch im Mit-telpunkt zentraler bildungspolitischer Themen der Gegenwart, wie der Schaffung eines Nationalen1 und Europäischen Qualifikationsrahmens sowie eines Europäi-schen Leistungspunktesystems2. Die österreichische Berufsbildung beteiligt sich dar-über hinaus am gesamteuropäischen Qualitätsprozess mit der Initiative QIBB3 (QualitätsInitiative BerufsBildung). Ein wichtiges Teilprojekt von QIBB ist die Ent-wicklung und der Einsatz von Bildungsstandards.

Bildungsstandards in der Berufsbildung Die Bildungsstandards der Berufsbildung, die auf die Abschlussqualifikationen fokus-sieren, sind ein wesentliches Element zur transparenten Darstellung von Lernergeb-nissen. Sie sind somit ein Bildungsnachweis für das Portfolio einer Absolventin bzw. eines Absolventen an der Nahtstelle in das Berufsleben oder in eine weiterführende (tertiäre) Bildungseinrichtung. In einem ersten Schritt wurden allgemeinbildende Kernkompetenzen durch Stan-dards definiert. Diese Kompetenzen stellen die „Studierfähigkeit“ sicher und befähi-gen zur aktiven Teilnahme am gesellschaftlichen Leben. Sie beziehen sich entweder auf einzelne Unterrichtsgegenstände, wie Deutsch, Englisch, Angewandte Mathe-matik und Angewandte Informatik oder auf eine Gruppe von Unterrichtsgegen-ständen wie die Naturwissenschaften (Physik, Chemie und Biologie). Die entspre-chenden Kompetenzmodelle bauen auf bereits bestehenden Entwicklungen auf, sie orientieren sich z.B. am Gemeinsamen Europäischen Referenzrahmen für Sprachen des Europarats sowie an anerkannten Strukturen der entsprechenden Fachdidaktik.

1 www.lebenslanges-lernen.at/home/nationalagentur_lebenslanges_lernen/nqr_koordinierungsstelle 2 www.ecvet-info.at 3 www.qibb.at

http://www.lebenslanges-lernen.at/home/nationalagentur_lebenslanges_lernen/nqr_koordinierungsstelle

http://www.ecvet-info.at/

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In einem nächsten Schritt wurden bzw. werden berufsbezogene Kernkompetenzen definiert, die sich auf fachtheoretische und fachpraktische Unterrichtsgegenstände bzw. Gegenstandsbereiche eines Bildungsgangs beziehen. Aufgrund der zunehmenden Bedeutung sozialer und personaler Kernkompe-tenzen (sowohl für die Arbeitswelt als auch für den Prozess des lebensbegleitenden Lernens) werden auch für diesen Bereich entsprechende Standards erarbeitet. Man gelangt so zu einem Kompetenzverständnis, das dem im Europäischen Qualifika-tionsrahmen verwendeten Ansatz entspricht4.

Elemente von Bildungsstandards in der Berufsbildung Ein Bildungsstandard besteht aus folgenden drei Elementen: dem Kompetenzmodell, den Deskriptoren und den Unterrichtsbeispielen.

− Kompetenzmodelle ermöglichen die Darstellung abstrakter Bildungsziele. „Neu“ ist die Darstellung der Unterrichtsinhalte in einer Inhaltsdimension UND einer dif-ferenzierten Handlungsdimension. Die Inhaltsdimension weist die für einen Unter-richtsgegenstand oder Fachbereich relevanten Themenbereiche aus. Mit der Handlungsdimension wird die im jeweiligen Unterrichtsgegenstand oder im jewei-ligen Fachbereich zu erbringende Leistung zum Ausdruck gebracht.

− Die zu erreichenden Kompetenzen werden durch Deskriptoren abgebildet und konkretisieren somit die Bildungs- und Lehraufgaben der Lehrpläne. Sie be-schreiben Bildungsziele unter Aspekten der Fachdidaktik und berücksichtigen Theorien zum Wissensaufbau. Somit sind die Deskriptoren Umschreibungen in Form von Zielvorgaben. Die Formulierung der Deskriptoren hilft die Perspektive der Schülerinnen und Schüler zu betonen und erlaubt eine höhere Lesbarkeit für Lernende und Lehrende, aber auch für Eltern.

− Um das Kompetenzmodell zu illustrieren, die Deskriptoren zu präzisieren und in die Praxis zu „übersetzen“, werden Unterrichtsbeispiele entwickelt. Diese eignen sich zur Verwendung im Unterricht und dienen der Darstellung der Bildungs-standards, der Orientierung und der Selbstevaluation.

Funktionen der Bildungsstandards Die Bildungsstandards erfüllen eine Reihe unterschiedlicher Funktionen. Einige sollen hier hervorgehoben werden: Bildungsstandards dienen der Qualitätssicherung und -verbesserung des gesamten Schulsystems, in dessen Mittelpunkt die Lernleistungen aller Schülerinnen und Schüler stehen. Im Bereich der Berufsbildung haben die Lehrpläne den Charakter

4 Indikatoren des EQR: Kenntnisse, Fertigkeiten, Kompetenz (im Sinne von Übernahme von Verantwortung und

Selbstständigkeit)

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von Rahmenvorgaben. Diese Tatsache hat in Verbindung mit den schulautonomen Gestaltungsfreiräumen dazu geführt, dass die Umsetzung der Lehrpläne stark stand-ortbezogen erfolgt. Die Formulierung von bundesweit gültigen Bildungsstandards soll dieser Entwicklung nicht entgegenwirken, aber Kernbereiche des Unterrichts in einer lernergebnisorien-tierten Darstellung festhalten (Orientierungsfunktion für den Unterricht). So gesehen bringen die Bildungsstandards eine Konkretisierung der Lehrpläne in ausgewählten Kernbereichen und schaffen die Grundlage für die Implementierung eines kompetenzorientierten Unterrichts, der jedenfalls die Erreichung der zentralen, in den Bildungsstandards festgelegten Lernergebnisse sichern soll, und zwar unab-hängig vom Schulstandort. Durch Bildungsstandards sind Vergleiche zwischen unterschiedlichen Bildungsinsti-tutionen und eine objektive Darstellung des Bildungsweges möglich. Dies verbessert nicht nur die „Kommunikation“ zwischen Bildungsanbietern und Arbeitgebern in Ös-terreich, sondern ebnet für Lernende den Weg nach Europa. Durch Standards, die die Zielvorgaben systematisch darstellen, können im österreichischen Schulsystem erworbene Kompetenzen anderen Ländern verdeutlicht werden. Darüber hinaus werden Bildungsstandards in der Berufsbildung als Unterstützung zur Weiterent-wicklung der europäischen Transparenzinstrumente aufgefasst, wobei für die Berufs-bildung insbesondere die Europass-Zeugniserläuterungen5 von Bedeutung sind. Bildungsstandards geben Lehrkräften ein Instrument in die Hand, um ihren Unterricht stärker auf (berufliche) Kernkompetenzen auszurichten und die Handlungsorientie-rung der Lernenden zu stärken. Dies impliziert eine Ausrichtung auf kompetenzorien-tierte Lernsituationen und damit eine Erweiterung der didaktischen Möglichkeiten.

Entwicklungsplan Der Projektplan sieht zwei aufeinanderfolgende Entwicklungsabschnitte vor:

I. Die Entwicklung und Implementierung der Bildungsstandards als Grundlage für einen kompetenzorientierten Unterricht und

II. die Entwicklung und Implementierung von aus den Bildungsstandards abgeleite-ten Methoden zur Überprüfung der Erreichung der Lernergebnisse auf System-ebene (teilstandardisierte, kompetenzbasierte Reife- und Diplomprüfung).

5 www.zeugnisinfo.at

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In Abschnitt I ist für jeden einzelnen Bildungsstandard der Entwicklungs- und Im-plementierungsprozess in vier Phasen angelegt: − Phase I.1 betrifft die Erstellung des Kompetenzmodells und die Formulierung der

zu erreichenden Ziele in Form von Deskriptoren und prototypischen Unterrichts-beispielen.

− In Phase I.2 wird eine größere Anzahl von Unterrichtsbeispielen ausgearbeitet, die in sich geschlossene Aufgaben darstellen und in den Unterricht eingebaut werden können.

− Phase I.3 dient der Pilotierung von Unterrichtsbeispielen an Pilotschulen.

− Phase I.4 beinhaltet die Konzeption pädagogischer Grundlagen für einen kompe-tenzorientierten Unterricht sowie die Implementierung der erforderlichen Unter-stützungsmaßnahmen.

Im Abschnitt II ist die Entwicklung einer Methodik zur Evaluierung von Lernergeb-nissen vorgesehen. Durch die Formulierung von gemeinsamen Zielvorstellungen und durch kompetenzorientierten Unterricht wird die Voraussetzung für eine österreich-weite Evaluierung des berufsbildendenden Unterrichts geschaffen (Evaluierungs-funktion auf Systemebene). So kann durch Messung der Leistung von Schülerinnen und Schülern der Ab-schlussklassen im Rahmen von zentral vorgegebenen abschließenden Prüfun-gen, die aus den Bildungsstandards entwickelt werden, Auskunft über die Erreichung der angestrebten Lernergebnisse gewonnen werden. Die berufsbildenden Schulen sind im Jahr 2004 in die Standardentwicklung einge-stiegen – zunächst die berufsbildenden höheren Schulen, in einem zweiten Schritt die berufsbildenden mittleren Schulen. Die Ergebnisse der einzelnen Arbeitsgruppen zur Entwicklung der Bildungsstandards sind in Einzelbroschüren dokumentiert. Diese Dokumentationen enthalten eine aus-führliche Beschreibung des jeweiligen Bildungsstandards. Die Steuerungsgruppe verbindet mit der Überreichung dieser Broschüre die Einla-dung, sich am Prozess der Bildungsstandardentwicklung zu beteiligen. Für die Steuerungsgruppe MRin Mag.a Ingrid Veis Bundesministerium für Bildung, Abteilung II/4a Wien, März 2017

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1 Einleitung Die vorliegende Broschüre zum Bildungsstandard „Landtechnik“ in der Berufsbildung dokumentiert das Ergebnis eines mehrjährigen Entwicklungsprozesses, in dem ein Kompetenzmodell erarbeitet, Deskriptoren formuliert und kompetenzorientierte Unter-richtsbeispiele erstellt wurden. Der schulartenspezifische Bildungsstandard „Landtechnik“ stellt die Grundlage für den neu erarbeiteten Lehrplan 2016 der Abteilung Landtechnik dar. Die Arbeitsgruppe bemühte sich, fach- und fächerübergreifende Kernkompetenzen, welche für die weitere Ausbildung bzw. für das weitere Berufsleben von Bedeutung sind, zu verfassen. Es wurde gemeinsam ein Kompetenzmodell für die jeweiligen Unterrichtsbereiche der Landtechnik erstellt. Die Unterrichtsbereiche werden durch die Handlungsdimension (Ausdruck der kognitiven Leistung) und die Inhaltsdimen-sion (Kernthemen der Ausbildung) beschrieben. Am Schnittpunkt der beiden Dimen-sionen wurden Deskriptoren formuliert. Um die Deskriptoren praktisch abzubilden, wurden von der Arbeitsgruppe zahlreiche Unterrichtsbeispiele erstellt. Dabei wurde in vielen Bereichen auf interdisziplinäre Unterrichtsbeispiele Wert gelegt, um bei den Schülern interdisziplinäres Denken zu forcieren. Zur Entwicklung der vorliegenden Broschüre haben Fachkollegen der Höheren Bundeslehr- und Forschungsanstalt für Landwirtschaft, Landtechnik sowie Lebensmittel- und Biotechnologie, Francisco Josephinum, Wieselburg beigetragen: Mitglieder der Arbeitsgruppe DI Markus Bauer DI Andreas Hiesberger Dr. Jürgen Karner DI Stefan Pölzer Mag. Christian Zahler Leitung der Arbeitsgruppe AV DI Martin E. Garscha Wissenschaftliche Begleitung Universität Salzburg

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2 Das allgemeine Bildungsziel der HLFS Die Höheren land- und forstwirtschaftlichen Lehranstalten dienen im Rahmen der Aufgabe der österreichischen Schule (§§ 2 und 9 Land- und forstwirtschaftliches Bundesschulgesetz) dem Erwerb höherer allgemeiner und fachlicher Bildung, die zur Ausübung einer gehobenen Berufstätigkeit auf land- und forstwirtschaftlichem oder verwandtem Gebiet befähigt und zur Universitätsreife führt. Diesem zweifachen Bildungsauftrag entsprechend sind in den Lehrplänen für die einzelnen Fachrichtungen der Höheren land- und forstwirtschaftlichen Lehranstalten neben den allgemeinbildenden Pflichtgegenständen fremdsprachliche, mathemati-sche, naturwissenschaftliche, fachtheoretische, praktische, wirtschaftliche und recht-liche Pflichtgegenstände sowie Pflichtpraktika vorgesehen (§ 17 Land- und forstwirt-schaftliches Bundesschulgesetz). Im Rahmen dieser Pflichtgegenstände erwerben die Schülerinnen und Schüler

− das für weiterführende Studien und für die eigenständige Weiterbildung erforderliche vertiefte, allgemeine und konzeptionelle Wissen sowie spezielle Kenntnisse und das zur Berufsausübung erforderliche Verständnis von Fach-theorie und Fachpraxis (Fachkompetenz);

− ein breites Spektrum von kognitiven und praktischen Fähigkeiten, um sich Informationen zu verschaffen und neues Wissen selbstständig anzueignen, um Phänomene und Prozesse zu analysieren, um mit praxisüblichen Ver-fahren kreative Eigenleistungen für Problemlösungen zu erreichen und um Entscheidungen herbeizuführen (Methodenkompetenz);

− die Fähigkeit, Sachverhalte adressatenbezogen darzustellen, eigene Lern- und Arbeitsprozesse auch unter nicht vorhersehbaren Bedingungen zu steuern und zu beaufsichtigen sowie Verantwortung für die Überprüfung und Entwicklung der eigenen Leistung und der Leistung anderer Personen zu übernehmen (Soziale und Personale Kompetenz);

− die Kompetenz, Sachverhalte des Alltags- und Berufslebens in Deutsch und mindestens einer Fremdsprache in Wort und Schrift auszudrücken, zu argu-mentieren und situationsadäquat zu kommunizieren;

− durch integriertes Fremdsprachenlernen insbesondere im Fachbereich (Content and Language Integrated Learning – CLIL) das für das selbststän-dige und unselbstständige Berufsleben erforderliche Sprachwissen und die Fähigkeit der korrekten Sprachanwendung (Fremdsprachenkompetenz).

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Die Absolventinnen und Absolventen der Höheren land- und forstwirtschaftlichen Lehranstalten verfügen im Besonderen über

− umfassende und spezialisierte Kenntnisse und Fertigkeiten in den Handlungs-feldern der Land- und Forstwirtschaft und deren Fachdisziplinen einschließlich der Informationstechnologie;

− umfassende Kenntnisse von produktions-, verarbeitungs- und softwaretech-

nischen Methoden und praktische Fertigkeiten zur Lösung von Aufgaben der Ingenieurpraxis; sie können unter Beachtung der jeweiligen Voraussetzungen und Grenzen ihrer Einsatzmöglichkeiten auswählen und damit Ergebnisse und Lösungen erzielen;

− betriebs-, volks- und globalwirtschaftliche Kenntnisse und besitzen die Fähig-keit zum unternehmerischen Denken und Handeln (Entrepreneurship); sie können die Anliegen der Menschen im ländlichen Raum erkennen und die Wertschöpfung nachhaltig entwickeln sowie die Rechtsvorschriften der Berufs-praxis anwenden;

− ein breites Basiswissen in den Naturwissenschaften sowie ein umfassendes Qualitätsbewusstsein für Produkte und Prozesse; sie können ressourcen- und verantwortungsbewusst unter Beachtung ökonomischer, ökologischer und sozialer Gesichtspunkte handeln;

− Kenntnisse von politischen Prozessen auf nationaler, europäischer und inter-nationaler Ebene und sind den Werten der Demokratie verbunden; sie er-kennen die Bedeutung des friedlichen Zusammenlebens von Bevölkerungs-gruppen und Nationen, der Förderung von Benachteiligten in der Gesellschaft sowie des Schutzes der Umwelt und des ökologischen Gleichgewichts;

− ein Orientierungswissen in den geistes- und sozialwissenschaftlichen Diszipli-nen, das sie befähigt, sich kritisch mit relevanten Themen der Gesellschaft und Umwelt auseinander zu setzen und durch ihre Mitwirkung Zugang zu den Werten zu finden, die die Lebens- und Arbeitswelt der Land- und Forstwirt-schaft geprägt haben; sie können am öffentlichen Geschehen und regionalen Kulturleben teilhaben;

− ein Basiswissen zur Interkulturalität in einer globalisierten Welt; sie sind sich der eigenen kulturellen Identität bewusst und können diese und andere Kulturen miteinander in Beziehung setzen sowie andere Individuen und deren Sichtweisen, Werthaltungen und Verhaltensweisen geschlechtersensibel wahrnehmen, verstehen und damit wertschätzend umgehen;

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− umfassende Kenntnisse, um marktadäquate Leistungen zu erbringen; sie kön-nen Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter verantwortlich führen, sind befähigt, Pro-jekte zu planen und zu leiten, innovative Lösungen im jeweiligen Fachbereich zu erarbeiten, komplexe fachliche oder berufliche Tätigkeiten – auch unter nicht vorhersehbaren wechselnden Rahmenbedingungen – in einem spezi-fischen Fachbereich zu beaufsichtigen und zu steuern sowie Entscheidungs-verantwortung zu übernehmen;

− ein Basiswissen, um komplexe soziale Situationen wahrzunehmen, sich mit dem eigenen Handeln und dem Handeln anderer kritisch und verantwortungs-bewusst auseinanderzusetzen, Aufgaben im Lern- und Arbeitsumfeld selbst-ständig und im Team auszuführen, zur Entwicklung der eigenen Potenziale und der anderer Menschen beizutragen sowie Arbeitsprozesse zu koordi-nieren und zu leiten.

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3 Lernergebnisse des Lehrplanbereiches Landtechnik Die Absolventinnen und Absolventen der Höheren Bundeslehr- und Forschungs-anstalt für Landwirtschaft, Landtechnik sowie Lebensmittel- und Biotechnologie, Francisco Josephinum, Wieselburg, Abteilung Landtechnik, können

− ausgehend von einer Funktionsbeschreibung komplexe landwirtschaftliche Maschinen, Traktoren, Anlagen und ihre Antriebe unter Berücksichtigung des Standes der Technik und der Wirtschaftlichkeit entwerfen, berechnen und konstruieren;

− den maschinellen Einsatz von landwirtschaftlichen Verfahrenstechniken planen und unter Berücksichtigung von Energie und Umwelt kritisch beur-teilen;

− Fertigungsverfahren und Werkstoffe nach technischen und wirtschaftlichen Er-

fordernissen auswählen;

− Maschinenelemente für land- und forstwirtschaftliche Maschinen und Anlagen auswählen und berechnen;

− die Potentiale der erneuerbaren Energien erkennen und entsprechende tech-nische Verfahren auswählen sowie die erforderlichen Anlagen planen;

− die sichere und betriebswirtschaftliche Anwendung der Elektrotechnik und Elektronik in der Landwirtschaft planen, beurteilen, überwachen und über-prüfen;

− einfache Schaltpläne lesen, entwerfen und berechnen;

− Regelungs- und Steuerungsaufgaben, Mess- und Prüfaufgaben an land- und forstwirtschaftlichen Maschinen, Geräten und Anlagen sowie deren Kompo-nenten selbstständig planen, ausführen und auswerten;

− chemische, physikalische und biotechnologische Untersuchungen mit ge-eigneten Geräten und Hilfsmitteln an verfahrenstechnischen Prozessen durch-führen;

− Programme für die Automatisierung und die computerunterstütze Fertigung (CNC) von Bauteilen erstellen;

− Basiskompetenzen im Bereich der Tierhaltung und des Pflanzenbaues um-setzen.

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4 Das Kompetenzmodell Landtechnik

Der Deskriptorcode sieht beim vorliegenden Kompetenzmodell folgendermaßen aus: LT-1.1-C (Landtechnik, Inhalt 1.1, Handlung C-Anwenden) Handlungsebene6 Mit der Handlungsebene wird die in der jeweiligen Inhaltsdimension (1-6) zu erbrin-gende kognitive Leistung zum Ausdruck gebracht. Sie beinhaltet folgende Handlungsstufen: Wiedergeben, Verstehen, Anwenden, Analysieren und Interpre-tieren, Entwickeln. Ergänzend zu den kognitiven Kompetenzen finden auch per-sonale und soziale Kompetenzen aus dem jeweiligen Berufsfeld Berücksichtigung.

− Wiedergeben Diese erste Stufe umfasst die Kompetenz, Fachwissen wiederzugeben, und kann durch folgende Verben beschrieben werden: • kennen • beschreiben • definieren • reproduzieren

− Verstehen

Diese zweite Stufe umfasst die Kompetenz, etwas Gelerntes auf einen be-stimmten Sachverhalt zu übertragen. Dadurch wird ein Vergleich ermöglicht und Zusammenhänge werden erkannt.

6 Vgl. Projekthandbuch „Bildungsstandards in der Berufsbildung“, Oktober 2015

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Verstehen lässt sich durch folgende Verben beschreiben: • begründen • erklären • charakterisieren • vergleichen

− Anwenden Diese dritte Stufe umfasst die Kompetenz, Gelerntes durch einfachen Transfer anzuwenden oder zu nutzen. Dabei werden gelernte Verfahrensweisen ge-nutzt. Anwenden wird durch folgende Verben beschrieben: • messen • lösen • auswerten • ausführen

− Analysieren

Diese vierte Stufe umfasst die Kompetenz gelerntes neu zu strukturieren oder eigene Kriterien zu entwickeln und zu übertragen. Analysieren wird durch folgende Verben beschrieben: • auswerten • erkennen • bewerten • unterscheiden zwischen

− Entwickeln

Diese letzte Stufe umfasst die Kompetenz eigenständig etwas Neues zu kon-zipieren, das zur Lösung eines Problems führt. Entwickeln kann durch folgende Verben beschrieben werden: • konstruieren • Funktionen erstellen • Modelle entwerfen • Lösungskonzepte erarbeiten • Untersuchungen durchführen

Inhaltsebene7 Der Inhaltsbereich beschreibt, worauf sich die Kompetenz bezieht, z.B. unterschied-liche Fachbereiche, Wissensbereiche oder Themen. Die einzelnen Ausprägungen auf der Inhaltsachse umfassen die Kernthemen der Ausbildung im Bereich der Land-technik.

7 Vgl. Projekthandbuch „Bildungsstandards in der Berufsbildung“, Oktober 2015

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5 Liste der verwendeten Deskriptoren Die Deskriptoren bilden die unterschiedlichen Kernkompetenzen ab und vernetzen die Inhalts- und die Handlungsebene. Sie erfassen außerdem erwünschte Leistun-gen der Schüler/innen in unterschiedlichen Inhaltsbereichen. 1 Konstruktion, Qualitäts- und Projektmanagement 1.1 Darstellende Geometrie LT-1.1.1 Ich kann räumlich denken. LT-1.1.2 Ich kann Körper hinsichtlich ihrer Geometrie analysieren und konstru-

ieren. LT-1.1.3 Ich kann geometrische Körper mittels geeigneter Abbildungsverfahren

darstellen.

1.2 Bauteil- und Baugruppengestaltung, CAD und Normen LT-1.2.1 Ich kann normgerechte Zeichnungen lesen. LT-1.2.2 Ich kann technische Bauteile und Baugruppen normgerecht darstellen. LT-1.2.3 Ich kann Baugruppen 3D-CAD-gerecht aufbauen. LT-1.2.4 Ich kann technische Probleme bzw. Aufgabenstellungen konstruktiv

lösen. 1.3 Konstruktionssystematik und Kosten LT-1.3.1 Ich kann ein Lastenheft lesen und ein Pflichtenheft erstellen. LT-1.3.2 Ich kann technische Projekt- und Produktdokumentationen erstellen. LT-1.3.3 Ich kann eine Konstruktion hinsichtlich der Prüfbarkeit, ihrer wirt-

schaftlich-technischen Herstellbarkeit sowie der Umweltverträglichkeit und Nachhaltigkeit beurteilen.

1.4 Qualitäts- und Projektmanagement LT-1.4.1 Ich kann den Zweck von Managementsystemen, insbesondere Quali-

tätsmanagementsystemen definieren, kenne die entsprechenden inter-nationalen und nationalen Normenwerke dazu.

LT-1.4.2 Ich kenne die operativen Methoden des Qualitätsmanagements und der Qualitätssicherung und kann sie kostenbewusst anwenden.

LT-1.4.3 Ich kann Strukturen in Organisationen erkennen und typische Methoden und Werkzeuge der Organisationsentwicklung anwenden.

LT-1.4.4 Ich kann Unternehmensstrategien entwickeln und Controllinginstru-mente zu deren Umsetzung anwenden.

LT-1.4.5 Ich kann betriebliche Prozesse und ihr Zusammenwirken identifizieren, definieren und hinsichtlich Effektivität und Effizienz bewerten.

LT-1.4.6 Ich kann Aufgaben des Marketings vor dem Hintergrund der Bedürf-nisse des Marktes definieren und geeignete Methoden auswählen und anwenden.

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LT-1.4.7 Ich kann Projekte initiieren, planen, organisieren und im Team durch-führen, abschließen, dokumentieren und präsentieren.

2 Technische Mechanik und Berechnung 2.1 Statik LT-2.1.1 Ich kann ein statisches System freimachen. LT-2.1.2 Ich kann die Auflagerreaktionen statisch bestimmter Systeme rech-

nerisch und grafisch ermitteln. LT-2.1.3 Ich kann Schnittgrößen für statisch bestimmte Bauteile ermitteln. LT-2.1.4 Ich kenne die Gesetze der Coulomb‘sche Reibung und kann die Rei-

bungskräfte in statischen Berechnungen berücksichtigen.

2.2 Festigkeitslehre LT-2.2.1 Ich kann die Gesetze und Verfahren zur Berechnung von Verformungen

und Spannungen an mechanischen Systemen anwenden. LT-2.2.2 Ich kann Bauteile hinsichtlich Grenzspannung und Grenzverformung

dimensionieren und optimieren. LT-2.2.3 Ich kann die Wirkung dreidimensionaler Kraftsysteme auf die Beanspru-

chung von Bauteilen analysieren und Bauteile dimensionieren.

2.3 Kinematik und Kinetik, Dynamik LT-2.3.1 Ich verstehe die Grundgesetze der Kinematik und Kinetik. LT-2.3.2 Ich kann die Auswirkung von Kräften und Momenten auf die Bewegung

von Körpern und damit verbundene Fragen des Energieumsatzes be-rechnen.

LT-2.3.3 Ich kann die Auswirkung von Kraftsystemen auf die Bewegung von Körpern analysieren.

LT-2.3.4 Ich kann Gleichungssysteme zur Lösung von dynamischen Vorgängen erstellen.

2.4 Fluidmechanik LT-2.4.1 Ich verstehe die Grundgesetze der Hydrostatik und Hydrodynamik. LT-2.4.2 Ich kann die Energiebilanz in Rohrleitungen und hydraulischen Strö-

mungsmaschinen berechnen. 2.5 Thermodynamik LT-2.5.1 Ich verstehe die Grundgesetze der Thermodynamik, der Kreisprozesse

und der auftretenden Energieumsätze. LT-2.5.2 Ich kann für vorgegebene Zustandsänderungen die Werte der

Zustands- und Prozessgrößen sowie den Wirkungsgrad von Kreis-prozessen berechnen.

LT-2.5.3 Ich kann die in realen Prozessen auftretenden Zustandsänderungen analysieren und entsprechend im Rahmen eines thermodynamischen Modells abbilden.

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LT-2.5.4 Ich kann thermische Prozesse hinsichtlich ihrer Energieeffizienz opti-mieren.

LT-2.5.5 Ich kann die unterschiedlichen Arten der Wärmeübertragung technisch beschreiben und berechnen.

3 Werkstoffe und Fertigung 3.1 Fertigungsverfahren und Produktionsmanagement LT-3.1.1 Ich verstehe die wesentlichen spanenden und spanlosen Fertigungs-

verfahren und kann diese nach wirtschaftlichen und technologischen Gesichtspunkten auswählen.

LT-3.1.2 Ich verstehe die Funktion und die Wirkungsweise von Fertigungs-maschinen, Werkzeugen, Vorrichtungen und Hilfsstoffen und kann die wesentlichen Parameter bestimmen.

LT-3.1.3 Ich kann Fertigungsverfahren im Sinne einer effizienten Produktion ver-knüpfen und optimieren.

LT-3.1.4 Ich kann Fertigungskosten berechnen und Entscheidungsgrundlagen für Investitionen liefern.

3.2 Werkstofftechnik und Prüfung LT-3.2.1 Ich verstehe den Aufbau der Werkstoffe und die daraus resultierenden

Eigenschaften und kann sie normgerecht bezeichnen. LT-3.2.2 Ich kenne Verfahren, um die Eigenschaften von Werkstoffen ent-

sprechend den gestellten Anforderungen zu beeinflussen. LT-3.2.3 Ich kann Produktanforderungen analysieren und für die jeweilige An-

wendung geeignete Werkstoffe auswählen. LT-3.2.4 Ich kenne die wichtigsten Verfahren der Werkstoffprüfung, die gängigen

Mess- und Prüfmethoden sowie die dazu notwendigen Werkzeuge. 4 Landtechnik 4.1 Maschinenelemente, Antriebstechnik und Traktoren LT- 4.1.1 Ich kann Passungen und Toleranzen normgerecht auswählen und fest-

legen. LT-4.1.2 Ich verstehe die Funktion von Normteilen und kann diese für den vorge-

sehenen Verwendungszweck auslegen. LT-4.1.3 Ich verstehe die wichtigsten Arten der Verbindungstechnik und kann

diese für den vorgesehenen Verwendungszweck festlegen. LT-4.1.4 Ich verstehe die Funktion von Getrieben und deren Komponenten und

kann diese für den vorgesehenen Verwendungszweck auslegen. LT-4.1.5 Ich verstehe den Aufbau, die Funktion und die Wirkungsweise von An-

triebsstrukturen zur Leitungsübertragung in der Landtechnik. LT-4.1.6 Ich verstehe den Aufbau, die Funktion und die Wirkungsweise von üb-

lichen Motoren in selbstfahrenden Landmaschinen und kann die wesentlichen Größen dimensionieren.

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LT-4.1.7 Ich verstehe die Anforderungen an ein Traktorgetriebe und kann es auslegen.

LT-4.1.8 Ich verstehe den Aufbau und die Funktionsweise hydraulischer Anlagen und kann sie anhand von Schaltplänen erklären.

LT-4.1.9 Ich verstehe die Zusammenhänge von Bereifung und Bodendruck und deren Auswirkung auf die Bodenverdichtung und die Zugkraft.

4.2 Landmaschinen und landwirtschaftliche Verfahrenstechnik LT-4.2.1 Ich verstehe die grundlegenden Verfahrenstechniken der landwirt-

schaftlichen Produktion. LT-4.2.2 Ich verstehe die Funktion von landwirtschaftlichen Geräten und deren

Bauteilen und kann diese entsprechend den gestellten Anforderungen auslegen.

LT-4.2.3 Ich verstehe die Auswirkung von Prozessparametern auf die Arbeits-qualität und kann diese entsprechend der gestellten Anforderungen festlegen.

LT-4.2.4 Ich verstehe die Funktion der Transport- und Fördertechnik und deren Aufbau und kann diese entsprechend den gestellten Anforderungen auslegen.

LT-4.2.5 Ich kann die Verfahren bezüglich ihrer Umweltverträglichkeit und -akzeptanz sowie deren Nachhaltigkeit beurteilen.

4.3 Energie und Umwelt LT-4.3.1 Ich kann Potenziale für erneuerbare Energien erkennen und wieder-

geben. LT-4.3.2 Ich kann einschlägige Fachbegriffe erklären und anwenden. LT-4.3.3 Ich kann ausgewählte Energiepflanzen bzw. agrarische Nebenprodukte

bewerten. LT-4.3.4 Ich kann Eigenschaften nachwachsender Rohstoffe definieren und in

anerkannten Datenbanken recherchieren. LT-4.3.5 Ich kann einschlägige Definitionen im Bereich der Biomasse erklären

und relevante Normen identifizieren. LT-4.3.6 Ich kann die Grundlagen der Verbrennung erklären und Anforderungen

an Heizungsanlagen wiedergeben. LT-4.3.7 Ich kann die Typenprüfung von Biomassefeuerungen veranschaulichen. LT-4.3.8 Ich kann den Aufbau verschiedener Heizkessel erklären. LT-4.3.9 Ich kann die Produktion von Pflanzenölen erklären und die Qualität von

Pflanzenölen beurteilen. LT-4.3.10 Ich kann eine geeignete Motorumrüstung für den Betrieb mit Pflanzenöl

auswählen. LT-4.3.11 Ich kann die Wirtschaftlichkeit von Pflanzenölblockheizkraftwerken be-

urteilen. LT-4.3.12 Ich kann die Produktion und Einsatzmöglichkeiten von Biodiesel er-

klären.

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LT-4.3.13 Ich kann die Bauarten von Windkraftanlagen skizzieren, bewerten und unterscheiden.

LT-4.3.14 Ich kann erzielbare Leistungen berechnen. LT-4.3.15 Ich kann Arten von Anlagenregelungen vergleichen. LT-4.3.16 Ich kann Standortanforderungen definieren. LT-4.3.17 Ich kann den Aufbau und die Funktion von Photovoltaikanlagen veran-

schaulichen. LT-4.3.18 Ich kann zwischen netzgebundenen Anlagen und Inselanlagen unter-

scheiden. LT-4.3.19 Ich kann verschiedene Arten von Solarzellen unterscheiden. LT-4.3.20 Ich kann Begriffe wie Solarkonstante, Airmass und Globalstrahlung er-

klären. 5 Elektro- und Automatisierungstechnik 5.1 Grundlagen der Elektrotechnik LT-5.1.1 Ich kenne die verschiedenen Stromarten und deren Einsatzbereiche. LT-5.1.2 Ich kenne die wichtigsten Kenngrößen und die grundlegenden Gesetze

der Elektrotechnik und kann diese für einfache Aufgabenstellungen an-wenden.

LT-5.1.3 Ich kenne die grundlegenden Messmethoden zur Ermittlung elektrischer Größen und kann deren Ergebnisse interpretieren.

LT-5.1.4 Ich kenne die wichtigsten elektrischen Bauteile, deren Wirkung und Ver-halten und kann diese in einfachen Schaltungen auslegen.

LT-5.1.5 Ich kenne die wichtigsten elektrischen Antriebe, deren Wirkung und Verhalten und kann diese auslegen.

LT-5.1.6 Ich verstehe die Funktion und die Wirkung von Schutzmaßnahmen und kann die entsprechenden Normen interpretieren.

5.2 Automatisierungstechnik LT-5.2.1 Ich kenne die Möglichkeiten der Steuerungs- und Automatisierungs-

technik und kann deren Einsatz in landtechnischen Maschinen und An-lagen planen und beurteilen.

LT-5.2.2 Ich kenne die wichtigsten elektronischen Bauteile, deren Wirkung und Verhalten und kann diese in einfachen Schaltungen auslegen.

LT-5.2.3 Ich kann einfache Schaltpläne erstellen und interpretieren. LT-5.2.4 Ich kenne die wichtigsten Aktoren und Sensoren, deren Wirkung und

Verhalten und kann deren Einsatz in der Landtechnik planen. LT-5.2.5 Ich kann einfache Steuerungen und Regelungen programmieren und

praktisch umsetzen. LT-5.2.6 Ich kenne die einschlägigen Vorschriften und Normen in Bezug auf

Elektro- und Automatisierungstechnik in landtechnischen Maschinen und Anlagen und kann diese interpretieren.

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6 Fachpraxis 6.1 Landwirtschaftliche Praxis LT-6.1.1 Ich kann passende Pflege- und Kulturmaßnahmen durchführen. LT-6.1.2 Ich kann die wichtigsten Krankheiten, Schädlinge und Unkräuter im

Pflanzenbau erkennen und Strategien zu deren Vorbeugung und Regu-lierung umsetzen.

LT-6.1.3 Ich kann für einen bestimmten Standort die richtige Kultur und Sorte auswählen, die Saatgutmenge berechnen, einfache Saatgutunter-suchungen und den Anbau sachgerecht durchführen.

LT-6.1.4 Ich kann die gebräuchlichsten organischen und anorganischen Dünge-mittel charakterisieren, ökologisch bewerten, sachgerecht behandeln und anwenden.

LT-6.1.5 Ich kann die Vor- und Nachteile der verschiedenen Bodenbearbeitungs-systeme und Geräte erkennen und diese situationsbezogen einsetzen.

LT-6.1.6 Ich kann wesentliche anatomische Merkmale von Pflanzen und Tieren benennen.

LT-6.1.7 Ich kann die wichtigsten Nutztierrassen erkennen und ihre Eignung für die verschiedenen Produktionsverfahren beurteilen.

LT-6.1.8 Ich kann Untersuchungsergebnisse interpretieren und entsprechende Schlussfolgerungen ableiten.

LT-6.1.9 Ich kann die Futtermittelqualität beurteilen und die Bedeutung der Inhaltsstoffe in der Tierernährung erklären.

LT-6.1.10 Ich kann tiergerechte Futterrationen erstellen und beurteilen. LT-6.1.11 Ich kann verschiedene Haltungssysteme nach Tiergerechtheit, arbeits-

wirtschaftlichen Aspekten und Leistungsfähigkeit beurteilen und planen. LT-6.1.12 Ich kann die einzelnen Be- und Verarbeitungsschritte bei der Erzeu-

gung von pflanzlichen und tierischen Produkten durchführen. LT-6.1.13 Ich kann konkrete Qualitätsparameter der wichtigsten pflanzlichen und

tierischen Produkte benennen, messen, dokumentieren, interpretieren und Schlussfolgerungen für die Verwendung und Verarbeitung ziehen.

LT-6.1.14 Ich kann mich über die jeweils geltenden Qualitätssicherungssysteme und Hygienebestimmungen informieren und diese umsetzen.

LT-6.1.15 Ich kann landwirtschaftliche Produktionsverfahren ökonomisch und öko-logisch beurteilen.

LT-6.1.16 Ich kann Versuche anlegen, durchführen, auswerten und die Ergeb-nisse interpretieren.

LT-6.1.17 Ich kann relevante Betriebsdaten führen und erheben. LT-6.1.18 Ich kann Arbeitssicherheits- und Unfallverhütungsvorschriften in der

landwirtschaftlichen Produktion anwenden und Unterweisungen durch-führen.

LT-6.1.19 Ich kann die Bauarten, den Aufbau und die Funktionsweise von Maschi-nen und Geräten für den Pflanzenbau, den Obstbau, die Tierhaltung und die Forstwirtschaft erläutern und diese bedienen.

Seite | 22

LT-6.1.20 Ich kann Maschinen und Geräte pflegen, warten, instand halten und diverse Reparaturen durchführen.

LT-6.1.21 Ich kann Lösungskonzepte für den Technikeinsatz in Pflanzen- und Obstbau, Tierhaltung und Forstwirtschaft erarbeiten.

LT-6.1.22 Ich kann unterschiedliche Mechanisierungsmodelle für einen Betrieb entwerfen.

LT-6.1.23 Ich kann Elektroinstallationen zurichten und verlegen, Draht- und Kabel-formen anfertigen, Beleuchtungen an Maschinen und Geräten instal-lieren und reparieren.

LT-6.1.24 Ich kann bestandsschonende Holzernteverfahren unter Berücksichti-gung der wesentlichen Faktoren einer ergonomischen Arbeitsgestaltung im Schwachholz und Starkholz durchführen.

LT-6.1.25 Ich kann die Funktionsweise der wichtigsten forsttechnischen Geräte beschreiben und deren optimalen Einsatz bei der Waldarbeit planen und anwenden.

LT-6.1.26 Ich kann die wichtigsten forsttechnischen Geräte warten, pflegen und instand halten.

LT-6.1.27 Ich kann die wichtigsten Regeln der Holzausformung anwenden. 6.2 Fertigungstechnische Praxis LT-6.2.1 Ich kann den Arbeitsplatz strukturieren und sauber halten. LT-6.2.2 Ich kann Verhaltens-, Sicherheits- und Unfallverhütungsvorschriften ein-

halten und anwenden. LT-6.2.3 Ich kann typische Prozessabläufe erkennen und abarbeiten. LT-6.2.4 Ich kann die wichtigsten Fertigungsverfahren für metallische und nicht-

metallische Werkstoffe nennen und entsprechend zuordnen. LT-6.2.5 Ich kann Messmittel verwalten, kalibrieren und pflegen. LT-6.2.6 Ich kann Arbeits- und Prüfdokumentationen durchführen. LT-6.2.7 Ich kann Werkstoffe, Werkzeuge und Produkte lagern und kennzeich-

nen. LT-6.2.8 Ich kann Werkstoffe und Hilfsstoffe für den beabsichtigten Verwen-

dungszweck auswählen. LT-6.2.9 Ich kann einfache Bauteile mit spanabhebenden und nicht span-

abhebenden Werkzeugen und Werkzeugmaschinen erzeugen. LT-6.2.10 Ich kann die Arbeitsgänge der spanenden Fertigung in richtiger Fach-

sprache beschreiben. LT-6.2.11 Ich kann Werkstücke und Werkzeuge aufspannen und einrichten. LT-6.2.12 Ich kann verschiedene Werkstoffe mit Werkzeugmaschinen nach norm-

gerechten Zeichnungen mit Anriss und auf Maß unter Einhaltung gege-bener Toleranzen bearbeiten.

LT-6.2.13 Ich kann Schmiedefeuer führen und Schmiedestücke warm machen. LT-6.2.14 Ich kann an verschiedenen Werkstücken Freiform- und Gesenk-

schmiedetechniken anwenden.

Seite | 23

LT-6.2.15 Ich kann einfache Glüh- und Härtearbeiten sowie Anlassen durch-führen.

LT-6.2.16 Ich kann Stumpf-, Kehl- und Ecknähte an verschiedenen Werkstücken und in waagrechter Position schweißen.

LT-6.2.17 Ich kann Schweißnähte mit verschiedenen Schweißverfahren an Stahl und Nichteisenwerkstoffen normgerecht ausführen.

LT-6.2.18 Ich kann Schweißnahtvor- und -nachbereitung durchführen. LT-6.2.19 Ich kann Brennschneidearbeiten im Zuge der Materialvorbereitung

durchführen. LT-6.2.20 Ich kann Zusatzeinrichtungen an Werkzeugmaschinen einsetzen und

verwenden. LT-6.2.21 Ich kann Werkstücke mit computergesteuerten Werkzeugmaschinen

herstellen. LT-6.2.22 Ich kann Passungen auswählen und herstellen. LT-6.2.23 Ich kann Schweißverfahren auswählen und die jeweiligen Geräte be-

dienen. LT-6.2.24 Ich kann Stumpf-, Kehl- und Ecknähte mit verschiedenen Materialien an

Werkstücken in verschiedenen Positionen schweißen. LT-6.2.25 Ich kann elektrische Leitungen zurichten und verlegen. LT-6.2.26 Ich kann Draht- und Kabelformen anfertigen. LT-6.2.27 Ich kann Verteileinrichtungen montieren und in Betrieb setzen. LT-6.2.28 Ich kann Sicherungs- und Schalteinrichtungen montieren. LT-6.2.29 Ich kann CNC-Maschinen in Betrieb nehmen, bedienen und Pro-

gramme abarbeiten. LT-6.2.30 Ich kann die gängigen Mess- und Prüftechniken zur Bewertung eines

gefertigten Werkstückes anwenden.

Seite | 24

6 Ausgewählte Unterrichtsbeispiele

6.1 Durchbiegung von Trägersystemen Kompetenzfeld Technische Mechanik und Berechnung

Kompetenzbereich(e) Statik

Titel LT-2.2-01 Durchbiegung eines Trägers

Relevante(r) Deskriptor(en)

LT-2.2.1-C, LT-2.2.1-D, LT-2.2.1-E

Themenbereich(e) und Fertigkeit(en)

Ermittlung der Durchbiegung

Methodisch - didaktische Hinweise

Einzelarbeit

Hilfsmittel Papier, Schreibzeug

Quelle Eigenentwicklung

Zeitbedarf (Richtwert) 50 Minuten

Aufgabenstellung: Ein Träger wird mit einer Kraft mittig belastet. F = 10 kN l = 5 m l1 = 2,5 m Gesucht: Zeigen Sie, wie Sie auf die Formel der mittigen Durchbiegung für obigen Träger kommen können!

IElFf⋅⋅

⋅=

48

3

F

A

l

B

l/2

x

Seite | 25

Lösungsvorschlag: Ausgehend von der Betrachtung eines gebogenen Trägerstückchens der Länge dx und unter Verwendung der Biege-Hauptgleichung und des Hook‘schen Gesetzes für Zugbeanspruchung erhalten wir die Gleichung der Krümmung eines Biegeträgers. Ansatz für ein Volumenteilchen im Abstand y von der Neutralen Faser mit den Ver-einfachungen

…Krümmung (Änderung des Winkels)

w‘‘ ist näherungsweise geich der Krümmung. Die Biegelinie zeigt in die Gegenrichtung der y-Achse und somit in die Gegenrichtung des Biegemomentes. Wir führen daher ein neues Koordinatensystem ein, wobei w(x) = -y(x) ist.

Für die Lösung dieser Aufgabe dürften wir auch von diesem allgemeinen Ansatz aus-gehen.

ϕρϕεσ

ddyE

IyM

dxdxEE b

⋅⋅

⋅=⋅

=∆

⋅=⋅='

ϕρ ddsdx ⋅=≈

ϕdydx ⋅≈∆ '

ϕρϕ

ddyE

IyM b

⋅⋅

⋅=⋅

IEM b

⋅=

ρ1

IEMw b

⋅−=′′

F

A

l

B

l/2

x

F/2 F/2

a a'

b b'

c' d' c d

ρ

dx

ds y

∆dx‘

dϕ

Seite | 26

Moment an der Stelle x für diesen Träger:

Durch die Integration erhalten wir die erste Ableitung und diese entspricht der Stei-gung der Biegelinie:

An der Stelle x = l/2 Durch nochmalige Integration kommen wir zur Durchbiegung:

An der Stelle x = 0 Für x = l/2 eingesetzt:

Damit ist bewiesen, dass die Durchbiegung für einen mittig belasteten Träger auf zwei Stützen

ist.

1

2

)( 42C

IExFdxx

IEFdx

IEMw b

x +⋅⋅

⋅−=⋅⋅

⋅⋅−=

⋅−=′ ∫∫

xFM xb ⋅=2)(

IElFCw⋅⋅

⋅=→=′

160

2

1

2

23

1

2

)( 16124C

IExlF

IExFdxC

IExFw x +

⋅⋅⋅⋅

+⋅⋅

⋅−=+

⋅⋅⋅−

= ∫

00 2 =→= Cw

IElF

IElF

IElF

IElF

IEllF

IElFw l ⋅⋅

⋅=

⋅⋅⋅⋅

=⋅⋅

⋅⋅+

⋅⋅⋅

−=⋅⋅⋅⋅

+⋅⋅⋅

⋅−=

48962

963

9632812

333323

)2/(

IElFf⋅⋅

⋅=

48

3

Seite | 27

6.2 Grundlegende Berechnungen einer Asynchronmaschine Kompetenzfeld Elektro- und Automatisierungstechnik

Kompetenzbereich(e) Grundlagen der Elektrotechnik

Titel LT-5.1-05 Grundlegende Berechnungen einer Drehfeldmaschine


LT-5.1.5


Wirkungsgrad, Nennmoment, Schlupf und Betriebsart einer Drehfeldmaschine


Einzelarbeit

Hilfsmittel Papier, Schreibzeug, nicht programmierbarer Taschen-rechner

Quelle Eigenentwicklung (basierend auf Beispiel Fachkunde Elektro-technik)


Aufgabenstellung: Gegeben ist das unten dargestellte Typenschild einer Asynchronmaschine.

a) Bestimmen Sie den Wirkungsgrad der Maschine, falls die Maschine im Nenn-betriebspunkt betrieben wird.

b) Bestimmen Sie das Nennmoment der Maschine. c) Bestimmen Sie den Schlupf der Maschine d) Was bedeutet die Angabe S1 bei der Leistungsangabe der Maschine?

…..

DIN VDE 0530

Δ 400 V

I 10 A

5 kW S1

1440 /min

cos φ 0,8

IP 65

50 Hz

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Lösungsvorschlag: a) 𝜂𝜂 = 𝑃𝑃𝑎𝑎𝑎𝑎

𝑃𝑃𝑧𝑧𝑧𝑧= 𝑃𝑃𝑎𝑎𝑎𝑎

√3∙𝑈𝑈∙𝐼𝐼∙cos(𝜑𝜑) = 5000√3∙400∙10∙0,8

= 0,9

Der Wirkungsgrad der Maschine beträgt 0.9.

b) 𝑀𝑀 = 𝑃𝑃

ѡ= 𝑃𝑃

2∙𝜋𝜋∙ 𝑛𝑛60= 5000

2∙𝜋𝜋∙140060= 34 𝑁𝑁𝑁𝑁

Das abgegebene Moment bei Nennbetrieb beträgt rund 34 Nm.

c) Da der Schlupf in einem Bereich von ein paar Prozent liegt, muss es sich um eine

vierpolige (Polpaarzahl p=2) Maschine handeln, da die Wellendrehzahl 1440 Um-drehungen pro Minute ist. Dadurch muss auch die Drehfelddrehzahl in der Nähe von 1440 Umdrehungen pro Minute sein.

𝑛𝑛𝑆𝑆 =60 ∙ 𝑓𝑓𝑝𝑝

=60 ∙ 50

2= 1500 𝑁𝑁𝑚𝑚𝑛𝑛−1

nS…. Drehfelddrehzahl f…. Frequenz p…. Polpaarzahl

𝑠𝑠 =𝑛𝑛𝑆𝑆 − 𝑛𝑛𝑛𝑛𝑆𝑆

∙ 100 =1500 − 1440

1500∙ 100 = 4%

Der Schlupf bei Nenndrehzahl beträgt 4 %.

d) S1 bedeutet, dass die Maschine im Dauerbetrieb verwendet werden kann.

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6.3 Programmierung einer SPS zur Steuerung eines Torantriebes Kompetenzfeld Elektro- und Automatisierungstechnik

Kompetenzbereich(e) Programmierung einer einfachen Steuerung

Titel LT-5.2-05 Programmierung einer SPS zur Steuerung eines Tor-antriebes


LT-5.2.5


Erstellen eines einfachen Programmes zur Steuerung eines Torantriebes mittels Funktionslaufplan, Selbsthalteschaltung


Einzelarbeit

Hilfsmittel Keine

Quelle Eigenentwicklung (basierend auf Beispiel Fachkunde Elektro-technik)


Aufgabenstellung: Ein Tor einer Maschinenhalle kann durch das Betätigen des Tasters S1 geöffnet werden und durch den Taster S2 geschlossen werden. Sowohl die Auf- als auch die Abwärtsbewegung soll durch eine Selbsthalteschaltung realisiert werden. Die obere Endstellung meldet Endtaster S3 und die untere Endstellung meldet Endtaster S4. Die Bewegung des Tores soll durch den Taster S5 unterbrochen werden können. Weiters ist am unteren Ende des Tores ein Drucksensor P1 als Öffner angebracht, der ein Einklemmen eines Gegenstandes bei einer Abwärtsbewegung zwischen Tor und Boden verhindern soll. Das Tor wird geöffnet, falls das Relay Q1 anzieht und den Motor an Spannung legt. Das Tor wird geschlossen, falls das Relay Q2 anzieht und den Motor an Spannung legt. Die Steuerung soll mit Hilfe einer SPS realisiert werden a) Skizzieren Sie die Verdrahtung der SPS zur Ansteuerung der Motoren und er-

stellen Sie eine Zuordnungstabelle. Beachten Sie, dass bei einem Kabelbruch die Schaltung zu einem Stillstand führen soll. Berücksichtigen Sie auch, dass die Motoren nicht gleichzeitig angesteuert werden können (Verriegelung).

b) Erstellen Sie ein Programm (Funktionsplan) zur Steuerung der Anlage mit Hilfe einer SPS.

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Lösungsvorschlag: a) Verdrahtung der SPS und Zuordnungstabelle

b) Funktionslaufplan des SPS Programmes

Operand Symbol Kommentar E 0.1 E 0.2 E 0.3 E 0.4 E 0.5 E 0.6 A 0.1 A 0.2

S1 S2 S3 S4 S5 P Q1 Q2

Taster Auf Taste Ab Oberer Endtaster (Öffner) Unterer Endtaster (Öffner) Stopp Taster (Öffner) P Sicherheitsschalter unterbricht bei Hindernis Motor Auf Motor Ab

Seite | 31

6.4 Berechnung und Interpretation von Kenngrößen eines Verbrennungs-motors

Kompetenzfeld Landtechnik

Kompetenzbereich(e) Maschinenelemente, Antriebstechnik und Traktoren

Titel LT-4.1-02 Leistungsberechnung


LT-4.1.6-D


Berechnung und Interpretation von Kenngrößen eines Ver-brennungsmotors


Einzelarbeit

Hilfsmittel Taschenrechner



Aufgabenstellung: Gegeben sind die Daten zweier Traktormotoren. Beide haben den gleichen Hub, aber unterschiedlichen Hubraum. Berechnen Sie die fehlenden Werte in der Tabelle.

Traktor A Traktor B Effektivleistung Pe (kW) 71 Nenndrehzahl n (U/min) 2.300 2.200 Hubraum VH (cm3) 4.525 Zylinderzahl z (-) 4 4 Mittendruck pe (bar) 9,24 Hub H (mm) Bohrung D (mm) 105 Hubverhältnis k (-) mittlere Kolbengeschwindigkeit cm

9,74

Lösungsvorschlag: Zunächst werden die Daten von Traktor A berechnet. Die Effektivleistung ist bekannt. Somit kann der effektive Mittendruck berechnet werden.

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𝑃𝑃𝑒𝑒 = 𝑝𝑝𝑒𝑒 ∙ 𝑉𝑉𝐻𝐻 ∙𝑛𝑛

30 ∙ 𝑇𝑇𝑇𝑇

𝑝𝑝𝑒𝑒 =𝑃𝑃𝑒𝑒 ∙ 30 ∙ 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑉𝑉𝐻𝐻 ∙ 𝑛𝑛

=71000 ∙ 30 ∙ 4

4,525 ∙ 10−3 ∙ 2300

𝑝𝑝𝑒𝑒 = 8,186 ∙ 105𝑃𝑃𝑇𝑇 = 8,186𝑏𝑏𝑇𝑇𝑏𝑏

Von Traktor A kann aus der mittleren Kolbengeschwindigkeit und der Nenndrehzahl der Hub berechnet werden:

𝑐𝑐𝑚𝑚 =𝐻𝐻 ∙ 𝑛𝑛

30

𝐻𝐻 =30 ∙ 𝑐𝑐𝑚𝑚𝑛𝑛

=30 ∙ 9,74

2300

𝐻𝐻 = 0,127𝑁𝑁 Als nächstes wird der Hubraum je Zylinder und weiters aus der Volumenformel für einen Zylinder die Bohrung berechnet:

𝑉𝑉ℎ =𝑉𝑉𝐻𝐻𝑧𝑧

𝑉𝑉ℎ =𝐷𝐷² ∙ 𝜋𝜋 ∙ 𝐻𝐻

4

𝐷𝐷 = � 4 ∙ 𝑉𝑉𝐻𝐻𝑧𝑧 ∙ 𝜋𝜋 ∙ 𝐻𝐻

= �4 ∙ 4,525 ∙ 106

4 ∙ 𝜋𝜋 ∙ 127

𝐷𝐷 = 106,5𝑁𝑁𝑁𝑁 Das Hubverhältnis von Traktor B berechnet sich mit:

𝑘𝑘 =𝐻𝐻𝐷𝐷

=127

106,5

𝑘𝑘 = 1,19 Traktor B hat gemäß Angabe den gleichen Hub wie Traktor A. Somit wird der Hub-raum berechnet:

𝑉𝑉𝐻𝐻 = 𝑧𝑧 ∙𝐷𝐷² ∙ 𝜋𝜋

4∙ 𝐻𝐻 = 4 ∙

10,5² ∙ 𝜋𝜋4

∙ 12,7

𝑉𝑉𝐻𝐻 = 4399𝑐𝑐𝑁𝑁³ Seine Effektivleistung beträgt sodann:

𝑃𝑃𝑒𝑒 = 𝑝𝑝𝑒𝑒 ∙ 𝑉𝑉𝐻𝐻 ∙𝑛𝑛

30 ∙ 𝑇𝑇𝑇𝑇= 9,24 ∙ 105 ∙ 4399 ∙ 10−6 ∙

220030 ∙ 4

𝑃𝑃𝑒𝑒 = 74519𝑊𝑊

Seite | 33

Das Hubverhältnis beträgt:

𝑘𝑘 =𝐻𝐻𝐷𝐷

=127105

𝑘𝑘 = 1,21 Die mittlere Kolbengeschwindigkeit ist:

𝑐𝑐𝑚𝑚 =𝐻𝐻 ∙ 𝑛𝑛

30=

0,127 ∙ 220030

𝑐𝑐𝑚𝑚 = 9,31𝑁𝑁/𝑠𝑠 Traktor B schöpft trotz geringeren Hubraumes und kleinerer Nenndrehzahl mehr Leistung aus seinem Motor. Diese resultiert aus einem höheren effektiven Mitten-druck. Die Kolbengeschwindigkeiten beider Triebwerke sind vergleichbar.

Seite | 34

6.5 Entwicklung eines Getriebezuges für ein Traktor-Lastschalt-Getriebe Kompetenzfeld Landtechnik


Titel LT-4.1-07 Lastschaltgetriebe


LT-4.1.5-E


Entwicklung eines Getriebezuges für ein Traktor-Lastschalt-Getriebe


Einzelarbeit

Hilfsmittel Bleistift, Taschenrechner



Aufgabenstellung: Entwerfen Sie einen Getriebezug für ein 2-stufiges Lastschaltgetriebe (L…langsam, S…schnell) und stellen Sie dieses in einer Skizze dar. Wie groß ist der Stufensprung maximal zu wählen? Lösungsvorschlag: Es wird folgender Getriebezug vorgeschlagen:

Jeweils eine der beiden dargestellten Lamellenkupplungen ist aktiv, die andere nicht aktiv.

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Wird die linke aktiviert, dann findet eine direkte Kraftübertragung zwischen Antriebs-seite (links) und Abtriebswelle (= Getriebeeingangswelle) statt. Die Übersetzung be-trägt hier i=1. Um im Getriebe geringe Momente und somit möglichst kleine Durchmesser realisie-ren zu können, soll die Übersetzung im LS-Getriebe für Straßenfahrt ins Schnelle erfolgen. Wenn die rechte Lamellenkupplung geschlossen ist, erfolgt die Kraftüber-tragung über die Vorgelegewelle (ins Schnelle). Der maximale Stufensprung errechnet sich aus der Motorcharakteristik.

𝜑𝜑𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 =𝑛𝑛𝑃𝑃𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚

𝑛𝑛𝑀𝑀𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚

Übliche Werte für Traktoren liegen bei ϕ=1,2 bis 1,3. Man geht von einer Übersetzung in der schnellen Lastschaltstufe iLS aus:

𝑚𝑚𝐿𝐿𝑆𝑆 =1

1,3= 0,77

Dies wird mittels zweier Zahnradpaare erzielt. Bei jeweils zwei gleichen Zahnrad-Zähnezahlen ergibt sich eine Übersetzung je Zahnradpaar:

𝑚𝑚 = �𝑚𝑚𝐿𝐿𝑆𝑆 = �0,77 = 0,88 Diese wird mit einer Zahnradpaarung erreicht von:

𝑧𝑧1 = 25

𝑧𝑧2 = 22 Kontrolle:

𝑚𝑚 =𝑧𝑧2𝑧𝑧1

=2225

= 0,88

Die Auslegung geht somit in Ordnung!

Seite | 36

6.6 Dimensionierung von Wälzlagern Kompetenzfeld Landtechnik


Titel LT-4.1-13 Stirnradgetriebe Wälzlagerdimensionierung


LT-4.1.2-B, LT-4.1.2-C, LT-4.1.4-B, LT-4.1.4-C


Dimensionierung von Wälzlagern


Einzelarbeit

Hilfsmittel Alle Unterlagen sind zugelassen



Aufgabenstellung: Gegeben ist ein schrägverzahntes einstufiges Stirnradgetriebe ohne Profilverschie-bung: Zu übertragendes Drehmoment: Mt=280Nm Teilkreisdurchmesser Ritzel: d=72mm Wellendurchmesser an den Lagerstellen: dw=40mm Tangentialkraft Ft: Ft=7777,8N Radialkraft Fr: Fr=2930,8N Axialkraft Fa: Fa=2084,1N Lagerabstand: L=130mm erf. Lebensdauer der Lager: L10h=4000h Drehzahl der Antriebswelle: n=1450U/min Mittige Anordnung des Zahnrades:

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Gesucht: a) Bestimmen Sie die Auflagerreaktionen: FAY, FAZ, FBX, FBY, FBZ. b) Bestimmen Sie für die beiden Lager der Antriebswelle die resultierende Radial-

kraft FAR und FBR. c) Dimensionieren Sie geeignete Rillenkugellager. Lösungsvorschlag: a)

X-Z Ebene:

Seite | 38

�𝐹𝐹𝑧𝑧 = 0

−𝐹𝐹𝐴𝐴𝐴𝐴 + 𝐹𝐹𝑡𝑡 − 𝐹𝐹𝐵𝐵𝐴𝐴 = 0

𝐹𝐹𝐴𝐴𝐴𝐴 = 𝐹𝐹𝑡𝑡 − 𝐹𝐹𝐵𝐵𝐴𝐴 = 7777,8𝑁𝑁 − 3888,9𝑁𝑁 = 3888,9𝑁𝑁

�𝑀𝑀𝑦𝑦 = 0

𝐹𝐹𝑡𝑡 ∙𝐿𝐿2− 𝐹𝐹𝐵𝐵𝐴𝐴 ∙ 𝐿𝐿 = 0

𝐹𝐹𝐵𝐵𝐴𝐴 =𝐹𝐹𝑡𝑡2

=7777,8𝑁𝑁

2= 3888,9𝑁𝑁

X-Y Ebene:

�𝐹𝐹𝑌𝑌 = 0

𝐹𝐹𝐴𝐴𝑌𝑌 − 𝐹𝐹𝑟𝑟 + 𝐹𝐹𝐵𝐵𝑌𝑌 = 0

𝐹𝐹𝐴𝐴𝑌𝑌 = 𝐹𝐹𝑟𝑟 − 𝐹𝐹𝐵𝐵𝑌𝑌 = 2930,8𝑁𝑁 − 2042,5𝑁𝑁 = 888,3𝑁𝑁

�𝐹𝐹𝑚𝑚 = 0

𝐹𝐹𝑚𝑚 − 𝐹𝐹𝐵𝐵𝐵𝐵 = 0

𝐹𝐹𝐵𝐵𝐵𝐵 = 𝐹𝐹𝑚𝑚 = 2084,1𝑁𝑁

�𝑀𝑀𝐴𝐴 = 0

−𝐹𝐹𝑟𝑟 ∙𝐿𝐿2−𝐹𝐹𝑚𝑚 ∙

𝑑𝑑2

+ 𝐹𝐹𝐵𝐵𝑌𝑌 ∙ 𝐿𝐿 = 0

Seite | 39

𝐹𝐹𝐵𝐵𝑌𝑌 =𝐹𝐹𝑟𝑟 ∙

𝐿𝐿2 +𝐹𝐹𝑚𝑚 ∙

𝑑𝑑2

𝐿𝐿=

2930,8𝑁𝑁 ∙ 130𝑁𝑁𝑁𝑁2 + 2084,1𝑁𝑁 ∙ 72𝑁𝑁𝑁𝑁

2130𝑁𝑁𝑁𝑁

= 2042,5𝑁𝑁

b)

𝐹𝐹𝐴𝐴𝐴𝐴 = �𝐹𝐹𝐴𝐴𝐴𝐴2 + 𝐹𝐹𝐴𝐴𝑌𝑌2 = �(3888,9𝑁𝑁)2 + (4392,6𝑁𝑁)2 = 3989,1𝑁𝑁

𝐹𝐹𝐵𝐵𝐴𝐴 = �𝐹𝐹𝐵𝐵𝐴𝐴2 + 𝐹𝐹𝐵𝐵𝑌𝑌2 = �(3888,9𝑁𝑁)2 + (2042,5𝑁𝑁)2 = 4392,6𝑁𝑁

𝐹𝐹𝐵𝐵𝐴𝐴 = 2084,1𝑁𝑁

c) Vorauswahl des Wälzlagers (keine Axialkraft):

𝐿𝐿10ℎ =𝐿𝐿10 ∙ 106

𝑛𝑛 ∙ 60→ 𝐿𝐿10 =

𝐿𝐿10ℎ ∙ 𝑛𝑛 ∙ 60106

=4000 ∙ 1450 ∙ 60

106 𝑀𝑀𝑚𝑚𝑀𝑀.𝑈𝑈 = 348𝑀𝑀𝑚𝑚𝑀𝑀.𝑈𝑈

𝑃𝑃 = 𝐹𝐹𝐵𝐵𝐴𝐴 = 4392,6𝑁𝑁

𝑝𝑝 = 3 (𝐾𝐾𝐾𝐾𝐾𝐾𝐾𝐾𝐾𝐾𝐾𝐾𝑇𝑇𝐾𝐾𝐾𝐾𝑏𝑏)

Ermittlung der erforderlichen dynamischen Tragzahl C:

𝐿𝐿10 = (𝐶𝐶𝑃𝑃

)𝑝𝑝 → 𝐶𝐶 = �𝐿𝐿10𝑝𝑝 ∙ 𝑃𝑃 = √348𝑀𝑀𝑚𝑚𝑀𝑀.𝑈𝑈3 ∙ 4392,6𝑁𝑁 = 30896,9𝑁𝑁

𝐶𝐶𝑒𝑒𝑟𝑟𝑒𝑒 = 30,9𝑘𝑘𝑁𝑁 → 𝑇𝑇𝐾𝐾𝑠𝑠 𝑅𝑅𝑀𝑀𝐾𝐾𝑀𝑀𝑓𝑓𝑓𝑓,𝑇𝑇𝑇𝑇 14 − 2 𝑁𝑁𝑚𝑚𝑚𝑚 𝑑𝑑𝑑𝑑 = 40𝑁𝑁𝑁𝑁 (𝑇𝑇𝑀𝑀ℎ𝑏𝑏𝐾𝐾𝑛𝑛𝐾𝐾𝑠𝑠𝑘𝑘𝐾𝐾𝑛𝑛𝑛𝑛𝑧𝑧𝑇𝑇ℎ𝐾𝐾 08)

𝑊𝑊ä𝐾𝐾𝑧𝑧𝐾𝐾𝑇𝑇𝐾𝐾𝐾𝐾𝑏𝑏: 6308 𝐶𝐶 = 42,5𝑘𝑘𝑁𝑁,𝐶𝐶0 = 25𝑘𝑘𝑁𝑁

Kontrolle unter Berücksichtigung der Axialkraft FBA:

𝐹𝐹𝐵𝐵𝐴𝐴𝐹𝐹𝐵𝐵𝐴𝐴

=2084,1𝑁𝑁4392,6𝑁𝑁

= 0,474

𝐹𝐹𝐵𝐵𝐴𝐴𝐶𝐶0

=2084,1𝑁𝑁25000𝑁𝑁

= 0,0834

𝐾𝐾 ≈ 0,51 ∙ (𝐹𝐹𝐵𝐵𝐴𝐴𝐶𝐶0

)0,233 = 0,51 ∙ (2084,1𝑁𝑁25000𝑁𝑁

)0,233 = 0,286

Seite | 40

𝐹𝐹𝐵𝐵𝐴𝐴𝐹𝐹𝐵𝐵𝐴𝐴

=2084,1𝑁𝑁4392,6𝑁𝑁

= 0,474 > 𝐾𝐾 = 0,286

aus TB14-3a → 𝑋𝑋 = 0,56, 𝑌𝑌 ≈ 0,866 ∙ (𝐹𝐹𝐵𝐵𝐵𝐵

𝐶𝐶0)−0,299 = 0,866 ∙ (2084,1𝑁𝑁

25000𝑁𝑁)−0,229 = 1,53

𝑃𝑃 = 𝐹𝐹𝐵𝐵𝐴𝐴 ∙ 𝑋𝑋 + 𝐹𝐹𝐵𝐵𝐴𝐴 ∙ 𝑌𝑌 = 4392,6𝑁𝑁 ∙ 0,56 + 2084,1 ∙ 1,53 = 5648,5𝑁𝑁

𝐿𝐿10ℎ =𝐿𝐿10 ∙ 106

𝑛𝑛 ∙ 60→ 𝐿𝐿10 =

𝐿𝐿10ℎ ∙ 𝑛𝑛 ∙ 60106

=4000 ∙ 1450 ∙ 60

106 𝑀𝑀𝑚𝑚𝑀𝑀.𝑈𝑈 = 348𝑀𝑀𝑚𝑚𝑀𝑀.𝑈𝑈

𝑃𝑃 = 5648,5𝑁𝑁

𝑝𝑝 = 3 (𝐾𝐾𝐾𝐾𝐾𝐾𝐾𝐾𝐾𝐾𝐾𝐾𝑇𝑇𝐾𝐾𝐾𝐾𝑏𝑏)

Ermittlung der erforderlichen dynamischen Tragzahl C:

𝐿𝐿10 = (𝐶𝐶𝑃𝑃

)𝑝𝑝 → 𝐶𝐶 = �𝐿𝐿10𝑝𝑝 ∙ 𝑃𝑃 = √348𝑀𝑀𝑚𝑚𝑀𝑀.𝑈𝑈3 ∙ 5648,5𝑁𝑁 = 39730,7𝑁𝑁

𝐶𝐶𝑒𝑒𝑟𝑟𝑒𝑒 = 39,73𝑘𝑘𝑁𝑁

𝐶𝐶𝑔𝑔𝑒𝑒𝑔𝑔äℎ𝑙𝑙𝑡𝑡 = 42,5𝑘𝑘𝑁𝑁 > 𝐶𝐶𝑒𝑒𝑟𝑟𝑒𝑒 = 39,73𝑘𝑘𝑁𝑁 → 𝑊𝑊ä𝐾𝐾𝑧𝑧𝐾𝐾𝑇𝑇𝐾𝐾𝐾𝐾𝑏𝑏 6308 𝑚𝑚𝑠𝑠𝑚𝑚 𝑚𝑚𝑛𝑛 𝑂𝑂𝑏𝑏𝑑𝑑𝑛𝑛𝐾𝐾𝑛𝑛𝐾𝐾

Seite | 41

6.7 Dimensionierung eines Getriebes Kompetenzfeld Landtechnik


Titel LT-4.1-19 Stirnradgetriebe Profilverschiebung


LT-4.1.2-B, LT-4.1.2-C, LT-4.1.4-B, LT-4.1.4-C


Dimensionierung eines Getriebes


Einzelarbeit


Quelle Eigenentwicklung [1] Wittel, Muhs, Jannasch, Voßiek.; Roloff/Matek Maschinenelemente Tabellenbuch; Vieweg+Teubner, Wiesbaden 2009, S. 218


Aufgabenstellung: Gegeben ist ein einstufiges Stirnradgetriebe mit Profilverschiebung: Zu übertragendes Drehmoment: Mt=800Nm Achsabstand gefordert: a=150,5mm Erzeugungseingriffswinkel: α=20° Modul: m=3mm Übersetzung: i=3,7 Zähnezahl des Antriebsritzels: z1=21 Hinweis: Der Achsabstand a ist auf alle Fälle exakt einzuhalten.

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Gesucht: a) Bestimmen Sie die erforderliche Profilverschiebung V. b) Bestimmen Sie mit Hilfe von Roloff Matek TB 21-6 die Profilverschiebungs-

faktoren x1 und x2. c) Bestimmen Sie den Betriebseingriffswinkel αw. d) Bestimmen Sie die Wälzkreisdurchmesser dw1 und dw2. e) Bestimmen Sie die Grundkreisdurchmesser db1 und db2. f) Bestimmen Sie die Kopfkreisdurchmesser da1 und da2. g) Ist die ermittelte Verzahnung für eine konstante Drehmomentübertragung geeig-

net? Lösungsvorschlag: a) Zähnezahl Abtrieb z2:

𝑚𝑚 =𝑧𝑧2𝑧𝑧1→ 𝑧𝑧2 = 𝑚𝑚 ∙ 𝑧𝑧1 = 3,7 ∙ 21 = 77,7 → 𝑧𝑧2 = 78

Teilkreisdurchmesser d1, d2:

𝑑𝑑1 = 𝑧𝑧1 ∙ 𝑁𝑁 = 21 ∙ 3𝑁𝑁𝑁𝑁 = 63𝑁𝑁𝑁𝑁

𝑑𝑑2 = 𝑧𝑧2 ∙ 𝑁𝑁 = 78 ∙ 3𝑁𝑁𝑁𝑁 = 234𝑁𝑁𝑁𝑁

Nullachsabstand ad:

𝑇𝑇𝑑𝑑 =(𝑑𝑑1 + 𝑑𝑑2)

2=

(63𝑁𝑁𝑁𝑁 + 234𝑁𝑁𝑁𝑁)2

= 148,5𝑁𝑁𝑁𝑁

𝑇𝑇𝑑𝑑 = 148,5𝑁𝑁𝑁𝑁 < 𝑇𝑇 = 150,5𝑁𝑁𝑁𝑁 → 𝑝𝑝𝑀𝑀𝑠𝑠.𝑃𝑃𝑏𝑏𝑀𝑀𝑓𝑓𝑚𝑚𝐾𝐾𝑃𝑃𝐾𝐾𝑏𝑏𝑠𝑠𝑐𝑐ℎ𝑚𝑚𝐾𝐾𝑏𝑏𝐾𝐾𝑛𝑛𝐾𝐾

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Profilverschiebung V:

𝑉𝑉 = (𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑑𝑑) = (150,5𝑁𝑁𝑁𝑁− 148,5𝑁𝑁𝑁𝑁) = 2𝑁𝑁𝑁𝑁 b)

𝑉𝑉 = (𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑑𝑑) = 𝑉𝑉1 + 𝑉𝑉2 = 𝑥𝑥1 ∙ 𝑁𝑁 + 𝑥𝑥2 ∙ 𝑁𝑁

𝑥𝑥1 + 𝑥𝑥2 =(𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑑𝑑)

𝑁𝑁=

(150,5𝑁𝑁𝑁𝑁− 148,5𝑁𝑁𝑁𝑁)3𝑁𝑁𝑁𝑁

= 0,667

Mittlere Zähnezahl zm:

𝑧𝑧𝑚𝑚 =(𝑧𝑧1 + 𝑧𝑧2)

2=

(21 + 78)2

= 49,5

Mittlerer Profilverschiebungsfaktor xm:

𝑥𝑥𝑚𝑚 =(𝑥𝑥1 + 𝑥𝑥2)

2=

0,6672

= 0,3335

𝑚𝑚 > 1 → 𝐿𝐿 − 𝐿𝐿𝑚𝑚𝑛𝑛𝑚𝑚𝐾𝐾𝑛𝑛 𝑠𝑠𝑚𝑚𝑛𝑛𝑑𝑑 𝑚𝑚𝑛𝑛 𝑅𝑅𝑀𝑀𝐾𝐾𝑀𝑀𝑓𝑓𝑓𝑓 𝑇𝑇𝑇𝑇 21 − 6 𝑏𝑏𝐾𝐾𝐾𝐾𝐾𝐾𝑃𝑃𝑇𝑇𝑛𝑛𝑚𝑚

Profilverschiebungsfaktoren x1, x2:

𝑥𝑥1 = 0,41

𝑥𝑥2 = 0,257

𝑥𝑥𝑔𝑔𝑒𝑒𝑔𝑔 = 𝑥𝑥1 + 𝑥𝑥2 = 0,667 → 𝑚𝑚𝑛𝑛 𝑂𝑂𝑏𝑏𝑑𝑑𝑛𝑛𝐾𝐾𝑛𝑛𝐾𝐾

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c) Betriebseingriffswinkel αw:

𝛼𝛼𝑔𝑔 = arccos �𝑇𝑇𝑑𝑑𝑇𝑇∙ 𝑐𝑐𝑀𝑀𝑠𝑠𝛼𝛼� = arccos�

148,5𝑁𝑁𝑁𝑁150,5𝑁𝑁𝑁𝑁

∙ 𝑐𝑐𝑀𝑀𝑠𝑠20°� = 21,997°

d) Wälzkreisdurchmesser dw1, dw2:

𝑑𝑑𝑔𝑔1 =𝑑𝑑1 ∙ 𝑐𝑐𝑀𝑀𝑠𝑠𝛼𝛼𝑐𝑐𝑀𝑀𝑠𝑠𝛼𝛼𝑔𝑔

=63𝑁𝑁𝑁𝑁 ∙ 𝑐𝑐𝑀𝑀𝑠𝑠20°𝑐𝑐𝑀𝑀𝑠𝑠21,997°

= 63,85𝑁𝑁𝑁𝑁

𝑑𝑑𝑔𝑔2 =𝑑𝑑2 ∙ 𝑐𝑐𝑀𝑀𝑠𝑠𝛼𝛼𝑐𝑐𝑀𝑀𝑠𝑠𝛼𝛼𝑔𝑔

=234𝑁𝑁𝑁𝑁 ∙ 𝑐𝑐𝑀𝑀𝑠𝑠20°𝑐𝑐𝑀𝑀𝑠𝑠21,997°

= 237,15𝑁𝑁𝑁𝑁

e) Grundkreisdurchmesser db1, db2:

𝑑𝑑𝑏𝑏1 = 𝑑𝑑𝑔𝑔1 ∙ 𝑐𝑐𝑀𝑀𝑠𝑠𝛼𝛼𝑔𝑔 = 63,85𝑁𝑁𝑁𝑁 ∙ 𝑐𝑐𝑀𝑀𝑠𝑠21,997° = 59,202𝑁𝑁𝑁𝑁

𝑑𝑑𝑏𝑏2 = 𝑑𝑑𝑔𝑔2 ∙ 𝑐𝑐𝑀𝑀𝑠𝑠𝛼𝛼𝑔𝑔 = 237,15𝑁𝑁𝑁𝑁 ∙ 𝑐𝑐𝑀𝑀𝑠𝑠21,997° = 219,886𝑁𝑁𝑁𝑁 f) Kopfkreisdurchmesser da1, da2:

𝑑𝑑𝑚𝑚1 = 𝑑𝑑1 + 2 ∙ (𝑁𝑁 + 𝑉𝑉1 + 𝑘𝑘) = 𝑑𝑑1 + 2 ∙ (𝑁𝑁 + 𝑥𝑥1 ∙ 𝑁𝑁 + 0,25 ∙ 𝑁𝑁)

𝑑𝑑𝑚𝑚1 = 63𝑁𝑁𝑁𝑁 + 2 ∙ (3𝑁𝑁𝑁𝑁 + 0,41 ∙ 3𝑁𝑁𝑁𝑁 + 0,25 ∙ 3𝑁𝑁𝑁𝑁) = 72,96𝑁𝑁𝑁𝑁

𝑑𝑑𝑚𝑚2 = 𝑑𝑑2 + 2 ∙ (𝑁𝑁 + 𝑉𝑉2 + 𝑘𝑘) = 𝑑𝑑2 + 2 ∙ (𝑁𝑁 + 𝑥𝑥2 ∙ 𝑁𝑁 + 0,25 ∙ 𝑁𝑁)

𝑑𝑑𝑚𝑚2 = 234𝑁𝑁𝑁𝑁 + 2 ∙ (3𝑁𝑁𝑁𝑁 + 0,257 ∙ 3𝑁𝑁𝑁𝑁 + 0,25 ∙ 3𝑁𝑁𝑁𝑁) = 243,04𝑁𝑁𝑁𝑁 g) Profilüberdeckung εα:

𝜀𝜀𝛼𝛼 =0,5 ∙ (�𝑑𝑑𝑚𝑚1

2 − 𝑑𝑑𝑏𝑏12 + 𝑧𝑧2

|𝑧𝑧2| ∙ �𝑑𝑑𝑚𝑚22 − 𝑑𝑑𝑏𝑏2

2) − 𝑇𝑇 ∗ sin𝛼𝛼𝑔𝑔𝜋𝜋 ∙ 𝑁𝑁 ∙ 𝑐𝑐𝑀𝑀𝑠𝑠𝛼𝛼

𝜀𝜀𝛼𝛼 =0,5 ∙ (�(73,96𝑁𝑁𝑁𝑁)2 − (59,202𝑁𝑁𝑁𝑁)2 + 78

|78| ∙ �(243,04𝑁𝑁𝑁𝑁)2 − (219,886𝑁𝑁𝑁𝑁)2) − 150,5𝑁𝑁𝑁𝑁 ∗ sin 21,997°

𝜋𝜋 ∙ 3𝑁𝑁𝑁𝑁 ∙ 𝑐𝑐𝑀𝑀𝑠𝑠20°

𝜀𝜀𝛼𝛼 = 1,887 > 1,1 → 𝑚𝑚𝑛𝑛 𝑂𝑂𝑏𝑏𝑑𝑑𝑛𝑛𝐾𝐾𝑛𝑛𝐾𝐾

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6.8 Konstruktion eines Frontanbaus Kompetenzfeld Konstruktion, Qualitäts- und Projektmanagement

Kompetenzbereich(e) Bauteil- und Baugruppengestaltung, CAD und Normen

Titel LT-1.2-04 Frontanbau


LT-1.2.3-C, LT-1.2.4-C


Verständnis für das Konstruieren von Einzelteilen und Bau-gruppen im Stahlbau, Erstellen einer Zusammenstellungs-zeichnung und der Stückliste


Einzelarbeit

Hilfsmittel CAD Programm, fachspezifische Prospekte, Unterlagen aus Landmaschinen und landwirtschaftliche Verfahrenstechnik



Aufgabenstellung: Konstruieren Sie einen Anbaurahmen zur Aufnahme eines Mähwerkes im Front-anbau. Der Rahmen soll eine gezogene Ausführung ermöglichen und das Mähwerk an 4 Punkten durch Gelenkstäbe aufnehmen. Die Schnittstelle zum Trägerfahrzeug ist durch Abmessungen der Kategorie 2 und mit einem Schnellwechsel-Kuppelrahmen herzustellen.

Bildquelle: Internet, Landwirt.com

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Lösungsvorschlag:

Seite | 47

Seite | 48

6.9 Bestimmung von Prozessparametern beim Drehen Kompetenzfeld Werkstoffe und Fertigung

Kompetenzbereich(e) Fertigungsverfahren und Produktionsmanagement

Titel LT-3.1-03 Drehen


LT-3.1.1-C, LT-3.1.2-B, LT-3.1.3-B


Aufbau einer Drehmaschine, Bestimmen von Prozess-parametern, Berechnung von Bearbeitungszeiten


Einzelarbeit

Hilfsmittel



Aufgabenstellung: 1) Beschriften Sie die Bauteile einer konventionellen Drehmaschine.

2) Berechnen Sie weiters den folgenden Drehteil: Rohling aus C 45, Ø170 x 290, Standzeit 45 min, nmax = 4000 U/min

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Gesucht: a) Zeiten Planschruppen mit konstanter Schnittgeschwindigkeit des Ø 170 mm b) Berechnung der Hauptzeit für das Schruppen des Absatzes mit der Guldin´schen

Regel c) Längsschlichten der gesamten Welle des Ø 80 Lösungsvorschlag: 1) Beschriften Sie die Bauteile einer konventionellen Drehmaschine

2) Berechnen Sie weiters folgenden Drehteil: Rohling aus C 45, Ø170 x 290, Standzeit 45 min, nmax = 4000 U/min

Zuerst erfolgt die Bestimmung der Schnittparameter Schnittgeschwindigkeit vc und Vorschub f aus der Tabelle „Schnittdaten für das Drehen mit beschichteten Hartmetall-Wendeschneidplatten“, Tabellenbuch Metall Seite 281:

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Werkstoffgruppe Vergütungsstähle: => vC15 = 240 m/min, unter Berücksichtigung des Standzeit-Faktors 0,8 für 45 min Standzeit, Bearbeitungsbedingungen schwer für Schruppen

vC15 = 350 m/min, unter Berücksichtigung des Standzeit-Faktors 0,8 für 45 min Standzeit, Bearbeitungsbedingungen leicht für Schlichten

Gewählte Vorschübe: Bearbeitungsbedingungen schwer für Schruppen: fS = 0,4 Bearbeitungsbedingungen leicht für Schlichten: fl = 0,1

a) Planschruppen Ø 170 mm mit konstanter Schnittgeschwindigkeit

Die Berechnung erfolgt nach dem Schema „Hauptnutzungszeiten beim Drehen“, Tabellenbuch Metall Seite 264.

Bestimmung des Übergangsdurchmessers, bei dem die maximale Drehzahl er-reicht wird:

Ab diesem Durchmesser wird mit konstanter Drehzahl bis zum Mittelpunkt ge-dreht.

Bestimmung der Hauptzeit:

Mit Vorschubweg L, der Anlaufweg beträgt 5 mm:

Ersatzdurchmesser de:

min/1928,02408,01545 mvv CsC =⋅=⋅=⇒

min/2808,03508,01545 mvv ClC =⋅=⋅=⇒

mmmn

vdg

cg 15015,0

4000192

==⋅

=⋅

=ππ

mmlddL a 5,8252

151702

1 =+−

=+−

=

min3288,04,0100019215,825,97

100045

=⋅⋅

⋅⋅⋅=

⋅⋅⋅⋅⋅

=ππ

ssC

eh fv

iLdt

mmlddd ae 5,9752

151702

1 =++

=++

=

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Ab dem Durchmesser d=15 mm wird mit konstanter Drehzahl gedreht: => L=15/2 = 7,5 mm

=> Gesamte Zeit für Plandrehen th = 0,3288+0,0047 = 0,333 min b) Hauptzeit für das Schruppen des Absatzes mit Guldin´scher Regel

Allgemein gilt für Zerspanungsvorgänge:

zh V

Vt =

Zeitspanungsvolumen:

1000⋅⋅⋅= cZ vfaV

a: Zustellung in mm, a = 4 mm

Es gilt nach der Guldinschen Regel: A rotierende Fläche dSP Durchmesser des Schwerpunktes der rotierenden Fläche

c) Längsschlichten der gesamten Welle des Ø 80

Das Schlichten erfolgt in 2 Schnitten ausgehend vom Ø 85, die Anlauflänge la be-trägt 5 mm.

min6,1110001924,04

5,1275,422101000

=⋅⋅⋅

⋅⋅⋅=

⋅⋅⋅⋅⋅

=ππ

c

SPh vfa

dAt

33 57,31,35749365,1275,42210 dmmmdAVvolumenZerspanuns SP ==⋅⋅⋅=⋅⋅=⇒ ππ

min0047,04,04000

15,7=

⋅⋅

=⋅⋅

=⇒Sg

h fniLt

min7,31,01115

2205=

⋅⋅

=⋅⋅

=l

h fniLt

145 min111508,0

280 −≈⋅

=⋅

=ππ d

vn lC

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6.10 Werkstoffauswahl Kompetenzfeld Werkstoffe und Fertigung

Kompetenzbereich(e) Werkstofftechnik und Prüfung

Titel LT-3.2-08 Werkstoffwahl


LT-3.2.1-B, LT-3.2.2-B, LT-3.2.3-C


Auswahl von geeigneten Werkstoffen, Eigenschaften und Einsatzbereiche von Werkstoffen


Einzelarbeit

Hilfsmittel



Aufgabenstellung: a) Welche Materialien würden Sie für folgende Anwendungen einsetzen? Erklären

Sie Ihre Entscheidung. Kreuzen Sie an bzw. tragen Sie einen geeigneten Werk-stoff ein.

Einsatzzweck Al Leg Ti Al GJS GJL GTW Cu Zn GS

Turbinengehäuse mit Wärmebehand-lung Kompliziertes Getriebegehäuse mit hoher Belastung

Rohrfitting

Fahrwerksteil mit geringer Masse

Dampf-Hochdruckarmatur

Zahnrad im Getriebebau

Schmiedegesenk Gut schweißbare Stahlkonstruktion mit höherer Belastung

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Lösungsvorschlag: a) Welche Materialien würden Sie für folgende Anwendungen einsetzen. Erklären

Sie Ihre Entscheidung. Kreuzen Sie an bzw. tragen Sie einen geeigneten Werk-stoff ein.

Einsatzzweck Al Leg Ti Al GJS GJL GTW Cu Zn GS

Turbinengehäuse mit Wärmebehand-lung x Kompliziertes Getriebegehäuse mit hoher Belastung x

Rohrfitting x

Fahrwerksteil mit geringer Masse x x

Dampf-Hochdruckarmatur x

Zahnrad im Getriebebau Einsatzstahl

Schmiedegesenk Warmarbeitsstahl Gut schweißbare Stahlkonstruktion mit höherer Belastung Baustahl S 335

Begründung: Turbinengehäuse mit Wärmebehandlung: Aufgrund der hohen mechanischen und thermischen Belastung und der notwendigen Glühvorgänge nach dem Gießen kann nur ein Metall mit einem metastabilen Gefüge verwendet werden. Kompliziertes Getriebegehäuse mit hoher Belastung: Bei komplizierten Gehäusen braucht man Werkstoffe mit geringem Schwindmaß und einem guten Fließvermögen. Hier bietet sich der Kugelgraphitguss, der im Gegensatz zum Lamellengraphitguss höher belastbar ist, zur Verwendung an. Rohrfittung: Diese Teile werden gegossen und müssen stahlähnliche Eigenschaften aufweisen. Stahlguss wäre bei dünnwandigen Bauteilen aufgrund der hohen Viskosität und des großen Schwindmaßes ungeeignet. Der weiße Temperguss erfüllt diese Anforde-rungen und erhält durch das Tempern, welches eine graphitfreie Erstarrung voraus-setzt, stahlähnliche Eigenschaften.

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Fahrwerksteil mit geringer Masse: Bei gefederten Massen von Fahrwerksteilen sind geringes Gewicht, gute Dauer-schwingfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit notwendig. Weiters sollte das Material aufgrund der Bauteilgeometrie gut gießbar sein. Aluminium-Legierungen, meist AlMg, sind daher gut geeignet. Für höher beanspruchte Teile werden auch Legierungen aus Titan verwendet. Dampf-Hochdruckarmatur: Das Material muss für die Gehäusegeometrie gut gießbar und korrosionsbeständig sein und aufgrund der Drücke eine hohe Festigkeit in Verbindung mit einer hohen Dehnung aufweisen. Eine Cu-Zn Legierung (Messing) eignet sich daher hervor-ragend. Zahnrad im Getriebebau: Zahnräder erfordern aufgrund der Abwälzbewegung eine große Oberflächenhärte, müssen aber aufgrund der Betriebsverhältnisse auch Stöße ertragen und dement-sprechend einen elastischen Kern besitzen. Einsatzstähle erfüllen diese Anforderung aufgrund der erreichbaren hohen Härtung an der Oberfläche bei gleichzeitig weichem Kern durch den geringen C-Gehalt. Schmiedegesenk: Beim Gesenkschmieden liegen naturgemäß hohe Temperaturen vor (die Schmiede-teile werden weit in das Austenitgebiet erhitzt). Daher benötigt man als Gesenke auch dementsprechend warmfeste Stähle, die aber auch zugleich eine hohe Festig-keit und Härte aufweisen müssen. Für die Härtung müssen diese Stähle C Gehalte von 0,32 bis 0,56 % aufweisen. Weiters sind für die Wärmebeständigkeit und zur Er-höhung der Festigkeit karbidbildende Legierungselemente wie Cr, Ni, Mo und V er-forderlich. Ein möglicher Stahl wäre daher 56 NiCrMoV 7. Gut schweißbare Stahlkonstruktion mit hoher Belastung: Für gute Schweißeignung sind Stähle mit geringen C Gehalten (< 0,2 %) notwendig. Die Festigkeit steigt aber mit zunehmenden C Gehalten aufgrund des höheren Zementitgehaltes an. Es wird daher ein Stahl benötigt, der bei geringem C Gehalt eine höhere Festigkeit aufweist. Dies wird durch geringe Zusätze von Si und Mn beim beruhigten Vergießen erreicht. Es folgt dadurch eine festigkeitssteigernde Misch-kristallhärtung (z.B. S 335JR). Weiters können diese Stähle mit geringsten Zusätzen von Cr, Mo, Ni, Ti oder V sog. mikrolegiert werden. Die Legierungselemente führen neben der Mischkristallhärtung auch zur Feinkornbildung und erhöhen somit eben-falls die Festigkeit. D.h., der Stahl S 335JO oder S 335K2G3 besitzt beste Schweiß-eignung bei hoher Festigkeit.

Seite | 55

6.11 Getriebeauslegung, Bodenbearbeitung Kompetenzfeld Landtechnik

Kompetenzbereich(e) Landmaschinen und landwirtschaftliche Verfahrenstechnik

Titel LT-4.2-10 Getriebeauslegung Bodenbearbeitung


LT-4.2.2-B, LT-4.2.3-C


Bodenbearbeitung, Getriebeauslegung


Einzelarbeit

Hilfsmittel z.B. Stifte, Lineal, Rechner



Aufgabenstellung: a) Was versteht man unter einem Wechselradgetriebe und wozu wird es in der

Bodenbearbeitung eingesetzt? Erklären Sie anhand einer Skizze. b) Berechnen Sie die erforderlichen Übersetzungen eines Wechselradgetriebes mit

einer Eingangsdrehzahl nE = 1000 1/min und den Ausgangsdrehzahlen nA1 = 250 1/min bzw. nA2 = 350 1/min.

Lösungsvorschlag: Mit einem Wechselradgetriebe ist es auf einfache Art möglich, bei einem Getriebe zwei unterschiedliche Ausgangsdrehzahlen zu erreichen. Dies ist bei zapfwellen-betriebenen Bodenbearbeitungsgeräten, z.B. Kreiselegge oder Bodenfräse, zur An-passung der Bearbeitungsintensität vorteilhaft. Durch das Vertauschen der Zahn-räder in der Wechselradstufe wird das vorhandene Übersetzungsverhältnis iW umge-kehrt zu 1/iW. Für die notwendige Umlenkung des Kraftflusses und zur Erhöhung der Übersetzung, ist die Wechselradstufe noch mit einer Kegelradstufe kombiniert. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit eines seitlichen Abtriebs für eine Rotorwelle einer Bodenfräse oder nach unten für den Antrieb einer Kreiseleinheit bei einer Kreisel-egge. Aus den beiden Übersetzungsstufen ergibt sich somit eine Gesamtübersetzung des Getriebes von i=iK*iw bzw. i=iK*1/iw.

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Schema Wechselradgetriebe:

Da zwei unterschiedliche Gesamtübersetzungen vorhanden sind, ergeben sich folg-ende Gleichungen:

18,138,34

38,386,241

2:1

186,2350

10001:2

4250

1000:1

1

211

2

12

1

22

11

===

=⋅=⋅=⇒=⋅=

⇒=

⋅==⇒⋅==

⋅==⇒⋅==

KW

KK

K

K

KW

KW

KWA

E

KWKWA

E

iiimitsichergibtdaraus

iiii

ii

iii

ineinsetzendurchiiiaus

ii

iin

ni

iiiinni

Die erforderliche Übersetzung im Wechselradgetriebe beträgt also iW = 1,18 und im Kegelradgetriebe iK = 3,38, um die Ausgangsdrehzahl nA1 = 250 1/min zu erreichen. Für die Ausgangsdrehzahl nA2 = 350 1/min müssen die Wechselräder vertauscht werden.

Seite | 57

6.12 Erstellung einer normgerechten Werkstattzeichnung Kompetenzfeld Konstruktion, Qualitäts- und Projektmanagement

Kompetenzbereich(e) Bauteil- und Baugruppengestaltung, CAD und Normen

Titel LT-1.1-04 Konstruktion einer Welle


LT-1.2.1-B, LT-1.2.1-C, LT-1.2.2-B, LT-1.2.2-C, LT-1.2.3-B, LT-1.2.3-C, LT-4.1.3-B, LT-4.1.3-C


Erstellen einer normgerechten Werkstattzeichnung


Einzelarbeit




Aufgabenstellung:

a) Erstellen Sie alle erforderlichen Ansichten und Schnitte.

Anmerkung:

• Passfeder mit Hilfe eines Tabellenbuches festlegen • Normfreistiche mit Tabellenbuch auswählen • Nuten für Sicherungsbleche mit Tabellenbuch auswählen

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b) Bemaßen Sie die Welle vollständig und geben Sie mit Hilfe eines Tabellenbuches geeignete ISO-Toleranzen an.

Anmerkung:

• Breite der Passfedernuten • 2x Ø20: Jeweils eine Passung für eine Keilriemenscheibe • 2x Ø24: Jeweils eine Passung für eine Führungshülse • 2x Ø25: Jeweils eine Passung für ein Wälzlager (Umfangslast) • Achten Sie auf die Tolerierung der Passfedernuten.

c) Geben Sie geeignete Oberflächenzeichen an.

d) Erstellen Sie eine Passungsliste.

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Lösungsvorschlag:

Seite | 60

Jegliche Art der Vervielfältigung (auch auszugsweise) ist nicht gestattet.

Impressum Medieninhaber, Verleger und Herausgeber:

Bundesministerium für Bildung, Minoritenplatz 5, 1010 Wien Abteilung II/4a

Redaktion:

MRin Mag.a Ingrid Veis

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Landtechnik - Berufsbildende Schulen · 2020. 8. 12. · Schulartenspezifischer . Bildungsstandard in der Berufsbildung Höhere land- und forstwirtschaftliche Schulen (HLFS) Kompetenzmodell,