Unterlagen zu den Teilübungen Mechanik,lpro.tugraz.at/download/LPRO_Mechanik_ITL_SS17.pdf · LP-Fahrachse_ITL.docx Seite 1 von 8 Laborprojekt 2.Semester – Teil Mechanik (309.010)

LP-Einleitung.docx

Laborprojekt (309.010)

Unterlagen zu den Teilübungen Mechanik, im Rahmen des Laborprojekts im 2.Semester,

durchgeführt am Institut für Technische Logistik

Inhalt

SICHERHEITSBELEHRUNG

Diese ist durchzulesen und ein (unterschriebener) Ausdruck zur Übung mitzubringen!

1. Teilübung an einer „AUTOMATISCHEN FAHRACHSE“

2. Teilübung zu „FEDER und DÄMPFER“ (Zugprüfmaschine)

Zur Durchführung

Alle Unterlagen sind vor der Übung durchzuarbeiten, so dass die Aufgabenstellungen im Einzelnen bekannt sind!

Alle Unterlagen, Schreibmaterial und Taschenrechner sind zu den Übungen mitzubringen.

Pünktlichstes Erscheinen ist aufgrund des engen Zeitrahmens wesentlich – es kann auf keine Verspätungen Rücksicht genommen werden!

Treffpunkte und Uhrzeiten werden gesondert bekannt gegeben.

Mit besten Grüßen – für das ITL-Team

Ass.-Prof. Dr. N. HAFNER

LPpro_Unterlagen_ITL_ges.pdf

Sicherheitsbelehrung_ITL_Labor.docx Stand: Mai 2011; erstellt 2006 (lt. Vorlage HFM: Erstellt in Zusammenarbeit mit der Rechts- und Organisationsabteilung der TU-Graz, HFM 2003)

Benützungsrichtlinie für Student/innen im Rahmen von Laborübungen – Sicherheitsbelehrung

TU-Graz, Inffeldgasse 25E - 8010 Graz Die folgenden Punkte werden unmissverständlich zu Kenntnis gebracht:

Student/innen dürfen sich im Laborbereich nur im Rahmen der zu absolvierenden Lehrveranstaltungen des Institutes für Technische Logistik bzw. zu mit diesen in engem Zusammenhang stehenden Zwecken aufhalten. Ein Aufenthalt zu sonstigen Zwecken oder Zeiten ist untersagt.

Student/innen halten sich nur nach Rücksprache und nur in den von den Mitarbeitern des Institutes dazu angewiesenen Bereichen auf. Vor allem betreten sie aber keine besonders gekennzeichneten Bereiche mit erhöhten Sicherheitsauflagen.

Student/innen im offensichtlich alkoholisierten Zustand oder unter sonstiger Drogeneinwirkung erhalten keinen Zutritt zu den Laboreinrichtungen.

Der Zutritt zu den Laboreinrichtungen darf nur mit festem Schuhwerk erfolgen; Sandalen oder Stöckelschuhe sind aus Sicherheitsgründen nicht zulässig.

Sauberkeit und Ordnung am Arbeitsplatz ist stets zu gewährleisten, schonender Umgang mit den bereitgestellten Laborutensilien und sorgfältige Behandlung dieser wird erwartet.

Hantieren mit offenem Feuer und Licht ist strengstens untersagt.

EDV-technische Einrichtungen oder Maschinen sind nur nach besonderer Anweisung in Betrieb zu nehmen bzw. zu bedienen. Jegliche Verwendung EDV-technischer Einrichtungen für nichtstudentische Zwecke ist zu unterlassen und wird entsprechend den Benutzungsrichtlinien der TU-Graz gehandhabt. Die jeweils aktuelle Fassung ist unter http://portal.tugraz.at/portal/page/portal/zid/richtlinien/ zu finden.

Aufgebaute Messschaltungen sind ohne vorherige ausdrückliche Anweisung eines Betreuers nicht zu verändern.

Während der Laborübungen sind sicherheitsbedenkliche Einrichtungen (Kran, Fräsmaschine) ausdrücklich nicht in Betrieb, um einen störungsfreien Laborübungsbetrieb nicht zu beeinflussen.

Jede Arbeit an einem Gerät/Jeder Versuch im Rahmen von Laborübungen ist sorgfältig durchzuführen, so dass keine persönlichen Schäden (Körper, Sachen, Kleidung) und Schäden an der Laboreinrichtung auftreten. Bei einem Unfall oder einem Schaden an der Laboreinrichtung ist sofort der betreuende Lehrveranstaltungsverantwortliche oder Institutsmitarbeiter zu unterrichten. Student/innen haften für allfällige Schäden bzw. Verletzungen, die sie im Zuge der Benützung das Labors verursachen. Der Bund bzw. die Universität übernehmen dafür keinerlei Haftung.

Notrufnummern

Rettung *144 Feuerwehr *122

Ärztenotdienst *141 Polizei *133

Euronotruf 112 via Handy * Vorwahl „0“ bei Hausanlage!

Ein Feuerlöscher befindet sich im Werkstättengang (EG), innen beim Ausgang-SÜD (Gebäuderückseite).

Der Verbandskasten befindet sich im Sozialraum der Werkstätte (Zugang über Werkstätte, ME EG 052)

Ein Defibrillator befindet sich beim Portier (Haupteingang Inffeldgasse 25d). Hiermit bestätige ich, dass ich auf mögliche Gefahren und Risiken beim Hantieren im Laborbereich des Institutes für Technisch Logistik im Rahmen einer Einweisung aufmerksam gemacht worden bin. Name ______________________________________ Matrikelnummer ______________________________

Gruppe:_______ Datum _______________________ Unterschrift _________________________________


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Laborprojekt 2.Semester – Teil Mechanik (309.010)

1. Teilübung: „Automatische Fahrachse“

1.1 Übersicht

Es werden nachfolgende mechanische Grundgrößen veranschaulicht:

1. WEG u. GESCHWINDIGKEIT, WINKEL- u. WINKELGESCHWINDIGKEIT bzw. DREHZAHL

2. BESCHLEUNIGUNG und KRAFT, WINKELBESCHL. und DREHMOMENT, LEISTUNG

Messobjekt: Hauptachse des institutseigenen automatischen Regalbediengerätes

Weitere Themen:

Zusammenhänge Rotatorisches System – Translatorisches System; Motor, Getriebe, Abtriebsscheibe,

Fremdmasse (, v; M, F; J, m; W; i)

Erstellen eines Prüfprotokolls (wichtige Inhalte; anhand eines Musterprotokolls)

Einzelschritte der Übung:

Einführung in Teilübung (Inhalte, Begriffe, AKL)

a) Messen einer Geschwindigkeit (Zeitmessung; definierter Weg, konst. Geschw.)

b) Zusammenhänge zur Getriebeabtriebsdrehzahl herstellen und messen (Impulse pro Zeit)

c) Zusammenhang zw. Masse der Fahrachse und Motormoment (erarbeiten, automatisiert messen, diskutieren und auswerten nMotor , MMotor- Verlauf; v, a, MBeschleunigung, MReibung)

d) Bestimmen der maximalen Motorleistung während eines Bewegungsvorgangs

Beilage 1.3: Vorbereitetes Messprotokoll (Seiten 3 - 6)

1.4: Grundschema eines Messprotokoll (Checkliste; Seite 7)

1.5: Formeln zur Übung (Seite 8)




1.2 Messaufgaben – Aufgabenstellungen

Führen Sie nachfolgende Messungen und Auswertungen durch!

- anhand der nachfolgenden Grundüberlegungen, der vorbereiteten Ergebnistabellen

- und der Beilage Formeln & Zusammenhänge

Grundüberlegungen:

- Welches Gerät wird untersucht? und welche Gerätekomponenten sind untersuchungsrelevant?

- Welche Zusammenhänge gelten (Formeln, qualitativen Zeitverläufe und Zusammenhänge)?

- Welche Messanordnung ist nötig und möglich?

- Welche Messmittel benötige ich?

Schätzen Sie den immer die Fehler Ihrer Messungen ab:

- Sind die gemessenen bzw. die aus den Messwerten errechneten Ergebnisse plausibel?

- Welche Messfehler treten auf? Wie wirken sich die einzelnen Messfehler auf das Ergebnis aus?

a) „Händisch“ eine Geschwindigkeit messen

Ermitteln Sie die max. Geschwindigkeit der Fahrachse durch eine Zeitmessung, bei definiertem Weg und konstanter Geschwindigkeit!

b) Ermitteln Sie den Zusammenhang zur Getriebeabtriebsdrehzahl und messen Sie diese (Impulse pro Zeit)

Welche Drehzahl der Zahnscheibe entspricht der max. Fahrgeschwindigkeit?

Vergleichen Sie das Ergebnis mit dem aus Messung a)!

Errechnen der Motordrehzahl mittels Getriebeübersetzung!

c) Motormoment und Gerätemasse

Berechnen, messen und diskutieren Sie das Beschleunigungsmoment ausgehend von gegebener Beschleunigung und wirksamer translatorischer Ersatzmasse!

d) Maximale Motorleistung

Bestimmen der maximalen Motorleistung währen eines Fahrzyklus!

Fahrbewegung

von Position A nach B und zurück

Dargestellte Kurven:

1) ..................................

2) ..................................

3) ..................................

5 10 15 20 25 30

a b

zw

. F

, M

; v

; x

t in s

Messungen an einer Linearachse

2)

1) 3)

1)

2)


Laborprojekt (309.010) Beilage 1


1.3 Messprotokoll

Institut für Fördertechnik und Logistiksysteme

8010 Graz, Inffeldgasse 25

Prüfer:

Gutachter:

Auftraggeber: TU-Graz, 8010 Graz, Rechbauerstraße 12

1.3.1 Gegenstand der Untersuchung

Messobjekt/Prüfling: AKL 50, Seriennummer: 1/92 (Prototyp)

Aufgabenstellung: Messungen an der Fahrachse

- Translatorische Geschwindigkeit

- zugehörige Drehzahl Zahnscheibe; Motordrehzahl

- Motormoment

1.3.2 Einleitung, Grundlagen

1.3.3 Versuchsaufbau – Messaufbau

Prüfstand: Versuchshalle 309

Messaufbau - Translatorische Geschwindigkeit:

- Ausmessen eines Wegabschnittes x der Fahrstrecke (v = konst.)

- Händische Zeitmessung mittels Stoppuhr (Typ: Stadion, Inv.Nr.: xxxx )

- siehe auch 4)




Messaufbau - Drehzahl Zahnscheibe:

Spiegel

Refl. Lichtschranke:

Leuze, IPRK 44, Antriebszahnscheibe

invertierter Ausgang mit C-förmigen Signalblech

Bild 1: Messanordnung zur Drehzahlmessung der Zahnscheibe

Messaufbau - Motordrehzahl:

Motor

Motor

SteuerungD/AModul

Speicher-

Oszilloskop

(t)M, n (F, v)

Resolver

Linearachse [x, v, a]

Bild 2: Messanordnung zur Bestimmung Motordrehzahl und Motormoment

Faktoren D/A-Modul:

MMotor [Nm] = 14,7 MMotor.[V]

nMotor [rpm] = 1000.nMotor [V]

Oszilloskop; Typ:

..............................

..............................

1.3.4 Durchführung der Messungen

Bild 3: Darstellung der M-, v-, x-Verläufe

Ablauf der Messung:

- Alle Messungen wurden am DSP-Dauertestzyklus

durchgeführt; zwischen den Fächern (1,2) (41,5); Messungen a) und b) während der Fahrabschnitte mit konst. Geschwindigkeiten

- bei den Vorgabewerten: Last ........., Beschl. ........, und Maximalgeschwindigkeit ..........

Kurve

1) ....................................................

2) ....................................................

3) ....................................................

Einstellungen der Messgeräte: siehe 1.3.3

Messungen an einer Linearachse

5 10 15 20 25 30t in s

a b

zw. F

, M

; v

; x

2)

x

t

3)

x, v, a

Speicher-

Oszilloskop

(t)

t

1)




1.3.5 Ergebnisse

Tabelle A: Ermittlung der max. translatorischen Geschwindigkeit v max, mittels Stoppuhr:

Nr. Weg in m Zeit in s v in m/s Formeln, Anmerkungen

- Fehlerabschätzung:

f(s): f(t):

Tabelle B: Drehzahl n max und Umfangsgeschwindigkeit v max der Zahnscheibe, mittels refl. Lichtschranke:

Nr. Impuls-zyklen

Zeit in ms

v in m/s

nScheibe in 1/s

nMotor in 1/s

Formeln, Anmerkungen

Zahnscheibe: 40 Zähne, T = 8 mm; Getriebeübersetzung: i = 4

- Fehlerabschätzung:

f(s): f(t):

C) Motormoment, translatorische Ersatzmasse der Fahrachse

Berechnung des Beschleunigungsmoments für die translatorische Ersatzmasse von m=330kg (anenn=3m/s2):




Tabelle C: Messtechnische Überprüfung des errechneten Motormoments:

Nr. MMotor in mV

MMotor in Nm

Anmerkungen

... Mittelwert während des Beschleunigungsvorgangs

... Mittelwert während der vmax -Fahrt

... Mittelwert während des Verzögerungsvorgangs

Diskussion:

D) Bestimmung der maximalen Motorleistung

1.3.6 Interpretation der Ergebnisse

Plausibilität der Werte

1 a), b), c)

2)

Bemerkungen, Verbesserungen

1 a), b), c)

2)

Name, Unterschrift Ort, Datum

Prüfer:

Gutachter:




1.4 Grundstruktur eines Messprotokolls

Die Messung muss eindeutig nachvollziehbar sein - anhand Protokoll, Beilagen, Verweise!

„Kopf“ (Deckblatt)

Institution (Name, Anschrift)

Prüfer (Messender; Name, Tel.)

Gutachter (Beurteilender; Name, Tel.)

Auftraggeber (Firma, Name, Anschrift)

„Inhalt“ (Inhaltsverzeichnis)

1) Gegenstand der Untersuchung (Bild, Skizze)

- Eindeutige Beschreibung des Messobjekts (Welcher Teil wurde untersucht?)

- Beschreibung der Aufgabenstellung (Welche Eigenschaft/en des Teils?)

2) Einleitung, Grundlagen (eventuell Kurzdarstellung der Ergebnisse - vor allem bei umfangreichen Protokollen)

3) Versuchsaufbau – Messaufbau (Bild, Skizze, Beschreibung)

- Eindeutige Beschreibung des Prüfstands (Welcher Prüfstand wurde verwendet?)

- Eindeutige Beschreibung der Messanordnung (Welche Messgeräte wurden verwendet?)

4) Durchführung der Messungen (nachvollziehbare Beschreibung, Tabelle)

- Ablauf der Messung (Vorgabewerte, Reihenfolge, ...?)

- Einstellungen der Messgeräte (Messkanäle, Messbereiche?)

5) Ergebnisse (Tabelle, Einheiten)

- Gemessene Werte (in Messgeräte-Einheiten u. SI-Einheiten)

- Errechnete Werte (abhängige Größen; in SI-Einheiten)

- Formeln der Umrechnungen (mit Literaturangaben; falls nötig)

- Fehlerabschätzung (Prüfstand, Messgeräte, Prüfling, Formeln)

6) Interpretation der Ergebnisse

- Plausibilität der Werte (andere Messungen, Katalogwerte, Literatur)

- Bemerkungen (Besonderheiten?)

- Verbesserungen (Bedarf?, Vorschläge?)

„Fuß“

Ausstellungsort, Datum

Prüfer (Name, Unterschrift)

Gutachter (Name, Unterschrift, Stempel)




1.5 Formeln & Zusammenhänge

Größe Translatorisch Rotatorisch

Weg/Winkel x s( ) m )(1 rad

Geschwindigkeit v xdx

dt

m

s

( . )

d

dtn2

s

rad

s

1

Beschleunigung a vdv

dtx

m

s2

d

dt

22

1

s

rad

s

Kraft/Moment F m a m x . . kgm

sN

2 M J . kgm

sNm2

2

1.

Leistung .P F v .mN Ws .P M

1.Nm Ws

Energie .W F s .N m Ws J .W M Nm Ws J

x r

v r

x r N T

in

n

M

Maus P P

Umfang Scheibe Zahn

GetriebeMotor

Scheibe

Scheibe

Motor

.

.

. ( . )

...

2

1 2


Laborprojekt 2.Semester – Teil Mechanik (309.010)

LP-Feder_Daempfer_ITL.docx Seite 1 von 12

2. Teilübung: „Feder und Dämpfer“

2.1 Übersicht

Es werden nachfolgende mechanische Grundgrößen veranschaulicht:

1. KRAFT, WEG

2. FEDERKENNLINIE

3. ARBEIT

Messobjekt: ZUGPRÜFMASCHINE

Einzelschritte der Übung:

Einführung in Teilübung (Inhalte, Begriffe)

1a) Wie werden Wege gemessen. Aufzeigen verschiedener Möglichkeiten. Messen einer Länge mit verschiedenen Messmitteln

1b) Wie werden Kräfte gemessen. Aufzeigen verschiedener Möglichkeiten. Messen einer Kraft mit verschiedenen Messmitteln

1c) Zusammenhänge zwischen Weg und Kraft. Abschätzen und Skizzieren der erwarteten Federkennlinie. Aufnahme einer Federkennlinie an der Zugprüfmaschine mit Datenaufzeichnung

2) Aufnahme der Kennlinie (Kraft-Weg-Diagramm) von zwei Gummikappen und einer Zugfeder

3) Aufnahme der Kennlinie (Kraft-Zeit-Diagramm) eines Reibpuffers

Beilage 2.3: Vorbereitetes Messprotokoll

2.4: Formeln zur Übung

2.5: Theoretische Zusammenhänge




2.2 Messaufgaben – Aufgabenstellungen

Führen Sie nachfolgende Messungen und Auswertungen durch!

anhand der nachfolgenden Grundüberlegungen, der vorbereiteten Ergebnistabellen

und der Beilage Formeln & Zusammenhänge

Grundüberlegungen:

- Welche Zusammenhänge (Formeln) gelten?

- Welche Messanordnung ist nötig?

- Welche Messmittel werden benötigt?

- Wie sind die Ergebnisse zu interpretieren?

Schätzen Sie immer die Fehler Ihrer Messungen ab:

- Sind die gemessenen bzw. die aus den Messwerten errechneten Ergebnisse plausibel?

- Welche Messfehler treten auf? Wie wirken sich die einzelnen Messfehler auf das Ergebnis aus?

a) Schraubenzugfeder

Federkennlinie abschätzen und skizzieren

Federkennlinie Aufnehmen

b) Gummikappen

Federkennlinie abschätzen und skizzieren

Federkennlinie Aufnehmen

c) Reibungspuffer (Prinzipversuch)

Kraft-Zeit Diagramm Aufnehmen

Erweiterte Betrachtungen




Reibungspuffer

Regalbediengerät

2.3 Messprotokoll

Institut für Technische Logistik

8010 Graz, Inffeldgasse 25 E

Prüfer:

Gutachter:

Auftraggeber: TU-Graz, 8010 Graz, Rechbauerstraße 12

2.3.1 Gegenstand der Untersuchung

Messobjekt/Prüfling: Schraubenzugfeder; Gummikappe kurz, lang; Reibungspuffer

Aufgabenstellung: Messungen am Zugprüfstand

- Federkennlinien Aufnahme

- Reibungspuffer (Prinzipversuch)

2.3.2 Einleitung, Grundlagen

In der Messaufgabe Reibungspuffer (Prinzipversuch) werden die grundlegenden Wirkmechanismen von Reibungspuffern in Regalbediengeräten abgebildet. Puffer sollen im Falle einer Kollision des Regalbediengerätes mit Endanschlägen unzulässige Belastungssituationen und somit eine Beschädigung von Regalbediengerät und Regalen verhindern. Abbildung 1 zeigt einen Reibungspuffer bzw. eine schematische Darstellung davon.

Abbildung 1: Reibungspuffer eines Regalbediengerätes mit Prinzipskizze




Längenmess-

system

Kraftmess-

dose

Oberes Joch

Unteres Joch

Messrechner mit

Messkarte

Anschlussbox

Monitor zu

Ansicht der

Messung

Trägerfrequenz-

Messverstärker

2.3.3 Versuchsaufbau – Messaufbau

Prüfstand: Versuchshalle MEEG060C

Für die Durchführung der Versuche wird folgende Messtechnik verwendet: Modell: Amsler Kraftmessdose: HBM 100kN 2mV/V Wegaufnehmer: HBM W200 Messverstärker: HBM KWS 3073 Messprogramm: LabView (C:\Users\Prouser\Desktop\Zugpruefstand.vi) Mess-PC: FTTMPC72

Längenmessstab

(Prinzipbild)

HBM Wägezelle

(Prinzipbild)

Abbildung 2: Zugprüfmaschine




Messaufbau –Federkennlinien :

Für die Durchführung der Übung wird der in Abbildung 1 zusehende Prüfstandsaufbau, bestehend aus Zugprüfmaschine mit einer HBM-Wägezelle und einen Längenmessstab zur Längenmessung verwendet. In Abbildung 2 ist der Aufbau zur Prüfung der Zugfeder und Gummikappe zu sehen.

Abbildung 3: Aufbau Federkennlinie

Gummikappe

Zugfeder




Messaufbau –Reibungspuffer:

Für die Durchführung der Übung wird der in Abbildung 1 zusehende Prüfstandsaufbau, bestehend aus Zugprüfmaschine mit einer HBM-Wägezälle und einen Längenmessstab zur Längenmessung verwendet. Für den Reibungspuffer-Versuch wird der in Abbildung 3 dargestellte Aufbau auf die Zugprüfmaschine montiert.

Abbildung 4: Aufbau Reibungspuffer-Versuch

Abbildung 5: Schema Reibungspuffer

Führung

Gewicht

Reibungspuffer

Schraube

Hülse

Feder

Führungsstange

Backe




2.3.4 Durchführung der Messungen

Federkennlinen:

Die Zugfeder oder eine der Gummikappen werden in die dafür vorgesehen Vorrichtung an der Zugprüfmaschine positioniert und bis zu einer definierten Kraft belastet. Die Aufzeichnung des Kraft-Weg Diagramms erfolgt mit LabView.

Reibungspuffer:

Das Gewicht wird aus einer definierten Höhe fallen gelassen und prallt auf den Reibungspuffer. Dieser verschiebt sich nach unten. Während der Durchführung wird der Kraftverlauf über die Zeit gemessen. Die Wegänderung des Reibungspuffers (vor und nach dem Fallversuch) wird mittels einer Tiefenlehre gemessen. Die Aufzeichnung des Kraft-Zeit Diagramms erfolgt mit LabView.

2.3.5 Auswertung

Federkennlinien

Federkennlinie der Schraubenfeder (Abschätzung)




Federkennlinie der größeren und der kleinen Gummikappe (Abschätzung)

Kennlinie Reibungspuffer

Zeit [ms]

Kra

ft [N

]




Reibungspuffer

Tabelle 1: Messgrößen und zu berechnende Größe

2.3.6 Interpretation der Ergebnisse

Gesamtmasse mges 10,6kg

Federkraft FFeder 3125N

gemessener Hub s 19mm

maximale Kraft Fmax 2800N

mittlere Kraft Fmittel 1460N

Bremsenergie Ebrems 22,5Nm

Aufprallgeschwindigkeit v0 2,26m/s

mittlerer Reibbeiwert μmittel 0,18




2.4 Formeln & Zusammenhänge

Tabelle 2: Formelsammlung

Größe

Weg/Winkel x s( ) m

Beschleunigung dv

adt

m

s2

Kraft/Moment F m a kgm

sN

2

Bremskraft Federbrems FF 4 N

Kinet. Energie 2

2

1vmE geskin Nm = J

Bremsenergie sFE bremsbrems Nm = J




2.5 Theoretische Zusammenhänge:

Federn verformen sich unter Belastung und nehmen nach der Entlastung wieder ihre Ursprungsform ein. Sie dienen der Energiespeicherung, Stoßänderung und Aufnahme von Wärmedehnungen. Es gibt die unterschiedlichsten Bauformen von Federn, in Abbildung 5 sind einige dieser dargestellt.

Abbildung 6: Federarten

a) Schraubenzugfeder, b)Schraubendruckfeder, c) Biegefeder, d) Drehstabfeder (Quelle Roloff Matek)

a) Federeigenschaften:

Die Zunahme der Federkraft F über dem Weg s wird als Federsteifigkeit c bezeichnet:

𝑐 =𝑑𝐹

𝑑𝑠

Federn die dem Hook‘schen Gesetz folgen haben eine lineare Kennlinie. Die grafische Darstellung dieses Zusammenhanges wird in einem Weg- Kraftdiagramm im sogenannten Federdiagramm dargestellt. In Abbildung 6 sind die drei grundsätzlichen Federkennlinien linear, progressiv und degressive zur Veranschaulichung dargestellt. Progressive Federn werden dort eingesetzt wo ein sogenanntes Durchschlagen der Feder unerwünscht ist, wie in Fahrzeugen. Degressive Federn sind z.B. Tellerfedern mit bestimmter Bauform. Sie finden z.B. in Reibkupplungen in Fahrzeugen Anwendung.

Abbildung 7: Federkennlinien 1) l ineare Kennlinie; 2) progressive Federkennlinie 3) degressive

Federkennlinie

b) Lineare Kennlinie

Für lineare Kennlinien kann folgende, einfache Beziehung für die Federsteifigkeit angegeben werden:

𝑐 =𝐹

𝑠

Die Federsteifigkeit c bleibt somit über den gesamten Verformungsbereich der Feder konstant.

s s s




c) Arbeitsaufnahmefähigkeit:

In jeder Feder wird durch das Zusammendrücken bzw. Auseinanderziehen Arbeit gespeichert. Diese errechnet sich durch:

𝑊 = ∫ 𝐹(𝑠) ∗ 𝑑𝑠𝑠𝑚𝑎𝑥

0

Wobei die Arbeit die Fläche unter der Federkennlinie ist. Für eine lineare Federkennlinie ergibt sich:

𝑊 =𝐹 ∗ 𝑠

2

Wird nun die Feder einer Belastung und Entlastung unterzogen, so wird nicht mehr die ganze Arbeit aus der Feder abgegeben, da durch deren inneren Reibung Arbeit in Wärme umgewandelt wird. Somit kann die Energie-Speicherfähigkeit bzw. Dämpfung in einer Federhysterese dargestellt werden, siehe Abbildung 8 .

Abbildung 8: Federhysterese

F=Max Kraft Belastung; F‘=Max Kraft bei Entlastung; K=gerechnete Kennlinie

Stoßdämpfer

werden zur Energieumwandlung eingesetzt – meist für kinet. Energie bei Endanschlägen im Fehlerfall.

Abbildung 9 zeigt ein Beispiel einer Dämpferkennlinie eines einfachen Reibungspuffers (Abb.1). Hydraulische oder pneumatische Industriestoßdämpfer sind für spezielle Kennlinien verfügbar – vergleiche Federkennlinien (Abb. 7).

Abbildung 9: Kraft-Weg-Diagramm eines Reibungspuffers


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