16.         Gestalten und Optimieren der Einzelteile

 

Im Grunde muss nur bei den Stützen und bei dem Hebel ein Festigkeitsnachweis durchgeführt werden, weil die anderen Teile schon durch die verschiedenen Druckfedern ausgelegt worden sind.

 

1.Stützen

Wie stark müssen die Stützen ausgelegt sein,  damit sie beim Richten nicht beschädigt werden? Als Material haben wir CuZn39Pb3F43 ausgesucht (weil es weicher als Stahl ist und somit die Welle nicht beschädigen kann), welches eine Streckgrenze von 250 N/mm² besitzt.[1] Die max. Druckkraft ist 400000N. Daraus ergibt sich eine min. Fläche von A=F/sD = 400000N / 250 N/mm² = 1600 mm². Die Stütze hat eine Fläche von A=40*75 abzüglich der Bohrung A1=75*13 von 2025 mm². D.h. dass man ein vorhandenes s von F/A= 400000N / 2025 mm² = 197 N/mm² hat. n hat also einen Wert von 1,3 (250N/mm² / 197N/mm²).[2]

 

 

2.Hebel

Wie Lang muss der Hebel sein? Für den Hebel haben wir einen 10 mm Rundstahl nach DIN 668 vorgesehen. Wie sieht die Situation aus?

F (Federkraft im Spannhebel) wirkt mit max. 343 N und hat einen Hebelarm von 50 mm. F-Hand soll 50 N nicht überschreiten. Somit ergibt sich folgende Rechnung.

F*50mm=F-Hand *L

Textfeld: F-Hand

L ist also min. 343 mm. Jetzt muss man noch die max. Biegung berechnen.

L ist in diesem Fall 350 mm und F-Hand 100 N (aus Sicherheitsgründen mit 10 kg gerechnet). Daraus ergibt sich ein Biegemoment von 35000 Nmm.

sb ist M/W [3]

W ist p*d³/32 =p*10³mm/32=981mm³

daraus folgt

sb = 35000mm/981mm³ = 36 N/mm²

Textfeld: F
Textfeld: Spannhebel
sbzul. von S355 JRG2 ist 330 N/mm² [4]

n ist also sbzul/sb = 9

Textfeld: 2

Die Stellen 1 und 2 werden so ähnlich berechnet. An 1 hat man ein Biegemoment von 343N*16mm=5488Nmm.

W ist b*h²/6=6mm*7²mm²/6 = 49mm³

Textfeld: 1
 sb ist 112 N/mm².

An 2 hat man ein Biegemoment von 343N*50mm=17150Nmm.

W ist b*h²/6=10mm*11²mm²/6 = 200mm³

sb ist 85 N/mm².

Man hat also einmal n von 2,9 und einmal eins von 3,8. Was unserer Meinung nach vollkommen ausreichen dürfte.

 

 

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[1] Roloff/Matek: Maschinenelemente, Tabellen, 1995, Seite 6

[2] Roloff/Matek: Maschinenelemente,  1995, Seite 51

[3] Roloff/Matek: Maschinenelemente,  1995, Seite 303

[4] Roloff/Matek: Maschinenelemente, Tabellen, 1995, Seite 33