Maschinen und Mechanismen: Eine umfassende Übersicht

Maschinen und Mechanismen: Eine Einführung

Eine Maschine ist ein System, bestehend aus einem oder mehreren mechanischen Teilen. Ein Mechanismus ist eine Reihe von mechanischen Elementen innerhalb einer Maschine. Diese Elemente können fest oder lösbar sein.

Arten von Verbindungen

• Feste Verbindungen: Werden verwendet, wenn die Verbindung hohe mechanische Belastungen aushalten muss und eine Demontage nicht erforderlich ist.
• Lösbare Verbindungen: Ermöglichen eine einfache Demontage. Beispiele sind Schraubverbindungen, Keilverbindungen und Stiftverbindungen.

Nietverbindungen

Nietverbindungen dienen zum Verbinden dünner Teile, die nicht geschweißt werden können oder bei denen Schweißen zu inneren Spannungen führen würde.

• Überlappte Nietverbindungen: Zwei Bleche werden überlappend vernietet.
• Einfach überlappte Laschennietung: Zwei Bleche in einer Ebene verbunden, mit einer Lasche und einer Nietreihe.
• Doppelt überlappte Laschennietung: Zwei Bleche in einer Ebene verbunden, mit zwei Laschen und zwei Nietreihen.

Material: Stahl, Kupfer oder Aluminium.

Schrauben und Muttern

Muttern Eigenschaften: Steigung, Gewindegeometrie.

Schraubentypen: Quadratisches Gewinde, Sägezahngewinde, Trapezgewinde, Dreiecksgewinde, Rundgewinde.

Weitere Verbindungselemente

• Splinte: Stahlstifte, die in Längsnuten eingesetzt werden.
• Keile: Übertragen Drehmomente und gewährleisten axiale Unbeweglichkeit.
• Federn: Absorbieren Stöße, erzeugen Kraft oder Druck. Arten: Zugfedern, Druckfedern, Torsionsfedern, Blattfedern, Spiralfedern, Gummifedern.
• Wälzlager: Reduzieren Reibung zwischen rotierenden Teilen. Teile: Außenring, Innenring, Wälzkörper, Käfig.

Schmierung

Schmierung reduziert die Reibung zwischen beweglichen Teilen.

Wichtige Eigenschaften guter Schmierstoffe:

• Reduzierung der Reibung.
• Kühlung.
• Schutz vor Schadstoffen.

Häufig verwendete Schmierstoffe: Hydrodynamische Schmierung (Schmierfilm) und synthetische Schmierstoffe.

Wellen und Achsen

• Welle: Überträgt eine Drehbewegung und ein Drehmoment.
• Achse: Dient als Drehpunkt für andere mechanische Teile.

Kupplungen

Verbinden zwei Wellen oder Achsen.

Arten von Kupplungen:

• Starre Kupplung
• Flexible Kupplung
• Gelenkwellenkupplung (mobile Kupplung)
• Kardangelenk
• Drehmomentbegrenzer (z.B. Reibradkupplung, Scherbolzenkupplung).

Getriebemechanismen

• Viergelenkgetriebe: Vier durch Gelenke verbundene Stäbe.
• Kurbeltrieb: Wandelt eine Drehbewegung in eine geradlinige Bewegung um (und umgekehrt).
• Riemengetriebe: Zwei Riemenscheiben, verbunden durch einen Riemen. Vorteil: Große Abstände zwischen den Wellen möglich.
• Kettentrieb: Zwei Kettenräder, verbunden durch eine Kette. Vorteil: Kein Schlupf.

Übersetzungsverhältnis: Anzahl der Umdrehungen der Abtriebswelle pro Umdrehung der Antriebswelle.

Zahnräder

Mechanismen zur Übertragung von Drehbewegungen.

Arten von Zahnrädern:

• Stirnräder (gerade)
• Schrägverzahnte Stirnräder
• Kegelräder
• Innenverzahnte Zahnräder
• Ritzel-Zahnstange-Getriebe
• Schneckengetriebe

Nocken und Exzenter

Wandeln eine Drehbewegung in eine oszillierende Bewegung um. Häufig verwendete Form: Kurvenscheibe mit Stößel.

Weitere Mechanismen

• Zentrifugalregler (Watt'scher Regler): Regelt die Dampfzufuhr in Dampfmaschinen.
• Schaltgetriebe (z.B. Malteserkreuzgetriebe): Erzeugt intermittierende Bewegungen.
• Kupplungen: Verbinden und trennen Wellen.
• Getriebezüge: Kombinationen von Mechanismen.
• Untersetzungsgetriebe: Reduzieren die Drehzahl.