B 01 – Physikalische Grundlagen
1) Was versteht man unter „Physik“?
Wissenschaft von Vorgängen in der unbelebten Natur, die durch Beobachtung und Messung gesetzmäßig erfasst und damit der mathematischen Darstellung zugänglich gemacht werden kann. Es ist die Lehre von solchen Eigenschaften, Strukturen und
Vorgänge der unbelebten Materie, die experimenteller Forschung, messender Erfassung und mathematischer Darstellung zugänglich sind und allgemein gültigen Gesetzen unterliegen.
2) Nennen Sie einige Gebiete der Physik?
Mechanik, Quantenphysik, Optik, Elektrik, Thermodynamik
3) Nennen Sie einige physikalische Vorgänge.
Sieden, Verdunsten, Schmelzen, Beschleunigen, Verzögern, Wärmeausdehnung, Schallausbreitung, Osmose
4) Welcher Unterschied besteht zwischen Verdunsten und Sieden?
Der Unterschied zwischen Das Verdunsten ist eine Aufnahme von Flüssigkeiten durch die
umgebenden Gase unterhalb der Siedetemperatur der Flüssigkeit, es stellt sich ein Gleichgewicht ein. Sieden ist der Übergang eines Stoffes in den gasförmigen Zustand durch das Erreichen der Siedetemperatur, die wiederum vom Umgebungsdruck abhängig ist.
B 02 – Physikalische Grundlagen
1) Worauf ist die Siedetemperatur des Wassers bezogen?
Die Siedetemperatur des Wassers ist auf den normalen Luftdruck
bei Normalnull (NN) des mittleren Meeresspiegels bezogen.
2) Was versteht man unter Normalnull (NN)?
Unter Normalnull versteht man den mittleren Meeresspiegel
(Meereshöhe), der für Österreich zu Höhen- und
Luftdruckangaben von dem Nullpunkt Triest an der Adria
abgeleitet wird. 20 °C und 1013,25 mbar
3) Welche Gradskala (Temperaturskala) gilt international?
Kelvin (Absoluter NP bei -273,15 °C =0K)
4) Welche Temperaturgrade sind auf der Temperaturskala üblich?
Gewöhnliches Außenthermometer: -30-50°C
Laborthermometer: 0-360°C
B 03 – Physikalische Grundlagen
1) Wodurch unterscheiden sich Zähigkeit und Härte?
Zähigkeit beschreibt die Widerstandsfähigkeit eines Werkstoffs gegen Bruch oder Rissausbreitung, während Härte der Widerstand eines Körpers, der beim Eindringen
eines anderen Körpers entgegengesetzt wird, ist.
2) Was ist Viskosität?
Die Eigenschaft der Leicht- bzw. Zähflüssigkeit – also die innere Reibung eines Stoffes. Bei einer hochviskosen Flüssigkeit muss ich mehr Kraft aufwenden, um einen Stoff durch diejenige Flüssigkeit zu bewegen.
3) Worauf beruht die Kapillarwirkung? Wo wird sie in der Technik angewandt?
Diese Effekte werden durch die Oberflächenspannung von Flüssigkeiten selbst und die Grenzflächenspannung zwischen Flüssigkeiten und der festen Oberfläche hervorgerufen. Beispielhaft ist ein in Wasser getauchtes Glasröhrchen, in dem das Wasser in der engen Glasröhre ein Stück gegen die Gravitationskraft nach oben steigt.
Beim Löten wird flüssiges Lot durch den Kapillareffekt in den Lötspalt gezogen.
4) Was ist Kohäsion?
In der Chemie ist hier die Bindung zwischen Atomen oder Molekülen innerhalb eines Stoffes gemeint. In Bezug auf Klebstoffe ist dies der Zusammenhalt in der Klebstoffsticht (Adhäsion beschreibt die zwischen Klebstoffschicht und zu klebendes Material)
5) Welche Aggregatzustände unterscheidet man?
Flüssig, fest, gasförmig, Bose-Einsteinkondensat, (Plasma), Suprafluid
B 04 – Physikalische Grundlagen
1) In welcher Einheit werden Kräfte gemessen?
Newton (kg*m/s²) [N]
2) Was versteht man unter Dichte und Masse?
Dichte ist das Verhältnis Masse zum Volumen eines Stoffes
Masse = Maß für die Gewichtskraft, die ein Körper ausübt
3) Nennen Sie mind. zwei Arten von Kräften und erklären Sie eine dieser Arten durch ein Beispiel!
Fliehkraft: Beispiel Schleifscheibe: die Fliehkraft ist radial nach außen gerichtet und hängt bei gleichbleibendem Radius vom Quadrat der Umfangsgeschwindigkeit und von der Masse ab.
Reibungskraft: Bei Wälzmühlen werden durch starke Federn Mahlkörper auf einen Mahlteller gepresst, durch diese Kraft entsteht Reibung
4) Welche Angaben sind zur Bestimmung einer Kraft notwendig?
Größe, Wirkungsrichtung und Angriffspunkt.
5) Wie stellt man Kräfte dar?
vektoriell
B 05 – Physikalische Grundlagen
1) Welche Auswirkungen kann eine Kraft hervorrufen?
Energieumwandlung: Verformung, Bewegungsänderung (Beschleunigung, Verzögerung), Umwandlung in elektrische Energie
2) Wann entstehen Fliehkräfte?
bei Drehbewegung
3) Wozu dient ein Kräfteparallelogramm?
Zur Bestimmung der Resultierenden zeichnerischen Darstellung von 2 Kräften unter gegebenen Winkel mit Hilfe eines Kräftemaßstabes.
4) Welche Maßnahmen können gegen Unwucht getroffen werden?
Gegengewichte anbringen.
B 06 – Physikalische Grundlagen
1) Welche Arten der Bewegung unterscheidet man und nenne je ein Beispiel?
Gleichförmige und ungleichförmige Bewegung
2) Was wird mit der Drehzahl angegeben?
Anzahl der Umdrehungen üblicherweise pro Minute.
3) Was ist Geschwindigkeit?
Weg pro Zeit
4) In welchen Zusammenhang sind die Bezeichnungen Umfangs- bzw. Schnittgeschwindigkeit üblich und welche Einheiten werden verwendet?
Umfangsg..: G. am Umfang bei Kreisbewegung
Schnittgeschw.: bei spanender Bearbeitung Drehen, Bohren,
Fräsen in m/min, Schleifen in m/s.
B 07 – Physikalische Grundlagen
1) Was versteht man unter Leistung und in welcher Einheit wird sie angegeben?
Leistung ist die in einer Zeiteinheit umgesetzte Energie [W] = [J/s] (kg*m²/s³)
2) Was wird durch den Wirkungsgrad ausgedrückt?
Der Quotient aus der abgegebenen und zugeführten Leistung ist der Wirkungsgrad und trifft Aussage über das Verhältnis der Nutzenergie.
3) Was sagt das Energiehaltungsgesetz aus?
Energie kann nicht zerstört oder geschaffen werden, Energieumwandlung findet ständig statt.
4) Nennen sie ein Beispiel wo der Wirkungsgrad seine Anwendung findet und erklären sie wie und durch was Energie verloren wird?
Zum Beispiel beim Motor: Möchte ich 90 W Energie umsetzen, muss ich bei einem Wirkungsgrad von 0,9 100 W Energie zuführen. Zum Beispiel durch Reibung geht Energie „verloren“.
B 08 – Physikalische Grundlagen
1) Wo ist Reibung erwünscht?
Mahlen, Antirutschmatten, Verbindungstechniken, Kraftschlüssige Antriebe, Bremsen
2) Welche Arten von Reibung gibt es?
Haft-, Gleit- und Rollreibung
3) Wovon hängt die Größe der Reibung ab?
Werkstoffpaarung, Schmierzustand, Reibungsart, Oberflächenbeschaffenheit der Reibfläche, Normalkraft.
4) Wie kann die Größe der Reibung verändert werden?
Rollreibung anstatt Gleitreibung: gute Schmierung, feinere Oberflächenbeschaffenheit der Reibfläche, gleitfähigere Werkstoffe verwenden.
5) Wie wird die Reibungskraft berechnet?
FR=µ*FN
FN à Normalkraft
µ à Reibungszahl (Stoffspezifisch)
B 09 – Physikalische Grundlagen
1) Welcher Unterschied besteht zwischen den Begriffen Temperatur und Wärme?
Die Temperatur T einer Stoffportion kann durch Zufuhr von Wärmeenergie erhöht werden. Die zugeführte Wärmemenge Q wird in der Stoffportion als Wärmeinhalt gespeichert.
2) Welche Möglichkeiten gibt es Temperatur zu messen?
Flüssigkeits-, Metall-, elektr. Widerstands-, Strahlungsthermometer, Thermoelement.
3) Was wird als Wärmemenge bezeichnet und in welcher Einheit wird sie angegeben? Die Wärmemenge ist eine Energieform. Es gibt die latente Wärme beim Schmelzen und Verdampfen z.B. Einheit Joule (früher Kalorie)
4) Wann entsteht Kondensation?
Kühlt man Dampf ab, so verflüssigt er sich bei der gleichen Temperatur, bei der er bei Erwärmung verdampft, sofern der Druck unverändert bleibt.
B 10 – Physikalische Grundlagen
1) Was versteht man unter dem Begriff „Heizwert“?
Verbrennungswärme, wie viel Wärme erzeugt wird, beim Verbrennen von 1 kg Brennstoff
2) Was ist die gesetzliche Maßeinheit für Wärme?
Joule, Kilojoule.
3) Wandle die Druckeinheit 1 bar in Pascal um!
105 Pa = 1 bar
4) Was wird bei einem Stoff als „Gefüge“ bezeichnet?
Im Schliffbild eines Stoffes unter dem Mikroskop kann das Gefüge sichtbar gemacht werden. Als Gefüge eines Stoffes bezeichnet man die Art, wie die Teilchen im Stoff räumlich angeordnet und der Stoff zusammengesetzt sind. Man unterteilt das Gefüge je nach Größe,
Form und Anordnung der Kristalle in Gefügebilder.
5) Suchen sie aus dem Prüfungskoffer einen Teil der eine Bruchfläche aufweist.
Wann bezeichnet man ein Gefüge als „amorph“? bzw. „kristallin“?
Wenn in einer Bruchfläche keine Kristalle erkennbar sind ist es „amorph“. Wenn in der Bruchfläche einzelne kleine Kristalle (Körperchen, Körner) erkennbar sind ist es „kristallin“.
B 11 -Physikalische Grundlagen
1) Erklären Sie den Begriff „Drehmoment“ und geben Sie die Maßeinheit an.
Drehmoment ist Kraft (N) x Hebelarm (m)
Das Drehmoment wird in Newtonmeter (Nm) angegeben.
2) Nennen Sie die Grundformel für das Hebelgesetz.
Kraft x Kraftarm = Last x Lastarm
3) Erklären Sie die Maßeinheit m/s² beim Beschleunigen oder Verzögern.
Mit der Maßeinheit m/s² wird die Geschwindigkeitsveränderung in der Zeiteinheit Sekunde (s) angegeben.
4) Wie lautet das optische Winkelgesetz?
Das optische Winkelgesetz lautet: Einfallwinkel = Ausfallwinkel. Wird z.B. bei Scheinwerfer, Rückstrahler und Rückspiegel verwendet.
B 12 – Physikalische Grundlagen
1) Wie entstehen Wärmespannungen?
Innere Spannungen können durch Gießen, Walzen, Schmieden oder Schweißen entstehen.
2) Wie ändern sich Volumen und Dichte eines Körpers bei Erwärmung?
Volumen vergrößert sich bei festen Körpern wenig, Flüssigkeiten etwas mehr, Gase erheblich. Die Dichte verringert sich proportional der Volumsänderung. Achtung Dichteanomalie von Wasser!
3) Wodurch unterscheiden sich gute und schlechte Wärmeleiter?
Gute transportieren die Wärme rasch, geben sie auch rasch ab, schlechte sind gute Wärmeisolatoren.
4) Erklären Sie Wärmeleitung, Wärmestrahlung und Konvektion
Unter Wärmeleitung wird in der Physik der Wärmefluss in oder zwischen einem Feststoff, einem Fluid oder einem Gas infolge eines Temperaturunterschiedes verstanden. Wärme fließt dabei – gemäß dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik – immer nur in Richtung geringerer Temperatur.
Wärmestrahlung oder auch thermische Strahlung, ist elektromagnetische Strahlung, die am Ort ihrer Entstehung im thermischen Gleichgewicht mit Materie ist. Wärmestrahlung wird von allen Festkörpern, Flüssigkeiten, Plasmen und genügend großen Gasmassen emittiert
Konvektion (von lateinisch convectum ‚mitgetragen‘) oder Strömungstransport ist das Mitführen von Materie durch ein strömendes Fluid. Mit Konvektion kann auch der Transport von gelösten Stoffen oder von physikalischen Zustandsgrößen wie Impuls, Vortizität oder – als ein Mechanismus des Wärmetransports – thermischer Energie gemeint sein
B 13 – Physikalische Grundlagen
1) Wie breitet sich Gasdruck aus?
„Er breitet sich“ nicht aus. Gasdruck herrscht, weil die Gasmoleküle an die Gefäßwand des Systems drücken und das gleichmäßig (Druck=Kraft/Fläche), da Gasmoleküle die weitestmöglichen Entfernung zueinander anstreben.
2) Womit misst man Flüssigkeitsdrücke?
Manometer
3) Was versteht man unter Überdruck?
Die Differenz zwischen dem herrschenden Absolut- und Atmosphärendruck.
4) In welcher Gleichgewichtslage können Körper sein?
Stabil, labil, indifferent
5) Wo wird das Prinzip des Hebels angewandt?
Schraubenschlüssel, Zahnräder, Scheren, Wippe
B 14 – Physikalische Grundlagen
1) Was bezeichnet man als Härte eines Werkstoffes?
Der Widerstand, dem ein Werkstoff einem Körper beim Eindringen entgegensetzt.
2) Was bezeichnet man als Festigkeit eines Werkstoffes?
Die Beanspruchbarkeit eines Werkstoffes, bevor der Stoff in seine Einzelteile zerfällt.
3) Wie werden die verschiedenen Arten der Festigkeit benannt?
Druckfestigkeit, Zugfestigkeit, Knickfestigkeit, Scherfestigkeit, Torsionsfestigkeit, …
4) Was bezeichnet man als Elastizität eines Werkstoffes?
Die Fähigkeit eines Stoffes, sich nach der Beanspruchung elastisch in den Ausgangszustand zurückzuformen.
5) Was bezeichnet man als Zähigkeit bzw. Sprödigkeit eines Werkstoffes?
Zähigkeit beschreibt die Widerstandsfähigkeit eines Werkstoffs gegen Bruch oder Rissausbreitung. Sprödigkeit ist das Gegenteil von Zähigkeit.
B 15 -Stahl
1) Was versteht man unter der Wärmeleitfähigkeit eines Werkstoffes?
Unter Wärmeleitung wird in der Physik der Wärmefluss in oder zwischen einem Feststoff, infolge eines Temperaturunterschiedes verstanden. Vermag ein Stoff Wärme gut zu transportiere ist er gut wärmeleitfähig.
2) Was versteht man unter der elektrischen Leitfähigkeit eines Werkstoffes?
Das Vermögen eines Werkstoffes, Strom zu transportieren. Das Gegenteil ist der spezifische elektrische Widerstand.
3) Was ist der Schmelzpunkt eines Stoffes?
Der Schmelzpunkt ist die Temperatur, (in Abhängigkeit vom Druck!) bei der ein Werkstoff vom festen in den flüssigen Zustand übergeht.
4) Was bezeichnet man als Zugfestigkeit eines Werkstoffes?
Die mechanische Zugspannung in N/mm² die ein Stoff aushält bevor er abreißt. (Im Spannungs-Dehnungsdiagramm der höchste Y-Wert
5) Was bezeichnet man als Streckgrenze eines Werkstoffes?
Ist diejenige Spannung, bis zu der sich der Werkstoff nicht dauerhaft plastisch verformt.
6) Was gibt die Dichte eines Stoffes an?
Wie schwer in Gramm 1 cm³ eines Stoffes sind.
B 16 Dichtungen
1) Welche Aufgaben erfüllen Dichtungen?
àRäume mit unterschiedlichen Drücken werden durch Dichtungen an der Verbindungsstelle abgedichtet.
àVerhinderung d. Austritts von Stoffen
2) Welche Dichtungsarten unterscheidet man?
Ruhende Dichtungen: Flach-, Profildichtung, Schneidringe. Bewegungsdichtungen: verringert Undichtheit an Trennstelle zwischen zwei sich bewegenden Maschinenteilen.
a) Berührungsdichtungen (Stopfbuchsen, selbstdichtende Packungsringe, Metallpackungen)
b) Berührungsfreie Dichtungen: (Labyrinthdichtungen für Gase und Feststoffe).
3) Nennen Sie die Merkmale einer Stopfbuchsdichtung und wo wird sie eingesetzt?
Anwendung für langsam und schnell hin- und hergehende, bzw. drehende Wellen. Sie ist eine Packung aus mehreren gestapelten Rundschnüren mit quadratischem Querschnitt, sie ist mit einer Dichtmasse (Schmierfett) gefüllt. Die Stoffbuchspackung wird von der Stopfbuchsbrille gegen den feststehenden Apparatedeckel gepresst und radial gegen die rotierende Welle gepresst.
B 17 – Gewinde
1) Wodurch unterscheiden sich das Metrische vom Whitworth- Gewinde?
Metrisch: Flankenwinkel 60°, Gewindespitze abgeflacht,
Gewindebezeichnung (mm), genormt.
Whitworth: Flankenwinkel 55°, Gewindespitze abgerundet,
Gewindebezeichnung (Zoll), nicht genormt
2) Nennen Sie die wichtigsten Gewindeprofilformen!
Spitz-, Trapez-, Säge-, Rund-, Flachgewinde.
3) Welche Werte sind für die Gewindebestimmung wichtig?
Profil, Nenndurchmesser, Steigung, Gängigkeit, Drehsinn, Flankenwinkel.
4) Beschreiben Sie den Vorgang und die verwendeten Messgeräte beim Gewindebestimmungen!
Außengewinde: Gewindelehrring, Gewindeschablone, Messschieber (für Nenndurchmesser)
Innengewinde: Gewindegrenzlehrdorn.
5) Skizzieren Sie ein Innengewinde, ein Außengewinde und eine Verschraubung.
B 18 – Gewinde
1) Was ist die Grundform eines Gewindes?
Die Grundform eines Gewindes ist die Schraubenlinie. Sie entsteht durch schraubenartig nach oben gewundene dreieckige Ausnehmungen.
2) Nennen Sie den Flankenwinkel von metrischen Gewinden.
60°
3) Nennen Sie den Flankenwinkel von ZollGewinden (Whitworthgewinden).
55°
4) Nennen Sie den Flankenwinkel von Rund-, Trapez- und Sägegewinden (skizzieren Sie eines).
Rundgewinde: 30°
Sägegewinde: 33°
5) Was versteht man unter den Begriff „Flachgewinde“?
Das Flachgewinde ist ein Gewinde mit der Form eines Quadrats. Dabei sind Gewindegangbreite, Gewindelückenweite und Gewindetiefe gleich groß. Sie entsprechen der Hälfte der Steigung.
B 19 – Gewinde
1) Wie unterscheiden sich die Gewinde?
Die Form des Gewindeganges,
die Steigung, das System, Drehsinn, den Flankenwinkel, den Durchmesser, Verwendung, Oberflächengüte
2) Nennen Sie fünf wichtige Hauptmaße eines Gewindes.
Steigung, Kerndurchmesser, Außendurchmesser, (Kernlochtiefe), Nutzbare Gewindelänge, Flankenwinkel
3) Wann bezeichnet man ein Gewinde als Feingewinde?
Ein Gewinde wird dann als Feingewinde bezeichnet, wenn die Steigung kleiner ist als das dem Regelgewinde entsprechende (z.B. M 12 x 1,5, genormt ist 1,75 mm).
B 20 – Gewinde
1) Begründen Sie, warum bei Feingewinden am häufigsten die Steigung 1,5 mm verwendet wird.
Die DIN-Norm empfiehlt, bei Feingewinde zwischen 12 und 48 mm Durchmesser die Steigung 1,5 mm zu verwenden.
2) Wie können Gewinde spanlos hergestellt werden?
Gewinde kann man kalt oder warm verformen, d.h. pressen, rollen, furchen und walzen.
3) Nennen Sie den Vorteil der gerollten bzw. gewalzten Gewinde gegenüber den geschnittenen.
Die gerollten bzw. gewalzten Gewinde haben den Vorteil, dass der Faserverlauf im Werkstoff nicht unterbrochen ist, der Werkstoff verdichtet und verfestigt wird und dadurch eine höhere Oberflächengüte, größere Genauigkeit, kurze Herstellungsdauer (preiswerte Herstellung) ergeben.
4) Wie kann man eine ausgerissene Gewindebohrung instand setzen?
• Durch Ausbohren und Einschneiden eines größeren Gewindes
• mittels Helicoil-Gewindeeinsatzes, wenn das Gewinde auf gleichen Durchmesser wie vorher gebracht werden soll, damit die Originalschraube eingeschraubt werden kann.
B 21 – Gewinde
1) Wann wird eine Verbindung als lösbar bezeichnet?
Wenn beim Lösen weder Werkstück noch Verbindungselement zerstört wird.
2) Welche lösbaren Verbindungen sind am gebräuchlichsten?
Schrauben, Muttern, Stifte, Welle- Nabeverbindungen, Schnappverschlüsse
3) Wonach werden die verschiedenen Gewindearten unterteilt?
Verwendungszweck, Drehsinn, Gängigkeit, Profil, Gewindeart.
4) Wie werden Gewinde nach dem Verwendungszweck unterschieden?
Befestigungs-, Bewegungsgewinde, Materialförderung, Eindichtung
5) Wie kann Gewinde hergestellt werden?
Außengewinde: von Hand mit dem Schneideisen, auf der Drehbank maschinell
Innengewinde: händisch mit einem Windeisen in dem ein Gewindebohrer eingespannt ist, maschinell auf der Drehbank, Ständersäulenbohrmaschine, auf der CNC-Fräsmaschine
B 22 – Schrauben
1) Wie lautet die Gewindebezeichnung bei einem Fitting?
a)für zylindrische Gewinde
b)für kegelige Außengewinde
a) Für nicht im Gewinde dichtend
Innen- und Außengewinde zylindrisch z.B. G ½
b) Für im Gewinde dichtend
Innengewinde zylindrisch z.B.: Rp ½
Außengewinde kegelig 1:16 z.B.: R ½
2) Welchen Beanspruchungen sind Schrauben ausgesetzt?
Zug, Abscherung, (Verdrehung)
3) Erklären Sie die Bezeichnung 8.8 am Schraubenkopf?
Mindeststreckgrenze Rm=800 N/mm² (erste Ziffer *100)
Mindestzugfestigkeit Re= 640 N/mm² (8*8*10)
4) Welche Angabe auf dem Schraubenkopf ist für die Verwendung der Schraube entscheidend?
Die Festigkeitsklasse
5) Wodurch werden die verschiedenen Schraubenarten unterschieden?
Kopf-, Schaftform, Gewindemaß, Verbindungsarts
6) Warum werden Schrauben mit Innensechskant oder Innenstern verwendet?
Lassen sich wegen der tieferen und größeren Mitnahmefläche und
wegen des sich selbst zentrierten Schraubendrehers besser anziehen
als Schlitzschrauben. Die Klemmkraft ist viel größer als bei Schlitzschrauben
B 23 – Schrauben
1) Welche Vorteile hat eine Zylinderschraube mit Innensechskant gegenüber einer Sechskantschraube?
Können versenkt werden. Können bei kleineren Schraubenabständen
verwendet werden. Sind verschleißfester.
2) Wozu dienen Blechschrauben?
Blechschrauben sind gehärtet und haben Gewinde mit großer Steigung. Sie formen das Gewinde selbst und dienen zur Verbindung von Blechen bis 2,5 mm Dicke.
3) In welchen Fällen sind Passschrauben notwendig?
Sie Verhindern das Verschieben Zusammengeschraubter Teile und können große Scherkräfte aufnehmen.
4) Wie können die Enden von Gewindestiften ausgeführt sein?
Zapfen, Ringschneide, Kegelkuppe, Spitze (Schlitz oder
Innensechskant).‘
5) Welche Vorteile bringt die Verwendung von hochfesten Schrauben?
Man kommt mit ihnen dank der größeren Auflagefläche der Mutter mit weniger Schrauben aus. Außerdem reichen oft Schrauben mit kleineren Abmessungen aus, wodurch die Konstruktion insgesamt preisgünstiger wird.
6) Bei welchen Schrauben wird die Gesamtlänge inklusive Kopfhöhe bemaßt?
Bei Senkkopfschrauben
B 24 – Schrauben
1) Wo werden Schrauben mit Innensechskant verwendet? Suche welche aus dem Prüfungskoffer und benenne diese!
Wenn der Kopf versenkt werden muss. Zum Beispiel bei Kopfplatten im Biegewerkzeug oder bei Führungsschlitten.
2) Welcher Unterschied besteht zwischen einer Spindel und einer Schraube?
Eine Spindel kann mehrgängig sein, hat meistens Trapezgewinde, eine große Gewindelänge und wird als Bewegungsgewinde verwendet. Eine Schraube hingegen ist eingängig, hat Spitzgewinde, hat eine kurze Gewindelänge und wird als lösbare Verbindung verwendet.
3) Was muss beim Festziehen von Schraubverbindungen mit dem vom Hersteller vorgeschriebenen Anzugsdrehmoment beachtet werden?
Die Reibungszahl verringert sich bei der Verwendung von Schmierstoffen. Daher ist das Drehmoment ggf. zu reduzieren (Achtung: unterschiedl. Schmierstoffe – untersch. Reibungszahl!)
Beim Anziehen von mehreren Schrauben auf das gleiche Anzugsmoment sind immer wechselnd alle Schrauben auf 2/3 des korrekten Anzugsmomentes anzuziehen, und erst in einem zweiten Durchgang dann auf das korrekte Anzugsmoment zu bringen.
B 25 – Schrauben
1) Was versteht man bei einer Schraubensicherung unter einer „Verliersicherung“ und nennen Sie mind. zwei?
Nach dem „Losdrehen“, der Verringerung der Spannkraft (durch z.B. Erschütterungen) können die Verbindungen sich lösen. Dies verhindern Verliersicherungen.
2) Was versteht man bei einer Schraubensicherung unter einer „Losdrehsicherung“ und nennen Sie mind. zwei?
bei dynamisch beanspruchten Verbindungen können Gleitbewegungen zw. Schraube und Mutter auftreten. Die Losdrehsicherung verhindert eine Verringerung der Spannkraft (=Losdrehen).
3) Was bedeutet das Gütezeichen (Festigkeitsklasse) 10.9 auf dem Kopf einer Schraube?
Mindeststreckgrenze Rm=1000 N/mm² (erste Ziffer *100)
Mindestzugfestigkeit Re= 900 N/mm² (8*8*10)
4) Was bedeutet das Gütezeichen (Festigkeitsklasse) 8.8 auf dem Kopf einer Schraube?
Mindeststreckgrenze Rm=800 N/mm² (erste Ziffer *100)
Mindestzugfestigkeit Re= 640 N/mm² (8*8*10)
B 26 – Schrauben
1) Welcher Durchmesser ist bei einer normalen Schraube für die Festigkeit maßgebend?
Kerndurchmesser
2) Was sind Dehnschrauben und nennen Sie deren Wirkung?
Formelastische Spezialschrauben, deren dünner Schaft hauptsächlich gedehnt wird. Durch
die dünne Ausführung des Schaftdurchmessers wird die Längendehnung aus dem Gewindeteil der Schraube auf den glatten Schraubenschaft verlagert. Hierdurch wird die Schraube haltbarer für Dauerlastwechsel.
3) Wo werden Dehnschrauben verwendet?
Sie werden dort verwendet, wo wechselnde Belastungen und größere Temperaturschwankungen auftreten, z.B. Ventilatoren in Glühräumen, bei Pleuel- oder Hauptlager im Kfz etc.
4) Wie groß ist bei Dehnschrauben das Verhältnis zwischen Dehnschaftdurchmesser und Gewindedurchmesser?
Der Dehnschaftdurchmesser beträgt meistens 90% des Gewindekernduchmessers.
B 27 – Muttern
1) Nennen Sie Mutternarten?
Sechskantmutter, Hutmutter, Flügelmutter, Rändelmutter, Ringmutter, Kronenmutter, Überwurfmutter
2) Wie erfolgt die Festigkeitsbezeichnung bei Muttern?
Um die Mindestzugfestigkeit einer Mutter zu erhalten wird die Zahl, die auf der Mutter steht mit 100 multipliziert. Die Mutter muss mindestens die Mindestzugfestigkeit der mit ihr gepaarten Schraube besitzen.
3) Mit welchem Richtwert kann die Höhe einer Sechskantmutter berechnet werden?
0,8 * Schraubendurchmesser = Kopfhöhe
4) Welche Muttern können ohne Werkzeug befestigt werden?
Flügen und Rändelmutter (Ev. Ringmutter)
5) Beschreiben Sie je eine Einsatzmöglichkeit von Nutmutter und Hutmutter!
verhindern das Beschädigen des Gewindeendes, schützt vor Verletzungen, dichtet die Verschraubung nach außen ab gegen Verschmutzung und Korrosion.
Nutmutter: zum Ein- und Nachstellen des axialen Spiels, Befestigung von Wälzlagern
B 28 – Schraubensicherung
1) Wozu dienen Schraubensicherungen?
Um ein Losdrehen zu vermeiden oder im Falle des Losdrehens die Verbindung zweier Bauteile zu gewährleisten (=Verliersicherung).
2) In welche Hauptgruppen können die Schraubensicherungen unterteilt werden?
1.) Kraftschlüssig: Setzsicherung (Spannscheibe, Tellerfeder,
Federring, Zahn-, Fächerscheibe)
2.) Formschlüssig: Kronenmutter mit Splint, Sicherungsblech,
Drahtsicherung.
3.) sperrend (kraft- und formschlüssig):
Schraube mit Verzahnungen unter dem Kopf, Sperrkantring,
Sperrkantscheibe.
3.) Stoffschlüssig: Flüssigklebstoff
- Nennen Sie diese Schraubensicherungen und erklären
Sie die Funktion und die Einsatzmöglichkeit!
(Anschauungskoffer)
3) Nennen Sie diese Schraubensicherungen und erklären Sie die Funktion und die Einsatzmöglichkeit! (Anschauungskoffer)
Federring (kraftschlüssig): verhindert das Abnehmen der Vorspannkräfte, ist eine Setzsicherung
Kronenmutter mit Splint (formschlüssig) ist eine Losdrehsicherung, Splint sperrt
Sperrkantschraube: formschlüssig durch die Zähne, kraftschlüssig durch Anziehen
Stoffschlüssig: Schraubenkleber à Losdrehsicherung durch Adhäsion zwischen Klebstoff und den Bauteilen.
B – 29 Stifte und Bolzen
1) Was ist eine Stiftverbindung und wo werden sie verwendet?
Bauteile zur lösbarenVerbindung, Sicherung und Zentrierung.
Verwendung als Passstifte à Lagefixierung zweier Bauteile
Abscherstifte –> Sollbruchstelle bei Überlastung
Befestigungsstift –> Kraftübertragung
2) Welches Kegelverhältnis haben Kegelstifte?
1:50
3) Wozu werden Passstifte verwendet?
Zur Lagefixierung zweier Bauteile, Zur genauen Positionierung zwei- oder mehrerer Bauteile zueinander und um seitliche Verschiebung zu verhindern (erleichtern dadurch den Zusammenbau)
4) Suchen Sie einen Spannstift heraus und erklären Sie die Verwendung!
Ähnliche Anwendungen wie der Passstift, Anwendung wenn keine große Passgenauigkeit gefordert ist und der Stift selten gelöst werden muss.
5) Erklären Sie die Stiftbezeichnung: Zylinderstift EN ISO 2338 10m6 x 40-St.
Zylinderstift der Norm EN ISO 2338 mit d=10 mm, Toleranzklasse m6, Länge= 40 aus Stahl.
6) Welche Vorteile haben Kerbstifte und welche Vorteile haben Kegelstifte gegenüber Zylinderstiften?
Kerbstifte halten durch die Kerben auch an glatten Oberflächen und durch die Rillen kann eingeschlossene Luft entweichen.
Bohrungen weiten sich bei häufiger Demontage auf. Kegelstifte verlieren dadurch gegenüber normalen Zylinderstiften nicht ihre zentrierende, sichernde Wirkung.
B 30 – Verbindungsarten
1) Nennen Sie mind. zwei Setzsicherungen?
Tellerfeder, Federring, Zahnscheibe
2) Wann spricht man von einer Pressverbindung?
Durch Reibung zweier Teile zueinander entsteht eine kraftschlüssige Verbindung. Dies kann z.B. durch thermische Ausdehnung erfolgen. So können zwei Teile, die gekühlt worden sind und so zusammengesetzt wurden, nach dem Annehmen der Raumtemperatur fest zusammenhängen, da sie sich durch das Ausdehnen fest verkeilt haben (Kaltdehnen)
3) Wann spricht man von einer Schnappverbindung?
Es wird die Elastizität der Werkstoffe für die Verbindung
zweier Teile ausgenutzt. Können lösbar oder unlösbar
gestaltet werden. Kugeln, Wulst oder Haken sind beim
Fügen die Verformungen.
4) Welche Vorteile haben Klebeverbindungen?
Alle Stoffe bis auf wenige Ausnahmen (PE, Silikon) lassen sich alle Stoffe in beliebigen Paarungen miteinander verbinden, bei den Stoffen treten keine Gefügeveänderungen auf; daher auch keine Wärmespannungen oder Verzug, auch die Süannungsverteilung bleibt gleichmäßig
5) Wann dürfen bei Konstruktionen keine Klebeverbindungen eingesetzt werden?
Wenn eine lösbare Verbindung erforderlich ist, zu kleine
Klebefläche, Teile großer Wärme ausgesetzt sind, starke oder dynamische
Beanspruchungen, sie leiten keinen el. Strom
B 31 – Elektrotechnik
1) In welcher Einheit werden der elektrische Strom und die elektrische Spannung gemessen?
Strom – Ampere [A], Spannung – Volt[V]
2) In welcher Einheit wird der elektrische Widerstand gemessen?
el. Widerstand Ohm [Ω]
3) Von welchen Faktoren hängt die Größe des Widerstands eines elektrischen Leiters ab?
Leiterquerschnitt, Leiterlänge, spezifischen elektrischen Widerstand.
4) Wie wird Gleichspannung erzeugt?
Gleichspannung kann mittels Batterie, Akku oder durch Gleichrichtung elektronischer Bauteile aus einer Wechselspannung erzeugt werden.
5) Nennen Sie das Ohmsche Gesetz!
Der Strom ändert sich bei konstantem Widerstand mit der Spannung. I=U/R.
6) Welche Aufgaben haben Sicherungen?
Bei Überschreitung des höchstzulässigen Stromes wird der Stromkreis unterbrochen
B 32 – Pneumatik
1) Welche Vor- und Nachteile hat die Hydraulik gegenüber der Pneumatik?
Vorteile: große Kräfte bei kleinem Raum, Hublänge nicht so begrenzt wie bei Penumatik, stufenlose einstellbare Geschwindigkeit, gleichförmige Bewegung, sicherer Überlastungsschutz (Ventil); leiser
Nachteile: Entwicklung von Wärme, Änderung der Viskosität des Öles bei steigender Temperatur, Lärm, Lecköl, umweltbelastender, Rückleitungen notwendig
2) Welche Anforderungen werden an Hydraulikflüssigkeiten gestellt?
Sie sollen schmierfähig, alterungsbeständig sein. Eine von der Temperatur weitgehend unabhängige Viskosität, nicht schäumen sowie Dichtungen oder Gerätewerkstoffe nicht angreifen.
3) Wie werden Hydraulikpumpen unterteilt?
Konstantpumpen à Fördervolumen je Umdrehung konstant,
Verstellpumpen à veränderbares Volumen je Umdrehung, durch Regler oder Änderung der Drehzahl eines Rotationsmotors
Zahnradpumpen à Gegensinnig drehende Zahnräder fördern entgegen der Drehrichtung durch Zahnlücken die Flüssigkeit. Durch zu schnell eingestellte Drehzahl können Kavitationsschäden auftreten
4) Was versteht man unter Pneumatik?
Förderung oder allgem. Antrieb durch Einsatz von Gasen (meist Luft)
B 33 – Pneumatik / Hydraulik
1) Welche Nachteile hat die Pneumatik?
Leistung ist begrenzt durch die geringere Drucknutzung; Hublänge begrenzt auf ca. 2 m; Druckschwankungen, diese bewirken geringere Anfahrgenauigkeit bzw. ungleichmäßigere Bewegung als bei der Hydraulik, Durch das Komprimieren der Druckluft entsteht unnütze Wärme.
2) Aus welchen Hauptgruppen besteht eine Pneumatikanlage?
àArbeitselemente (Zylinder, Motor)
àVerarbeitungselemente (Ventile, Schalldämpfer)
àSignaleingabeelemente (Taster, Schalter, Relais)
àVersorgungselemente (Wartungseinheità Öler, Filter; Druckluftquelle à Kompressor)
3) Welche Zylinderarten unterscheidet man in der Pneumatik nach ihrer Wirkungsweise?
Einfach- (mit Federrückstellung) und doppeltwirkend
4) In welche Gruppen werden Pneumatikventile unterteilt?
Sperr- (Rückschlag-, Und-, Oderventil), Absperr-, Strom- (Drossel, 2- oder 3 Stromventile), und Druckventile (Druckbegrenzung, Drucküberlastung)
5) Welche Betätigungsarten gibt es für Wegeventile?
Taster àfederrückgestellt
RasteàDrehschalter, Kippschalter, Ziehenschalter, Drückschalter
6) Wozu werden Drosselrückschlagventile verwendet?
B 34 – Lager
1) Welche Aufgaben haben Lager?
Sie tragen Bauteile, die Drehbewegungen ausführen
2) Welche Lagerarten gibt es?
Unterscheidung nach:
à Richtung der Lagerbelastung: Radial- und Axiallager
àArt der Reibung im Lager: Wälz und Gleitlager
3) Nennen Sie mind. zwei Reibungsarten und geben Sie Beispiele dazu an!
Gleitreibung, geschmierter Maschinenschlitten; und Rollreibung Biegewerkzeug mit kugelgelagerten Führungssäulen.
4) Welche Eigenschaften sollen die Lagerwerkstoffe bei Gleitlagern besitzen?
Hohe Verschleißfestigkeit, gute Notlaufeigenschaften, hohe Wärmeleitfähigkeit zur Abfuhr der Reibungswärme, gute Tragfähigkeit, geringe Wärmedehnung
B 35 – Lager
1) Welche Schmierungen werden bei Gleitlagern verwendet, und was sind die Merkmale der Schmierungen?
Hydrodynamische Schmierung: (Öle, Fette). Der für das Tragen des Zapfens erforderliche Schmieröldruck wird durch die Drehung des Zapfens erzeugt.
Hydrostatische Schmierung: Schmieröldruck wird durch Hochdruckpumpe erzeugt.
Feststoffschmierung: Anwendung von Graphit, wenn Öl oder Fett zufolge geringerer Drehgeschwindigkeit oder zu hoher oder niedriger Temperatur nicht möglich ist.
Fettschmierung: häufigste Anwendung
2) Beschreiben Sie die Teile eines Wälzlagers!
Außenring, Innenring à Laufbahnen. Haben eingearbeitete Bahnen für die Wälzkörper
Wälzkörper: Können Kugeln, Tonnenrollen, Nadeln, Kegeln, usw. sein. Sie werden aus Chrom-, Nickelstahl gefertigt und geschliffen.
Käfige: Verteilen Wälzkörper gleichmäßig auf Laufbahn, verhindern direkten Kontakt der Wälzkörper untereinander; meist aus Blechen, Messing oder Kunststoff.
3) Wie werden Wälzlager geschmiert?
Fettschmierung: Dichtfunktion, am häufigsten. Ölschmierung: Ölbad-, Ölumlauf-, Ölnebelschmierung.
B 36 – Federn
1) Was sind Federn?
Bauteile, die sich bei Belastung elastisch verformen. Verformungsarbeit wird als potentielle Energie in der Feder gespeichert und bei Entlastung abgegeben.
2) Welche Aufgaben erfüllen Federn?
Rückstellung (z.B. Zylinder), kraftschlüssige Verbindung (z.B Reibungskupplung), Lastverteilung (z.B. Sprungfedermatratze), Vorspannung (Niederhalter im Stanzwekzeug)
3) Wie werden Federn eingeteilt?
à Beanspruchung: Zug-, Druck-, Biege-, Drehfeder
àÄußere Form: Schraubenfeder (zylind. oder kegelig),
Schraubendrehfeder (Federnde angebogen), Blattfeder, Drehstabfeder (runder Querschnitt), Tellerfeder (kegelige Ringscheibe), Ringfeder, Spiralfeder (Drehfeder),
àMaterial: Gummifeder (Dämpfung von Schwingungen), pneumatische Feder (Luft oder Gas), Stahlfeder
B 37 – Federn
1 )Erklären Sie die Funktion von Federn!
Die Feder ist ein Bauteil, der sich elastisch verformt. Je größer die Krafteinwirkung desto größer die elastische Verformung. Es kann entweder durch das Entspannen oder durch das Eindrücken der Feder oder beides die von ihr geforderte Wirkung eintreten.
2) Wie wird die Charakteristik einer Feder dargestellt?
Abhängigkeit Kraft und Federweg durch Federkennlinie dargestellt, dient auch zur Beurteilung der Federeigenschaften (linear = immer gleich; progressiv =
zunehmend, degressiv = abnehmend)
3) Welche Maßangaben sind bei einer Zug-Schraubenfeder erforderlich?
Zahl der tragenden und toten Windungen, mittlerer Windungsdurchmesser, Drahtdicke, Länge der ungespannten Feder, Wickellänge ohne Einhängeösen (Steigung bei Druckfeder).
4) Woraus werden Federn hergestellt?
Federstähle, Elastomere, Kupfer
CAD-Konstrukteur 