In dieser Hausarbeit wird ein Rohrleitungsträger entworfen, berechnet und über das Programm Solidworks konstruiert. Es werden alle Bauteile in einem ersten Entwurf berechnet, worauf im Anschluss die weiteren Aufgaben aufeinander aufbauen. Zur vereinfachten Analyse des Problems werden die Lagekräfte ermittelt und bildlich veranschaulicht.
Inhaltsverzeichnis
1 Entwurfsberechnung von Ausleger,Schweißnaht, Schraubverbindung und Krafteinleitungsstelle
1.1 Entwurfsberechnung des Ausleger:
1.1.1 Darstellung des Biegemoment-Verlaufs entlang der Längsseite des Auslegers
1.2 Schweißnaht
1.2.1 Wahl einer Flachkehlnaht
1.2.2 Überprüfung der Schweißnaht:
1.3 Entwurf der Schraubverbindung:
1.4 Entwurf des Bolzendurchmessers:
1.5 Entwurf Krafteinleitungsstelle:
2 Nachrechnung
2.1 Sicherheitsnachweis des Auslegerquerschnitts:
2.2 Spannungsnachweiß für die Schweißnaht:
2.3 Nachweis der Tragfähigkiet
2.4 Durchbiegung des Bolzens
2.5 Nachrechnung des Bolzens:
3 Anlagen
4 Stückliste
5 Konstruktionsbeschreibung
Zielsetzung & Themen
Das Hauptziel dieser Arbeit ist die methodische Auslegung, rechnerische Dimensionierung und konstruktive Gestaltung eines Rohrleitungsträgers unter Zuhilfenahme von Solidworks, wobei die Bauteile schrittweise aufeinander aufbauend berechnet und lagekrafttechnisch analysiert werden.
- Dimensionierung von Ausleger und Schweißnahtverbindungen
- Berechnung und Auslegung von Schraubverbindungen
- Ermittlung des Bolzendurchmessers und der Krafteinleitungsstelle
- Ganzheitlicher Sicherheitsnachweis mittels Gestaltänderungsenergiehypothese
- Konstruktive Optimierung unter Aspekten der Effizienz und Kosten
Auszug aus dem Buch
1.2 Schweißnaht
Bei der Verbindung der Trägers mit der Grundplatte wird mit einer umlaufenden Flachkehlnaht ohne Anfangs- und Endkrater mit der Bewertungsgruppe B gearbeitet, das geht aus der Aufgabenstellung hervor. Wahl aus einer möglichst kleinen Flachkehlnaht, ich entscheide mich aus den gebräuchlichen Schweißnahtdicken für die 4,5 mm dicke Schweißnaht.
a = 4,5mm ≥ √25mm − 0,5 = 4,5mm
Wb = Mb / σbzul
1.2.2 Überprüfung der Schweißnaht:
Es lässt sich die Schweißnahtfläche AW wie folgt berechnen:
AW = 2 · a · (B + H)
= 2 · 4,5 · (12mm + 70mm)
= 656mm²
In der Aufgabenstellung wird darauf aufmerksam gemacht, dass bei der Berechnung der Schweißnahtfläche und des Widerstandsmoment gegen Biegung die Schweißnähte über der Breite B unberücksichtigt bleiben (SB. 3 S.15 Formel 2.7)
Wb = a · h(· h/3 + t) = 4,5mm · 70mm · (70mm/3 + 0mm) = 7350mm³.
Die vorhandene Biegespannung ergibt sich aus
σbzul = Mb / Wb = 975000Nmm / 7350mm³ = 132,653N/mm² > 121N/mm²
Zusammenfassung der Kapitel
1 Entwurfsberechnung von Ausleger,Schweißnaht, Schraubverbindung und Krafteinleitungsstelle: In diesem Kapitel erfolgt die primäre Dimensionierung der tragenden Bauteile, inklusive des Auslegers, der Schweißnähte sowie der Schraub- und Bolzenverbindungen anhand statischer Lastannahmen.
2 Nachrechnung: Hier wird die statische Sicherheit der gewählten Konstruktion mittels der Gestaltänderungsenergiehypothese und diversen Spannungsnachweisen unter Einbeziehung der endgültigen Abmessungen verifiziert.
3 Anlagen: Dieser Abschnitt enthält die grafischen Darstellungen und Ansichten des konstruierten Rohrleitungsträgers als visuelle Unterstützung zur Dokumentation.
4 Stückliste: Die Stückliste listet alle verwendeten Bauteile sowie deren Normbezeichnungen und Werkstoffmerkmale für die Fertigung übersichtlich auf.
5 Konstruktionsbeschreibung: Dieses Kapitel reflektiert den Entwurfsprozess, die getroffenen konstruktiven Entscheidungen hinsichtlich Effizienz und Kosten und bewertet die kritischen Stellen der Baugruppe.
Schlüsselwörter
Rohrleitungsträger, Konstruktion, Maschinenelemente, SOLIDWORKS, Schweißnahtberechnung, Schraubverbindung, Bolzen, Gestaltänderungsenergiehypothese, Maschinenbau, Statische Belastung, Festigkeitsnachweis, Dimensionierung, Flachkehlnaht, Montage, Baustahl.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit behandelt den Entwurf, die rechnerische Auslegung und die konstruktive Gestaltung eines Rohrleitungsträgers im Rahmen der Lehre zu Konstruktion und Maschinenelementen.
Welche zentralen Themenfelder werden abgedeckt?
Die Schwerpunkte liegen auf der Festigkeitsberechnung von Schweißverbindungen, Schraubverbindungen und Bolzen sowie der allgemeinen Bauteilauslegung.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Das Ziel ist eine technisch korrekte und zugleich kosteneffiziente Konstruktion, die alle auftretenden Lasten sicher abträgt und rechnerisch nachgewiesen ist.
Welche wissenschaftliche Methode wird zur Nachrechnung verwendet?
Zur Nachrechnung der Bauteile wird primär die Gestaltänderungsenergiehypothese angewendet, um die Sicherheit gegen Fließen zu gewährleisten.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die initiale Entwurfsberechnung der Komponenten und eine detaillierte Nachrechnung zur Bestätigung der Tragfähigkeit mit endgültigen Abmessungen.
Durch welche Schlüsselwörter lässt sich die Arbeit charakterisieren?
Die Arbeit lässt sich durch Begriffe wie Rohrleitungsträger, Festigkeitsberechnung, Maschinenelemente, Schraubverbindung und Gestaltänderungsenergiehypothese beschreiben.
Warum wurde das anfängliche Rechteckprofil für den Ausleger verworfen?
Das ursprüngliche Profil bot keinen ausreichenden Platz für die tragende Schweißnaht, weshalb auf ein größeres Profil ausgewichen werden musste.
Wie wird mit auftretenden Setzvorgängen in der Schraubverbindung umgegangen?
Setzvorgänge werden in die Berechnung einbezogen, indem der daraus resultierende Vorspannkraftverlust rechnerisch ermittelt und durch die gewählte Schraubenvorspannkraft kompensiert wird.
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- Anonym (Autor), 2022, Entwurf und Konstruktion eines Rohrleitungsträgers, Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/1356155
