In dieser Hausarbeit wir berechnet, mit wievielen Schrauben und in welchen Abmaßen die Bauteile gefertigt werden müssen, die später einen Konsolanschluß bilden. Ein Kragarm als Galgen muss einer bestimmten Kraft als Belastung stand halten und somit muss berechnet werden, in wecher Materialstärke und Außenmaße der Arm gewählt wird. Die Schweißnaht wird ausgewählt und die Anzahl und Größe der Schrauben zur Befestigung an der Wand.
Inhaltsverzeichnis
1 Aufgabenstellung
2 Entwurfsberechnungen
2.1 Erforderliches Widerstandsmoment des Tragarms
2.2 Schweißnaht Träger / Grundplatte
2.3 Schraubenverbindung
2.4 Bolzendurchmesser
2.5 Augenbreite
3 Konstruktive Gestaltung der Baugruppe
4 Nachrechnungen
4.1 Trägerquerschnitt
4.2 Schweißnaht: Träger - Grundplatte
4.3 Schraubenverbindung
4.3.1 Nachgiebigkeiten
4.3.2 Kräfte
4.3.3 Spannungsnachweis
4.3.4 Flächenpressung
4.3.5 Anzugsmoment
4.3.6 Neu berechnete Werte
4.4 Bolzendurchbiegung
4.4.1 Modellvariante 1
4.4.2 Modellvariante 2
4.5 Bolzen
5 Stückliste
6 Konstruktionsbeschreibung
Zielsetzung & Themen
Die Arbeit befasst sich mit der technischen Bemessung und konstruktiven Gestaltung eines Konsolanschlusses. Ziel ist es, unter Einhaltung der mechanischen Festigkeitsanforderungen und unter Verwendung normgerechter Bauteile eine funktionsfähige und belastbare Baugruppe zu entwerfen.
- Mechanische Auslegung und statische Berechnung des Tragarms
- Dimensionierung von Schweißverbindungen
- Berechnung und Nachrechnung von Schraubenverbindungen
- Festigkeitsanalyse des Bolzens unter verschiedenen Lastmodellen
- Konstruktive Umsetzung und Optimierung der Baugruppe
Auszug aus dem Buch
3 Konstruktive Gestaltung der Baugruppe
Der Konsolanschluss (in der Anlage im Zusammenbau gezeichnet) besteht aus einer Grundplatte (ebenfalls im Anhang dargestellt), auf der ein Hohlprofil mit rechteckigem Querschnitt hochkant aufgeschweißt ist. Seitlich von dem Hohlprofil am freien Ende des Kragarms sind zwei Buchsen angebracht, die dafür sorgen, dass die Flächenpressung eines eingetriebenen Bolzens die zulässigen Werte nicht überschreitet und gleichzeitig sind die Augen notwendig, um dem Bolzen einen festen Presssitz zu ermöglichen. An dem Überstand aus der Buchse heraus wird die Kraft eingeleitet. Sie muss genau symmetrisch aufgebracht werden, damit die Konstruktion keine Torsion aufnehmen muss, weil sie hierfür nicht ausgelegt wurde. Da die statisch belastete Konsole auf einer Kante aufsitzt, sind die vier benötigten Schrauben lediglich oberhalb des Hohlprofils angebracht. Wichtig ist an dieser Stelle noch, dass die Kante, auf der die Grundplatte abgestützt wird, exakt waagerecht ist, da die Bemaßung der Zeichnungen darauf aufbaut.
Das Gesamtgewicht der so zusammen gestellten Schweißbaugruppe beträgt circa 30 Kilogramm.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Aufgabenstellung: Definition der Zielsetzung der Hausarbeit und Durchführung einer ersten Problemanalyse durch Ermittlung der Lagerkräfte.
2 Entwurfsberechnungen: Überschlägige Berechnung der wesentlichen Bauteile wie Tragarm, Schweißnähte, Schraubenverbindungen, Bolzendurchmesser und Augenbreite.
3 Konstruktive Gestaltung der Baugruppe: Beschreibung des konstruktiven Aufbaus der Schweißbaugruppe und der Krafteinleitungspunkte.
4 Nachrechnungen: Detaillierte rechnerische Überprüfung der Entwurfswerte zur Bestätigung der Tragfähigkeit unter maximalen Belastungen.
5 Stückliste: Auflistung aller verwendeten Bauteile mit ihren entsprechenden Normbezeichnungen.
6 Konstruktionsbeschreibung: Erläuterung der konstruktiven Entscheidungen, insbesondere bezüglich der Profilwahl, der Schweißnahtproblematik und der Bolzenbefestigung.
Schlüsselwörter
Konsolanschluss, Schweißkonstruktion, Hohlprofil, Schraubenverbindung, Festigkeitsberechnung, Flächenpressung, Bolzendurchbiegung, Vorspannkraft, Tragfähigkeit, statische Belastung, Biegespannung, Schweißnaht, Konstruktion, Maschinenelemente, Bemessung.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit beschreibt die technische Auslegung und Bemessung eines Konsolanschlusses, von der ersten Entwurfsrechnung bis zur detaillierten Nachrechnung der Bauteile.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Zentrale Themen sind die statische Dimensionierung von Stahlbauteilen, die Auslegung von Schraubverbindungen nach VDI 2230 und die Analyse von Bolzenverbindungen in Biegeträgern.
Was ist das primäre Ziel der Arbeit?
Das Ziel ist der Nachweis der mechanischen Festigkeit und die konstruktive Gestaltung der Baugruppe, um eine sichere Lastübertragung zu gewährleisten.
Welche wissenschaftlichen Methoden werden verwendet?
Es werden klassische analytische Festigkeitsrechnungen sowie ergänzende Berechnungen mittels der Software MDESIGNmec zur Validierung eingesetzt.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in Entwurfsrechnungen, konstruktive Beschreibung und detaillierte Nachrechnungen aller tragenden Elemente wie Träger, Schweißnähte, Bolzen und Verschraubungen.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Die Arbeit wird durch Begriffe wie Konsolanschluss, Schraubenverbindung, Schweißkonstruktion, Festigkeitsberechnung und Flächenpressung charakterisiert.
Warum musste die Wahl des Hohlprofils während der Berechnung geändert werden?
Das ursprünglich gewählte Profil bot nicht genügend Fläche für die Schweißnaht, weshalb auf ein größeres Profil gewechselt werden musste, um die notwendige Haltbarkeit zu gewährleisten.
Welche Rolle spielt die Unterlegscheibe bei der Schraubenverbindung?
Der Einsatz der Unterlegscheibe war notwendig, um die auftretende Flächenpressung unter den zulässigen Grenzwert zu reduzieren und somit die Funktionssicherheit der Schraubverbindung zu gewährleisten.
Warum ist eine symmetrische Krafteinleitung bei diesem Modell essenziell?
Die Konstruktion ist nicht für Torsionsmomente ausgelegt; eine unsymmetrische Krafteinleitung würde diese jedoch erzeugen und somit die strukturelle Integrität gefährden.
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- Thomas Gawehn (Author), 2009, Bemessung und Gestaltung eines Konsolanschlusses, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/142014
