ABSCHLUSS-FALLSTUDIE
Abschluss-Fallstudie: Anfrage vom Kunden
Sie wenden alle acht Module auf eine einzige, durchgehende Kundenanfrage an – von den fehlenden Angaben bis zur fertigen Antriebsauslegung.
9 Aufgaben in fester Reihenfolge · ca. 60 Minuten · Vorlage für einen Auslegungsbericht (2 Seiten)
Einstieg
Ein Kunde schickt eine kurze, unvollständige Anfrage für eine Linearachse. Sie arbeiten sie Schritt für Schritt durch – Modul 1 bis Modul 8 – und legen dabei Motor, Getriebe, Linearführung, Kugelgewindetrieb, Kupplung und Schmierung aus. Jede Aufgabe baut auf dem Ergebnis der vorherigen auf.
Rechenaufgaben mit sofortiger Rückmeldung wechseln sich mit Entscheidungsfragen ab, zu denen Sie die Musterlösung in einem Klapptext nachlesen können. Am Ende steht die Musterlösung als Ganzes sowie eine Zusammenfassung der fertigen Auslegung.
Diese Fallstudie ist eine Übung, keine Wertung – es werden keine Punkte oder Fortschritte gespeichert.
Ausgangslage: die Kundenanfrage
„Wir suchen eine Linearachse für unsere Verpackungsanlage. Sie soll ein Werkstück horizontal 400 mm verschieben. Bewegte Masse ca. 80 kg. Die nötige Vorschubkraft haben wir mit 200 N abgeschätzt, die maximale Verfahrgeschwindigkeit soll 0,5 m/s betragen, Positioniergenauigkeit ±0,05 mm. Wir möchten einen Kugelgewindetrieb einsetzen. Aus Platzgründen kann der Motor nicht fluchtend zur Spindel eingebaut werden, sondern wird über eine Stirnradstufe seitlich versetzt angebunden (Achsabstand durch das Gehäuse auf 60 mm festgelegt, Übersetzung i=2). Bitte Vorschlag mit Begründung."
| Größe | Wert |
|---|---|
| Verschiebeweg | 400 mm horizontal |
| Bewegte Masse | ca. 80 kg |
| Vorschubkraft F | 200 N (abgeschätzt) |
| Verfahrgeschwindigkeit v | 0,5 m/s (maximal) |
| Positioniergenauigkeit | ±0,05 mm |
| Gewünschtes Element | Kugelgewindetrieb |
| Anbindung Motor–Spindel | Stirnradstufe, seitlich versetzt |
| Achsabstand a (Gehäusevorgabe) | 60 mm |
| Übersetzung i | 2 |
Bezug: Modul 1 – Lastprofil, Drehmoment, Trägheit
Aufgabe 1: Fehlende Angaben und Grundleistung
Welche Angaben fehlen in der Anfrage, die Sie für eine sichere Auslegung brauchen?
Musterlösung anzeigen
Vier fehlende Angaben: (1) Betriebsstunden pro Tag und Arbeitstage pro Jahr, (2) Umgebungstemperatur/-bedingungen am Einbauort, (3) geforderte Lebensdauer der Achse, (4) zulässiger Wellenversatz bzw. Ausrichtungsgenauigkeit zwischen Motor und Spindel.
Rechenaufgabe
Berechnen Sie außerdem die erforderliche mechanische Leistung P_erf aus Vorschubkraft und Geschwindigkeit.
- F = 200 N (Vorschubkraft)
- v = 0,5 m/s (Verfahrgeschwindigkeit)
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Hinweise:
Nutzen Sie die Grundformel P = F · v.
Setzen Sie F = 200 N und v = 0,5 m/s ein.
Nutzen Sie die Grundformel P = F · v.
Setzen Sie F = 200 N und v = 0,5 m/s ein.
Lösung anzeigen
Die Lösung wird nach dem ersten Prüfen freigeschaltet.
Musterlösung – so kommen Sie auf das Ergebnis:
P_erf = F · v = 200 N · 0,5 m/s = 100 W
Toleranz: exakt (reine Multiplikation).
Quelle: Modul 1 – Lastprofil →Nachgelieferte Angaben (nach Rückfrage, ab Aufgabe 2 gültig)
2-Schicht-Betrieb, 16 h/Tag, 250 Arbeitstage/Jahr (= 4.000 h/Jahr); Halle 25 °C, normale Sauberkeit; geforderte Lebensdauer 5 Jahre; radialer Wellenversatz durch die Stirnradstufen-Anbindung ca. 0,1 mm.
Bezug: Modul 2 – Motor und Umrichter auswählen
Aufgabe 2: Motortyp und erforderliche Leistungsklasse
Der Kugelgewindetrieb hat einen Wirkungsgrad von η = 0,90, die Stirnradstufe η = 0,98. Berechnen Sie die erforderliche Motorleistung inkl. eines Reservefaktors von 1,3 (Anlauf/Beschleunigung) als Überschlag der Leistungsklasse. Prüfen Sie außerdem die geforderte Positioniergenauigkeit von ±0,05 mm an der Achse gegen die erreichbare Winkelgenauigkeit an der Motorwelle: Reicht ein einfacher Asynchronmotor, oder ist ein geregelter Antrieb (Servomotor mit Geber) erforderlich?
Rechenaufgabe
Berechnen Sie die erforderliche Motorleistung mit Reserve sowie den Winkel an der Motorwelle, der der geforderten Positioniergenauigkeit entspricht.
- P_erf = 100 W
- η_KGT = 0,90; η_Stirnrad = 0,98
- Reservefaktor = 1,3
- Positioniergenauigkeit an der Achse = ±0,05 mm
- Spindelsteigung Ph = 20 mm/Umdrehung (bereits vorgesehen, bestätigt in Aufgabe 6)
- Übersetzung Stirnradstufe i = 2
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Hinweise:
Multiplizieren Sie die beiden Wirkungsgrade zu einem Gesamtwirkungsgrad: η_gesamt = η_KGT · η_Stirnrad.
Teilen Sie P_erf durch η_gesamt und multiplizieren Sie das Ergebnis mit dem Reservefaktor 1,3.
Rechnen Sie ±0,05 mm über die Spindelsteigung Ph = 20 mm/Umdrehung in einen Spindelwinkel um (eine Umdrehung = 360°) und multiplizieren Sie diesen Winkel anschließend mit der Übersetzung i = 2.
Multiplizieren Sie die beiden Wirkungsgrade zu einem Gesamtwirkungsgrad: η_gesamt = η_KGT · η_Stirnrad.
Teilen Sie P_erf durch η_gesamt und multiplizieren Sie das Ergebnis mit dem Reservefaktor 1,3.
Rechnen Sie ±0,05 mm über die Spindelsteigung Ph = 20 mm/Umdrehung in einen Spindelwinkel um (eine Umdrehung = 360°) und multiplizieren Sie diesen Winkel anschließend mit der Übersetzung i = 2.
Lösung anzeigen
Die Lösung wird nach dem ersten Prüfen freigeschaltet.
Musterlösung – so kommen Sie auf das Ergebnis:
η_gesamt = 0,90 · 0,98 = 0,882
P_Motor,erf = 100 W / 0,882 ≈ 113,4 W
Mit Reserve: 113,4 W · 1,3 ≈ 147,4 W → als Überschlag der Leistungsklasse liegt das in der Nähe der marktüblichen Normleistung 0,18 kW (180 W).
Spindelwinkel: 0,05/20 · 360° = 0,9°
Winkel an der Motorwelle über die Stirnradstufe (i=2): 0,9° · 2 = 1,8°
Quelle: Servo oder Asynchron? – Lerneinheit Modul 2 →Musterlösung: Welcher Motortyp ist erforderlich?
Ein Asynchronmotor ohne Geber erreicht nur etwa ±5–10° – 3- bis 6-mal ungenauer als die geforderten 1,8° an der Motorwelle. Ein Servomotor mit Geber erreicht dagegen ±0,01–0,001° und erfüllt die Anforderung mit großer Reserve. Entscheidung: ein geregelter Antrieb (Servomotor mit Geber) ist erforderlich, ein einfacher Asynchronmotor reicht nicht.
Bezug: Modul 3 – Getriebe auswählen
Aufgabe 3: Begründung Stirnradstufe
Warum ist eine Stirnradstufe (η ≈ 0,98) hier einer Schneckenstufe vorzuziehen, obwohl eine Schneckenstufe auf engerem Raum oft eine höhere Übersetzung ermöglicht?
Musterlösung anzeigen
Der Wirkungsgrad einer Schneckenstufe liegt oft deutlich niedriger (häufig 50–70 %, stark winkelabhängig) als der einer Stirnradstufe (typisch 97–99 %). Da jede Verluststufe die erforderliche Motorleistung erhöht (vgl. Aufgabe 2), würde eine Schneckenstufe hier einen spürbar größeren und teureren Motor erzwingen. Für diese Anwendung (i=2, moderater Bauraum) bietet die Stirnradstufe die bessere Gesamtbilanz.
Diese Aufgabe verlangt keine Zahl und hat keine Toleranz.
Bezug: Modul 4 – Verzahnung verstehen, Zahnrad auswählen
Aufgabe 4: Stirnradstufe auslegen
Legen Sie die Verzahnung der Stirnradstufe aus: Achsabstand a = 60 mm (Gehäusevorgabe), Übersetzung i = 2. Wählen Sie einen Modul nach DIN 780 und die Zähnezahlen.
Rechenaufgabe
Bestimmen Sie Modul m, Ritzelzähnezahl z1 und Radzähnezahl z2.
- a = 60 mm (Achsabstand, Gehäusevorgabe)
- i = 2 (Übersetzung)
- a = m · (z1 + z2) / 2
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Hinweise:
Setzen Sie z2 = i · z1 in a = m · (z1 + z2) / 2 ein: a = m · 3 · z1 / 2, also z1 = 2a / (3m).
Wählen Sie einen Modul nach DIN 780 (z. B. m = 2 mm) und prüfen Sie, ob z1 ganzzahlig wird.
Setzen Sie z2 = i · z1 in a = m · (z1 + z2) / 2 ein: a = m · 3 · z1 / 2, also z1 = 2a / (3m).
Wählen Sie einen Modul nach DIN 780 (z. B. m = 2 mm) und prüfen Sie, ob z1 ganzzahlig wird.
Lösung anzeigen
Die Lösung wird nach dem ersten Prüfen freigeschaltet.
Musterlösung – so kommen Sie auf das Ergebnis:
a = m·(z1+z2)/2, mit z2 = i·z1 = 2·z1 → a = m·3·z1/2 → z1 = 2a/(3m)
Mit m = 2 mm (DIN 780): z1 = 2·60/(3·2) = 20. Damit z2 = 40.
Probe: d1 = m·z1 = 40 mm, d2 = m·z2 = 80 mm, a = (d1+d2)/2 = 60 mm ✓ (exakt, keine Rundung nötig).
Toleranz: exakt (ganzzahlige Zähnezahlen, a muss exakt passen).
Quelle: Modul, Teilkreis und Achsabstand – Lerneinheit Modul 4 →Bezug: Modul 5 – Linearführung auswählen, Lebensdauer berechnen
Aufgabe 5: Führung dimensionieren
Die bewegte Masse drückt mit ihrem Gewicht quer auf die Führung. Berechnen Sie diese Kraft und die statische Sicherheit S0 für eine Führung mit C0 = 10 kN.
Rechenaufgabe
Berechnen Sie die Gewichtskraft F_G und die statische Sicherheit S0.
- m = 80 kg (bewegte Masse)
- g = 9,81 m/s²
- C0 = 10 kN (dynamische Tragzahl der Führung)
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Hinweise:
Berechnen Sie zunächst F_G = m · g.
S0 = C0 / F_G – achten Sie auf die Einheit (C0 in kN = 10.000 N).
Berechnen Sie zunächst F_G = m · g.
S0 = C0 / F_G – achten Sie auf die Einheit (C0 in kN = 10.000 N).
Lösung anzeigen
Die Lösung wird nach dem ersten Prüfen freigeschaltet.
Musterlösung – so kommen Sie auf das Ergebnis:
F_G = m·g = 80 kg · 9,81 m/s² = 784,8 N ≈ 785 N
S0 = C0/F_G = 10.000 N / 785 N ≈ 12,7
Bewertung: S0 ≈ 12,7 liegt deutlich über den Richtwerten für die übliche Auslegung (5–8) und selbst über dem Bereich für Überkopf-Anordnung/hohes Gefährdungspotenzial (ab 12) – bei ±0,05 mm Positioniergenauigkeit ist die zusätzliche Reserve sinnvoll, keine Überdimensionierung.
Quelle: Tragzahlen und statische Sicherheit – Lerneinheit Modul 5 →Bezug: Modul 6 – Linearantrieb: Kugelgewindetrieb, Spindelhub, Aktuator
Aufgabe 6: Spindel und Momente
Aus dem Katalog wird eine Spindel mit Steigung Ph = 20 mm/Umdrehung gewählt. Berechnen Sie Spindeldrehzahl, Motordrehzahl (über die Stirnradstufe i = 2) und das Antriebsmoment an der Spindel (η_KGT = 0,90).
Rechenaufgabe
Berechnen Sie Spindeldrehzahl, Motordrehzahl, Antriebsmoment an der Spindel und erforderliches Motormoment.
- v = 0,5 m/s = 500 mm/s
- Ph = 20 mm/Umdrehung
- i = 2
- F = 200 N
- η_KGT = 0,90; η_Stirnrad = 0,98
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Hinweise:
Spindeldrehzahl: n_Spindel = v · 60 / Ph.
Motordrehzahl: n_Motor = n_Spindel · i.
Antriebsmoment an der Spindel: M_Spindel = F · Ph / (2000 · π · η_KGT).
Erforderliches Motormoment: M_Motor,erf = M_Spindel / (i · η_Stirnrad).
Spindeldrehzahl: n_Spindel = v · 60 / Ph.
Motordrehzahl: n_Motor = n_Spindel · i.
Antriebsmoment an der Spindel: M_Spindel = F · Ph / (2000 · π · η_KGT).
Erforderliches Motormoment: M_Motor,erf = M_Spindel / (i · η_Stirnrad).
Lösung anzeigen
Die Lösung wird nach dem ersten Prüfen freigeschaltet.
Musterlösung – so kommen Sie auf das Ergebnis:
n_Spindel = v·60/Ph = 500 mm/s · 60 / 20 mm = 1.500 min⁻¹
n_Motor = n_Spindel · i = 1.500 · 2 = 3.000 min⁻¹ (Motor dreht schneller, kleineres Ritzel z1=20 sitzt auf der Motorwelle)
M_Spindel = F·Ph/(2000·π·η) = 200·20/(2000·π·0,90) = 4.000/5.654,9 ≈ 0,71 Nm
M_Motor,erf = M_Spindel/(i·η_Stirnrad) = 0,71/(2·0,98) ≈ 0,36 Nm
Gegenprobe: P = M_Motor·n_Motor/9550 = 0,36·3.000/9550 ≈ 0,113 kW = 113 W – stimmt mit Aufgabe 2 (113,4 W vor Reserve) überein.
Quelle: Kugelgewindetrieb: Grundlagen – Lerneinheit Modul 6 →Bezug: Modul 7 – Verbinden und Passen: Kupplungen, Magnetkupplungen, Passungen, Normteile
Aufgabe 7: Kupplung auslegen
Der gewählte Motor (0,18 kW, 3.000 min⁻¹) hat welches Nennmoment? Wie viel Reserve besteht zum erforderlichen Moment aus Aufgabe 6? Legen Sie die Kupplung mit einem angemessenen Betriebsfaktor aus.
Einbauort: Die Kupplung sitzt zwischen Motorwelle und Ritzelwelle der Stirnradstufe, nicht an der Spindel – dort tritt laut Ausgangslage auch der radiale Wellenversatz von 0,1 mm auf. Nur an dieser Stelle (n = 3.000 min⁻¹) ist M_N das richtige Bezugsmoment für die Kupplung.
Rechenaufgabe
Berechnen Sie das Nennmoment des Motors an Motor-/Ritzelwelle und das dimensionierte Kupplungsmoment.
- P = 0,18 kW; n = 3.000 min⁻¹ (Motor-/Ritzelwelle)
- M_Spindel,erf = 0,36 Nm (Aufgabe 6, zum Vergleich der Reserve)
- Betriebsfaktor S_B = 1,5 (Start-Stopp-Betrieb, kein Dauerstoßbetrieb)
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Hinweise:
Nennmoment: M_N = 9550 · P / n.
Kupplungsmoment: M_dim = M_N · S_B.
Nennmoment: M_N = 9550 · P / n.
Kupplungsmoment: M_dim = M_N · S_B.
Lösung anzeigen
Die Lösung wird nach dem ersten Prüfen freigeschaltet.
Musterlösung – so kommen Sie auf das Ergebnis:
M_N = 9550·P/n = 9550·0,18/3.000 ≈ 0,57 Nm (an Motor-/Ritzelwelle, n=3.000 min⁻¹)
Reserve = 0,57/0,36 ≈ 1,6-fach (ausreichend, u. a. weil der Reservefaktor 1,3 aus Aufgabe 2 bereits in der Motorwahl steckt)
M_dim = M_N·S_B = 0,57·1,5 ≈ 0,86 Nm → nächstgrößere Katalog-Kupplung (z. B. Baugröße 1 Nm) wählen
Quelle: Kupplungsarten und Auswahl – Lerneinheit Modul 7 →Musterlösung: Kupplungstyp und Wellen-Naben-Passung
Der Wellenversatz von 0,1 mm zwischen Motor- und Ritzelwelle verlangt eine elastische Kupplung (Ausgleichsvermögen und Dämpfung), keine starre Kupplung. Wellen-Naben-Verbindung der Kupplung: Übergangspassung H7/k6 (fester Sitz für sichere Drehmomentübertragung), nicht H7/g6 (das wäre eine Spielpassung für drehbare Teile).
Bezug: Modul 8 – Schmieren, Warten, Gesamtkosten
Aufgabe 8a: Nachschmierfrist
Berechnen Sie die Nachschmierfrist des Spindellagers (n = 1.500 min⁻¹ Spindeldrehzahl, Bohrung d = 20 mm, k_f = 10, milde Bedingungen f_T = f_L = f_U = 1) und vergleichen Sie mit der geforderten Lebensdauer von 5 Jahren (bei 4.000 Betriebsstunden/Jahr).
Vereinfachend angenommen: Die Achse bewegt sich während der gesamten Betriebszeit (4.000 h/Jahr) – Taktpausen/Stillstand werden hier nicht separat abgezogen.
Rechenaufgabe
Berechnen Sie die Nachschmierfrist t_f in Stunden und in Jahren.
- n = 1.500 min⁻¹ (Spindeldrehzahl)
- d = 20 mm (Lagerbohrung)
- k_f = 10
- f_T = f_L = f_U = 1 (milde Bedingungen)
- t_f = k_f · (14·10⁶/(n·√d) − 4·d) · f_T · f_L · f_U
Diese Funktion braucht JavaScript. Die Lerninhalte selbst können Sie auch ohne JavaScript lesen.
Hinweise:
Berechnen Sie zunächst 14·10⁶/(n·√d) und ziehen Sie 4·d ab.
Multiplizieren Sie das Ergebnis mit k_f (die Faktoren f_T, f_L, f_U sind hier alle 1).
Teilen Sie t_f durch 4.000 Betriebsstunden/Jahr, um die Frist in Jahren zu erhalten.
Berechnen Sie zunächst 14·10⁶/(n·√d) und ziehen Sie 4·d ab.
Multiplizieren Sie das Ergebnis mit k_f (die Faktoren f_T, f_L, f_U sind hier alle 1).
Teilen Sie t_f durch 4.000 Betriebsstunden/Jahr, um die Frist in Jahren zu erhalten.
Lösung anzeigen
Die Lösung wird nach dem ersten Prüfen freigeschaltet.
Musterlösung – so kommen Sie auf das Ergebnis:
14·10⁶/(1.500·√20) = 14.000.000/(1.500·4,472) = 14.000.000/6.708 ≈ 2.087. Minus 4·20=80 → 2.007.
t_f = 10 · 2.007 = 20.070 h. In Jahren: 20.070 h / 4.000 h/Jahr ≈ 5,0 Jahre.
Bewertung: die Nachschmierfrist deckt die geforderte Lebensdauer knapp – im Auslegungsbericht ist zu vermerken, dass entweder rechtzeitig nachgeschmiert oder ein Lager mit Lebensdauerschmierung/größerer Reserve gewählt werden sollte.
Quelle: Schmierintervalle und Nachschmierfristen – Lerneinheit Modul 8 →Aufgabe 8b: Energievergleich Kugelgewindetrieb vs. Trapezgewindespindel
Ein Kollege schlägt aus Kostengründen eine Trapezgewindespindel statt des Kugelgewindetriebs vor (ungünstiger Fall des in Modul 6 genannten Wirkungsgradbands 25–50 %, hier η = 0,35 angenommen). Vergleichen Sie den jährlichen Energieverbrauch beider Varianten bei sonst gleichen Randbedingungen.
Vereinfachend angenommen: wie in Aufgabe 8a wird angenommen, dass der Antrieb während der vollen Betriebszeit (4.000 h/Jahr) mit der berechneten Leistung läuft – Taktpausen mit geringerer oder keiner Leistungsaufnahme werden hier nicht separat abgezogen; beide Varianten sind gleichermaßen betroffen, der Vergleich zwischen ihnen bleibt davon unverzerrt.
Rechenaufgabe
Berechnen Sie den jährlichen Energieverbrauch für den Kugelgewindetrieb und für die Trapezgewindespindel.
- P_erf = 100 W; η_Stirnrad = 0,98
- η_KGT = 0,90
- η_Trapez = 0,35 (ungünstiger Fall)
- 4.000 Betriebsstunden/Jahr
- P_Motor = P_erf/(η_Spindel·η_Stirnrad); E_Jahr = P_Motor·4.000 h/Jahr
Diese Funktion braucht JavaScript. Die Lerninhalte selbst können Sie auch ohne JavaScript lesen.
Hinweise:
Berechnen Sie für jede Variante zunächst P_Motor = P_erf/(η_Spindel·η_Stirnrad).
Multiplizieren Sie P_Motor mit 4.000 Betriebsstunden/Jahr, um den Jahresverbrauch in kWh zu erhalten.
Berechnen Sie für jede Variante zunächst P_Motor = P_erf/(η_Spindel·η_Stirnrad).
Multiplizieren Sie P_Motor mit 4.000 Betriebsstunden/Jahr, um den Jahresverbrauch in kWh zu erhalten.
Lösung anzeigen
Die Lösung wird nach dem ersten Prüfen freigeschaltet.
Musterlösung – so kommen Sie auf das Ergebnis:
Kugelgewindetrieb (η=0,90): P=100/(0,90·0,98)≈113,4 W → E≈453,5 kWh/Jahr
Trapezgewindespindel (η=0,35): P=100/(0,35·0,98)≈291,5 W → E≈1.166,2 kWh/Jahr
Differenz ≈ 712,7 kWh/Jahr (Faktor ≈2,6, rund 157 % mehr) – über 5 Jahre geforderte Lebensdauer ≈3.560 kWh mehr.
Bewertung: die günstigere Anschaffung erkauft sich einen mehr als doppelt so hohen laufenden Energiebedarf – Empfehlung im Auslegungsbericht: beim Kugelgewindetrieb bleiben.
Quelle: TCO Antriebsstrang berechnen →Musterlösung (Gesamt)
Kurzfassung aller Aufgaben in einem Zusammenhang – zum Abgleich mit Ihrem eigenen Auslegungsbericht.
Musterlösung anzeigen
„Fehlende Angaben: Betriebsstunden/Jahr, Umgebungstemperatur, geforderte Lebensdauer, zulässiger Wellenversatz. Erforderliche Leistung als Überschlag 100 W, mit Wirkungsgradkette (0,90×0,98) und Reserve 147 W → Leistungsklasse rund 0,18 kW; die geforderte Genauigkeit (1,8° an der Motorwelle) verlangt einen geregelten Antrieb mit Servomotor und Geber, ein einfacher Asynchronmotor (nur ±5–10°) reicht nicht. Stirnradstufe (m=2, z1=20, z2=40) erreicht den geforderten Achsabstand 60 mm exakt bei i=2 – deutlich wirkungsgradgünstiger als eine Schneckenstufe. Linearführung mit C0=10 kN erreicht S0≈12,7, angemessen für die geforderte Genauigkeit. Kugelgewindetrieb mit Ph=20 mm läuft bei 1.500 min⁻¹ (Motor 3.000 min⁻¹) mit einem Antriebsmoment von 0,71 Nm, der Motor braucht dafür 0,36 Nm – die Gegenprobe über die Leistung bestätigt 113 W. Die Kupplung sitzt an Motor-/Ritzelwelle, wo der Motor (M_N≈0,57 Nm) ausreichend Reserve hat; sie wird mit Betriebsfaktor 1,5 auf 0,86 Nm ausgelegt, elastisch wegen des Wellenversatzes, Passung H7/k6. Die Nachschmierfrist von rund 5 Jahren deckt die geforderte Lebensdauer knapp – rechtzeitige Wartung einplanen. Eine günstigere Trapezgewindespindel würde den Energieverbrauch mehr als verdoppeln (454 auf 1.166 kWh/Jahr) – Empfehlung: beim Kugelgewindetrieb bleiben."
Zusammenfassung der Auslegung
| Baugruppe | Ausgelegter Wert | Aus Aufgabe |
|---|---|---|
| Motor | Servomotor mit Geber, Leistungsklasse ca. 0,18 kW (180 W) | 2 |
| Getriebe (Stirnradstufe) | m = 2 mm, z1 = 20, z2 = 40 (i = 2) | 4 |
| Linearführung | C0 = 10 kN, S0 ≈ 12,7 | 5 |
| Kugelgewindetrieb | Ph = 20 mm, n_Spindel = 1.500 min⁻¹, M_Spindel ≈ 0,71 Nm | 6 |
| Kupplung | elastisch, M_dim ≈ 0,86 Nm, Passung H7/k6 | 7 |
| Schmierung | Nachschmierfrist ≈ 5,0 Jahre (deckt geforderte Lebensdauer knapp) | 8a |
| Energievergleich | Kugelgewindetrieb ≈ 454 kWh/Jahr, Trapezgewindespindel ≈ 1.166 kWh/Jahr – Empfehlung: beim Kugelgewindetrieb bleiben | 8b |