Das "Taschenbuch der Antriebstechnik" beschreibt die wichtigsten antriebstechnischen Komponenten und ihr Verhalten beim Anfahren und im Betrieb einer Anlage. Da es eine Vielzahl von verschiedenen Maschinen und Anlagen gibt, sind auch deren Antriebssysteme unterschiedlich aufgebaut und kombiniert.
Außer den "klassischen" Maschinen und Anlagen werden auch spezielle Themen der Antriebstechnik in den einzelnen Kapiteln behandelt.
Des Weiteren werden im Buch die antriebstechnischen Berechnungen und eine umfangreiche Beispielsammlung von antriebstechnischen Situationen aufgeführt und erläutert. Berechnungen und Beispiele werden durch Skizzen und Bilder zusätzlich ergänzt.
Inhaltsverzeichnis
1;Vorwort;8 2;Inhaltsverzeichnis;10 3;1 Einleitung;18 3.1;1.1 Historie;18 3.2;1.2 Antriebstechnik heute;21 3.2.1;1.2.1 Elektrische Antriebstechnik;21 3.2.2;1.2.2 Hydraulische Antriebe;24 3.2.3;1.2.3 Pneumatische Antriebe;25 3.2.4;1.2.4 Resümee zur Antriebsauslegung;25 4;2Antriebssystem;27 4.1;2.1 Definition;27 4.2;2.2 Aufgaben;29 4.3;2.3 Arbeitsmaschinen;30 4.4;2.4 Bewegungsgleichungen;31 4.4.1;2.4.1 Kenngrößen des Bewegungsablaufes;31 4.4.2;2.4.2 Kräfte, Momente und Leistung;32 4.4.3;2.4.3 Beschleunigungskräfte und -momente;33 4.4.4;2.4.4 Anlaufzeit;34 5;3Antriebe;36 5.1;3.1 Elektrische Antriebe;36 5.1.1;3.1.1 Gleichstrommotor;41 5.1.1.1;3.1.1.1 Übersicht;41 5.1.1.2;3.1.1.2 Gleichstrommaschine;42 5.1.1.3;3.1.1.3 Arbeitsprinzip und Aufbau;43 5.1.1.4;3.1.1.4 Vorteile des Motors;44 5.1.1.5;3.1.1.5 Betriebskennlinien;44 5.1.1.6;3.1.1.6 Kleinantriebe;46 5.1.2;3.1.2 Synchronmotor;47 5.1.2.1;3.1.2.1 Übersicht;47 5.1.2.2;3.1.2.2 Aufbau und Funktionsweise;48 5.1.2.3;3.1.2.3 Betriebsverhalten;49 5.1.2.4;3.1.2.4 Bürstenlose Gleichstrommaschine;52 5.1.3;3.1.3 Asynchronmotor;53 5.1.3.1;3.1.3.1 Übersicht;53 5.1.3.2;3.1.3.2 Aufbau und Funktionsweise;54 5.1.3.3;3.1.3.3 Einphasen-Asynchronmaschine;58 5.1.4;3.1.4 Schrittmotor;58 5.1.4.1;3.1.4.1 Übersicht;58 5.1.4.2;3.1.4.2 Ausführungen;59 5.1.4.3;3.1.4.3 Betriebsarten;61 5.1.4.4;3.1.4.4 Betriebskennlinien;62 5.1.5;3.1.5 Direktantriebe;63 5.1.5.1;3.1.5.1 Übersicht;63 5.1.5.2;3.1.5.2 Drehende Direktantriebe;64 5.1.5.3;3.1.5.3 Direkte Linearantriebe;65 5.1.5.4;3.1.5.4 Direktantriebe für sehr kleine Wege;69 5.2;3.2 Pneumatische Antriebe;70 5.2.1;3.2.1 Übersicht;70 5.2.1.1;3.2.1.1 Vorteile von pneumatischen Antrieben;72 5.2.1.2;3.2.1.2 Nachteile von pneumatischen Antrieben;73 5.2.1.3;3.2.1.3 Drucklufterzeugung, Verteilung und Aufbereitung;74 5.2.1.4;3.2.1.4 Ventile und Ventilinseln;74 5.2.1.5;3.2.1.5 Sensorik;75 5.2.2;3.2.2 Pneumatische Rotationsantriebe;76 5.2.3;3.2.3 Schwenkantrieb;77 5.2.4;3.2.4 Zylinderantrieb;78 5.2.5;3.2.5 Pneumati
scher Muskel;80 5.2.6;3.2.6 Bewegungssteuerung von pneumatischen Antrieben;81 5.2.6.1;3.2.6.1 Schaltpneumatik;81 5.2.6.2;3.2.6.2 Servopneumatik;82 5.3;3.3 Hydromotor;84 5.3.1;3.3.1 Pumpe Motor;84 5.3.1.1;3.3.1.1 Hydrostatische Leistungsübertragung;84 5.3.1.2;3.3.1.2 Verdrängerprinzipien;85 5.3.1.3;3.3.1.3 Hydrosystem;88 5.3.2;3.3.2 Schwenkmotor;90 5.3.3;3.3.3 Hydrozylinder;92 6;4Kupplungen und Bremsen;96 6.1;4.1 Starre Kupplungen;98 6.1.1;4.1.1 Kraftschlüssige Kupplungen;99 6.1.1.1;4.1.1.1 Scheibenkupplung;99 6.1.1.2;4.1.1.2 Spannelementkupplung;100 6.1.1.3;4.1.1.3 Schalenkupplung;101 6.1.2;4.1.2 Formschlüssige Kupplungen;102 6.1.2.1;4.1.2.1 Schalenkupplung;102 6.1.2.2;4.1.2.2 Stirnverzahnung;103 6.2;4.2 Ausgleichskupplungen;104 6.2.1;4.2.1 Bogenzahnkupplung;106 6.2.1.1;4.2.1.1 Besonderheiten der Bogenzahnkupplung;107 6.2.1.2;4.2.1.2 Eigenschaften der Bogenzahnkupplung;109 6.2.1.3;4.2.1.3 Varianten der Bogenzahnkupplung;109 6.2.2;4.2.2 Kreuzscheibenkupplung (Oldham-Kupplung);110 6.2.2.1;4.2.2.1 Kinematik der Kreuzscheibenkupplung;111 6.2.2.2;4.2.2.2 Eigenschaften der Kreuzscheibenkupplung;112 6.2.3;4.2.3 Ringspann-Ausgleichskupplung;112 6.2.4;4.2.4 Gelenke und Gelenkwellen;113 6.2.4.1;4.2.4.1 Kreuzgelenk;114 6.2.4.2;4.2.4.2 Doppelkreuzgelenk;116 6.2.4.3;4.2.4.3 Gleichlaufgelenke;117 6.2.4.4;4.2.4.4 Gleichlauf-Festgelenke;117 6.2.4.5;4.2.4.5 Gleichlauf-Verschiebegelenke;119 6.2.5;4.2.5 Parallelkurbelkupplung;120 6.2.5.1;4.2.5.1 Kinematik der Parallelkurbelkupplung;120 6.2.5.2;4.2.5.2 Eigenschaften der Parallelkurbelkupplung;121 6.3;4.3 Elastische Kupplungen;122 6.3.1;4.3.1 Metallelastische Kupplungen;129 6.3.1.1;4.3.1.1 Eigenschaften metallelastischer Kupplungen;130 6.3.1.2;4.3.1.2 Beispiele für metallelastische Kupplungen;130 6.3.2;4.3.2 Elastomerkupplungen;133 6.3.2.1;4.3.2.1 Eigenschaften von Elastomerkupplungen;134 6.3.2.2;4.3.2.2 Werkstoffe für Elastomerkupplungen;134 6.3.2.3;4.3.2.3 Beispiele für Elastomerkupplungen;135 6.3.2.4;4.3.2.4 Hinweise für die Auswahl
von Elastomerkupplungen;139 6.3.3;4.3.3 Luftfederkupplung;140 6.4;4.4 Formschlüssige Schaltkupplungen;141 6.4.1;4.4.1 Ziehkeilkupplungen;142 6.4.2;4.4.2 Klauenkupplungen;143 6.4.3;4.4.3 Zahnkupplungen;145 6.5;4.5 Kraftschlüssige Schaltkupplungen;148 6.5.1;4.5.1 Backen- und Bandkupplungen;155 6.5.2;4.5.2 Kegelkupplungen;157 6.5.3;4.5.3 Einscheibenkupplungen;159 6.5.4;4.5.4 Lamellenkupplungen;161 6.6;4.6 Überlastkupplungen;163 6.6.1;4.6.1 Entwicklung der Überlastkupplungstechnik;163 6.6.2;4.6.2 Wirkungsweise von Überlastkupplungen (Sicherheitskupplungen);164 6.6.3;4.6.3 Bauformen;165 6.6.3.1;4.6.3.1 Rutschkupplung;165 6.6.3.2;4.6.3.2 Brechbolzenkupplung;167 6.6.3.3;4.6.3.3 Überlastkupplung (mechanische Sicherheitskupplung);169 6.6.3.4;4.6.3.4 Durchrastkupplung (Kugelrastkupplung);169 6.6.3.5;4.6.3.5 Winkelsynchronkupplung (Wiedereinrastung nach 360);171 6.6.3.6;4.6.3.6 Gesperrte Kupplung;171 6.6.3.7;4.6.3.7 Freischaltende Kupplung;171 6.6.3.8;4.6.3.8 Auslegung von Überlastkupplungen;173 6.6.3.9;4.6.3.9 Permanentmagnetkupplung;173 6.6.3.10;4.6.3.10 Synchronkupplung;174 6.6.3.11;4.6.3.11 Hysteresekupplung;174 6.7;4.7 Anlaufkupplungen;176 6.7.1;4.7.1 Fliehkraftkupplungen;177 6.7.1.1;4.7.1.1 Fliehkörperkupplungen;178 6.7.1.2;4.7.1.2 Füllkörperkupplungen;181 6.7.2;4.7.2 Hydrodynamische Kupplungen und Bremsen;182 6.7.2.1;4.7.2.1 Übertragungsverhalten hydrodynamischer Kupplungen;184 6.7.2.2;4.7.2.2 Hydrodynamische Kupplung als Anfahr- und Sicherheitskupplung;186 6.7.2.3;4.7.2.3 Hydrodynamische Bremse;190 6.8;4.8 Freilaufkupplungen;191 6.8.1;4.8.1 Bauformen und Funktionsweise;192 6.8.2;4.8.2 Allgemeines Funktionskriterium für Freiläufe;194 6.8.3;4.8.3 Aufbau von Freilaufkupplungen;195 6.8.3.1;4.8.3.1 Klemmrollenfreilauf;195 6.8.3.2;4.8.3.2 Klemmkörperfreilauf;196 6.8.3.3;4.8.3.3 Arten von Anfederungen;197 6.8.4;4.8.4 Schmierung;199 6.8.5;4.8.5 Einteilung aus industrieller Sicht;199 6.8.6;4.8.6 Vor- und Nachteile verschiedener Freilaufbauformen;201 6.8.7;4.8.7 Einsatzgebiete u
nd Anwendungsbeispiele;202 6.9;4.9 Bremsen;204 6.9.1;4.9.1 Backenbremsen;205 6.9.2;4.9.2 Scheibenbremsen;206 6.9.3;4.9.3 Lamellenbremsen;212 6.9.3.1;4.9.3.1 Funktion und Anwendung Überblick;212 6.9.3.2;4.9.3.2 Dimensionierung von Lamellenbremsen;215 7;5Getriebe;227 7.1;5.1 Getriebe mit konstanter Übersetzung;229 7.1.1;5.1.1 Rädergetriebe;229 7.1.1.1;5.1.1.1 Stirnradgetriebe;231 7.1.1.2;5.1.1.2 Winkelgetriebe;237 7.1.1.3;5.1.1.3 Planetengetriebe;247 7.1.1.4;5.1.1.4 Exzentrische Umlaufgetriebe;262 7.1.2;5.1.2 Zugmittelgetriebe;265 7.1.2.1;5.1.2.1 Riemen;267 7.1.2.2;5.1.2.2 Dimensionierung der Riemengetriebe;270 7.1.2.3;5.1.2.3 Ketten;273 7.1.2.4;5.1.2.4 Dimensionierung der Kettengetriebe;274 7.1.3;5.1.3 Hubgetriebe;276 7.1.3.1;5.1.3.1 Spindel-Hubgetriebe;277 7.1.3.2;5.1.3.2 Zahnstangen-Hubgetriebe;289 7.1.3.3;5.1.3.3 Schubketten-Hubgetriebe;290 7.1.3.4;5.1.3.4 Zugmittel-Hubgetriebe;291 7.2;5.2 Getriebe mit veränderlicher Übersetzung;293 7.2.1;5.2.1 Rädergetriebe;293 7.2.1.1;5.2.1.1 Schalten ohne Last;297 7.2.1.2;5.2.1.2 Schalten mit Last;301 7.2.2;5.2.2 Reibradgetriebe;303 7.2.3;5.2.3 Stufenlose Getriebe mit Leistungsverzweigung;305 7.3;5.3 Fluidgetriebe;307 7.3.1;5.3.1 Hydrostatische Getriebe;307 7.3.1.1;5.3.1.1 Aufbau;307 7.3.1.2;5.3.1.2 Berechnungsgrundlagen;309 7.3.1.3;5.3.1.3 Bauformen und Anwendungsbeispiele;311 7.3.1.4;5.3.1.4 Hydrostatischer Fahrantrieb;312 7.3.2;5.3.2 Hydrodynamische Getriebe;316 7.3.2.1;5.3.2.1 Übertragungsverhalten hydrodynamischer Getriebe;317 7.3.2.2;5.3.2.2 Hydrodynamische Getriebe in mobilen Anwendungen;321 7.3.2.3;5.3.2.3 Hydrodynamische Getriebe in stationären Anwendungen;323 8;6Messsysteme für E-Antriebe;328 8.1;6.1 Einleitung;328 8.2;6.2 Messsysteme;329 8.3;6.3 Messsignale;332 8.4;6.4 Einsatz der Geber;336 8.5;6.5 Arbeitsweise;338 8.5.1;6.5.1 Tachogenerator;338 8.5.2;6.5.2 Resolver;339 8.5.3;6.5.3 Inkrementelle Impulsgeber;339 8.5.4;6.5.4 Sinus-Cosinus-Geber;340 8.5.5;6.5.5 Absolutwertgeber;341 8.5.6;6.5.6 Drehgeber auf Hall-Effekt-
Basis;343 8.5.7;6.5.7 TTL-Geber;344 8.5.8;6.5.8 HTL-Geber;344 8.5.8.1;6.5.8.1 Geberausführungen;344 8.5.8.2;6.5.8.2 Signalgewinnung;346 8.6;6.6 Sondermessungen;347 9;7Stromrichter für die Antriebstechnik;350 9.1;7.1 Aufbau und Betrieb;350 9.2;7.2 Elektronische Schalter (Ventile);351 9.2.1;7.2.1 Dioden;351 9.2.2;7.2.2 Thyristoren;352 9.2.3;7.2.3 Transistoren;352 9.2.4;7.2.4 Schutz und Kühlung von Halbleiterschaltern;353 9.3;7.3 Stromrichter für Antriebe;354 9.3.1;7.3.1 Spannungseinstellung;355 9.3.2;7.3.2 Netzgeführte Stromrichter;355 9.3.3;7.3.3 Selbstgeführte Gleichstromsteller;357 9.3.4;7.3.4 Wechselstromsteller Sanftanlaufgerät;358 9.3.5;7.3.5 Frequenzumrichter Übersicht;360 9.3.5.1;7.3.5.1 Frequenzumrichter (Hardware);361 9.3.5.2;7.3.5.2 Wechselrichter MSR;363 9.3.5.3;7.3.5.3 Netzgleichrichter und Netzrückwirkungen;364 9.3.5.4;7.3.5.4 Energierichtung und Bremsenergie;365 9.3.5.5;7.3.5.5 Bauformen;367 9.3.5.6;7.3.5.6 Betrieb und Software;367 9.3.5.7;7.3.5.7 Steuerung des Drehfeldmotors;368 9.3.5.8;7.3.5.8 Regelung Drehmoment;369 9.3.5.9;7.3.5.9 Integrierte Sicherheitsfunktionen;371 9.3.5.10;7.3.5.10 Automatisierungssysteme Leitsystem;372 9.3.5.11;7.3.5.11 Motion Control;373 9.3.5.12;7.3.5.12 Was ist EMV?;373 9.3.5.13;7.3.5.13 Umrichter-Auswahl;374 9.3.5.14;7.5.3.14 Drehspannungserzeugung;374 10;8Energieeffizienz;377 10.1;8.1 Einleitung;377 10.2;8.2 Forderungen an die Antriebe;378 10.3;8.3 Sparsamer Energieeinsatz;380 10.4;8.4 Nutzung der Bremsenergie;380 10.4.1;8.4.1 Rückspeisung ins Netz;380 10.4.2;8.4.2 Energieaustausch zwischen Antrieben (DC-Schiene);381 10.4.3;8.4.3 Energiespeicherung in einem Kondensator;381 10.5;8.5 Energiesparmotoren;381 10.6;8.6 IE-Klassen;383 10.7;8.7 Geführte Rampen bei Hoch- und Bremslauf;383 10.8;8.8 Stoffmengenregelung;384 10.9;8.9 Energiesparkennlinie am Umrichter;386 10.10;8.10 Getriebe mit hohem Wirkungsgrad und Leichtlaufölen;387 10.11;8.11 Energy-Monitoring-System und Energierückgewinnung;387 10.12;8.12 Checkliste zur Energieein
sparung:;389 11;9Anwendungen;391 11.1;9.1 Solartracker-Positionierung mit Getriebemotoren;391 11.1.1;9.1.1 Einleitung;391 11.1.2;9.1.2 Mechanische Konstruktion;392 11.1.3;9.1.3 Antriebstechnik;393 11.1.4;9.1.4 Nachführung;395 11.2;9.2 Servogetriebe in der Lebensmittelbranche;396 11.2.1;9.2.1 Einleitung;396 11.2.2;9.2.2 Sauberer Schnitt mit Ultraschall;397 11.2.3;9.2.3 Anlagenkonstruktion;398 11.2.4;9.2.4 Großes Handlingsportal;399 11.2.5;9.2.5 Hygieneanforderungen;401 11.2.6;9.2.6 Umrichter mit integrierter Steuerung;402 11.3;9.3 Industriegetriebe für Turbinenschweißanlagen;403 11.3.1;9.3.1 Einleitung;403 11.3.2;9.3.2 Positionierung großer Massen;404 11.3.3;9.3.3 Leistungsstarke Antriebstechnik;406 11.3.4;9.3.4 Bequeme Anlagensteuerung;407 11.4;9.4 Hydrostatischer Antrieb;408 11.4.1;9.4.1 Leistungsverzweigung;408 11.4.2;9.4.2 Drehzahlentkoppelter Antrieb;412 11.5;9.5 Automatisierungstechnik an Druckmaschinen;414 11.5.1;9.5.1 Automationstechnik;414 11.5.1.1;9.5.1.1 Antriebstechnik;415 11.5.1.2;9.5.1.2 Steuerungstechnik;417 11.5.2;9.5.2 Elektronische Welle;418 11.5.3;9.5.3 Prozessregler;419 11.5.4;9.5.4 Trends in der Automatisierung;419 12;Sachwortverzeichnis;422
