Taschenbuch der Antriebstechnik

Vorwort

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung

1.1 Historie

1.2 Antriebstechnik heute

1.2.1 Elektrische Antriebstechnik

1.2.2 Hydraulische Antriebe

1.2.3 Pneumatische Antriebe

1.2.4 Resümee zur Antriebsauslegung

2 Antriebssystem

2.1 Definition

2.2 Aufgaben

2.3 Arbeitsmaschinen

2.4 Bewegungsgleichungen

2.4.1 Kenngrößen des Bewegungsablaufes

2.4.2 Kräfte, Momente und Leistung

2.4.3 Beschleunigungskräfte und -momente

2.4.4 Anlaufzeit

3 Antriebe

3.1 Elektrische Antriebe

3.1.1 Gleichstrommotor

3.1.1.1 Übersicht

3.1.1.2 Gleichstrommaschine

3.1.1.3 Arbeitsprinzip und Aufbau

3.1.1.4 Vorteile des Motors

3.1.1.5 Betriebskennlinien

3.1.1.6 Kleinantriebe

3.1.2 Synchronmotor

3.1.2.1 Übersicht

3.1.2.2 Aufbau und Funktionsweise

3.1.2.3 Betriebsverhalten

3.1.2.4 Bürstenlose Gleichstrommaschine

3.1.3 Asynchronmotor

3.1.3.1 Übersicht

3.1.3.2 Aufbau und Funktionsweise

3.1.3.3 Einphasen-Asynchronmaschine

3.1.4 Schrittmotor

3.1.4.1 Übersicht

3.1.4.2 Ausführungen

3.1.4.3 Betriebsarten

3.1.4.4 Betriebskennlinien

3.1.5 Direktantriebe

3.1.5.1 Übersicht

3.1.5.2 Drehende Direktantriebe

3.1.5.3 Direkte Linearantriebe

3.1.5.4 Direktantriebe für sehr kleine Wege

3.2 Pneumatische Antriebe

3.2.1 Übersicht

3.2.1.1 Vorteile von pneumatischen Antrieben

3.2.1.2 Nachteile von pneumatischen Antrieben

3.2.1.3 Drucklufterzeugung, Verteilung und Aufbereitung

3.2.1.4 Ventile und Ventilinseln

3.2.1.5 Sensorik

3.2.2 Pneumatische Rotationsantriebe

3.2.3 Schwenkantrieb

3.2.4 Zylinderantrieb

3.2.5 Pneumatischer Muskel

3.2.6 Bewegungssteuerung von pneumatischen Antrieben

3.2.6.1 Schaltpneumatik

3.2.6.2 Servopneumatik

3.3 Hydromotor

3.3.1 Pumpe – Motor

3.3.1.1 Hydrostatische Leistungsübertragung

3.3.1.2 Verdrängerprinzipien

3.3.1.3 Hydrosystem

3.3.2 Schwenkmotor

3.3.3 Hydrozylinder

4 Kupplungen und Bremsen

4.1 Starre Kupplungen

4.1.1 Kraftschlüssige Kupplungen

4.1.1.1 Scheibenkupplung

4.1.1.2 Spannelementkupplung

4.1.1.3 Schalenkupplung

4.1.2 Formschlüssige Kupplungen

4.1.2.1 Schalenkupplung

4.1.2.2 Stirnverzahnung

4.2 Ausgleichskupplungen

4.2.1 Bogenzahnkupplung

4.2.1.1 Besonderheiten der Bogenzahnkupplung

4.2.1.2 Eigenschaften der Bogenzahnkupplung

4.2.1.3 Varianten der Bogenzahnkupplung

4.2.2 Kreuzscheibenkupplung (Oldham-Kupplung)

4.2.2.1 Kinematik der Kreuzscheibenkupplung

4.2.2.2 Eigenschaften der Kreuzscheibenkupplung

4.2.3 Ringspann-Ausgleichskupplung

4.2.4 Gelenke und Gelenkwellen

4.2.4.1 Kreuzgelenk

4.2.4.2 Doppelkreuzgelenk

4.2.4.3 Gleichlaufgelenke

4.2.4.4 Gleichlauf-Festgelenke

4.2.4.5 Gleichlauf-Verschiebegelenke

4.2.5 Parallelkurbelkupplung

4.2.5.1 Kinematik der Parallelkurbelkupplung

4.2.5.2 Eigenschaften der Parallelkurbelkupplung

4.3 Elastische Kupplungen

4.3.1 Metallelastische Kupplungen

4.3.1.1 Eigenschaften metallelastischer Kupplungen

4.3.1.2 Beispiele für metallelastische Kupplungen

4.3.2 Elastomerkupplungen

4.3.2.1 Eigenschaften von Elastomerkupplungen

4.3.2.2 Werkstoffe für Elastomerkupplungen

4.3.2.3 Beispiele für Elastomerkupplungen

4.3.2.4 Hinweise für die Auswahl von Elastomerkupplungen

4.3.3 Luftfederkupplung

4.4 Formschlüssige Schaltkupplungen

4.4.1 Ziehkeilkupplungen

4.4.2 Klauenkupplungen

4.4.3 Zahnkupplungen

4.5 Kraftschlüssige Schaltkupplungen

4.5.1 Backen- und Bandkupplungen

4.5.2 Kegelkupplungen

4.5.3 Einscheibenkupplungen

4.5.4 Lamellenkupplungen

4.6 Überlastkupplungen

4.6.1 Entwicklung der Überlastkupplungstechnik

4.6.2 Wirkungsweise von Überlastkupplungen (Sicherheitskupplungen)

4.6.3 Bauformen

4.6.3.1 Rutschkupplung

4.6.3.2 Brechbolzenkupplung

4.6.3.3 Überlastkupplung (mechanische Sicherheitskupplung)

4.6.3.4 Durchrastkupplung (Kugelrastkupplung)

4.6.3.5 Winkelsynchronkupplung (Wiedereinrastung nach 360°)

4.6.3.6 Gesperrte Kupplung

4.6.3.7 Freischaltende Kupplung

4.6.3.8 Auslegung von Überlastkupplungen

4.6.3.9 Permanentmagnetkupplung

4.6.3.10 Synchronkupplung

4.6.3.11 Hysteresekupplung

4.7 Anlaufkupplungen

4.7.1 Fliehkraftkupplungen

4.7.1.1 Fliehkörperkupplungen

4.7.1.2 Füllkörperkupplungen

4.7.2 Hydrodynamische Kupplungen und Bremsen

4.7.2.1 Übertragungsverhalten hydrodynamischer Kupplungen

4.7.2.2 Hydrodynamische Kupplung als Anfahr- und Sicherheitskupplung

4.7.2.3 Hydrodynamische Bremse

4.8 Freilaufkupplungen

4.8.1 Bauformen und Funktionsweise

4.8.2 Allgemeines Funktionskriterium für Freiläufe

4.8.3 Aufbau von Freilaufkupplungen

4.8.3.1 Klemmrollenfreilauf

4.8.3.2 Klemmkörperfreilauf

4.8.3.3 Arten von Anfederungen

4.8.4 Schmierung

4.8.5 Einteilung aus industrieller Sicht

4.8.6 Vor- und Nachteile verschiedener Freilaufbauformen

4.8.7 Einsatzgebiete und Anwendungsbeispiele

4.9 Bremsen

4.9.1 Backenbremsen

4.9.2 Scheibenbremsen

4.9.3 Lamellenbremsen

4.9.3.1 Funktion und Anwendung – Überblick

4.9.3.2 Dimensionierung von Lamellenbremsen

5 Getriebe

5.1 Getriebe mit konstanter Übersetzung

5.1.1 Rädergetriebe

5.1.1.1 Stirnradgetriebe

5.1.1.2 Winkelgetriebe

5.1.1.3 Planetengetriebe

5.1.1.4 Exzentrische Umlaufgetriebe

5.1.2 Zugmittelgetriebe

5.1.2.1 Riemen

5.1.2.2 Dimensionierung der Riemengetriebe

5.1.2.3 Ketten

5.1.2.4 Dimensionierung der Kettengetriebe

5.1.3 Hubgetriebe

5.1.3.1 Spindel-Hubgetriebe

5.1.3.2 Zahnstangen-Hubgetriebe

5.1.3.3 Schubketten-Hubgetriebe

5.1.3.4 Zugmittel-Hubgetriebe

5.2 Getriebe mit veränderlicher Übersetzung

5.2.1 Rädergetriebe

5.2.1.1 Schalten ohne Last

5.2.1.2 Schalten mit Last

5.2.2 Reibradgetriebe

5.2.3 Stufenlose Getriebe mit Leistungsverzweigung

5.3 Fluidgetriebe

5.3.1 Hydrostatische Getriebe

5.3.1.1 Aufbau

5.3.1.2 Berechnungsgrundlagen

5.3.1.3 Bauformen und Anwendungsbeispiele

5.3.1.4 Hydrostatischer Fahrantrieb

5.3.2 Hydrodynamische Getriebe

5.3.2.1 Übertragungsverhalten hydrodynamischer Getriebe

5.3.2.2 Hydrodynamische Getriebe in mobilen Anwendungen

5.3.2.3 Hydrodynamische Getriebe in stationären Anwendungen

6 Messsysteme für E-Antriebe

6.1 Einleitung

6.2 Messsysteme

6.3 Messsignale

6.4 Einsatz der Geber

6.5 Arbeitsweise

6.5.1 Tachogenerator

6.5.2 Resolver

6.5.3 Inkrementelle Impulsgeber

6.5.4 Sinus-Cosinus-Geber

6.5.5 Absolutwertgeber

6.5.6 Drehgeber auf Hall-Effekt-Basis

6.5.7 TTL-Geber

6.5.8 HTL-Geber

6.5.8.1 Geberausführungen

6.5.8.2 Signalgewinnung

6.6 Sondermessungen

7 Stromrichter für die Antriebstechnik

7.1 Aufbau und Betrieb

7.2 Elektronische Schalter (Ventile)

7.2.1 Dioden

7.2.2 Thyristoren

7.2.3 Transistoren

7.2.4 Schutz und Kühlung von Halbleiterschaltern

7.3 Stromrichter für Antriebe

7.3.1 Spannungseinstellung

7.3.2 Netzgeführte Stromrichter

7.3.3 Selbstgeführte Gleichstromsteller

7.3.4 Wechselstromsteller – Sanftanlaufgerät

7.3.5 Frequenzumrichter – Übersicht

7.3.5.1 Frequenzumrichter (Hardware)

7.3.5.2 Wechselrichter MSR

7.3.5.3 Netzgleichrichter und Netzrückwirkungen

7.3.5.4 Energierichtung und Bremsenergie

7.3.5.5 Bauformen

7.3.5.6 Betrieb und Software

7.3.5.7 Steuerung des Drehfeldmotors

7.3.5.8 Regelung – Drehmoment

7.3.5.9 Integrierte Sicherheitsfunktionen

7.3.5.10 Automatisierungssysteme – Leitsystem

7.3.5.11 Motion Control

7.3.5.12 Was ist EMV?

7.3.5.13 Umrichter-Auswahl

7.5.3.14 Drehspannungserzeugung

8 Energieeffizienz

8.1 Einleitung

8.2 Forderungen an die Antriebe

8.3 Sparsamer Energieeinsatz

8.4 Nutzung der Bremsenergie

8.4.1 Rückspeisung ins Netz

8.4.2 Energieaustausch zwischen Antrieben (DC-Schiene)

8.4.3 Energiespeicherung in einem Kondensator

8.5 Energiesparmotoren

8.6 IE-Klassen

8.7 Geführte Rampen bei Hoch- und Bremslauf

8.8 Stoffmengenregelung

8.9 Energiesparkennlinie am Umrichter

8.10 Getriebe mit hohem Wirkungsgrad und Leichtlaufölen

8.11 Energy-Monitoring-System und Energierückgewinnung

8.12 Checkliste zur Energieeinsparung:

9 Anwendungen

9.1 Solartracker-Positionierung mit Getriebemotoren

9.1.1 Einleitung

9.1.2 Mechanische Konstruktion

9.1.3 Antriebstechnik

9.1.4 Nachführung

9.2 Servogetriebe in der Lebensmittelbranche

9.2.1 Einleitung

9.2.2 Sauberer Schnitt mit Ultraschall

9.2.3 Anlagenkonstruktion

9.2.4 Großes Handlingsportal

9.2.5 Hygieneanforderungen

9.2.6 Umrichter mit integrierter Steuerung

9.3 Industriegetriebe für Turbinenschweißanlagen

9.3.1 Einleitung

9.3.2 Positionierung großer Massen

9.3.3 Leistungsstarke Antriebstechnik

9.3.4 Bequeme Anlagensteuerung

9.4 Hydrostatischer Antrieb

9.4.1 Leistungsverzweigung

9.4.2 Drehzahlentkoppelter Antrieb

9.5 Automatisierungstechnik an Druckmaschinen

9.5.1 Automationstechnik

9.5.1.1 Antriebstechnik

9.5.1.2 Steuerungstechnik

9.5.2 Elektronische Welle

9.5.3 Prozessregler

9.5.4 Trends in der Automatisierung

Sachwortverzeichnis