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2026-10-06T12:06:28Z

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{{T}}

{{BR}}
= Maschinenelemente und Baugruppen – Bauteilbelastungen im Zusammenhang beurteilen =

{{BR}}
= Einleitung =

'''Zielgruppe:''' Auszubildende in Metalltechnik, Maschinenbau, Instandhaltung und verwandten Berufen.

'''Kurzbeschreibung:''' Du beurteilst [[Kraft]], [[Drehmoment]], [[Temperatur]] und [[Lebensdauer]] nicht einzeln, sondern als zusammenhängende Belastungen einer Baugruppe. Im Mittelpunkt steht ein realistischer Ausbildungsfall mit Getriebemotor, Welle, Zahnrad, Wälzlagern und Antriebstrommel.

{| class="wikitable" style="width:100%"
! Sicherheitsrahmen
|-
| Dieser Kurs vermittelt Beobachtung, Berechnung und sichere Diagnose im Lernraum. Praktische Werkstattarbeiten dürfen nur nach betrieblicher Unterweisung, Gefährdungsbeurteilung und mit zuständiger Aufsicht durchgeführt werden. Herstellerangaben, Betriebsanweisung und betriebliche Freigabeverfahren haben Vorrang. Der Kurs erteilt '''keine Arbeitsfreigabe'''.
|}

'''Nach dem Kurs kannst Du:'''
# [[Kraftfluss]]: Belastungswege durch eine Baugruppe verfolgen.
# [[Drehmoment]]: aus Kraft und Hebelarm ein erforderliches Drehmoment bestimmen.
# [[Welle (Maschinenelement)|Welle]] und [[Lager (Maschinenelement)|Lager]]: mechanische Belastungen gemeinsam beurteilen.
# [[Wärmeausdehnung]]: Temperaturänderungen mit Lagerung und Längenausgleich verknüpfen.
# [[Wälzlager|Wälzlagerlebensdauer]]: die nominelle Lebensdauer L10 einordnen.
# [[Instandhaltung]]: Auffälligkeiten sicher diagnostisch eingrenzen, ohne Schutzmaßnahmen zu umgehen.

{{BR}}
= Ausbildungsfall: Förderbandantrieb =

Eine Förderanlage wird von einem Getriebemotor angetrieben. Die Abtriebswelle läuft in zwei Wälzlagern und treibt eine Trommel an.

{| class="wikitable"
! Gegebene Größe
! Ausbildungswert
! Bedeutung
|-
| Motorleistung
| 2,2 kW
| verfügbare mechanische Leistung
|-
| Motordrehzahl
| 1450 min⁻¹
| Eingangsdrehzahl
|-
| Übersetzung
| 5 : 1
| Drehzahl wird reduziert
|-
| Abtriebsdrehzahl
| 290 min⁻¹
| Drehzahl an der Trommel
|-
| angenommener Wirkungsgrad
| 0,90
| Verlust im Antriebsstrang
|-
| Förderzugkraft
| 500 N
| tangentiale Kraft an der Trommel
|-
| Trommelradius
| 0,125 m
| wirksamer Hebelarm
|-
| frühere Lagertemperatur
| etwa 52 °C
| betrieblicher Vergleichswert
|-
| beobachteter Trend
| Anstieg bis etwa 78 °C
| Diagnoseanlass, kein alleiniger Fehlerbeweis
|-
| dynamische Tragzahl C
| 35 kN
| Übungswert für Lebensdauer
|-
| äquivalente Lagerbelastung P
| 7 kN
| Übungswert für Lebensdauer
|}

'''Wichtig:''' Die Werte sind didaktische Übungsdaten. Sie sind keine Freigabegrenzen für eine reale Maschine.

{{BR}}
== Funktionsschaltbild der Baugruppe ==

{| class="wikitable" style="text-align:center; width:100%"
| '''Elektromotor'''
| →
| '''Kupplung'''
| →
| '''Zahnradgetriebe'''
| →
| '''Abtriebswelle'''
| →
| '''Antriebstrommel'''
|-
| Leistung
|
| Drehmomentübertragung
|
| Drehzahl und Drehmoment ändern
|
| Torsion, Biegung, Lagerkräfte
|
| Förderzugkraft
|}

'''Denkfrage:''' Wenn die Förderzugkraft steigt, welche Bauteile werden zusätzlich belastet? Verfolge den Weg rückwärts von der Trommel über Welle und Getriebe bis zum Motor.

[[Datei:Spur gears animation.gif|500px|rahmenlos|center]]

Die Animation zeigt den kinematischen Eingriff geradverzahnter Zahnräder. Entscheidend für die Belastungsbeurteilung ist nicht nur die Drehung: Am Zahnkontakt entstehen Kräfte, die über Welle und Lager in das Gehäuse eingeleitet werden.

{{BR}}
= Kurze Lerneinheit 1: Kraft im Zusammenhang sehen =

Eine [[Kraft]] kann ein Bauteil beschleunigen, verformen oder über andere Bauteile weitergeleitet werden. In einer Baugruppe endet die Betrachtung deshalb nicht am Angriffspunkt.

'''Merksatz:''' Eine äußere Kraft an der Trommel wird zum Drehmoment der Welle und erzeugt gleichzeitig Reaktionskräfte in Lagern und Gehäuse.

[[Datei:Gear mesh forces.PNG|500px|rahmenlos|center]]

Das Kraftbild am Zahnkontakt macht sichtbar: Zahnräder übertragen nicht nur Drehmoment. Die Zahnkraft erzeugt Belastungen, die Welle und Lager gemeinsam aufnehmen müssen.

{{BR}}
== Mini-Aufgabe Kraftfluss ==

Markiere gedanklich den Belastungsweg:

'''Fördergut → Band → Trommel → Welle → Zahnrad → Lager → Gehäuse'''

'''Begründetes Feedback:''' Richtig ist eine zusammenhängende Betrachtung. Eine lokale Auffälligkeit am Lager kann ihre Ursache auch in einer veränderten Bandkraft, Zahnradbelastung oder Ausrichtung haben.

{{BR}}
= Kurze Lerneinheit 2: Drehmoment beurteilen =

Für eine rechtwinklig angreifende Kraft gilt:

<math>M = F \cdot r</math>

Im Ausbildungsfall:

<math>M = 500\,N \cdot 0{,}125\,m = 62{,}5\,Nm</math>

Das ist das erforderliche Drehmoment an der Trommel für die gegebene Zugkraft.

[[Datei:Drehmoment.svg|500px|rahmenlos|center]]

{{#ev:youtube| https://www.youtube.com/watch?v=jg4e8W44_E4 |500|center}}

'''Zusammenhang:''' Bei gleicher Kraft steigt das Drehmoment mit dem wirksamen Hebelarm. Bei gleicher Leistung hängen Drehmoment und Drehzahl voneinander ab.

Für rotierende Maschinen gilt:

<math>P = 2\pi \cdot \frac{n}{60} \cdot M</math>

Mit 2,2 kW, 290 min⁻¹ und einem angenommenen Wirkungsgrad von 0,90 stehen am Abtrieb näherungsweise 65 Nm zur Verfügung. Das liegt nur wenig über dem für den Ausbildungsfall berechneten Bedarf von 62,5 Nm.

'''Begründetes Feedback:''' Die Baugruppe arbeitet im Übungsfall nicht mit beliebig großer Reserve. Eine zusätzliche Prozesslast kann Motor, Verzahnung, Welle und Lager gemeinsam stärker beanspruchen.

{{BR}}
= Kurze Lerneinheit 3: Welle und Lager als Baugruppe =

Eine [[Welle (Maschinenelement)|Welle]] überträgt Drehbewegung und Drehmoment. Dadurch wird sie typischerweise auf Torsion beansprucht. Zusätzliche Zahn-, Riemen- oder Prozesskräfte können Biegung erzeugen.

Ein [[Lager (Maschinenelement)|Lager]] führt bewegte Bauteile und leitet Kräfte in die umgebende Konstruktion ein.

[[Datei:Schema Ball bearing, deep groove.svg|400px|rahmenlos|center]]

'''A''' kennzeichnet im Schema eine axiale, '''R''' eine radiale Kraftrichtung.

[[Datei:BallBearing.svg|450px|rahmenlos|center]]

{{#ev:youtube| https://www.youtube.com/watch?v=lIEHscqWJAk |500|center}}

'''Diagnoseidee:''' Ein warmes Lager ist nicht automatisch ein defektes Lager. Erst der Zusammenhang aus Last, Drehzahl, Schmierung, Ausrichtung, Einbau, Temperaturtrend und Herstellergrenzen erlaubt eine belastbare Beurteilung.

{{BR}}
= Kurze Lerneinheit 4: Temperatur und Längenausgleich =

Festkörper ändern bei Temperaturänderung ihre Abmessungen. Für kleine Temperaturbereiche kann die lineare Längenausdehnung näherungsweise beschrieben werden durch:

<math>\Delta l = \alpha \cdot l_0 \cdot \Delta T</math>

[[Datei:Thermal-expansion.svg|500px|rahmenlos|center]]

Für eine Übung mit <math>l_0=1{,}0\,m</math>, <math>\Delta T=50\,K</math> und <math>\alpha=12\cdot10^{-6}\,K^{-1}</math> ergibt sich:

<math>\Delta l = 0{,}6\,mm</math>

Schon eine kleine Längenänderung kann konstruktiv wichtig sein.

[[Datei:Fest-Los-Lagerung.svg|500px|rahmenlos|center]]

Eine Fest-Los-Lagerung legt die Welle auf einer Seite axial fest und ermöglicht auf der anderen Seite Längenausgleich. Wird der notwendige Ausgleich behindert, können zusätzliche axiale Kräfte entstehen.

{{#ev:youtube| https://www.youtube.com/watch?v=Lzrjqy4PImE |500|center}}

'''Begründetes Feedback:''' Temperatur ist gleichzeitig Zustandsgröße und Belastungseinfluss. Deshalb ist ein Temperaturtrend mit Lagerkonzept, Werkstoff, Schmierstoff und Betriebszustand zu verbinden.

{{BR}}
= Kurze Lerneinheit 5: Lebensdauer und Ermüdung =

Bauteile können durch wiederholte Belastung ermüden. Eine [[Wöhlerkurve]] stellt den Zusammenhang zwischen Belastungsniveau und ertragbarer Zahl von Lastwechseln dar.

[[Datei:S-N curves.PNG|500px|rahmenlos|center]]

{{#ev:youtube| https://www.youtube.com/watch?v=o-6V_JoRX1g |500|center}}

Für die nominelle Wälzlagerlebensdauer nach ISO 281 wird in vereinfachter Form verwendet:

<math>L_{10}=\left(\frac{C}{P}\right)^p</math>

Für Kugellager gilt <math>p=3</math>. Im Ausbildungsfall:

<math>L_{10}=\left(\frac{35}{7}\right)^3=125</math> Millionen Umdrehungen.

Bei 290 min⁻¹ entspricht das rechnerisch etwa:

<math>L_{10h}=\frac{125\cdot10^6}{60\cdot290}\approx7184\,h</math>

'''Wichtig:''' L10 ist ein statistischer Nennwert, keine Garantie für ein einzelnes Lager. Die nominelle Lebensdauer wird von 90 % einer hinreichend großen Gruppe gleicher Lager unter gleichen Bedingungen erreicht oder überschritten. Reale Gebrauchsdauer wird zusätzlich unter anderem von Schmierung, Verunreinigung, Montage, Ausrichtung und Temperatur beeinflusst.

{{BR}}
= Kurze Lerneinheit 6: Sichere Fehlerdiagnose-Simulation =

'''Simulationsregel:''' Du diagnostizierst anhand bereitgestellter Messwerte und Dokumente. Du entfernst keine Schutzeinrichtung, greifst nicht an laufende Teile und führst keine Montagearbeit aus.

{| class="wikitable"
! Beobachtung
! Sichere Einordnung
! Begründetes Feedback
|-
| Lagertemperatur steigt bei gleicher Last von etwa 52 °C auf 78 °C
| Abweichung ernst nehmen, Herstellergrenzen und betriebliche Vorgaben prüfen, zuständige Fachkraft informieren
| Ein Trend ist aussagekräftiger als ein isolierter Messwert. Eine Ursache ist damit noch nicht bewiesen.
|-
| Motorstrom und Förderlast steigen gleichzeitig
| Überlastung oder erhöhte Prozesslast als Hypothese prüfen
| Mehr Prozesslast kann Drehmoment, Zahnkräfte und Lagerbelastung gemeinsam erhöhen.
|-
| Nach einer Instandhaltung erwärmt sich nur ein Lager deutlich stärker
| Montage, Ausrichtung, Lagerluft, Schmierung und Längenausgleich als mögliche Ursachen dokumentieren
| Mehrere Fehlerbilder können dieselbe Temperaturreaktion erzeugen. Eingriffe erfolgen nur im freigegebenen Instandhaltungsprozess.
|-
| Temperatursignal springt innerhalb einer Sekunde stark, andere Messgrößen bleiben unverändert
| Messkette oder Sensor als Hypothese aufnehmen
| Ein unplausibler Sprung kann ein Messproblem sein. Das ersetzt aber keine sichere Prüfung nach betrieblichem Verfahren.
|-
| Schutzhaube müsste für eine weitere Prüfung geöffnet werden
| Keine eigenständige Öffnung im laufenden oder nicht freigegebenen Zustand
| Die Diagnose endet hier im Lernkurs. Weitere Arbeiten verlangen Unterweisung, Gefährdungsbeurteilung, sichere Energietrennung und zuständige Aufsicht.
|}

{{BR}}
== Gestufte Hilfen zum Ausbildungsfall ==

'''Hilfe 1 – Belastungsweg:''' Beginne an der Förderzugkraft. Frage bei jedem Bauteil: Welche Kraft oder welches Moment kommt an, und wohin wird es weitergeleitet?

'''Hilfe 2 – Rechnung:''' Bestimme zuerst <math>M=F\cdot r</math>. Vergleiche danach den Bedarf mit dem aus Leistung, Drehzahl und Wirkungsgrad abschätzbaren Abtriebsmoment.

'''Hilfe 3 – Diagnose:''' Trenne '''Beobachtung''' und '''Ursache'''. Ein Temperaturanstieg ist eine Beobachtung. Überlastung, Fehlausrichtung, Schmierung, behinderte Wärmeausdehnung oder ein Messfehler sind Hypothesen.

'''Hilfe 4 – Sicherheit:''' Sobald eine Prüfung das Öffnen, Eingreifen, Demontieren oder Arbeiten an gespeicherter Energie erfordern würde, endet die Lernsimulation. Es gilt der betriebliche Freigabeprozess.

{{BR}}
= Basis-, Anwendungs- und Transferaufgaben mit Feedback =

{{BR}}
== Basisaufgabe ==

'''Aufgabe:''' Eine tangentiale Kraft von 400 N wirkt an einer Trommel mit 0,15 m Radius. Bestimme das Drehmoment.

'''Lösung:''' <math>M=400\,N\cdot0{,}15\,m=60\,Nm</math>.

'''Begründetes Feedback:''' Entscheidend ist der senkrechte wirksame Hebelarm. Kraft allein beschreibt die Drehbelastung der Welle nicht vollständig.

{{BR}}
== Anwendungsaufgabe ==

'''Aufgabe:''' Nach Erhöhung der Förderlast steigen Motorstrom, Zahnkraft und Lagertemperatur. Beurteile den Zusammenhang.

'''Musterlösung:''' Eine höhere Förderlast verlangt mehr Drehmoment. Dadurch können Zahnkräfte und Lagerreaktionen steigen. Höhere Reib- und Verlustleistung kann die Temperatur erhöhen.

'''Begründetes Feedback:''' Eine gemeinsame Änderung mehrerer Größen spricht dafür, den gesamten Lastpfad zu betrachten statt nur das warme Lager auszutauschen.

{{BR}}
== Transferaufgabe ==

'''Aufgabe:''' Nach einem Lagerwechsel steigt nur die Temperatur des Loslagers. Die Prozesslast ist unverändert. Formuliere drei plausible Hypothesen und einen sicheren nächsten Schritt.

'''Musterlösung:''' Plausible Hypothesen sind behinderter axialer Längenausgleich, ungeeignete Schmierung oder Montage-/Ausrichtungsabweichung. Ein Messfehler bleibt ebenfalls möglich. Sicher ist zunächst die dokumentierte Bewertung anhand Herstellerdaten und Betriebsanweisung durch zuständige Fachkräfte. Ein Eingriff erfolgt erst nach betrieblicher Freigabe.

'''Begründetes Feedback:''' Gutes Diagnostizieren bedeutet, mehrere mögliche Ursachen mit Messdaten zu unterscheiden und dabei Sicherheitsgrenzen einzuhalten.

{{BR}}
= Fachliche Quellen und Medienrechte =

'''Fachliche Quellen, geprüft am 6. Oktober 2026:'''
# [https://de.wikipedia.org/wiki/Maschinenelement Maschinenelement – Wikipedia]: Einordnung wiederkehrender Maschinenelemente und Bauprinzipien.
# [https://de.wikipedia.org/wiki/Welle_(Maschinenelement) Welle – Wikipedia]: Drehmomentübertragung und Torsionsbeanspruchung.
# [https://de.wikipedia.org/wiki/Lager_(Maschinenelement) Lager – Wikipedia]: Führung, Kräfte und Lagerung.
# [https://de.wikipedia.org/wiki/Drehmoment Drehmoment – Wikipedia]: Drehwirkung, Newtonmeter und Zusammenhang von Kraft und Hebelarm.
# [https://de.wikipedia.org/wiki/W%C3%A4rmeausdehnung Wärmeausdehnung – Wikipedia]: lineare Längenausdehnung.
# [https://de.wikipedia.org/wiki/W%C3%B6hlerversuch Wöhlerversuch – Wikipedia]: zyklische Beanspruchung und Wöhlerkurve.
# [https://www.schaeffler.com/remotemedien/media/_shared_media/08_media_library/01_publications/schaeffler_2/catalogue_1/downloads_6/hr1_de_de.pdf Schaeffler – Wälzlager, Technische Grundlagen und Produktdaten]: L10, L10h und ISO-281-Bezug.
# [https://www.gesetze-im-internet.de/betrsichv_2015/__3.html BetrSichV § 3]: Gefährdungsbeurteilung.
# [https://www.gesetze-im-internet.de/betrsichv_2015/__10.html BetrSichV § 10]: sichere Instandhaltung und Schutz vor gefährlichen Energien.
# [https://www.gesetze-im-internet.de/betrsichv_2015/__12.html BetrSichV § 12]: Unterweisung und besondere Beauftragung.

'''Geprüfte Wikimedia-Commons-Medien:'''

{| class="wikitable"
! Datei
! Lernzweck
! Lizenz laut Commons-Dateiseite
|-
| [https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Spur_gears_animation.gif Spur gears animation.gif]
| Funktionsanimation Zahnradpaar
| CC0 1.0
|-
| [https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Gear_mesh_forces.PNG Gear mesh forces.PNG]
| Zahnkräfte
| CC BY-SA 3.0
|-
| [https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Drehmoment.svg Drehmoment.svg]
| Kraft und Drehmoment
| unter anderem CC BY-SA 3.0
|-
| [https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Schema_Ball_bearing,_deep_groove.svg Schema Ball bearing, deep groove.svg]
| Radial- und Axialkraft am Rillenkugellager
| unter anderem CC BY-SA 4.0
|-
| [https://commons.wikimedia.org/wiki/File:BallBearing.svg BallBearing.svg]
| animiertes Kugellager
| CC BY-SA 4.0
|-
| [https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Thermal-expansion.svg Thermal-expansion.svg]
| Längenausdehnung
| CC BY-SA 4.0
|-
| [https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Fest-Los-Lagerung.svg Fest-Los-Lagerung.svg]
| konstruktiver Längenausgleich
| unter anderem CC BY-SA 3.0
|-
| [https://commons.wikimedia.org/wiki/File:S-N_curves.PNG S-N curves.PNG]
| Ermüdung und Lebensdauer
| CC BY-SA 3.0 oder GFDL
|}

'''YouTube-Einbettungen:''' Die Videos werden ausschließlich über den YouTube-Player eingebettet. Urheberrechte verbleiben bei den jeweiligen Kanälen. YouTube-Videos werden hier nicht automatisch als OER eingestuft. Eine Einbettung ist nur verfügbar, solange sie vom Rechteinhaber bzw. über die YouTube-Plattform zugelassen wird. Es werden keine Videodateien kopiert oder neu verbreitet.

{{BR}}
= Interaktive Aufgaben =

{{BR}}
== Quiz: Teste Dein Wissen ==

{{MC}}

'''Was beschreibt ein Drehmoment am treffendsten?'''
(Die Drehwirkung einer Kraft)
(!Die Temperatur eines Lagers)
(!Die Härte eines Werkstoffs)
(!Die Drehzahl allein)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Welche Beziehung gilt bei rechtwinklig wirkender Kraft?'''
(M ist Kraft mal Hebelarm)
(!M ist Kraft geteilt durch Temperatur)
(!M ist Drehzahl mal Lebensdauer)
(!M ist Weg geteilt durch Zeit)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Warum wird häufig eine Fest-Los-Lagerung verwendet?'''
(Sie ermöglicht einen definierten axialen Längenausgleich)
(!Sie verhindert jede Bewegung der Welle)
(!Sie verdoppelt automatisch die Motorleistung)
(!Sie beseitigt alle Reibung)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Welche Aufgabe hat eine Welle typischerweise?'''
(Sie überträgt Drehbewegung und Drehmoment)
(!Sie misst ausschließlich Temperatur)
(!Sie ersetzt jede Lagerung)
(!Sie erzeugt ohne Antrieb Leistung)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Was bedeutet die nominelle Lagerlebensdauer L10?'''
(Neunzig Prozent einer großen Gruppe gleicher Lager erreichen oder überschreiten diesen Wert unter gleichen Bedingungen)
(!Jedes einzelne Lager fällt exakt bei diesem Wert aus)
(!Der Wert gilt nur für stillstehende Lager)
(!Der Wert ist eine zulässige Höchsttemperatur)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Wie wirkt eine höhere äquivalente Lagerbelastung P bei unverändertem C auf L10?'''
(Die nominelle Lebensdauer sinkt)
(!Die nominelle Lebensdauer steigt immer)
(!Die Lebensdauer bleibt zwangsläufig gleich)
(!Die Drehzahl wird automatisch null)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Was ist bei einem unerwarteten starken Temperaturanstieg sicher?'''
(Betriebliche Grenzen und Verfahren beachten und die zuständige Fachkraft informieren)
(!Sofort die Schutzhaube bei laufender Maschine öffnen)
(!Das Lager mit der Hand auf Temperatur prüfen)
(!Ohne Freigabe Bauteile nachziehen)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Wodurch entsteht technische Ermüdung typischerweise?'''
(Durch wiederholte zyklische Beanspruchung)
(!Nur durch einmaliges Abkühlen)
(!Nur durch Farbe auf der Oberfläche)
(!Nur durch eine konstante Bauteilbezeichnung)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Warum werden Zahnkräfte gemeinsam mit Lagerkräften betrachtet?'''
(Weil der Zahnkontakt Kräfte über Welle und Lager in das Gehäuse weiterleitet)
(!Weil Lager keine Kräfte aufnehmen)
(!Weil Zahnräder nur Temperatur übertragen)
(!Weil Drehmoment keine mechanische Größe ist)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Welche Aussage zur praktischen Werkstattarbeit in diesem Kurs ist richtig?'''
(Der Kurs erteilt keine Arbeitsfreigabe)
(!Der Kurs ersetzt die Gefährdungsbeurteilung)
(!Der Kurs erlaubt eigenständige Eingriffe an laufenden Maschinen)
(!Der Kurs ersetzt die betriebliche Unterweisung)

{{E}}
<br>

{{BR}}
== Memory ==

<div class="memo-quiz">
{|
|-
| Kraft || mechanische Einwirkung mit Richtung und Betrag
|-
| Drehmoment || Drehwirkung einer Kraft um einen Bezugspunkt
|-
| Festlager || legt die Welle axial eindeutig fest
|-
| Loslager || ermöglicht axialen Längenausgleich
|-
| Wöhlerkurve || Zusammenhang zwischen Belastungsniveau und ertragbaren Lastwechseln
|-
| L10 || nominelle statistische Wälzlagerlebensdauer
|-
| Wärmeausdehnung || Abmessungsänderung infolge einer Temperaturänderung
|}
{{E}}
<br>

{{BR}}
== Drag and Drop ==

<div class="lueckentext-quiz">

{| class="wikitable"
! Ordne die richtigen Begriffe zu.
! Thema
|-
| '''steigende Prozesslast'''
| höherer Drehmomentbedarf
|-
| '''Fest-Los-Lagerung'''
| thermischer Längenausgleich
|-
| '''Wöhlerkurve'''
| Ermüdungsbewertung
|-
| '''Temperaturtrend'''
| Zustandsbeobachtung
|-
| '''Schutzhaube'''
| keine eigenständige Öffnung ohne Freigabe

|}
{{E}}

<br>
<br />

{{BR}}
== Kreuzworträtsel ==

<div class="kreuzwort-quiz">
{|
|-
| Drehmoment || Welche Größe beschreibt die Drehwirkung einer Kraft?
|-
| Hebelarm || Wie heißt der senkrechte Abstand zur Wirkungslinie einer Kraft?
|-
| Loslager || Welches Lager ermöglicht axialen Längenausgleich?
|-
| Ermüdung || Wie heißt die Schädigung durch wiederholte zyklische Beanspruchung?
|-
| Temperatur || Welche Zustandsgröße kann auf Reibung und Wärmehaushalt hinweisen?
|-
| Lagerung || Wie heißt die konstruktive Führung einer Welle mit Lagern?
|}
{{E}}
<br>

{{BR}}
== LearningApps ==

<iframe> https://learningapps.org/index.php?s=Maschinenelemente+und+Baugruppen+Bauteilbelastungen+im+Zusammenhang+beurteilen </iframe>

{{BR}}
== Lückentext ==

<quiz display=simple>
{'''Vervollständige den Text.'''<br>
|type="{}"}
Eine äußere Förderkraft kann über einen Hebelarm ein { Drehmoment } erzeugen.
Eine Welle wird bei der Übertragung eines Moments auf { Torsion } beansprucht.
Lager leiten Kräfte aus der Welle in das { Gehäuse } weiter.
Bei steigender Temperatur kann sich eine Welle in ihrer Länge { ausdehnen }.
Eine Fest-Los-Lagerung ermöglicht einen axialen { Längenausgleich }.
Die nominelle Wälzlagerlebensdauer wird häufig mit { L10 } bezeichnet.
Wiederholte zyklische Belastung kann zu { Ermüdung } führen.
Ein auffälliger Temperaturwert ist zunächst eine { Beobachtung } und noch keine eindeutige Ursache.
Vor praktischer Instandhaltung ist eine betriebliche { Gefährdungsbeurteilung } erforderlich.
Dieser Kurs erteilt keine { Arbeitsfreigabe }.
</quiz>

<br>

{{BR}}
= Offene Aufgaben =

{{BR}}
=== Leicht ===
# [[Kraftfluss]]: Zeichne den Belastungsweg des Ausbildungsfalls vom Förderband bis zum Gehäuse und beschrifte Kraft und Drehmoment.
# [[Drehmoment]]: Berechne für drei vorgegebene Kräfte und Trommelradien jeweils das Drehmoment und vergleiche die Ergebnisse.
# [[Wälzlager]]: Erstelle eine beschriftete Skizze eines Rillenkugellagers mit Innenring, Außenring, Wälzkörpern und Käfig.
# [[Temperatur]]: Erstelle aus bereitgestellten Messwerten ein Temperatur-Zeit-Diagramm und markiere Beginn, Trend und auffällige Änderung.

{{BR}}
=== Standard ===
# [[Fest-Los-Lagerung]]: Erkläre an einer eigenen Skizze, warum ein Loslager bei thermischer Längenänderung wichtig sein kann.
# [[Fehlerdiagnose]]: Erstelle für die Symptome hohe Temperatur, erhöhte Motorlast und ungewöhnliches Geräusch einen digitalen Ursachenbaum ohne praktische Eingriffe.
# [[Wälzlagerlebensdauer]]: Berechne L10 für zwei Belastungsfälle mit gleichem C und erkläre, warum eine Belastungserhöhung so stark wirkt.
# [[Medienanalyse]]: Vergleiche die Commons-Animation des Kugellagers mit dem Schaubild für Radial- und Axialkraft. Notiere, welche Information jedes Medium besser vermittelt.

{{BR}}
=== Schwer ===
# [[Baugruppenanalyse]]: Entwickle eine Belastungsmatrix für Motor, Getriebe, Welle, Lager und Trommel mit Kraft, Drehmoment, Temperatur und Lebensdauereinfluss.
# [[Diagnosestrategie]]: Entwirf einen sicheren digitalen Diagnoseablauf für einen Temperaturanstieg nach einer Instandhaltung. Trenne Messung, Hypothese, Prüfung und Freigabe.
# [[Transfer]]: Begründe, wie eine veränderte Förderlast gleichzeitig Motorstrom, Zahnkräfte, Wellenbeanspruchung, Lagerbelastung und rechnerische Lebensdauer beeinflussen kann.
# [[Werkstattplanung]]: Formuliere ausschließlich auf Planungsebene, welche Unterweisung, Gefährdungsbeurteilung, Dokumente, Zuständigkeiten und Freigaben vor einer praktischen Lagerprüfung geklärt sein müssen. Führe keine praktische Arbeit allein aufgrund dieser Aufgabe durch.

{{:Offene Aufgabe - MOOC erstellen}}

{{BR}}
= Lernkontrolle =

# [[Systemdenken]]: Eine Lagertemperatur steigt, gleichzeitig steigt die Förderlast. Erkläre, warum ein sofortiger Lagertausch ohne weitere Diagnose fachlich nicht schlüssig wäre.
# [[Drehmoment und Leistung]]: Vergleiche zwei Antriebe mit gleicher Leistung, aber unterschiedlicher Drehzahl. Leite qualitativ ab, wie sich das verfügbare Drehmoment unterscheidet.
# [[Thermischer Längenausgleich]]: Beurteile, welche Folgen eine beidseitig axial fest eingespannte, sich erwärmende Welle haben kann und welche konstruktive Funktion ein Loslager übernimmt.
# [[Lebensdauer]]: Erkläre, warum eine Erhöhung der Lagerbelastung die nominelle Lebensdauer stärker beeinflussen kann als eine gleich große prozentuale Änderung der Tragzahl vermuten lässt.
# [[Fehlerdiagnose]]: Ordne die Beobachtungen Temperaturanstieg, erhöhter Motorstrom und ein einzelner Sensorsprung verschiedenen Hypothesen zu und begründe, welche Zusatzinformationen Du benötigst.
# [[Arbeitssicherheit]]: Beschreibe, an welcher Stelle eine rein digitale Diagnose endet und warum eine reale Prüfung ein betriebliches Freigabe- und Sicherungsverfahren benötigt.

<br>
<br>

{{BR}}
= Lernnachweis =

Für einen Lernnachweis zu diesem Thema ist wichtig, dass Du:
# den Kraft- und Momentenfluss in einer Baugruppe nachvollziehbar darstellen kannst.
# Kraft, Hebelarm und Drehmoment mit richtigen Einheiten verknüpfst.
# mechanische, thermische und lebensdauerbezogene Belastungen nicht isoliert bewertest.
# Fest- und Loslager funktional unterscheiden kannst.
# Temperaturwerte als Trend im Betriebszusammenhang interpretierst.
# L10 als statistische nominelle Lebensdauer einordnest.
# Beobachtungen, Hypothesen und bestätigte Ursachen klar voneinander trennst.
# sichere Diagnosegrenzen kennst und keine Arbeitsfreigabe aus dem Lernkurs ableitest.

<br>
<br>

{{BR}}
= OERs zum Thema =

<iframe> https://de.m.wikipedia.org/wiki/Maschinenelement </iframe>

'''Weitere frei zugängliche Grundlagen:'''
# [[Maschinenelement]]
# [[Welle (Maschinenelement)|Welle]]
# [[Lager (Maschinenelement)|Lager]]
# [[Drehmoment]]
# [[Wärmeausdehnung]]
# [[Wöhlerversuch]]
# [[Technische Mechanik]]
# [[Instandhaltung]]

'''Hinweis zu OER und Medienrechten:''' Die eingebundenen Wikimedia-Commons-Dateien besitzen auf ihren Dateiseiten freie Lizenzen oder gemeinfreie Freigaben. Bei Weiterverwendung sind die jeweilige Lizenz, Namensnennung und gegebenenfalls Share-Alike-Bedingungen der konkreten Dateiseite zu beachten. Die eingebetteten YouTube-Videos sind externe Streaming-Inhalte und werden nicht als frei lizenzierte OER-Dateien übernommen.

<br>

{{BR}}
= Verknüpfte Lernbereiche =

{| align=center
{{:D-Tab}}
'''[[Maschinenelemente]]'''
# [[Kraft]]
# [[Drehmoment]]
# [[Welle (Maschinenelement)|Welle]]
# [[Lager (Maschinenelement)|Lager]]
# [[Fest-Los-Lagerung]]
# [[Wärmeausdehnung]]
# [[Wöhlerversuch|Ermüdung]]
# [[Wälzlagerlebensdauer]]
# [[Instandhaltung]]
# [[Arbeitssicherheit]]
|}

[[Kategorie:Ausbildung]]
[[Kategorie:Metalltechnik]]
[[Kategorie:Maschinenbau]]
[[Kategorie:Maschinenelemente]]
[[Kategorie:Technische Mechanik]]
[[Kategorie:Instandhaltung]]
[[Kategorie:Arbeitssicherheit]]

{{BR}}
= aiMOOC-Projekte =
[[Kategorie:AI_MOOC]] [[Kategorie:GPT aiMOOC]]
{{MT}}

Maschinenelemente und Baugruppen – Bauteilbelastungen im Zusammenhang beurteilen - Versionsgeschichte

Glanz: aiMOOC über GPT aiMOOC Action erstellt