Maschinenelemente und Konstruktionslehre

Forschungsgebiete

Konstruktion und Berechnung von Maschinenkomponenten:
- Beanspruchungsermittlung (theoretisch, experimentell und im Prozess)
- Tragfähigkeit, Gestaltfestigkeit, Reibung und Verschleiß an Welle-Nabe-Verbindungen
- Geschwächte Schrumpfverbindungen
- Seiltrommeln (ein- und mehrlagig)
- Verbindungselemente unter komplexen mechanischen und thermischen Belastungen
- Teilplastische Auslegung von Maschinenteilen
- Metall-Keramik-Verbindungen für Hochtemperaturanwendungen

Konstruktionssystematik und Maschinenakustik:
- Baureihen- und Baukastenentwicklung von Maschinen
- Strategien zur Anforderungserfassung, Datenhaltung und -verteilung im Produktentwicklungsprozess
- systematisches Konstruieren lärmarmer Maschinen
- Körperschalluntersuchungen
- Schallanalyse im schallarmen Raum
- Schallminderung an Maschinen
- Körperschallleitung an Fügestellen
- Entwicklung eines Konstruktionsberatungssystems Akustik
- Körperschallleitung durch Wälz- und Gleitlager
- Theoretische und experimentelle Schwingungsanalyse auch mit Mehrkörpersimulation (MKS)

Verfahrenstechnische Maschinen und Anlagen:
- Entwicklung von Reaktions-Schwingmühlen
- Gestaltung schnelllaufender Rotoren der Verfahrenstechnik (Windsichter, Prallmühlen, usw.)
- Entwicklung von Maschinenelementen und Verbindungstechniken für Heißgasumwälzaggregate

Ausstattung

- Hydraulische Verspannprüfstände zur Untersuchung von Antriebselementen bis 1000 kW
- Hydraulischer Torsions-Schwingprüfstand für Gestaltfestigkeitsuntersuchungen
- Umlauf-, Biege- und Torsions-Prüfstand für universelle Untersuchungen an Verbindungselementen
- Torsions-Resonanzprüfstände zur Prüfung von Antriebselementen
- Zugprüfeinrichtung
- Seil(1200 kN)- und Windentrommelprüfstände(300 kN)
- Hochgeschwindigkeits-Rotorprüfstand bis 30.000 U/min
- Portable Telemetrieanlage mit 64-Kanal-Multiplexer für die berührungslose Messwertübertragung
- Messwerterfassungssysteme (hochdynamisch bis Langzeit)
- Messwertverarbeitung mit DASYLAB und MATLAB
- 50 CAD-FEM-Arbeitsplätze mit ProEngineer, CATIA V5, SolidWorks, MARC/MENTAT/PATRAN, ANSYS, LMS Virtuallab und SIMPACK
- VirtualReality-Arbeitsplätze mit WorldUp, Engineering und Product Data Management (EDM/PDM) Teamcenter
- Engineering mit Data Management, DLOG ESPRIT
- Mehrkoordinaten- Messmaschine ZEISS UMM 550 mit Rundtisch
- MAHO 4- und 5-Achsen Bearbeitungszentren
- CNC-Drehmaschinen Monforts und Kern CD 480
- Senkerodiermaschine ROBOFORM 505
- Drahterodiermaschine
- Metallsintermaschine EOSINT M250 Extended für das Rapid Tooling
- Elektrodynamischer Schwingprüfstand bis 1kN mit Schwingregelsystem M&P zur parallelen Messung der Transferfunktion, Durchgangs-, Einfügungsdämmung, Impedanz an Strukturen mit genormten Prüfabläufen sowie zur Schwingprüfung mit Schock-, Sinus- Rausch-Anregung, auch Temperaturüberlagert
- Elektrodynamischer Schwingerreger bis 200 N
- Schallarmer Messraum
- Schallpegelmessung von 4 Hz bis 100 kHz
- OROS-Signalanalysatoren mit 4 Kanälen sowie 32 Kanälen für Ordnungsanalyse, 1/n-Oktavfilter, A, B, C-Bewertung
- Schallintensitätssonde
- Laservibrometer zur Erfassung von Drehschwingungen sowie zur Schwinggeschwindigkeitsmessung auf Oberflächen
- Digitale 8-Kanal Telemetrie, 200 kHz Abtastrate
- Modalanalyse-Software VIBRANT ME'scope VES
- Bildverarbeitungssystem zur Bildauswertung der Aufnahmen optischer Verfahren
- Mechanische Werkstatt für Prüfstand- und Prüfkörperfertigung sowie Musterbau

Leistungsangebot

- Beratung und Erstellung von Gutachten zur Bauteilfestigkeit mit Berechnung, experimentellen Untersuchungen und Beanspruchungs- und Geometriemessung
- Konstruktion und Entwicklung neuer Produkte bis zum Versuchsmusterbau auch mit Rapid Prototyping
- Akustische Optimierung von Maschinenstrukturen
- Seminare zu folgenden Themen: Methodisches Konstruieren, Gestalten lärmarmer Maschinen, FEM-Berechnung komplexer Strukturen, 3D-CAD-Anwendung im gesamten Produktentwicklungszyklus incl. VirtualReality

Schlagworte

Maschinenelemente, Welle-Nabe-Verbindungen, Zahnwelle, DIN 5480, DIN 5466, ISO 4156, Teilplastizität, Fördertechnik, Draht- und Kunststoffseile und Windentrommeln, Konstruktionsmethodik, verfahrenstechnische Maschinen, Werkzeugmaschinen, Spannungsoptik, Festigkeitsermittlung, Maschinenakustik, FEM, CAD, CIM, PLM, Knowledge Management, Systems Engineering, ISO 10303

Areas of research

Design and calculation of machine elements:
- stress determination (theoretical, experimental and in process)
- load capacity, fatigue strength, friction and wear of shaft-hub-connections
- weakened press-fit-connections
- drum winches (single- and multilayer)
- complex mechanical and thermal loads
- semiplastical calculation of elements
- metal-ceramic-connections for high temperature applications

Design theory and machine acoustics:
- development of size ranges and modular products
- strategies for the clarification of requirements, data mining and distribution in the product design process
- systematic design of low noise products
- structure borne sound measurements
- sound measurement in an anechoic room
- noise reduction of machines
- sound transmission in joined sheet metal structures
- development of a design support system acoustics
- sound transmission trough bearings

process engineering machines and plants:
- development of reaction swing mills
- design of high speed rotors for process engineering (eg. air seperators)
- machine elements and connection technologies for hot gas fans

Keywords

Machine elements, shaft-hub connections, gearshaft, DIN 5480, DIN 5466, ISO 4156, semiplasticity, lifting equipment, wire ropes and drum winches, design theory, process engineering equipment, tooling machines, photo elasticity, stress analysis, machine acoustics, FEM, CAD, CIM, PLM, knowledge management, systems engineering, ISO 10303

Kontakt

Ansprechpartner/-in

Prof. Dr.-Ing. Armin Lohrengel
Telefon:
(05323) 72-2270
Dr.-Ing. Günter Schäfer
Telefon:
(05323) 72-3894

Forschungseinrichtung

Technische Universität Clausthal
Fakultät für Mathematik/Informatik und Maschinenbau
Institut für Maschinenwesen
Maschinenelemente und Konstruktionslehre
Hausanschrift:
Robert-Koch-Straße 32
38678 Clausthal-Zellerfeld
Telefon:
(05323) 72-2270
Telefax:
(05323) 72-3501
Stand: 20.11.2012