Snow cat

LPE 14: Statik Datum / Name:

① ① Bauteile „Freischneiden“.
② ② Kräfte mit deren Wirkrichtung festlegen.
③ ③ die wirksamen Hebelarme bestimmen.
④ ④ die Drehmomentgleichungen aufstellen.
⑤ ⑤ Aufstandskräfte berechnen.
⑥⑥…
Feedback an: [email protected]
© Foto: Peter Schultheiß
LERNSITUATION

Pistenraupe

Pistenraupen dienen der Pflege von Skipisten.
Die im Folgenden skizzierte Pistenraupe ist mit einem Kranarm,
einer Schneeschaufel und einer Schneepresse ausgestattet.

Vereinfacht wird angenommen, dass alle Gewichtskräfte von
den beiden Achsen V und H auf die Piste übertragen werden.

Skizze

Daten FG1 = 60 kN in S1 Abmessungen:
FG2 = 15 kN in S2
Gewichtskräfte: FG3 = 7,5 kN in S3 l1 = 0,55 m
FG4 = 5 kN in S4 l2 = 2,25 m
Pistenraupe l3 = 4,55 m
Kranarm mit Seilwinde l4 = 2,65 m
Schneepresse mit Fräse l5 = 2,50 m
Schneeschaufel

AUFGABEN

1. Machen Sie die komplette Pistenraupe frei.
2. Berechnen Sie die Achskräfte FV und FH an Vorder- und Hinterachse.

Checken Sie in der Kopfzeile die „Ich kann…“–Liste begründet und leiten Sie terminierte Maßnahmen ab.
LERNJOB -Abschluss mit Zweitevaluation in der Kopfzeile bis zum ______________________.

LPE 14: Statik Datum / Name:

Feedback an: [email protected] ① ① Bauteile „Freischneiden“.
② ② Kräfte mit deren Wirkrichtung festlegen.
③ ③ die wirksamen Hebelarme bestimmen.
④ ④ die Drehmomentgleichungen aufstellen.
⑤ ⑤ Achslasten berechnen.
⑥ ⑥ Seilkräfte berechnen.

LERNSITUATION

Pistenraupe im Gelände

Eine Pistenraupe soll einen Steilhang bewältigen. Hierzu wird die Seilwinde
eingesetzt, welche die Pistenraupe bei freilaufender Radkette nach oben
zieht.
ZZVereinfacht ist diese Aufgabe als reibungsfrei zu betrachten.
Alle Gewichtskräfte werden zu einer Gesamtgewichtskraft Fges zusammenge-
fasst.

Skizze

© Foto: Peter Schultheiß

Daten

Gewichtskräfte: Abmessungen:

Gesamtgewichtskraft Fges = 87,5 kN in Sges l5 = 2,50 m
l6 = 3,80 m
Neigung des Seils zur Schräge α = 10 ° l7 = 3,40 m
= 25 ° l8 = 1,00 m
Neigung des Steilhangs β l9 = 1,20 m

AUFGABEN

1. Machen Sie die oben dargestellte Pistenraupe frei.
2. Berechnen Sie die Seilkraft FS sowie die beiden Achslasten FV und FH an Vorder- und Hinterachse.

Checken Sie in der Kopfzeile die „Ich kann…“–Liste begründet und leiten Sie terminierte Maßnahmen ab.
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LPE 18: Lager und Getriebe Datum / Name:

Feedback an: [email protected] ① ① die Drehzahl der Seiltrommel berechnen.
② ② das Gesamtübersetzungsverhältnis des Getriebes bestimmen.
③ ③ die Leistung des Elektromotors berechnen.
④ ④ Vorteile eines Schneckenradgetriebes nennen.

⑤⑤…

LERNSITUATION

Pistenraupe Getriebe

Im Kranarm der Pistenraupe ist eine elektrisch betriebene Seilwinde montiert. Der Antrieb der Seilwinde soll über
das unten dargestellte mehrstufige Stirnradgetriebe und einen Elektromotor realisiert werden.

Daten vSeil = 20 m/min
Benötigte Seilgeschwindigkeit Fs = 40 kN
Maximale Seilkraft dTr = 350 mm
Durchmesser Seiltrommel nMot = 1360 1/min
Drehzahl Antriebsmotor = 90 %
Wirkungsgrad pro Getriebestufe ηStufe = 98 %
Wirkungsgrad Elektromotor ηMot

AUFGABEN

1. Bestimmen Sie die erforderliche Drehzahl der Seiltrommel nTr in 1/min.
2. Berechnen Sie das erforderliche Übersetzungsverhältnis iges des Getriebes.
3. Zwischen dem elektrischen Antrieb und de Seiltrommel kommt das dargestellte Getriebe zum Einsatz.

Berechnen Sie die benötigte elektrische Anschlussleistung Pel des Elektromotors.
4. Alternativ zum Stirnradgetriebe steht ein Schneckengetriebe zur Verfügung.

Nennen Sie zwei Argumente für diese Ausführung.

Checken Sie in der Kopfzeile die „Ich kann…“–Liste begründet und leiten Sie terminierte Maßnahmen ab.
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LPE 13: Steuerungstechnik Datum / Name:

Feedback an: [email protected] ① ① einen Pneumatikzylinder dimensionieren.
② ② einen Pneumatikplan für eine Steuerung normagerecht zeichnen.
③ ③ die Bauteile im Pneumatikplan normgerecht bezeichnen.
④ ④ ein SPS-Programm für eine Steuerung mit NOT-AUS entwerfen.
⑤ ⑤ ein SPS-Programm für einen Zählvorgang entwerfen.

LERNSITUATION
Steuerung der Pistenraupenkomponenten
Am Heck einer Pistenraupe ist eine Schneepresse mit integrierter Fräse montiert.
Sie ist dabei am Punkt D schwenkbar befestigt und lässt sich mit Hilfe eines doppelt
wirkenden Pneumatikzylinders heben und senken.
Der Pneumatikzylinder wird durch eine SPS gesteuert. Ist die Schneepresse abge-
senkt, kann die Fräse zugeschaltet werden.
Die folgende Darstellung stellt diese Komponenten im angehobe-
nen Zustand dar.

Technologieschema

-BG1

-BG2

Daten

Betriebsdruck Pe = 5,5 bar Bauteil Funktion Bemerkung
-SF0 NOT-AUS Schalter, betätigt –SF0 = 0
Wirkungsgrad Zylinder η = 96 % -SF1 Presse absenken Taster betätigt, -SF1 =1
-SF2 Presse anheben Taster betätigt, -SF2 =1
Benötigte Kraft F = 4 kN -BG1 Presse oben Zylinder eingefahren, -BG1 =1
-BG2 Presse unten Zylinder ausgefahren, -BG2 =1
-MB1 Magnetventil aus Zylinder ausfahren, -MB1=1
-KF1 Fräse ein Fräse in Betrieb, -KF1 =1

AUFGABEN
1. Um die Schneepresse anzuheben, soll ein Pneumatikzylinder eingesetzt werden.

Bestimmen Sie den erforderlichen Normzylinder unter Berücksichtigung der Vorgaben.
2. Das Stellglied wird elektromagnetisch betätigt und federrückgestellt. Die Aus- und Einfahrgeschwindigkeiten des

Pneumatikzylinders sollen unabhängig voneinander einstellbar sein. In der Grundstellung soll die Schneefräse an-
gehoben sein.
Zeichnen Sie den pneumatischen Leistungsteil für den Pneumatikzylinder inklusive der Endlagensensoren. Benen-
nen Sie die Bauteile und geben Sie die normgerechte Kurzbezeichnung.
3. Zum Absenken der Schneepresse müssen folgende Bedingungen erfüllt sein:
 Taster –SF1 muss bestätigt sein.
 Der Pneumatikzylinder muss komplett eingefahren sein, hierzu sind beide Endlagensensoren zu prüfen.
Sobald der Taster- SF2 oder NOT-Aus betätigt wird, fährt die Schneepresse umgehend nach oben.
Entwickeln Sie das hierzu benötigte SPS-Programm in der Funktionsbausteinsprache.
4. Nach 150 Senkvorgängen muss die Schneefräseinheit gewartet werden, ein Weiterbetrieb ist nicht zulässig. Set-
zen Sie dies in der Funktionsbausteinsprache um.

Checken Sie in der Kopfzeile die „Ich kann…“–Liste begründet und leiten Sie terminierte Maßnahmen ab.
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LPE 21 Lager und Getriebe Datum / Name:

Feedback an: [email protected] ① ① den Kreisprozess eines 4-Takt-Dieselmotors in einem Zustandsdiagramm zeichnen
② ② die idealisierten Kreisprozesse des Dieselmotors erklären
③ ③ zu- und abgeführte Wärmemengen einzeichnen.
④ ④ Zustandsgrößen berechnen.
⑤ ⑤ das Einspritzverhältnis des Motors bestimmen.
⑥⑥…

LERNSITUATION

Pistenraupe

Die Pistenraupen soll mit einem Dieselaggregat bestehend aus 6 Zylindern betrie-
ben werden. Hierzu werden die folgenden technischen Daten geliefert.

Daten

AUFGABEN

1. Stellen Sie das idealisierte p-V-Diagramm für den Motor dar.
 Benennen Sie die Zustandsänderungen.
 Kennzeichnen Sie die zu- und abgeführte Arbeit und die Nutzarbeit.

p-V-Diagramm

2. Berechnen Sie die Temperatur T2 in K sowie den dort wirkenden Druck p2.
3. Bestimmen Sie das Einspritzverhältnis und berechnen Sie die abgeführte Arbeit des Dieselaggregats.

Checken Sie in der Kopfzeile die „Ich kann…“–Liste begründet und leiten Sie terminierte Maßnahmen ab.
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