Taschenbuch für den Maschinenbau PDF
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Bei der Bearbeitung dieses Taschenbuches waren für Herausgeber und Mit arbeiter aller Auflagen die folgenden Erwägungen ausschlaggebend: Mathematik und Mechanik, diese beiden wichtigsten Grundlagen der wissen schaftlichen Ingenieurausbildung, sind in eingehender, besondexs die Elemente berücksichtigender Form dargestellt. Diese Behandlung entspricht den Bedürf nissen der Praxis, die meist nur eine allerdings gründliche Beherrschung der Elemente erfordert. Eine Beschränkung exschien auch deshalb angebracht, weil bei Lösung schwierigerer Aufgaben nicht die knappen Angaben eines Taschen buches, sondern größere Sonderwerke zu Rate gezogen werden. Da Gewißheit über den Geltungsbereich nur bei solchen Formeln vor· handen ist, deren Entstehung man kennt, so ist auf Ableitung der Hauptsätze großer Wert gelegt. Die zahlreichen Beispiele dienen nicht nur als Übungs stoff, sondern behandeln auch wichtige Fragen aus dem Gebiete des Maschinen baus, so das Trägheitsmoment von Dampfturbinenschaufeln, die Berechnung mehrfach gelagerter Wellen, die statische Berechnung der Kranträger, die Be rechnung umlaufender Scheiben und die Darstellung der Biege- und Dreh· schwingungen. Nomographie und Einführung in die Vektorenrechnung sind kurz behandelt. Der praktische Teil wurde ausschließlich mit Rücksicht auf die Bedürfnisse des Maschineningenieurs bearbeitet. Für die Darstellung der einzelnen Kapitel war die Tatsache maßgebend, daß der Spezialist auf seinem Fachgebiet Taschenbücher selten oder nie zu Rate zieht, da ihm hier eigene Erfahrungs· werte und Konstruktionsvorlagen sowie die Fachliteratur zur Verfilgung stehen, die das Erforderliche in aller Ausführlichkeit enthalten. Aus diesem Grunde sind die einzelnen Kapitel in der Weise behandelt, daß sie jedem Maschinen ingenieur einen raschen Überblick auch auf ihm fernerliegende Fachgebiete ermöglichen und ihn mit den wichtigsten Methoden und Zahlenwerten bekannt machen. So bringt das Taschenbuch den engen Zusammenhang zwischen den vexschiedenen Zweigen des gesamten Maschinenbaus zum Ausdruck und gibt gleichzeitig durch Wiedergabe der neuesten Bauarten und besondexs der Ele mente ein Bild des heutigen Standes der wichtigsten Gebiete der Maschinen· technik. Im einzelnen sei bemerkt: Als neue Mitarbeiter wurden gewonnen: Dr.-Ing. Bruno Eck-Köln (für die Bearbeitung der Abschnitte Statik flüssiger und gasförmiger Körper und Strömungslehre), Dr.-Ing. W. Gumz-Essen (Die Brennstoffe und ihre technische Verwendung), Dr.-lng. W. Meyer zur Capellen-Aachen (Mathematik, Dynamik, Festig- keitslehre), Prof. Dr.-Ing. A. Präli-Hannover (Flugtechnik), Prof. Dr.-lng. E. Sörensen-Dresden (Kreiselpumpen). Außer den vorstehend aufgeführten Abschnitten Strömungslehre, Flugtechnik sind neu aufgenommen worden: Schweißkonstruktionen (bearbeitet von Dipl.· Ing. Rich. Hänchen) und Bau-Elemente des Flugzeugs (bearbeitet vom Herausgeber). Trotz der Aufnahme dieser Abschnitte und der Erweiterung des Abschnittes: Werkstoffkunde, ist es gelungen, den Umfang des Taschenbuches IV Vorwort zur siebenten Auflage. zu verringern. Sämtliche Abschnitte sind durchgreifend geändert und dem neuesten Stande der Technik in Wort und Bild augepaßt worden, wobei keine Kosten gescheut wurden, um dieses Ziel zu erreichen. Vielfachen Wünschen entsprechend, wurde in den Tafeln der Kreisfunktionen (Bd. I, S. 24 bis 27) die Hundertteilung der Grade eingeführt. Die 100°·Teilung des Quadranten, Neugradteilung, ist in Zahlentafel S. 673 berücksichtigt. Besonderen Dank schuldet der Herausgeber: Herrn Dr. E. Justi für die Überlassung der neuestenWerte der mittleren spezifischen Wärme, der Verlagsbuchhandlung Julius Springer, die allen Wünschen und namentlich den hochgespannten Anforderungen der Mitarbeiter in bezug auf die Ausführung der Figuren ohne Einschränkung entsprochen hat. Berlin-Frohnau, im August 1939. H. Dubbel. Inhaltsverzeichnis Erster Band. Mathematik. I. Tafeln. Seite Tafeln der Potenzen, Wurzeln, natfirllchen Logarithmen, Kreilumtlnge und -inhalte - Briggsehe Logarithmen - Tafel der Kreisfunl<tfane - Bogen längen, BogenhOhen, Sehnenlängen und Kreisabschnitte für den Halbmeaaer = 1 - Tafel der Hyperbelfunktionen - P' und 1-"' ffir :1:-0 bis s • 7 - Wich- tige Zahlenwerte • • • • . • • • • • . . • • • • • . • • • • • • • • • • 2 II. Arithmetik und Algebra. Bearbeitet von Dr.-Ing. W. Meyer zur Capellen, Aachen. Die Potenz·, Wurzel- und Logarithmenrechnung - Zahlensysteme - Kombi· nationslehre - Determinanten - Gleichungen - Reihen . 34 III. Die Kreis- und Hyperbelfunktionen. Bearbeitet von Dr.·Ing. W. Meyer zur Capellen, Aachen. Die trigonometrischen Funktionen - Dreiecksberechnung - Die Arcusfunktio· nen - Die Hyperbelfunktionen • . . • . . • . . . . . . • . • • • . • • • 56 IV. Differential-und Integralrechnung. Bearbeitet vonDr.-Ing. W.Meyer zur Capellen, Aachen. Die Differentialrechnung (Grenzwert, Differentialquotient, Differential - Beispiele ffir die Ableitung der elementaren Funktionen - Differential· formein - Allgemeine Regeln - Anwendung der DifferentiaJiormeln - Ablei tungen höherer Ordnung, Differentialkurven - Muima und Minlma. Die In tegralrechnung {Unbestimmtes und bestimmtes Integral, FJaebenlnbaJt und mehrfache Integrale - Grundintegrale - Allgemeine Regeln-Integralfonnein - Bogenlänge von Kurven - Oberlläche und Inhalt von Umdrehunpldlipern - Integralkurven - Gewöhnliche Differentialgleichungen) ••• , • • • • • • • 64 V. Analytische Geometrie und Kurvenlehre. Bearbeitet von Dr.-lng. W. Meyer zur Capellen, Aachen. Punkt und gerade Linie in der Ebene - Krumme IJnlen in der Ebene - Punkt, gerade Linie und Ebene im Raume - F14chen und Raumkurven • • • • • • • 90 VI. Einführung in die Rechnung mit Vektoren. Bearbeitet von Dr.·Ing. W. Meyer zur Ca pellen, Aachen . . . . . . . . . . • . . . . . . !28 VII. Die Wahrscheinlichkeitsrechnung und ihre Anwendung auf die Feh· ler·, Ausgleichs· und Großzahlrechnung. Bearbeitet von Dr.·Ing. W. Meyer zur Capellen, Aachen. Grundbegriffe der Wahrscheinlichkeltsrechnung - Auswertung von Beobach tungen - Verteilungskurve und Großzahlforschung. • • • • • • • • • • • • 130 VIII. Die Fouriersehen Reihen. Bearbeitet von Dr.-Ing. W. Meyer zur Capellen, Aachen . . . . • . . . . . . . . . . . . • . . . . • • . . 139 IX. Einführung in die Nomographie. Bearbeitet von Dr. V. Happach, Stettin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . • . . . . . . • • • . 144 X. Zeichnerische und rechnerische Verfahren der praktischen Mathe matik. Bearbeitet von Dr.-Ing. W. Meyer zur Capellen, Aachen 155 XI. Flächen- und Körperberechnung. Bearbeitet von Prof. H. Dubbel, Berlin. Umfänge und Inhalte ebener Figuren - Oberflächen und Rauminhalte von Ktlrpern • • • • • • • • • • • • , • • , , • • , . • • • • • • • • • • • 160 VI Inhaltsverzeichnis. Mechanik. Seite I. Statik starrer Körper. Bearbeitet von Dipl.-Ing. Rich. Hänchen, Berlin. Zusammensetzung und Zerlegung von Kräften. Gleichgewichtsbedingungen - Schwerpunkt - Reibung - Tragwerke - Fachwerke • • • • • • • • • • • 165 II. Dynamik starrer Körper. Bearbeitet von Dr.-lng. W. Meyer zur Oapellen, Aachen. Bewegungslehre (Kinematik) - Kinetik • • • • • • • . . . . . . 203 III. Statik flüssiger und gasförmiger Körper. Bearbeitet von Dr.-lng. Bruno Eck, Köln. Besondere Eigenschaften von Flüssigkeiten und Gasen - Hauptgesetze ruhen- der Flüssigkeiten und Gase - Statik und Eigenschaften der Atmosphäre • . 243 IV. Strömungslehre. Bearbeitet von Dr.-Ing. Bruno Eck, Köln. Hauptgesetze - Besondere Merkmale der reibungsfreien Strömung - Einige wichtige Begriffe der Strömungslehre - Hydraulisches Messen - Widerstände in Rohrleitungen und Armaturen - Eigenschaften eines freien Strahles - Wider stand von Körpern - Eigenschaften des Windes - Der Tragflügel - Propeller 24 7 V. Wärmelehre. Bearbeitet von Prof. H. Dubbel, Berlin. Allgemeine Eigenschaften - Wärmeübergang durch Leitung, Berührung und Strah lung - Thermodynamik (Erster Hauptsatz - Die Mechanik der vollkommenen Gase - Camotscher Krelsprozeß - Zweiter Hauptsatz - Die Mechanik der Dämpfe -Mischung von Gasen und Dämpfen) -Die Entropie und die Wärmedia- gramme •••••••••••....•••.••. , • . . • • • 288 Die Brennstoffe und ihre technische Verwendung. Bearbeitet von Dr.-Ing. W. Gumz, Essen. Eigenschaften der Brennstoffe - Verwertung und Veredelung der Brennstoffe - Die Verbrennung - Der Verbrennungsvorgang. • • • • . • • . • • • • • • 319 Festigkeitslehre. Bearbeitet von Dr.-Ing. W. Meyer zur Capellen, Aachen. Allgemeines (Spannung und Formanderung; Arten der Festigkeit; Zulässige Span nung und Sicherheit gegen Bruch; Festlgkeitshypothesen; Die verschiedenen Belastungsfälle; Anstrengungsverhältnls; Prüfverfahren von Metallen - Zugund Druck - Biegung des geraden Stabes ( Querkraft und Blegungsmoment; Biegungs spannungen und Formänderungen; Trägheits-, Widerstands- und Flieh-(Zentrl fugal-)momente ebener Flächen; Tafel für Träger mit gleichbleibendem Quersclmitt; Mehrfach gelagerte Träger) - Biegung des gekrümmten Stabes - KniekuDa - Schub (Abscheren; Schubspannungen; Formlnderung) - Drehung (Krelsfllr mlger, unverlnderllcher Querschnitt; Verlnderllcher, kreisfOrmiger Querschnitt; Beliebiger, nicht krelsfOrmlger Querschnitt) - Formanderungsarbeit - ZU IIQIIIJQellgllltzte Festigkeit (Beanspruchung durch Normalspannungen; Bean spruchung durch Schubspannungen; Beanspruchungen durch Normal-und Schub apannungen) - Festigkeit der Federn - Festigkeit von Gefäßen, umlaufenden Scheiben, Platten • • • . • • • • • . . • • • • • 34 S Werkstoffkunde. Bearbeitet von Prof. Dr. A. Thum, Darmstadt, und Dr.-Ing. H. Holdt, Mannheim. Die werkstofftechnischen Grundlagen der Konstruktion (Bruchvorgang bei zügiger und wechselnder Beanspruchung; Festigkeit bei zilglger Beanspruchung; Festig- keit bei wechselnder Beanspruchung; Korrosion und Festigkeit; Werkstoff technlache Anforderungen an die Konstruktion) - Prt1fung der Werkstoffe (Prüfverfahren und Probeentoahme; Zugversuch; Druckversuch; Biegeversuch; Härteprüfung; Kerbschiagversuch; Dauerversuche; Technologische Versuche; Chemische Prüfungen und Gefügeuntersuchungen; Zerstorungsfreie Prüfverfah- ren) - Die Werkstoffe, ihre Eigenschaften und Verwendung (Stahl und Eisen; Nlchteleenmetalle; Nichtmetalllache Werkstoffe; Schutzüberzügel • . • • . • • 417 Inhaltsverzeichnis. VII Schweißkonstruktionen. Bearbeitet von Dipl.-Ing. R. Hänchen, Berlin. Seite Schweißverfahren - Die N abtformen - Festigkeit der SchweiBnähte - Be rechnungsgrundlagen - Gestaltungselemente . • • • • • . • • • • • • • • • 483 Maschinenteße. Bearbeitet von Dr.-Ing. K. Wolterst, Berlin, und Dipl-Ing. Ch.Bouch6, Berlin. Passungen. Blnheitamaße • • • • • • • • • • • • • • • • • , , • • 492 I. Vernietungen. Allgemeines - Berecbnung der Vernletunsen - A"lllf6brlmpbelsplele 496 II. Schrumpfringe und ·platten. 50t UI. Keilverbindungen. Ungskeile - Querkeile • • • • 503 IV. Schrauben. Allgemeines - GebrAuchliebe Gewinde - Berecbnung der Schrauben - Mut· tem - KOpfe - AusfflbruD&Ibelspiele - Die Durclunesser der &ebobrten und gegossenen ScbraubeDl&ber - Unterle&BcheJ,"ben - Scbraubenslcberun&en • • 507 V. Bolzen und Stifte ••..••••••••••• , • 5t9 VI. Zapfen. Tragzapfen - Sttltzzapfen - Kammzapfen • • • • • • 520 VII. Wellen und Achsen. Normeie Triebwerkwellen - Biegsame. Wellen - Achsen (Kurbelwelle; Ge kröpfte Welle einer stehenden Maschine), , • • , • • • • • • • , , , , • 524 VIII. Kupplungen. Feste Kupplunsen - Bewegliche Kupplunsen - A111l11ckbue Kupplunseo - Sicherbeitekupplunsen - Kraftmaschfnenkupplunseo - Flüssigkeitekupplunsen 53t IX. Schmierung und Schmiervorrichtungen. Stamchmierung - Ölscbmierung • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 538 X. Lager. Gleitlager - Wälzlager - Befestigungstelle - Schneidenlager • • • • • • • 544 XI. Zahnräder. Bearbeitet von Dipl.-lng. Bouch6, Berlin. Grundbegriffe und Bezeichnunsen; Zykloidenverzahnung; Evolventenverzah.. nung ffir Geradzabn-Stlmrlder; Sonderverzabnung; Triebstockverzahnung; Scbrägzahnstlrnräder; Schraubenrädergetrlebe; Kegelräder mit Geradzihne11; Kegelräder mit Schräg- und Bogenzlbnen: Schneckengetriebe; Bel8cbnung der Zähne; Ausftlbrung der Zabnräder. • • • • • • • • • . • • • • • • , 562 XII; Reibungsräder und -Getriebe , . . , , • • , , , , . • • , . , • , , 588 XIII. Kettenräder • • • . • • • • • • • • • • • . • • • • • • • • • • 589 XIV. Planeten- und Differentialgetriebe. Bearbeitet von Dipl.-Ing. Ch. Bauche, Berlin. Planeten· oder Umlaufgetrfebe; Eigentliche Differentlaigetriebe. 590 XV, Riementrieb •••.•••..•••••• , , • , •••••..•• , 594 XVI. Kurbeltrieb. Bewegungs- und Kraftverbältnisse - Kurbeln - Exzenter und Exzenter stengen - Schubstangen - Kreuzköpfe - Kolbenstangen - Kolben. • , 6a. XVII, Rohrleitungen, Rollre und Formstilcke - Zubeblldelle , , , , , • , • • , , • • • • , • 620 XVIII. Absperrvorrichtungen, Absperrventile und -scbleber - Sicherheits-, Minder-und Rohrbruchventile - Stopfbüchsen , • • , • • • , , , , , , , , , , , , , • , , , , 632 Zahlentafeln. • • . . . . . . . . . . . . . • 645 Sachverzeichnis des ersten Bandes • . • • 676 Zweiter Band. Die Dampferzeugungsanlagen. Bearbeitet von Dipl.-Ing. E. Schulz, Berlin. I. Die Leistungsfähigkeit einer Kesselanlage. Seite Große der Leistung - Güte der Leistung . • . . . • . 3 II. Die Leistungsfähigkeit der Brennstoffe . 6 III. Die Wärmeverluste . . . . . . . . . 6 IV. Bericht über einen Verdampfversuch . . g V. Feuerungen. Lage der Feuerung zum Kessel - Die RostflAche - Der Feuerraum - Fest stehende Roste - Mechanische Roste - Kohlenstaubfeuerungen - Öl· feuerungen - Gasfeuerungen - Beheizung durch Abhitze und elektrischen Strom .. .. .. .. .. .. 9 VI. Die Feuerzüge - Zugkanäle 27 VII. Das Mauerwerk . 2S VIII. Die Zugerzeugung 31 IX. Der Schornstein . 32 X. Die Dampfkessel. Gemeinsames - Die gebräuchlichsten Kesselbauarten - Erzeugung von Höchstdruckdampf. . 34 XI. Die Überhitzer. Berechnung der Überhitzer - Ansführung der Überhitzer 49 XII. Die Speisewasservorwärmer. Rauchgasvorwärmer - Dampfbeheizte Oberflächenvorwärmer . • . • . . • 53 XIII. Die Abgasluftvorwärmer. Röhrenluftvorwärmer - Taschen· oder Plattenluftvorwärmer - Berechnung des Luftvorwärmers - Regenerativluftvorwärmer .........• , , 57 XIV. Die Wärmespeicher . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 XV. Reinigung und Aufbereitung des Speisewassers. Dampfumformer 63 XVI. Einzelheiten aus dem Kesselbau und Festigkeitsrechnungen 66 XVII. Die Kesselausrüstung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . • 72 Die Kraft· und Arbeitsmaschinen mit Kolbenbewegung. I. Die Dampfmaschinen. Bearbeitet von Prof. H. Dubbel, Berlin. Das Dampfdiagramm - Die Steuerungen - Die Mittel zur Verringerung der Eintrittskondensation - Wirkungsgrade und Wärmeverbrauch . . • • . 79 II. Die Brennkraftmaschinen. Bearbeitet von Prof. H. Dubbel, Berlin und Dr.-Ing. F. Wettstädt, Berlin. Theorie - Die Ottomaschinen - Die Zweitaktgasmaschinen - Die Öl maschinen - Kohlenstaubmaschinen (Rupamotor) - Angaben für die Be· rechnung - Die Kraftgaserzeuger - Die Leichtmotoren • . . . . • • • , tOS III. Die Kolbenverdichter. Bearbeitet von Dipl.-Ing. Ch. Bouche, Berlin. Ansaugemenge, Liefermenge und Hauptabmessungen - Leistungen und Wir· kungsgrade - Mehrstufige Verdichtung - Vakuumpumpen - Ventile - An· trieb und Regelung - Anordnung und Ausführung • . . . . • . • • • , 169 Inhaltsverzeichnis. IX Seite IV. Die Kolbenpumpen. Bearbeitet von Dipl.-Ing. Ch. Bouche, Berlin. Saugwirkung - Pumpenarten - Berechnung der Ventile - Wirkungsgrade, Kraftbedatf- Ausführung der Pumpen. • . • • • • • • • • • • . • • • 180 V. Pumpen und Kompressoren verschiedener Bauart. Bearbeitet von Dipl.-lng. Ch. Bouche, Berlin. Strahler - Druckluftförderer (Mammutpumpen) - Kapselwerke • • • • • 191 Schwungräder, Massenausgleich, Schwingungen und Regler. Bearbeitet von Prof. H. Dubbel, Berlin. Schwungradberechnung (Die Wirkungen der Massen; Das Tangentialdruck diagramm; Berücksichtigung der Resonanz bei Wechselstrommaschinen; Wider stand unmittelbar an der Kolbenstange; Ruhe des Ganges) • • • • • • • • 196 Massenausgleich (Einzy!indennaschinen; Mehrzylindermaschinen) . . . • • • 200 Schwingungen (Drehschwingungen, Biegeschwingungen) . • . . . • . . • . 204 Regler (Die Muffenregler; Die Flachregler; Die Leistungsregler: Die indirekt wirkenden Regler) • • • • • . • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 205 Die Kondensation. Bearbeitet von Prof. H. Dubbel, Berlin. Mischkondensation - Oberflächenkondensation - Die Luftpumpen - Strahler- und Schleuderluftpumpen - Entölung - Rückkühlung • • • • • • 214 Die umlaufenden Kraft• und Arbeitsmaschinen. I. Wasserturbinen. Bearbeitet von Prof. Dr.-lng. Fr.Oesterlen, Han- nover. Hauptgleichungen - Unterscheidung der Turbinen - Überdruckturbinen (Berechnung und Entwurf - Bau von Leit- und Laufrad von Fraucisturbinen - Aufbau und Anordnung der Fraucisturbinen - Axialschub - Verhalten der Fraucisturbinen im Betrieb - Propeller-und Kaplanturbinen) - Freistrahl turblnen (Berechnung und Entwurf - Bau von Laufrad und Diise - Aufbau der Becherturbinen, ihre spez. Drehzahlen und Wirkungsgrade) • • • • • • • 226 II. Die Kreiselpumpen. Bearbeitet von Prof. Dr.-Ing. E. Sörensen, Dresden. Leistung, Aufbau - Verluste, Wirkungsgrad - Berechnung - Leitapparat - Betriebsverhalten - Gestaltung - Anwendungsgebiete • • • • • • • • • • 273 111. Die Dampfturbinen. Bearbeitet von Prof. Dr.-Ing. H. Baer, Breslau. Grundlagen der Berechnung - Die Gleichdruckturbine - Die Überdruck turbine - Geschwindigkeitsstufung- Die Kennzahl-Berechnung der Diisen höhen:und SchaufellAngen - Strahlablenkung - Stopfbüchsen und Stopfbüchsen verluste - Dampfreibung und Ventilationsarbeit - Ausführung der Diisen und Schaufeln - Aufbau der Dampfturbine - Wirkungsgrade und Dampfverbrauch - Sonstige Konstruktionseinzelheiten - Die Regelung - Berechnungsbeispiele 291 IV. Turbokompressoren und Gebläse. Bearbeitet von Prof. Dr.-Ing. H. Baer, Breslau Die eingeleitete mechanische Arbeit und die Zustandsänderung - Grundlagen der Berechnung - Stufenzahl - Spaltverluste - Querschnitte - Schaufelform - Ausführung und Einzelheiten - Charakteristik - Das Pumpen - Berech- nungsbeispiel eini"S Gebläses • • • • • • • • • • • • • • • • • • • . • • • 328 Abwärmeverwertung. Bearbeitet von Prof. Dr.-Ing. W. Pauer, Dresden. Abwärmequellen (Abwärme von Wärmekraftmaschinen - Abwärme von KlUte· maschinen-Abwärme aus Wärmeprozessen)- Abwärmeverwertung beiDampf kraftanlagen (Thermische Grundlagen - Berechnung der Ve rbrauchszahlen und Maschinenabmessungen - Wahl des Maschinensystems - Bauliche Ausführungen - Die Verbindung der Raumheizung mit Dampfkraftanlagen - Speisewasser• vorwärmung mit Anzapfdampf) - Abhitzeverwertung (Großgasmaschinen - Dieselmaschinen - Gasgeneratoren - Industrielle Öfen) - Bauliche Ausführung von Abhitzekesseln • • • • • . • . • • • • . • • • • • • • • • • • • • • 338
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