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antriebstechnik 10/2016

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GETRIEBE UND

GETRIEBE UND GETRIEBEMOTOREN 04 Getriebezustandsbewertung nach mehrmonatigem Robustheitstest auf dem Systemprüfstand 05 Prinzip der Leistungsverzweigung im Differentialgetriebe auf zwei Planetenstufen (oben) und Leistungsdichteerhöhung mit vier und fünf Planeten für Leistungen bis 10 MW (unten) Ziel war es die erforderliche Leistung der Ölversorgung auf ein Mindestmaß zu reduzieren und gleichzeitig die minimal erforderlichen Ölmengen an den Verzahnungen und Lagern sicherzustellen. Nicht zuletzt spielt die richtige Wahl der Verzahnungsparameter in Bezug auf das Anregungsverhalten eine wichtige Rolle. Im Differentialgetriebe werden konsequent Geradverzahnungen eingesetzt. Das hat den Vorteil, dass keine Axialkräfte auftreten, die bei der vorliegenden Getriebegröße erheblich wären. Die Axialkräfte würden die Tragstruktur erheblich belasten und zu deutlich größeren Lagern an den Planetenträgern führen. Zudem tritt bei der Geradverzahnung kein Kippmoment an den Planeten auf, was eine optimale Lastverteilung in den Planetenlagern sicherstellt. Die Geradverzahnungen erfordern allerdings eine besondere Kenntnis zweckmäßiger Auslegungsparameter für ein günstiges Anregungsverhalten. Mit Hilfe der Mehrkörpersimulation konnte gezeigt werden, dass mit einer geeigneten Auslegung der Verzahnung die Körperschallanregung um Faktor 10 reduziert werden kann. Die Messung bestätigt, dass das Anregungsverhalten so auf das Niveau eines 3-MW-Getriebes gebracht wurde. Besser als erwartet Schließlich wurde die Zuverlässigkeit des Produktes mit Hilfe einer umfänglichen Validierungsstrategie nachgewiesen. Diese beruht im Wesentlichen auf den drei Säulen Funktion, Robustheit und Ermüdungslebensdauer. Die Validierung umfasst Tests auf Komponenten- und Systemprüfständen sowie einen Feldtest. Die Validierungsinhalte leiten sich aus den höchsten Risikoprioritätszahlen der FMEA ab. Mit den Funktionstests wurde die grundsätzliche Funktion des Systems unter verschieden Umgebungsbedingungen, wie beispielsweise die Schmierung oder die Leerlaufparameter bei Temperaturen von - 40 °C bis + 50 °C nachgewiesen. Mit den Komponententests konnten relevante Funktionen des Systems oder auch Prozessschritte validiert. Beispielsweise wurde die korrekte Aufbringung der Vorspannkraft auf die Planetenlager validiert werden. Auf dem Systemprüfstand wurde gemeinsam mit dem Kunden die Robustheit des Getriebes validiert. Abgeleitet aus den Antriebsstranglasten, konnten geeignete Lastkollektive mit Überlastanteilen von bis zu 200 % der Nennlast aufgebracht werden. Auch externe Lasten wie die Rotorbiegemomente wurden in das Getriebe eingeleitet. Während des Prüflaufs wurden umfängliche Messungen mit einer getriebeinternen Sensorik durchgeführt. So wurden die Lagertemperaturen, Öldrücke und nicht zuletzt die Lastverteilung im Getriebe gemessen. Die Messungen bestätigten die Lastverteilung sowie die in der Auslegung angenommenen Randbedingungen. So konnten Breitenlastverteilungen von K Fβ ≈ 1,20 und K γ < 1,05 nachgewiesen werden. Nach mehrmonatigem Prüflauf auf dem Systemprüfstand wurde das Getriebe vollständig demontiert und inspiziert. Der Fokus lag dabei auf den Wälzkontakten zum einen, aber auch auf den in der FMEA als kritisch bewerteten Funktionselementen, wie z. B. Flansch- oder Welle-/Nabe-Verbindungen. Die Tragbilder der Lager- und Verzahnungen bestätigten die Auslegung, der Gesamtzustand übertraf die Erwartungen deutlich. Kooperation als Erfolgsfaktor Letztlich konnte nach mehrjähriger Entwicklungszeit die Systemzuverlässigkeit mit Hilfe aufwändiger Simulationen und konsequenter methodischer Entwicklung sichergestellt werden und im Rahmen der umfänglichen Validierung bestätigt werden. Die enge Kooperation zwischen Anlagenbauer, Getriebehersteller und Unterlieferanten hat sich dabei als ein maßgeblicher Erfolgsfaktor herausgestellt. Das Produkt ist dank der simultanen Prozessentwicklung bereit mit stabilen Prozessen in Serie für Offshore- Parks in Europa gefertigt zu werden. Das Differentialgetriebe erweist sich als robustes Getriebekonzept, welches Potential für die nächste Generation der Leistungsklasse 9 bis 10 MW ausweist. Aufgrund des Leistungsverzweigungsprinzips auf zwei Planetenstufen lassen sich mühelos fünf Planeten je Stufe bei gleicher Übersetzung und gleichem Bauraum einsetzen. Drehmomentsteigerungen auf mehr als 12 000 kNm sind bei gleichem Getriebeaußenabmaßen und gleichen Komponentengrößen ohne weiteres möglich. Dies ist ein bedeutender Vorteil für die gesamte Lieferkette im Hinblick auf Fertigungsverfahren der Ur- und Umformung sowie der mechanischen Bearbeitung, der innerbetrieblichen Logistik sowie dem Transport. Nicht zuletzt können die Entwicklungs- und Validierungskosten durch Beibehaltung des validierten Getriebedesigns auf ein Mindestmaß reduziert werden. www.zf.com 36 antriebstechnik 10/2016

GETRIEBE UND GETRIEBEMOTOREN Präzise Zykloidgetriebe für die Werkzeugmaschine Mit einem Hystereseverlust von weniger als 1 arcmin arbeiten die Vollwellen- Getriebeköpfe der RH-N-Serie von Nabtesco sehr genau. Sie basieren auf den kompakten RV-N-Einbausätzen und sind auf den europäischen Markt zugeschnitten. Ein integriertes Antriebsritzel und ein Motorflansch für alle gängigen Motortypen stellen eine schnelle und einfache Integration in die Werkzeugmaschine sicher. Die Getriebeköpfe sind sowohl mit Wellen- als auch mit Gehäuserotation verfügbar. Der Werkzeugwechsel lässt sich hierbei mit geringem Aufwand über den Gehäuseantrieb erledigen. Zudem ermöglicht dieser Aufbau ein geradzahliges Untersetzungsverhältnis, was die Programmierung der Steuerung erleichtert. Die zykloide Bauweise der Getriebe mit zweistufigem Untersetzungsprinzip sorgt außerdem für einen minimalen Verschleiß – ein Vorteil gegenüber herkömmlichen Planetengetrieben. Dies stellt ein geringes Spiel über die komplette Lebensdauer von teilweise mehreren zehntausend Betriebsstunden sicher. Da gerade in der Werkzeugmaschinenindustrie Standardbauteile nicht immer die optimale Wahl sind, bietet Nabtesco im Rahmen der Projektierung stets die Möglichkeit des Customizings: Der Hersteller passt seine Zykloidgetriebe auf Wunsch exakt an die Anwenderanforderungen an. Bei den RH-N-Getrieben kann das Unternehmen z. B. Ausführungen mit genaueren Rundläufen an der Abtriebswelle oder eine hochintegrierte, auf die Kundenanwendung zugeschnittene Antriebslösung generieren. www.nabtesco.de Maßgeschneiderte Antriebstechnik für Roboter SPN Schwaben Präzision präsentiert auf der Motek 2016 ein 3-stufiges Präzisions- Kegelradgetriebe mit Mediendurchführung für einen führenden Anbieter von Robotern und automatischen Applikationssystemen. Die Entwicklung und Serienfertigung konzentriert sich auf die letzten drei Achsen. Den Getriebeeingang bilden drei Antriebswellen, die bei der Robotermontage mit dem jeweiligen Antriebsmotor verbunden werden. Die ersten Getriebestufen bestehen aus geschliffenen und spielfrei einstellbaren Stirnradstufen mit hohen Anforderungen an Rundlauf und Gleichförmigkeit. Die Kinematik setzt sich aus teilweise hintereinander angeordneten, mit speziellen Achswinkeln ausgelegten Kegelrädern zusammen. Besonders wichtig ist ein minimales Verdreh-Spiel. Ebenfalls maßgeschneidert für die Anwendung ist der Antrieb mit Hohlwelle: Im Zentrum des Getriebes gibt es einen Kanal von 70 cm Länge für den Transport aller für die Prozesse notwendigen Medien. Die innere Wandfläche des Kanals ist frei von Absätzen oder Kanten, um ein Aufscheuern der Kabel und Schläuche durch Reibung zu verhindern. www.spn-hopf.de ∙ 97,78% Zeitersparnis durch extrem schnelle Montage ∙ Kein Bohren und Reiben, 100% weniger Späne ∙ Höchste Montagefreundlichkeit Sie haben noch Fragen? Wir beraten Sie gern: Tel. +49 7931 493-10800 Große Erfindungen zeigen sich im Detail. INIRA pinning revolutioniert das Verstiften von Zahnstangen. Besuchen Sie uns auf der Motek in Stuttgart, vom 10.–13. Oktober 2016, Halle 8, Stand 8121 WITTENSTEIN alpha – intelligente Antriebssysteme www.wittenstein-alpha.de/INIRA Mehr zu INIRA pinning und weiteren innovativen Konzepten für die effiziente Zahnstangen- Montage. alpha

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