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antriebstechnik 11/2017

antriebstechnik 11/2017

FVA AKTUELL

FVA AKTUELL Gelenkwellen-Längenausgleich Erhöhte Drehmomentdichten behindern reibwertabhängig die axiale Ver- Forschungsvorhaben FVA 505 II schieblichkeit im Längenausgleich IGF-Nr. 17142 N einer Gelenkwelle, woraus signifikante Anschlusskräfte und -momente resultieren können. Diese Schnittstellenlasten führen häufig bei den benachbarten Komponenten des Antriebsstrangs zu vorzeitigen Schäden, da ihre Größe bislang nur schwer vorher bestimmbar war. So gehen übliche Annahmen zur Verschiebekraft von zu geringen Werten aus, was eine Unterdimensionierung der Anschlussteile zur Folge hat. Ebenso stellen die bisher verwendeten Schmierstoffe und Beschichtungen im Längenausgleich der Gelenkwelle keine optimale Lösung dar. Die Standardschmierstoffe versagen beim Verschleißschutz und die bisher verwendete Beschichtung kann für höhere Temperaturen nicht eingesetzt werden. Im Fokus dieses Vorhabens stand daher, alternative am Markt verfügbare Schmierstoffe und Beschichtungen in dieser Anwendung zu testen und konkrete Aussagen zu den tatsächlich auftretenden Reibwerten sowie dem Verschleißverhalten geben zu können. Ziel war dabei, die Reibwerte im Längenausgleich zu reduzieren, den Verschleiß zu verringern und die Einsatztemperatur zu erhöhen. Als Ergebnis der umfangreichen Untersuchungen konnte festgestellt werden, dass einzelne Schmierstoffe eine signifikante Verbesserung gegenüber der Referenz (Shell Retinax LX2) ermöglichen. Einerseits konnte der Reibwert unter betriebsüblicher Torsionsbelastung um ca. 25 % gesenkt werden. Andererseits konnte mit diesen Schmierstoffen, verglichen zum Referenzschmierstoff, eine erheblich zuverlässigere Trennung der Kontaktflächen erreicht werden, wodurch zuverlässig ein Fressen der Verzahnung verhindert wird. Durch die gleichzeitige Anwendung von Beschichtungen kann der Reibwert bis zu 75 % gegenüber dem alleinigen Einsatz des Referenzschmierstoffs gesenkt werden. Dabei ist allerdings die bislang gültige Temperaturgrenze der Referenzbeschichtung aus Polyamid 11 von ca. 70 °C zu beachten. Mit den untersuchten alternativen Beschichtungen konnte der Reibwert zwar nur auf 50 % reduziert werden, dies aber in Verbindung mit einem deutlich vergrößerten Einsatztemperaturbereich gemäß Herstellerangaben von bis zu 300 °C. Die Reibwert- und Verschleißuntersuchungen wurden innerhalb des Projekts aus Vergleichbarkeitsgründen bei Raumtemperatur (20 °C) gefahren. Zu den getesteten Schmierstoffen und Beschichtungen wurden außerdem Prognosegleichungen aufgestellt, mit denen die Auslegung von Gelenkwellen bezüglich Anschlusslasten und Lebensdauer bei Nutzung der neuen Schmierstoffe und Beschichtungen unterstützt werden. Freilauf Lebensdauer – kombinierte Radial- und Drehmomentbelastung Als Freilauf wird ein Maschinenelement bezeichnet, welches eine richtungsabhängige Drehmomentübertragung ermöglicht. Derzeit werden Freiläufe in Hinsicht auf Beanspruchung und Lebensdauer mit den FVA-Berechnungsprogrammen LD Forschungsvorhaben FVA 694 I IGF-Nr. 17157 N und JFRED ausgelegt. In dieser Berechnungsumgebung wird zur Bestimmung der Lebensdauer lediglich der anzustrebende Fall einer reinen Drehmomentbelastung verwendet. In praktischen Anwendungen konstruktiv nicht vermeidbare Zusatzbelastungen (radiale Kräfte, Wellenverkippung) bleiben unberücksichtigt. Eine Wellenverkippung bzw. eine radiale Zusatzbelastung führt der Erwartung nach zu einer Überhöhung der Belastung auf der Seite der Krafteinleitung, während die gegenüberliegende Seite entlastet wird. Dabei hat die Schädigung der höher belasteten Stelle einen größeren, lebensdauermindernden Einfluss, als die Entlastung eine Lebensdauererhöhung hervorrufen kann. Mithilfe von Simulation und Versuch wurden Erkenntnisse bezüglich der Wirkmechanismen und der Lastverteilung von kombiniert belasteten Freiläufen ermittelt. Hier hat sich gezeigt, dass die Kopplung der Berechnungsvorgänge von Freiläufen und Zylinderrollenlagern zur Abschätzung der resultierenden Beanspruchungen eines radial belasteten Freilaufs zielführend ist. Die bis zu diesem Zeitpunkt gängige Lebensdauerbestimmung durch Berechnung der Einzelerlebenswahrscheinlichkeiten für den Außenring, den Innenstern und den Klemmrollensatz wurde mit der für jeden Kontaktpunkt vorliegenden Beanspruchung erweitert. Die Bestimmung der Einzelerlebenswahrscheinlichkeiten der drei oben genannten Komponenten kann nun für jeden einzelnen Kontakt durchgeführt werden und resultiert in einer guten Näherung der Lebensdauerbestimmung in Bezug auf die Versuchsergebnisse. Aufbauend auf den Versuchs- und Simulationsergebnissen wurde damit das bestehende Berechnungsmodell angepasst, sodass der Einfluss von radialen Zusatzlasten und einer Verkippung berücksichtigt werden kann. Das angepasste Modell kann nun von den Anwendern in den üblichen Berechnungsprogrammen implementiert werden. Das IGF-Vorhaben 17157 N der Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V. (FVA) wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. Autor: Technische Universität Clausthal Institut für Maschinenwesen, IMW, Clausthal-Zellerfeld Kontakt: Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V. (FVA), Peter Exner, Tel.: 069/6603-1610 Das IGF-Vorhaben 17142 N der Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V. (FVA) wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. Autor: Rico Schmelter, Technische Universität Clausthal Institut für Maschinenwesen, IMW, Clausthal-Zellerfeld Kontakt: Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V. (FVA), Dirk Arnold, Tel.: 069/6603-1632 Forschungsvereinigung Antriebstechnik e. V. Lyoner Str. 18, 60528 Frankfurt Tel.: 069 / 6603-1515 E-Mail: info@fva-net.de Internet: www.fva-net.de 6 antriebstechnik 11/2017

MAGAZIN Veranstaltungs-Tipps ein Service von antriebstechnik.de Thema Termin Ort Veranstalter/Anmeldung Kongress/ Tagung Seminar Workshop Messe Sonstiges Programmierung mit JavaScript in der FVA-Workbench 05.12.2017 Garching FVA n Berechnung und Automatisierung mit Scripting in der FVA-Workbench 06.12.2017 Garching FVA n Schadensanalyse von Wälzlagerschäden 12.–13.12.2017 Garching FVA n Wege zu energieeffizienten elektrischen Antriebssystemen 19.–20.12.2017 Dresden FVA n Ob Kongress, Tagung, Seminar oder Messe – was sonst noch los ist in der Welt der Antriebstechnik, finden Sie in unserem Terminkalender auf www.antriebstechnik.de – Hier finden Sie auch die Direktkontakte zu unseren Veranstaltungs-Tipps. Antriebstechnik erwartet Umsatzplus von 5 % Im Rahmen der Mitgliederversammlung des VDMA-Fachverbands Antriebstechnik wurde Wilhelm Rehm, Mitglied des Vorstands der ZF Friedrichshafen AG, für eine zweite Amtszeit als Vorsitzender des Fachverbands bestätigt. Zu seinem Stellvertreter wurde Ekrem Sirman, Vorstandsvorsitzender Harmonic Drive AG, wiedergewählt. „Als Antriebstechniker ist uns der ständige Wandel und die Transformation in die Wiege gelegt. Auch die Digitalisierung, Industrie 4.0 und die Elektrifizierung des Antriebsstrangs werden wir erfolgreich gestalten“, sagt Rehm. Ein weiteres Thema war die konjunkturelle Lage der Antriebstechnik: Bis August dieses Jahres verzeichnet die Antriebstechnik ein Umsatzplus von 9 %. Das bisherige Jahr 2017 verlief somit besser als erwartet und wird voraussichtlich mit einem Plus von 5 % abschließen. Für 2018 erwartet die Antriebstechnik ein Umsatzplus von 4 %. „Unsere globale Wettbewerbsfähigkeit ist hoch. Die deutsche Antriebstechnik ist Technologieführer und der Standort Deutschland kann mit einer intelligenten Produktion überzeugen“, sagt Rehm. www.vdma.org Erster sterilisierbarer Encoder Das erste sterilisierbare Antriebssystem. maxon bringt einen sterilisierbaren Encoder auf den Markt. Damit erhalten Kunden ein System, das vom BLDC-Motor über das Getriebe bis zum Sensor 1000 Zyklen im Autoklaven aushält. Eigenschaften des sterilisierbaren Antriebssystems maxon ECX Motor Bis zu 120000 min -1 , laufruhig, geringe Wärmeentwicklung. maxon GPX Getriebe Für hohe Drehmomente und Speed. Bis zu 90% Wirkungsgrad. maxon ENX Encoder Erhältlich als Inkremental- (1024 Impulse) und Absolut-Version (4096 Schritte). Kurze Lieferzeit Online konfigurierbar und lieferbereit in spätestens 11 Tagen. sterilisierbar.maxonmotor.de

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