Aufrufe
vor 10 Monaten

antriebstechnik 12/2015

antriebstechnik 12/2015

SIMULATION I SPECIAL 03

SIMULATION I SPECIAL 03 Sicherheit gegen Flankenbruch in der Werkstofftiefe (einsatzgehärtete Verzahnung) fußspannung und den Einfluss örtlicher Ausfallwahrscheinlichkeiten zusammen. Dadurch kann aus der Zahnfußspannungsverteilung auf einen Kennwert der auftretenden Zahnfußspannung umgerechnet werden, der einen Sicherheitsnachweis zulässt. Das Verfahren erlaubt dadurch vor allem für Schrägverzahnungen eine genauere Bestimmung der maßgebenden Zahnfußspannung im Vergleich zu genormten Berechnungsverfahren. Bei der Bewertung der Zahnfußspannungen ist zu berücksichtigen, dass der Planet auch mit dem Hohlrad im Eingriff steht und die Zahnfußfestigkeit daher um den Wechsellastfaktor Y A zu reduzieren ist. Für die langsam laufende erste Planetenstufe wird der Eingriff Sonne-Planet bzgl. Graufleckentragfähigkeit überprüft. Dazu wird die relative örtliche Schmierfilmdicke herangezogen. Diese wird auf Basis der im Eingriff errechneten örtlichen Lasten, des örtlichen Gleitens der Flanken aufeinander und der sich dadurch einstellenden Erhöhung der Kontakttemperatur berechnet. Als Kriterium zur Beurteilung der Graufleckentragfähigkeit wird der Vergleich zwischen einer mindesterforderlichen relativen Schmierfilmdicke λ GFP als Schmierstoffkennwert und dem Rechenergebnis λ GF verwendet. Die rechnerische Sicherheit gegen Grauflecken wird nach Schrade [6] auf Basis der örtlichen relativen Schmierfilmdicke ermittelt: Die isotherme Schmierfilmdicke h min,iso wird um einen Gleitfaktor S erweitert, der den Einfluss der Blitztemperatur auf die Schmierstoffeigenschaften erfasst. Im Nenner wird die gemittelte Flankenrautiefe eingesetzt. Zusammenfassung Die zitierten Berechnungsmethoden zur Zahnradtragfähigkeit stellen Verfahren dar, die auf Basis örtlicher Berechnungen formuliert sind und experimentell validiert sind. Die Grundgedanken entsprechen denen der genormten Verfahren in ISO 6336 [1], ISO TS 15144 [3] und ISO DTS 19042 [2]. Mit den zitierten Verfahren sind genauere Bewertungen des Einflusses z. B. von Flankenmodifikationen durch Relativvergleich möglich. Wenn die praxisüblichen Festigkeitswerte für Werkstoff und Schmierstoff bekannt sind, können mit den Verfahren Sicherheitswerte ausgewiesen werden. Die dargestellten Ergebnisse zeigen einen Ausschnitt der Möglichkeiten, die die integrierte Betrachtung von Verzahnungstragfähigkeit und Systemsimulation bietet. Eine vollständige Auswertung der Berechnungen für alle Zahneingriffe des Getriebes ist sehr umfangreich. Es empfiehlt sich, als Übersicht eine Tabelle der relevanten Sicherheitswerte zu verwenden und dann in die Detaildarstellungen der Einzelstufen einzutauchen, wenn Optimierungsmaßnahmen durchgeführt werden. Das Potenzial einer guten Konstruktion lässt sich durch genaue Beurteilung und Abstimmung der Tragfähigkeit der einzelnen Zahneingriffe im Getriebesystem realisieren. Die Software Rikor wurde an der FZG mit finanzieller Unterstützung durch die Forschungsvereinigung Antriebstechnik (FVA) e.V. entwickelt. Nähere Informationen zur FVA-Workbench sind auf www.fva-service.de zu finden. www.fzg.mw.tum.de Literaturverzeichnis [1] ISO 6336: Calculation of load capacity of spur and helical gears, 2006 [2] ISODTS 19042: Tooth flank fracture, 2015 [3] ISO TR 15144: Calculation of micropitting load capacity of cylindrical spur and helical gears, 2014 [4] Neubauer, B.; Otto, M.; Stahl, K.: Efficient Calculation of Load Distribution and design of tooth flank midifications in planetary gear systems, VDI International Conference on gears, VDI-Berichte 2255, 2015 [5] Schinagl, S.: Zahnfußtragfähigkeit schrägverzahnter Stirnräder unter Berücksichtigung der Lastverteilung, Diss. TU München, 2002 [6] Schrade, U.: Einfluß von Verzahnungsgeometrie und Betriebs bedingungen auf die Graufleckentragfähigkeit von zahnradgetrieben, Diss. TU München, 2000 [7] Stahl, K.: Grübchentragfähigkeit einsatzgehärteter Gerad- und Schrägverzahnungen unter besonderer Berücksichtigung der Pressungsverteilung, Diss. TU München, 2001 [8] Witzig, J.: Flankenbruch – Eine Grenze der Zahnrad tragfähigkeit in der Werkstofftiefe, Diss. TU München, 2012 [9] Witzig, J.; Tobie, T.; Stahl, K.: Flankentragfähigkeit-Werkstofftiefe, FVA-Vorhaben Nr. 556, Heft Nr. 1000, Frankfurt am Main, 2012 Der Link zum Video Alle weiteren Bilder und Grafiken finden Sie hier zum Download: http://bit.ly/1QS2jAg 48 antriebstechnik 12/2015

SPECIAL I SIMULATION Innovation ohne Simulation? Oder: Wie finde ich zu Antriebsentwicklung die richtigen Simulationsmethoden? Martin Piechnick Die moderne Simulationstechnik hat einen Stand erreicht, der sie zum unverzichtbaren Werkzeug für Entwicklung wettbewerbsfähiger Antriebskomponenten und -systeme gemacht hat. Für Neueinsteiger in diese Technologie ist es oft schwierig, aus der Vielzahl von Möglichkeiten die für ihr Technologieumfeld geeigneten Methoden auszuwählen. Nur die richtige Auswahl hilft. Dr.-Ing. Martin Piechnick ist Geschäftsführer der marpitec GmbH in Aschaffenburg E ntwickler wettbewerbsfähiger Antriebssysteme werden mit ständig steigenden Anforderungen konfrontiert, die nicht selten an die Grenzen des technisch Umsetzbaren führen. Steigende Rohstoff- und Materialkosten, verschärfte Richtlinien in Bezug auf Sicherheit und Energieverbrauch sowie die Forderung nach max. Bedienkomfort und hohen Automatisierungsgraden sind nur einige der Randbedingungen, die den Einsatz modernster Entwicklungswerkzeuge unumgänglich machen. Zu Hilfe kommt dem Ingenieur ein weiterer Trend: allein in den vergangenen 20 bis 25 Jahren hat sich die Leistungsfähigkeit moderner Rechner- systeme um mehr als das 10 000-fache vergrößert. Diese Tatsache ging einher mit der Entwicklung von Simulationsprogrammen, deren Funktionalität noch vor 20 Jahren reine Utopie gewesen wäre. Die zunehmende Vielfalt dieser Systeme macht es schwierig, die für die eigenen Bedürfnisse optimal zugeschnittenen Werkzeuge auszuwählen. Alles geht! Der Entscheidung für ein Simulations-Werkzeug sollte die Überlegung vorausgehen, welche Fragen man mit diesem Tool beantworten möchte. Weiterhin sollte Klarheit antriebstechnik 12/2015 49

Aktuelle Ausgabe