Aufrufe
vor 2 Jahren

antriebstechnik 4/2016

antriebstechnik 4/2016

GETRIEBE UND

GETRIEBE UND GETRIEBEMOTOREN Getriebebau – Next Generation Einfluss der Getriebegehäusesteifigkeit auf die Verzahnungs-Laufeigenschaften – Teil 2 Jürg Langhart, Ioannis Zotos Die Entwicklung im Getriebebau geht in die Richtung leichterer Strukturen und höherer Leistungsdichte, was dazu führt, dass höhere Kräfte auf weichere Getriebe gehäuse einwirken. Die Annahme von einem unendlich steifen Gehäuse kann nicht mehr angewandt werden. Auf der anderen Seite ist eine Finite-Elemente-Analyse (FEA) mittlerweile ein Standardwerkzeug in der Gehäusekonstruktion. Ein logischer Schritt ist es somit, die FEA-Ergebnisse nahtlos in die Getriebeentwicklung zu integrieren. Lesen Sie weiter im Teil 2 der Artikelserie. Dipl. Ing. Jürg Langhart ist tätig im Vertrieb in der KISSsoft AG in Bubikon, Schweiz Dr. Ing. Ioannis Zotos ist Entwickler in der KISSsoft AG in Bubikon, Schweiz 52 antriebstechnik 4/2016

GETRIEBE UND GETRIEBEMOTOREN 01 Auswertung des Breitenlastfaktors über die Stufenplaneten 02 Kontaktanalyse mit Spannungsverlauf (links) und Spannungsverteilung am Rad (rechts) Bei den Stirnradverzahnungen ist von Interesse, welche der Verzahnungen der vier Planetenstufen am kritischsten ist. Zur einfachen Überprüfung wird in das Kisssys- Modell die Ansicht des Breitenlastfaktors in das UserInterface zugefügt. Somit lässt sich rasch erkennen, wie sich der Breitenlastfaktor unter Belastung mit und ohne Gehäuseverformung verhält. Die Resultate zeigen, dass die Berücksichtigung der Gehäusesteifigkeit die Verformungen leicht erhöhen und sich das Getriebe – wie zu erwarten – etwas‚ nachgiebiger verhält und bei fast allen Planetenstufen eine mehr oder weniger große Änderung des Breitenlastfaktors KHb bewirkt. Insgesamt hat aber die Gehäusesteifigkeit einen eher kleineren Einfluss als vermutet (Bild 01). Das kommt daher, dass der Einfluss der Gehäuse verformung zwar bei den Lagerverschiebungen klar ersichtlich ist, aber in der Ebene des Zahneingriffes schlussendlich eine eher geringe Auswirkung hat. Das deckt sich mit Beobachtungen von anderen Getrieben mit parallelen Wellen. Nachfolgend soll das Stirnradpaar Planet 4 – Hohlrad genauer untersucht werden, weil hier der Breitenlastfaktor KHb am größten ist, und somit diese Stufe die tiefste Sicherheit und Lebensdauer hat. Dazu gehen wir in der Berechnungskette einen Schritt zurück und schauen in der Wellenberechnung, wie für die einzelnen Räder der Breitenlastfaktor KHb (ohne Flankenkorrekturen) und der Vorschlag für eine optimale Flankenlinien-Winkelkorrektur CHb ist. Das ist eine wertvolle Zusatzinformation, um zu verstehen, wie sich die Flankendeformation in der Zahneingriffsebene zusammensetzt, da der Breitenlastfaktor keine Aussage über die Richtung der Flankendeformation gibt. Diese Werte werden verglichen mit dem Vorschlag für eine optimale Flankenlinien-Winkelkorrektur CHb für das Radpaar aus der Verzahnungsberechnung Tabelle 1. Es zeigt sich, dass beim Planetenrad (mit einem theoretisch exakt ausgerichteten Gegenrad und mit der Berücksichtigung der Gehäusenachgiebigkeit) eine optimale Flankenlinien-Winkelkorrektur von CHb = 37 μm erforderlich wäre. Bei der Hohlradverzahnung, welche bei der Rotormastwelle integriert ist, wäre eine optimale Flankenlinien-Winkelkorrektur von CHb = 31 μm erforderlich. Das es jedoch nicht praktikabel ist, an der Innenverzahnung Korrekturen anzubringen, werden die kumulierten Verzahnungskorrekturen von CHb = 52 μm an der Planetenverzahnung angebracht. Die Stirnrad-Kontaktanalyse unter Last gibt Aufschluss über den gesamten Zahneingriff mittels des Spannungs verlaufs oder der Spannungsverteilung am Rad (Bild 02). Dies bildet die Grundlage für Korrekturen in Flankensowie Profilrichtung. Der nachfolgende Schritt der Verzahnungskorrektur, zum Beispiel mit der Kisssoft Korrekturenauslegung, wird hier nicht gezeigt. Abschließend ist zu beachten, dass an allen 4 Planeten die gleiche Korrektur angewandt wird und folglich nach Festlegung der optimalen Korrektur zu überprüfen ist, wie die Breitenlast- und Spannungsverteilungen nun bei allen 4 Planeten sind. Planet 4 – Hohlrad ohne Gehäusesteifigkeit mit Gehäusesteifigkeit Breitenlast Faktor Optimale Korrektur Breitenlast Faktor Optimale Korrektur KHb CHb [µm] KHb CHb [µm] Planet 4 (Welle) 1.37 24 1.56 37 Hohlrad (Welle) 1.27 18 1.47 31 Verzahnung 1.42 32 1.67 52 Flankenlinien-Winkelkorrektur der einzelnen Räder in der Wellenberechnung antriebstechnik 4/2016 53

Aktuelle Ausgabe

Aktuelle Ausgabe