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antriebstechnik 5/2018

antriebstechnik 5/2018

MAGAZIN FVA AKTUELL

MAGAZIN FVA AKTUELL RWDR-Dynamik II Ein mit konstanter Wellendrehzahl betriebener Radialwellendichtring (RWDR) scheint auf den ersten Blick stationär beansprucht. Bei genauerer Betrachtung wird deutlich, dass es sich um einen instationären Zustand mit komplexen Wechselwirkungen der Parameter des Dichtsystems handelt. Liegt z. B. bei einem eingelaufenen Dichtring eine bestimmte Kontaktpressung vor, welche die Reibleistung bestimmt, so ändert sich dieser Zustand durch Temperatureinfluss, Alterung und durch Verschleiß. Der Verschleiß an Dichtring und Welle verändert z. B. die Pressung im Kontakt und reduziert die Reibleistung, was sich in geänderten thermischen Bedingungen auswirkt und Rückwirkung auf den Verschleiß hat. Zudem können in der Praxis Wellenvibrationen auftreten, die für weitere instationäre Vorgänge verantwortlich sind. In dem Vorhaben FVA 574 II wurden die transienten Dichtsystemparameter über einen integrierten Berechnungsansatz zugänglich gemacht. Der entwickelte Ansatz setzt sich aus vier Submodellen zusammen, die wechselseitig durch Ein- und Ausgabe voneinander abhängen: n Im FE-Modell in Abaqus wird die modellierte RWDR-Geometrie durch eine Verschiebung der Welle aufgeweitet, woraus die Kontaktpressung resultiert. Die Temperaturverteilung wird ausgehend von der Kontakttemperatur berechnet und der Verschleiß an der Dichtkante wird über eine Geometrieanpassung simuliert. n Mit dem Reibmodell nach Engelke kann außer dem Reibmoment auch die Kontakttemperatur ermittelt werden. n Das analytische, reibenergiebasierte Verschleißmodell geht von einem linearen Zusammenhang zwischen Reibarbeit und Verschleißvolumen aus, dabei ist der Proportionalitätsfaktor empirisch zu ermitteln. n Das Materialmodell dient zur Beschreibung der viskoelastischen und quasistatischen Elastomereigenschaften, also der Steifigkeit in Abhängigkeit von Temperatur, Zeit und Dehnung. Außer diesen mechanischen Eigenschaften fließen auch die thermischen Größen in das Modell ein. Für die untersuchte Elastomer-Öl-Welle-Paarung wurde der Berechnungsansatz anhand von Versuchswerten umfassend validiert. Die Validierung zeigte u. a., dass die Berührbreite im Neuzustand des RWDRs sowie nach verschiedenen Verschleißwegen in Simulation und Experiment für eine Verschleißprognose gut übereinstimmt. Die Berührbreite der Dichtlippe ist ein wichtiger Parameter, da sie nicht nur als Verschleißindikator dient, sondern auch bei der Reibmomentberechnung mit einfließt. Mit den Ergebnissen des Forschungsvorhabens kann eine gute Abschätzung der Verlustleistung, des Verschleißes und vieler weiterer Parameter des Dichtsystems über eine Berechnung erfolgen. Weiterhin lässt sich eine Aussage über den Kontaktverlust der Dichtlippe unter dynamischer Wellenauslenkung treffen. Somit kann erstmals das instationäre Betriebsverhalten eines RWDRs über der Einsatzzeit berechnet werden. Die kostenintensive Prototypenherstellung und zeitaufwändige Prüfstandsversuche können dadurch auf ein Minimum reduziert werden. Forschungsvorhaben FVA 574 II IGF-Nr. 17449 N/1 Das IGF-Vorhaben 17449 N/1 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. Kontakt: Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V. (FVA), Peter Exner, Tel.: 069/6603-1610 Grenzlastkriterien Passfederverbindungen II Ziel des Vorhabens war die Übertragung der im Vorlaufvorhaben an scheibenförmigen Naben gewonnenen Erkenntnisse zur Übertragungsfähigkeit von rein torsionsbeanspruchten Passfederverbindungen auf reale Nabengeometrien. Weiterhin sollte eine wissenschaftliche Absicherung der im Rechengang der DIN 6892 enthaltenen Parameter erfolgen, weil diese teilweise ausschließlich auf empirischen Erkenntnissen (Erfahrungen aus der Praxis) beruhten. Im Projekt wurde daher eine Vielzahl von Ermüdungsversuchen mit drei verschiedenen Stahl-Werkstoffen durchgeführt. Auswertungskriterium war eine praktisch Forschungsvereinigung Antriebstechnik e. V. Lyoner Str. 18, 60528 Frankfurt Tel.: 069 / 6603-1515 E-Mail: info@fva-net.de Internet: www.fva-net.de Forschungsvorhaben FVA 600 II IGF-Nr. 18329 BR noch zulässige Nutaufweitung als Resultat der maximal zulässigen Flächenpressung. In allen Fällen war die Wellennut kritisch. Für den Werkstoff C45 wurden diesbezüglich aussagekräftige Ergebnisse erzielt. Nicht im gleichen Maße gelang dies bei den höherfesten Werkstoffen 42CrMo4+QT und 16MnCr5 (einsatzgehärtet), da der Wellenbruch (ausgehend von der Wellennut) früher eintrat als die definierte Nutaufweitung. Für die Auslegung dieser (Wellen-)Werkstoffe ist demnach die DIN 743 maßgebend. Die werkstoffabhängigen Versagenskriterien sind zusammen mit den ertragbaren Beanspruchungen in der Abbildung veranschaulicht. Für den Werkstoff C45 (oder ähnliche feste Werkstoffe) ergeben sich folgende für die Praxis wertvolle neuen Erkenntnisse: Ausgehend von der Grenzpassfederlänge l tr /d = 1,3 können gegenüber der derzeitigen Verfahrensweise nach DIN 6892 mit abnehmender Passfederlänge bis zu 50 % höhere (schwellende) Drehmomente übertragen werden. Dieses Verhalten wurde in den bestehenden Stützfaktor f S längenabhängig integriert. Damit konnten alle weiteren in DIN 6892 enthaltenen Faktoren beibehalten werden, wodurch die zukünftige praktische Anwendung erleichtert wird. Die Übertragbarkeit dieser Ergebnisse auf höherfeste Werkstoffe war aus o. g. Gründen nicht möglich. Eine wichtige Erkenntnis bei diesen Werkstoffen ist, dass die in DIN 743 für reine Torsion ausgewiesenen Kerbwirkungszahlen teilweise erheblich von den hier, quasi ungewollt, ermittelten zur unsicheren Seite hin abweichen. Diesbezügliche Folgeuntersuchungen sind daher geplant. Das IGF-Vorhaben 18329 BR 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: Felix Kresinsky, Institut für Konstruktions- und Antriebstechnik, TU Chemnitz Kontakt: Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V. (FVA), Dirk Arnold, Tel.: 069/ 6603-1632 6 antriebstechnik 1-2/2018 5/2018

MAGAZIN Aufsichtsrat neu zusammengesetzt Die Besetzung des Aufsichtsrats von Wittenstein hat sich verändert. Neu im Gremium ist Karl-Heinz Streibich, der auf den bisherigen stellvertretenden Vorsitzenden Manfred Biehal folgt. Mark Farny rückt als Arbeitnehmervertreter für Karin Markert nach, die das Unternehmen verlassen hat. Stefan Reineck wurde zum neuen stellvertretenden Aufsichtsratsvorsitzenden gewählt. Damit besteht das Gremium nun aus dem Aufsichtsratsvorsitzenden Manfred Wittenstein (Bild 3. v. r.); seinem Stellvertreter und Geschäftsführer von RMC Dr. Stefan Reineck (3. v. l.); Ronald Gleich, Geschäftsführender Gesellschafter der Horváth Akademie und Professor an der EBS (1. v. r.); Karl-Heinz Streibich, Vorstandvorsitzender der Software AG (2. v. r.); Jürgen Guckenberger, Leiter Applikationsberatung von Wittenstein Alpha und Arbeitnehmervertreter von Wittenstein (2. v. l.); und Mark Farny, Leiter Qualitätsmanagement und Arbeitnehmervertreter von Wittenstein (1. v. l.). www.wittenstein.de Partnerschaft für integrierte Antriebslösungen Hawe Hydraulik und STW Sensor-Technik Wiedemann haben eine Partnerschaft im Bereich der integrierten mechatronischen Antriebslösungen für mobile Maschinen geschlossen. Gemeinsam realisieren die beiden bayerischen Unternehmen nun komplette Systeme von der Hydraulik bis hin zu Automatisierung und Cloud-basierten Konzepten. STW bietet das gesamte Portfolio von Sensorik, Steuerungen, Mensch-Maschine-Schnittstellen bis hin zu Vernetzung, Datenmanagement und Cloud-Lösungen. Dieses passt zu den Hydraulikkomponenten, -steuerungen und -systemen von Hawe. Aus einem intelligenten Baukasten werden gemeinsame Entwicklungen angegangen. Somit haben die Hersteller von mobilen Arbeitsmaschinen nur noch einen Ansprechpartner für die gesamte Antriebslösung. Im Fokus werden laut der beiden Partner zukünftig Energieeffizienz, funktionale Sicherheit, Automatisierung, vorausschauende Wartung und weitere digitale und datenbasierte Funktionalitäten stehen. www.hawe.com www.stw-mm.com DIE KUPPLUNG. FÜR DIE WELT DER INDUSTRIE Sicherheitskupplungen Lamellenkupplungen Zahnkupplungen RW-KUPPLUNGEN.DE

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