antriebstechnik 12/2018

FVA AKTUELL

FVA AKTUELL Fehlertolerante Flankentopografie In der Verzahnungsauslegung sind den Auslegungskriterien nach einer ausreichenden Lebensdauer und einem niedrigen Verzahnungsgeräusch Rechnung zu tragen. Zudem ist der Ausschuss in der Fertigung auf ein Minimum zu reduzieren. Dabei stellen insbesondere Kegelradverzahnungen aufgrund der komplexen Kontaktgeometrie und der betriebsabhängigen Eingriffsbedingungen eine Herausforderung in der Auslegung dar. In der Praxis auftretende Abweichungen, resultierend aus dem Fertigungsprozess sowie der Montage der Radsätze, beeinflussen zudem das Einsatzverhalten einer Verzahnung. Eine umfassende Berücksichtigung der zu erwartenden Abweichungen im Auslegungsprozess durch fertigungstoleranzabhängige Variation der Forschungsvorhaben Mikrogeometrie sowie der Einbautoleranzen erfolgt bisher nicht. FVA 739 I IGF-Nr. 18450 BG Der Gegenstand des Forschungsvorhabens „Fehlertolerante Flankentopografie“ war die Entwicklung eines Algorithmus zur Optimierung der Mikrogeometrie von Kegelradverzahnungen, sodass die Verzahnung auch im Toleranzfeld der Fertigungs- und Montageabweichungen sowie bei variierenden Betriebsparametern ein robustes Einsatzverhalten aufweist. Die Berechnungsmethode zur Variantenrechnung sowie die Algorithmen zur Auswertung der Ergebnisse konnten erfolgreich entwickelt werden. Das Berechnungsvorgehen ermöglicht im ersten Schritt die Optimierung der Ritzelmikrogeometrie bei einem reduzierten Variantenumfang, um die Berechnungsdauer auf ein praktikables Maß zu begrenzen. Weiterhin kann in einem zweiten Berechnungsschritt die Sensitivität der Verzahnungsauslegung bei realistischen Fertigungs- und Montageabweichungen im Rahmen einer virtuellen Produktion bewertet werden. Die Berechnungsmethode sowie das Programm BECAL 5 konnten erfolgreich validiert werden. Hierzu wurde eine Kegelradmesszelle konstruiert und gefertigt, die die Untersuchung des dynamischen Anregungsverhaltens unter Last sowie der lastfreien und lastbedingten Verlagerungen ermöglichte. Die Gegenüberstellung der berechneten und gemessenen Drehfehler unter Last zeigt in der Ausgangsbetrachtung signifikante Abweichungen. Als Grund hierfür wurde die, der Zahnkontaktanalyse vorgelagerte, Verlagerungsberechnung identifiziert. Die Berechnung der lastbedingten Verlagerungen aus den Biegelinien der Ritzel- und Tellerradachse berücksichtigt derzeit nicht die Verdrehung der Ritzel- gegenüber der Tellerradflanke durch die horizontale Verkippung der Ritzelachse. Die Verdrehung der Ritzel- und Tellerradflanke kann näherungsweise durch eine lastbedingte Spiralwinkeländerung dargestellt werden. Die Berechnung des Drehfehlers unter Last in der FE-basierten Zahnkontaktanalyse ZaKo3D bei Vorgabe der lastbedingten Verlagerungen und Spiralwinkeländerung zeigt eine sehr hohe Übereinstimmung mit den gemessenen Werten. Dabei führt die Verdrehung der Zahnflanken zu einer signifikanten Tragbildverlagerung. In der Folge ist die Zunahme der Gesamtüberdeckung unter Last begrenzt. Die Berechnungsergebnisse bestätigen somit das Defizit in der Berechnung der lastbedingten Verlagerungen. Härtbarkeit Großzahnräder Hochbelastete Verzahnungen werden i. d. R. einsatzgehärtet, um den Festigkeitsanforderungen gerecht zu werden. Bei ihrer Auslegung muss eine Reihe von Zahnradschäden, wie bspw. Zahnflankenbruch und Zahnfußbruch berücksichtigt werden. Zur Minderung des Schadensrisikos für die Schadensart Flankenbruch ist an der Zahnflanke unter Umständen eine höhere Einsatzhärtungstiefe notwendig. Damit ist zwangsläufig eine Erhöhung der Einsatzhärtungstiefe im Zahnfuß verbunden. In den Vorhaben FVA-Nr. 8 und IGF-Nr. 9880/FVA 271 wurde gezeigt, dass bei erhöhter CHD im Zahnfuß eine Minderung der Zahnfußtrag- fähigkeit zu berücksichtigen ist. Diese Ergebnisse basieren auf Werkstoffen mit geringer bis mittlerer Härtbarkeit. Im Rahmen dieses Vorhabens wird der Einfluss einer Forschungsvorhaben FVA 740 I IGF-Nr. 18477 N erhöhten Einsatzhärtungstiefe und auch der Baugröße auf die Zahnfußtragfähigkeit von Verzahnungen aus Werkstoffen höherer bis hin zu höchster Härtbarkeit untersucht. Dabei werden vier Werkstoffe mit höherer bis höchster Härtbarkeit untersucht. Neben theoretischen Untersuchungen erfolgen experimentelle Untersuchungen an Prüfräder der Baugröße Modul 5 mm, 8 mm und 12 mm. Die Einsatzhärtungstiefe wird dabei zwischen 0,15 × m n bis zu etwa 0,40 × m n im Zahnfuß eingestellt. Die Untersuchungen haben gezeigt, dass für Werkstoffe mit höherer Härtbarkeit die Minderung in der Zahnfußtragfähigkeit geringer ausfällt als für Werkstoffe mit geringer bis mittlerer Härtbarkeit. Des Weiteren konnte der Baugrößeneinfluss in Übereinstimmung mit AVIF-A22/FVA-Nr. 162 für den Werkstoff 17CrNiMo6 (18CrNiMo7-6) bestätigt werden, der etwas weniger stark abfällt im Vergleich zur Normangabe. Auf Basis der Ergebnisse ist somit eine zuverlässige Dimensionierung von Zahnrädern größerer Baugröße aus Werkstoffen hoher bis höchster Härtbarkeit und unter besonderer Berücksichtigung einer erhöhten Einsatzhärtungstiefe im Zahnfuß möglich. Somit können Festigkeitsreserven hinsichtlich Zahnfußtragfähigkeit im Vergleich zu Werkstoffen geringer bis mittlerer Härtbarkeit besser genutzt werden. Das IGF-Vorhaben IGF-Nr. 18477 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. Autoren: Christian Güntner, Forschungsstelle für Zahnräder und Getriebebau, FZG, TU München Kontakt: Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V. (FVA), Eva Robens, Tel.: 069/6603-1888 Das IGF-Vorhaben IGF-Nr. 18450 BG 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. Autoren: Dr. Stefan Schumann, Institut für Maschinenelemente und Maschinenkonstruktion, TU Dresden, Moritz Trippe, Werkzeugmaschinenlabor, RWTH Aachen Kontakt: Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V. (FVA), Christian Kunze, Tel.: 069/6603-1674 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 12/2018

MAGAZIN Bau von neuem Firmensitz begonnen Im burgenländischen Jois entsteht der neue Firmensitz von Elra- Antriebstechnik. Bis Ende 2019 entsteht dort eine moderne Betriebsstätte mit 55 Arbeitsplätzen für die Produktion von maßgeschneiderten Antriebslösungen. Das Unternehmen investiert 5 Mio. EUR in das Projekt, das einen Kapazitätsausbau von weiteren 50 Mitarbeitern ermöglicht. Gemeinsam mit Landeshauptmann Hans Niessl, Bürgermeister Johannes Steurer und Architekt Hans Peter Halbritter setzten die Geschäftsführer Susanne Duacsek und Walter Rauch Anfang November den ersten Spatenstich. Das Gebäude am Rande des Nationalparks Neusiedlersee-Seewinkel wird in ökologischer Bauweise errichtet und mit energieeffizienten Heiz- und Kühlsystemen ausgestattet. Im Rahmen des Events wurde Walter Rauch, der das Familienunternehmen vor 40 Jahren gründete, die Re-Zertifizierungsurkunde der Leitbetriebe Austria verliehen. www.elra.at Lenze verbucht neuen Umsatz-Rekord Die Lenze-Gruppe hat im Geschäftsjahr 2017/2018 den Konzernumsatz um 9,2 % auf 741 Mio. EUR gesteigert und lag damit deutlich über seinen Erwartungen. Das organische Umsatzwachstum betrug sogar 11,2 %. Der Jahresüberschuss wuchs um 21 %, insbesondere aufgrund einer sich günstig entwickelnden Steuerquote. Von der Wachstumsdynamik profitierten die Sparten Mechatronics und Automation Systems gleichermaßen. Auch der Umsatz in der Sparte Digital entwickelte sich im Berichtsjahr positiv. Lenze bietet mit seinen Töchtern Encoway und Logicline digitale Services und Lösungen entlang der gesamten Wertschöpfungskette an. Dazu zählen Zukunftsthemen rund um Industrie 4.0 und IoT, z. B. Remote und Predictive Maintenance, Big-Data-Management und -Analytics, Virtual Reality oder digitale Zwillinge. Für das Geschäftsjahr 2018/2019 rechnet der Vorstand mit einem moderaten Umsatz- und Ergebniswachstum. Bis 2020/2021 will das Unternehmen den Umsatz auf 850 Mio. EUR steigern. www.lenze.com DIE KUPPLUNG. FÜR DIE WELT DER PRÄZISION Sicherheitskupplungen Metallbalgkupplungen Elastomerkupplungen RW-KUPPLUNGEN.DE