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antriebstechnik 8/2020

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antriebstechnik 8/2020

FORSCHUNG UND

FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG 4 PRÜFSTANDSUNTERSUCHUNG UND VALIDIERUNG IM END-OF-LINE Die Untersuchungen der Windkraftverzahnung erfolgten aufgrund der Bauraum- und Leistungsrestriktionen des Prüfstandes am WZL ausschließlich im End-of-Line bei der Firma Flender. Infolge der aufwändigen Fertigung und Prüfung sind ausgewählte Verzahnungsvarianten untersucht worden. Als Referenz wurden die Varianten aus dem Serienprozess ohne Verschränkung entnommen. Für die Bewertung des Potenzials ist demgegenüber eine optimierte Variante mit einer gezielten Verschränkung nach Kapitel 2.1 ausgelegt und gefertigt worden. Die Untersuchung der einzelnen Radsatzvarianten erfolgte in demselben Getriebe. Analog zu der in Bild 07 beschriebenen Vorgehensweise ist in Bild 08 die 1. Zahneingriffsordnung des Körperschalls der Drehzahlhochläufe ausgewertet worden. Der Vergleich beider Varianten zeigt für alle Lastniveaus, dass der Geräuschpegel durch eine gezielte Verschränkung über den gesamten Drehzahlbereich verringert werden kann. Die höchste Anregung tritt bei maximaler Drehzahl auf und kann bei den betrachteten Lastniveaus durch die Optimierung um mehr als 50 % gemindert werden. Auch im Fall der 2. und 3. Zahneingriffsordnung ist eine Verringerung des Anregungsverhaltens über weite Drehzahlbereiche zu verzeichnen. Die analogen Auswertungen hierzu sind im Abschlussbericht des Vorhabens wiederzufinden [FVA19]. Für eine zusammengefasste Darstellung der betrachteten Zahneingriffsordnungen ist die jeweilige Anregung über der gemessenen Drehzahl gemittelt worden und in Bild 09 dargestellt. Der Fokus lag in der Auslegung auf der 1. Zahneingriffsordnung, die den Messergebnissen zufolge die höchste Anregung aufweist, vgl. Bild 09. Hierbei kann im Mittel der Körperschall um ca. 30 – 50 % reduziert werden. Im Fall der gemittelten 2. und 3. Zahneingriffsordnung ist ebenfalls eine Verbesserung des Geräuschverhaltens ersichtlich. 5 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK Das Ziel des Forschungsvorhabens FVA 692 II „Topologisches Schleifen“ war die experimentelle Untersuchung funktionaler Potenziale von topologischen Flankenkorrekturen der Fertigungsverfahren am Beispiel von Verschränkungen. Die Untersuchungen erfolgten u. a. an der in diesem Bericht vorgestellten Getriebestufe einer Windkraftanlage. Für eine applikationsgerechte Auslegung einer gezielten Verschränkung zur Optimierung des Anregungsverhaltens ist die Verlagerung des Gesamtsystems berücksichtigt worden. Diese Verlagerung ist in die Eingriffsebene umgerechnet und mitsamt der Serientoleranzen in einer Variantenrechnung einbezogen worden. Durch eine toleranzfeldbasierte Optimierung der Topografie konnte ganzheitlich das Potenzial der neuen Fertigungsmethoden ausgeschöpft und gleichzeitig eine Verbesserung der Kennwerte für die Geräuschanregung erreicht werden. Im Projekt sind Optimierungen für den Verzahnungsfall durchgeführt und anhand von Prüfstandsuntersuchungen nachgewiesen worden. Hierbei wurde die Verschränkung als Variationsparameter freigegeben. Die Untersuchungsergebnisse bestätigen zum einen die Wirksamkeiten der Auslegungsmethode, das Anregungsverhalten unter Berücksichtigung der Verlagerung im Zahnkontakt zu senken. Zum anderen kann das Potenzial der Verschränkung auch für diesen Verzahnungsfall nachgewiesen und die in diesem Vorhaben definierte Auslegung validiert werden. Über diesen Anwendungsfall hinaus sind Tragfähigkeitsuntersuchungen an einer Prüfverzahnung unter Variation der Verschränkung durchgeführt worden. Die Forschungsergebnisse lesen Sie im nächsten und letzten Teil dieser 5-teiligen Artikelserie in Ihrer antriebstechnik. Fotos: WZL der RWTH Aachen Literaturverzeichnis: [CAO02] Cao, J.: Anforderungs- und fertigungsgerechte Auslegung von Stirnradverzahnungen durch Zahnkontaktanalyse mithilfe der FEM. Diss. RWTH Aachen, 2002 [ESCH96] Escher, C.: Simulation und Optimierung der Erzeugung von Zahnflankenmodifikationen an Zylinderrädern. Diss. RWTH Aachen, 1996 [FVA19] Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V. (Hrsg.): FVA 692 II – Topologisches Schleifen. Untersuchung der Potenziale des topologischen Schleifens im Hinblick auf das Einsatzverhalten von Stirnradverzahnungen. Abschlussbericht. Frankfurt am Main, 2019 [HOUS08] Houser, D. R.; Harianto, J.: Microgeometry and Bias in Helical Gear Noise Excitations. In: Gear Solutions. 76. Jg., 2008, Nr. 2, S. 21-39 [NIEM03] Niemann, G.; Winter, H.: Maschinenelemente. Band 2: Getriebe allgemein, Zahnradgetriebe – Grundlagen, Stirnradgetriebe. Springer Verlag, Berlin, 2003 [SCHA08] Schäfer, J.: Erweiterung des Linienkontaktmodells für die Finite- Elemente-basierte Zahnkontaktanalyse von Stirnradverzahnungen. Diss. RWTH Aachen, 2008 [SCHL04] Schlattmeier, H.: Diskontinuierliches Zahnflankenprofilschleifen mit Korund. Diss. RWTH Aachen, 2004 [WITT94] Wittke, W.: Beanspruchungsgerechte und geräuschoptimierte Stirnradgetriebe – Toleranzvorgaben und Flankenkorrekturen. Diss. RWTH Aachen, 1994 www.fva-service.de DIE AUTOREN Prof. Dr.-Ing. Christian Brecher, Inhaber des Lehrstuhls für Werkzeugmaschinen und Mitglied des Direktoriums des Werkzeugmaschinenlabors (WZL), RWTH Aachen Jens Brimmers M.Sc. M.Sc., Oberingenieur der Getriebeabteilung am Werkzeugmaschinenlabor (WZL), RWTH Aachen Mubarik Ahmad M.Sc., Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Werkzeugmaschinenlabor (WZL), RWTH Aachen 50 antriebstechnik 2020/08 www.antriebstechnik.de

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Letztere ermöglicht Fahrantriebe mit durchgehender Achse. Typische Einsatzgebiete sind z. B. Linear- und Staurollenförderer, Dreheinheiten und -tische oder Hubmodule und Eckumsetzer. www.sew-eurodrive.de IMPRESSUM erscheint 2020 im 59. Jahrgang, ISSN 0722-8546 Redaktion Chefredakteur: Dipl.-Ing. Reiner Wesselowski (We) Tel.: 06131/992-322, E-Mail: r.wesselowski@vfmz.de (verantwortlich für den redaktionellen Inhalt) Redakteure: Miles Meier, Tel.: 06131/992-208, E-Mail: m.meier@vfmz.de Ivo Greuloch (Vol.), Tel.: 06131/992-353, E-Mail: i.greuloch@vfmz.de Vanessa Weingärtner (Vol.), Tel.: 06131/992-352, E-Mail: v.weingaertner@vfmz.de Redaktionsassistenz: Angelina Haas, Tel.: 06131/992-361, E-Mail: a.haas@vfmz.de, Doris Buchenau, Melanie Lerch, Petra Weidt, Ulla Winter (Redaktionsadresse siehe Verlag) Gestaltung Anette Fröder, Sonja Daniel, Anna Schätzlein, Mario Wüst Chef vom Dienst Dipl.-Ing. (FH) Winfried Bauer Sales Oliver Jennen, Tel.: 06131/992-262, E-Mail: o.jennen@vfmz.de Andreas Zepig, Tel.: 06131/992-206, E-Mail: a.zepig@vfmz.de Heike Rauschkolb, Auftragsdisposition Tel.: 06131/992-241, E-Mail: h.rauschkolb@vfmz.de Anzeigenpreisliste Nr. 56: gültig ab 1. Oktober 2019 Leserservice vertriebsunion meynen GmbH & Co. KG, Große Hub 10, 65344 Eltville, Tel.: 06123/9238-266 Bitte teilen Sie uns Anschriften- und sonstige Änderungen Ihrer Bezugsdaten schriftlich mit (Fax: 06123/9238-267, E-Mail: vfv@vertriebsunion.de). Preise und Lieferbedingungen: Einzelheftpreis: € 15,50 (zzgl. Versandkosten) Jahresabonnement: Inland: € 153,- (inkl. Versandkosten) Ausland: € 168,- (inkl. Versandkosten) Abonnements verlängern sich automatisch um ein weiteres Jahr, wenn sie nicht spätestens vier Wochen vor Ablauf des Bezugsjahres schriftlich gekündigt werden. Verlag Vereinigte Fachverlage GmbH Lise-Meitner-Straße 2, 55129 Mainz Postfach 100465, 55135 Mainz Tel.: 06131/992-0, Fax: 06131/992-100 E-Mail: info@vfmz.de, www.vereinigte-fachverlage.de Handelsregister-Nr.: HRB 2270, Amtsgericht Mainz Umsatzsteuer-ID: DE149063659 Ein Unternehmen der Cahensly Medien Geschäftsführer: Dr. Olaf Theisen, Matthias Niewiem Verlagsleiter: Dr. Michael Werner, Tel.: 06131/992-401 Head of Sales: Beatrice Thomas-Meyer Tel.: 06131/992-265, E-Mail: b.thomas-meyer@vfmz.de (verantwortlich für den Anzeigenteil) Vertrieb: Sarina Granzin, Tel.: 06131/992-148, E-Mail: s.granzin@vfmz.de Druck und Verarbeitung Westdeutsche Verlags- und Druckerei GmbH Kurhessenstraße 4 - 6, 64546 Mörfelden-Walldorf Datenspeicherung Ihre Daten werden von der Vereinigte Fachverlage GmbH gespeichert, um Ihnen berufsbezogene, hochwertige Informationen zukommen zu lassen. 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