Antriebstechnik

Belastende Ermittlungen

Getriebespielberechnung reduziert Messaufwand
Durch steigenden Kostendruck sind Maschinen- und Anlagenbauer permanent auf der Suche nach Einspar- und Rationalisierungsmöglichkeiten. In der Antriebstechnik beispielsweise gibt es Bemühungen, hochwertige, spielarme Getriebe durch preisgünstigere Varianten zu ersetzen. Das ist jedoch nur bei bestimmten Anwendungen möglich. Empirische Untersuchungen, gepaart mit dem richtigen Berechnungsalgorithmus, befähigen jetzt einen Getriebehersteller zu treffenden Voraussagen über das Getriebespiel bei unterschiedlichen Belastungen.

Eins der wichtigsten Kennzeichen hochwertiger Getriebe ist geringes Spiel. Doch spielarme Getriebe der Oberklasse haben durch aufwändige Fertigung, Lagerung und der Verwendung erstklassiger, geschliffener Teile ihren Preis. So testen Anwender in Randgebieten immer öfter den Einsatz preiswerterer Getriebetypen. Gleichzeitig verschwimmt damit die Grenze zwischen High-tech und Low-cost, indem sich unterschiedliche Getriebeserien aufeinander zubewegen und es in vielen Bereichen Überschneidungen gibt. Unter diesen Voraussetzungen sind – insbesondere bei der Projektierung – möglichst genaue Kenntnisse über Getriebespiel und Systemverhalten bei dem speziellen Belastungsprofil der Zielapplikation wichtig.

Die Firma IMS Gear fand einen interessanten Weg um ihren Kunden präzisere Angaben über das Getriebespiel zu machen. Die prinzipielle Möglichkeit, alle Modelle der Produktpalette komplett durchzumessen, schied angesichts der Vielfalt über 4.000 unterschiedlicher Planetengetriebe-Varianten von vorneherein aus. Denn der Antriebsspezialist stellt alle Getriebe nach einem Baukastensystem zusammen und kann so die Eigenschaften sehr fein auf die Anforderungen des gewünschten Einsatzbereichs abstimmen. Die Getriebeauswahl ist damit ungleich größer als bei festen Modellpaletten „von der Stange“. Deshalb wurde ein Verfahren entwickelt, das den Messaufwand in Grenzen hält und gleichzeitig gute Erkenntnisse über die Getriebeeigenschaften liefert.

Anzeige

Aufwändige Messausrüstung unverzichtbar

Die wesentlichen Parameter zur Ermittlung des Getriebespiels sind die Anzahl der Getriebestufen, die Zähnezahl des Sonnenritzels sowie der Werkstoff. Die Herausforderung bestand darin, für die Entwicklung eines PC-gestützten Berechnungsverfahrens die exakte Gewichtung aller Einflussfaktoren zu erforschen. Dazu wurde das Verhalten einer repräsentativen Auswahl ein-, zwei- und dreistufiger Getriebe exakt durchgemessen.

Als Herzstück einer neu angeschafften Messanlage fungiert eine 50 kNMaterialprüfmaschine der Marke Zwick. Sie ermöglicht hochgenaue Messungen von Drehmomenten, Torsionen, Hysteresen und erfasst kleinste Vor- oder Rückläufe.

Zunächst galt es jedoch die systematischen Fehler der Messeinrichtung zu erfassen. Die in der Prüfmaschine vertikal ausgerichteten Getriebe sind unten starr fixiert, die Messdose befindet sich oben. Je nach Baugröße der Prüflinge kommen an- und abtriebsseitig unterschiedliche Getriebeaufnahmen zum Einsatz. Weil nicht alle Adapter dieselben Eigenschaften aufweisen, ermittelten die Mitarbeiter von IMS Gear die Verdrehsteifigkeit jeder Aufnahme und berechneten daraus entsprechende Korrekturfaktoren. Dazu mussten sie unter anderem für jeden Adapter ein passendes Getriebe-Dummy aus einer Vollstahlwelle fertigen.

Alles in allem hat sich der Aufwand gelohnt: Um ein Getriebespiel unter beliebigen Belastungssituationen zu bestimmen, beschränkt sich der messtechnische Aufwand fortan auf die erste Getriebestufe. Der Einfluss aller weiteren Getriebestufen beziehungsweise das Verhalten des Gesamtsystems lässt sich nun mit einem PC-Programm errechnen, das die Mitarbeiter auf Basis der Forschungsergebnisse entwickelten.

Durch die geometrische Anordnung von Lagerbolzen und Planetenrad hat das Getriebe mit der kleinsten Untersetzung das geringste Spiel. Je kleiner der Lochkreisradius wird, desto größer wird das Getriebespiel. Das bedeutet, dass das Getriebe mit der größten Untersetzung das größte Spiel hat. Genau das trifft auf die erste Getriebestufe zu. Mit den Mess­ergebnissen des einstufigen Getriebes wird eine Regressionsgerade ermittelt, die zur rechnerischen Bestimmung des Getriebespiels dient. Lediglich im niedrigen Drehmomentbereich ist das tatsächliche Spiel geringer als der berechnete Wert, was auf die Fettverdrängung zwischen den Zahnrädern zurückzuführen ist.

Kosten sparen durch optimierte Getriebeauswahl

Der Getriebespezialist kann seinen Kunden die Vorteile des Baukastenprinzips mit einer großen Produktvielfalt bieten und präzise Aussagen über die Eigenschaften aller Getriebeausführungen machen. Das ist für den Anwender insbesondere dann von Vorteil, wenn er aus Kostengründen passende Ersatzgetriebe für hochwertige Spezialgetriebe sucht. Durch genaue Kenntnisse der Getriebeeigenschaften bei der geforderten Belastungssituation kann man erfolgversprechende Fälle besser finden und korrekt bewerten. Ebenso lassen sich rechnerisch verschiedene Getriebevarianten mit unterschiedlichen Materialeigenschaften durchspielen.(gm)

Anzeige

Das könnte Sie auch interessieren

Anzeige

Gelenkkupplungen

Jeder Millimeter zählt

Versatz am An- oder Abtriebsstrang von Maschinen kann die Wellenlager belasten und die Fertigungsqualität beeinträchtigen. Gelenkkupplungen können hohen Radial- und Winkelversatz ausgleichen.

mehr...

Antriebstechnik

Die Kette macht´s

Das Antriebselement „Kette“ ist im Prinzip ein simples Bauteil. Doch fällt es einmal aus, kann es hohe Kosten durch einen ungeplanten Produktionsstillstand verursachen. Während der 100 Jahre seines Bestehens hat sich TSUBAKI auf Forschung und...

mehr...

Elastomerkupplungen

Elastischer Stern

Elastomerkupplungen sind steckbare, spielfreie und flexible Wellenkupplungen. Das Verbindungs- beziehungsweise Ausgleichselement besteht aus einem Kunststoffstern mit evolventenförmigen Zähnen und einer hohen Shorehärte.

mehr...
Anzeige

Distanzkupplung

Distanzen überbrücken

Die Verbindung von Antriebskomponenten mit großen Achsabständen ist im Maschinenbau gang und gäbe. Bei Palettier- und Verpackungsanlagen sowie Linearführungen kommen häufig sogenannte Distanzkupplungen als Verbindungswellen zum Einsatz.

mehr...

Synchronmotoren

Motor als Bausatz

Maccon lanciert die LS-Serie von rastmomentfreien rotatorischen Motoren als Bausatz. Die Motoren sind bürstenlose Permanentmagnet-Synchronmotoren. Da das Statorblechpaket nutenlos ist, entsteht somit zwischen Rotor und Stator kein Rastmoment...

mehr...
Anzeige

Schneckengetriebe

Richtung ist egal

Kompakt und leistungsfähig: Die neuen Schneckengetriebe von Norelem sind in einer Baugröße mit einem Achsabstand von 20 Millimeter und sieben verschiedenen Übersetzungen von 13:1 bis 65:1 verfügbar.

mehr...

Linearmotoren

Mehr als Standard

A-Drive hat sich auf die Auswahl, Anpassung und Implementierung hochwertiger elektrischer Linear- Aktuatoren spezialisiert. Als Systempartner für die Hersteller leistungsfähiger Aktuatoren stellt A-Drive passende Antriebspakete zusammen.

mehr...

Zahnriemen

Noch belastbarer

Mulco erweitert die Hochleistungszahnriemen-Familie „move“ um eine neue Teilung mit 15 Millimeter. Die Endlos-Variante Brecoflex move AT15 ist bereits lieferbar. Wichtigstes Entwicklungsziel bei diesen Ausführungen war eine deutlich gesteigerte...

mehr...