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

Eisenlose DC-Motoren

Bewegung ohne Eisen

Die Familie der eisenlosen DC-Motoren von Koco Motion erhält Familienzuwachs: Der Hersteller stellt zwei neue Ausführungen mit bis zu 200 Watt Spitzenleistung vor. Die eisenlosen DC-Motoren werden größer und leistungsstärker.

mehr...

Automatisierung

Brücke zur eigenen Bestückung

Automatisierte Magnetbestückung für Leanmotor. Stöber hat mit dem encoderlosen Leanmotor eine Weltneuheit auf den Markt gebracht. Die Rotoren dieser Antriebslösung fertigt der Spezialist mit einer vollautomatisierten Roboterbestückungsanlage.

mehr...

Flachgetriebe

Flach für Fördertechnik

ABM Greiffenberger hat für den Bereich Intralogistik das neue Flachgetriebe FGA 172/173 vorgestellt: Es wurde speziell für die Fördertechnik entwickelt und überträgt dauerhaft Drehmomente bis 170 Newtonmeter.

mehr...
Anzeige

Kettenräder

Richtig feste Zähne

Renold bringt mit seiner neuen Produktreihe von Hochleistungs-Kettenrädern hochwertige Komponenten, welche die Lebensdauer der Kette verlängern und so Standzeiten und damit verbundene Kosten reduzieren.

mehr...

Fahrerlose Transportsysteme

Kompakte Zugpferde

Fahrerlose Transportsysteme werden in Zukunft ein wesentlicher Bestandteil in der modernen Logistik sein. Ob im Bereich der Produktion, in Logistikzentren oder im Krankenhaus bringen diese Systeme unabhängig von Arbeitszeiten- und Bedingungen Waren...

mehr...