Mit Berechnung im Aufwind

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Systemmanager unterstützt Konstrukteure bei der Auslegung

Die zuverlässige Auslegung und Optimierung von Getrieben stellt hohe Anforderungen an Konstrukteure. Besonders mehrstufige Getriebe mit Leistungsverzweigungen sind mit der Vielzahl an Wellen, Lagern und Zahnrädern ein komplexes System. Der Berechnungsaufwand für alle Einzelkomponenten ist relativ hoch und erfordert zur Vermeidung von Fehlern ein strukturiertes Vorgehen. Sollen noch verschiedene Lastfälle oder ein Lastkollektiv betrachtet werden, so steigt der Berechnungsaufwand noch einmal extrem an. Um sich den Rechenprozess zu erleichtern, hat Dreiling bei der Entwicklung des Coax die Vorteile einer Systemberechnung ausgenutzt und den Eassistant Systemmanager eingesetzt. Damit konnte gleichzeitig die Zuverlässigkeit erhöht und die Entwicklungszeit verkürzt werden.

Komplexe Systeme schnell und mühelos aufbauen

Der Systemmanager ermöglicht den schnellen und mühelosen Aufbau ganzer Systeme von Maschinenelementen. Er dient als Systemaufsatz auf die einzelnen Berechnungsmodule der webbasierten Berechnungssoftware Eassistant. Alternativ kann der Systemmanager mit dem Offline-Äquivalent des Eassistant, d.h. mit der TBK-Getriebeberechnungssoftware, zusammenarbeiten. Beide Softwarelösungen enthalten umfangreiche Berechnungsmodule, z.B. für Stirnräder, Kegelräder, Schnecken, Lager, Wellen oder Welle-Nabe-Verbindungen zur einfachen und schnellen Auslegung und Optimierung. Die Anwendung der Systemberechnung reicht von einfachen Systemen, wie einer einzelnen Welle oder auch koaxialer Wellen mit Lagern und Belastungen, bis hin zu komplexen Systemen, wie Umlauf-, Leistungsverzweigungs- und Schaltgetriebe etc.

Verzahnungen dimensionieren und optimieren

Bei der Hubschrauberentwicklung wurde der gesamte Antriebsstrang bestehend aus Rotormast und Sonderkupplung im Systemmanager modelliert und berechnet. Die Berechnung beinhaltete die Dimensionierung und Optimierung der Verzahnungen sowie der Wellen und Wälzlager. Für die Optimierung wurde die Berechnung mit verschiedenen Lastfällen, die sich einzeln oder auch als Lastkollektiv schnell im Systemmanager vorgeben lassen, durchgeführt. Aufgrund der koaxialen Ausführung des Rotors besteht das Wellensystem aus ineinander gesteckten, gegenläufig drehenden, koaxialen und mehrfach gelagerten Wellen. Das Gehäuse wurde als rotationssymmetrisches Element modelliert.

Nur geringe Abweichungen zwischen Theorie und Praxis

Die im Systemmanager ermittelten Gehäuseverformungen deckten sich dabei sehr gut mit einer parallel durchgeführten FEM-Analyse des Gehäuses. Außerdem wurden die Eigenfrequenzen des Gesamtsystems berechnet. Diese Berechnung erfolgt direkt auf Systemebene und berücksichtigt bei der Verwendung von Wälzlagern automatisch die nichtlineare Lagersteifigkeit. Diese wird vom Systemmanager für die jeweils verwendeten Lager direkt bestimmt. Die so berechneten Eigenfrequenzen des Gesamtsystems konnten bei den späteren Tests sehr genau nachvollzogen werden. Die festgestellten Abweichungen zwischen Theorie und Praxis betragen ca. 2 bis 3 Prozent.

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