Forschungsberichte

Verifikation Innenverzahnung

FVA 127 IX, IGF-Nr. 17418 N/1

Verifikation der Zahnkontaktanalyse für Innenverzahnungen unter Berücksichtigung der lastbedingten realen Verlagerungen

Planetengetriebe finden eine stetige Anwendung in der industriellen Praxis. Dies erfordert bereits in der frühen Entwicklungsphase Berechnungsmethoden die das spätere Einsatzverhalten abbilden und optimieren können. Eine dieser Methoden ist das am Werkzeugmaschinenlabor entwickelte Programmsystem FE-Stirnradkette (STIRAK). Dieses ermöglicht eine FE-basierte Analyse des Zahneingriffs mit Hilfe einer Kontaktanalyse. Durch die Berücksichtigung fertigungsbedingter Abweichungen der Zahnflanken und der Radkörpergeometrie können Aussagen über die Spannungs- und Pressungsverteilungen sowie der Anregungen im Zahneingriff gemacht werden. Mit einer anschließenden Variationsrechnung lassen sich betriebspunktabhängige Modifikationen für die Verzahnungen in kürzester Zeit auslegen. In der aktuellen Programmversion ist zudem die Zahnkontaktanalyse von Innenverzahnungen implementiert worden.

Zielsetzung des IGF Vorhabens 17418 N/1 „Verifikation Innenverzahnung“ war es, die um die Innenverzahnung erweiterte Zahnkontaktanalyse zu validieren und eine Methode bereitzustellen, die es zukünftig ermöglicht Validierungen von STIRAK einfach und kostengünstig vorzunehmen. Elementarer Bestandteil dieser Methode ist eine im Vorhaben entwickelte Planetengetriebemesszelle, die auf den am Institut verfügbaren Universalgetriebeprüfständen eingesetzt werden kann. Durch den modularen Aufbau dieser Messzelle ist es möglich die verschiedenen Eingriffsbedingungen eines Planetengetriebes losgelöst voneinander zu testen. Zur Validierung der Berechnungsergebnisse werden Tragbilder und Drehfehlermessungen durchgeführt und abgeglichen. Ein weiterer innovativer Schritt zur Validierung der Berechnungsergebnisse ist die Berücksichtigung der lastbedingten Verlagerungen. Mit Hilfe von berührungslosen Verlagerungssensoren ist die räumliche Verlagerung der Zahnräder unter realen Betriebsbedingungen erfassbar. Durch die Umrechnung in die Eingriffsebene lässt sich der Einfluss der Verlagerung auf den Zahnkontakt berücksichtigen.

Das Ergebnis des Vorhabens ist die Bereitstellung einer universell einsetzbaren Messzelle zur Untersuchung und Analyse von Innenverzahnungen bis hin zum Planetengetriebe. Durch den Einsatz von berührungslosen Verlagerungssensoren ist die räumliche Lage der Verzahnungen zu einander erfassbar und in der Simulation mit der FE-basierten Zahnkontaktanalyse abbildbar. Es konnte gezeigt werden, dass die Ergebnisse der Messung und der Simulation eine gute Korrelation aufweisen.

Das IGF-Vorhaben 17418 N/1 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.

Download: V-AiF_17418-N_127_IX_Verifikation-Innenverzahnung.pdf