Antriebselemente TU Dresden

Mittels CAD-Modellen

• Zerlegung rotationssymetrischer Körper in Grundkörper, Anwendung analytischer Ansätze
• Masse, Schwerpunkt, polares Massenträgheitsmoment, äquatoriales Massenträgheitsmoment

• Abbildung der Steifigkeiten rotationssymetrischer Körper
• Weiterentwicklung von Ansätzen zur Korrektur der analytisch berechneten Steifigkeiten durch Berücksichtigung von Zusatzlängen

• Volumenmodell
• Vernetzung
• Materialeigenschaften
• Krafteinaleitungspunkte

• Berücksichtigung elsatischer Eigenschaften der Fundamentalstruktur ermöglicht realitätsnahe Abbildung niderfrequenten Phänomene im Antriebsstrang 
• Gewährleistung der Vergelichbarkeit der Messung
• Elastische Modellierung erfordert adäquates Modell des Antriebsstranges(Biegesteifigkeiten)

für einfache balkenähnliche Elemente

• Teilelement ist schlank
• Struktur als schubstarr betrachtet
• Gültigkeit des Hookschen Gesetzes, physikalische Linearität
• Torsionstragheit vernachlässigt
• Struktur im unverformten Zustand gerade (neutrale Faser)

• Definition der elastsichen Strktur durch Abmessungen und MAterialeigenschaften(SimBeam bzw. FEM)
• (Reduktion der FE-Strukur zur MInimierung der Freiheitsgerade des Modells mittels statischer oder dynamischer Reduktion)
• Erzeugung FBI-Datei(flexible body input) mit Information zur Massen- und Steifigkeitsmatrix, zu den Schwingformen (normal modes) und Knoten des Systems zur grafischen Darstellung des Körpers
• Modale Reduktion  und Ermittlung von Antwortfrquenzen auf Schwingungsanregung, Festlegung relevanter Schwingformen des elastischen Sytemes
• Ergebnis: SID-Date(standart input data) mit Informationen zu Modalmatrix und modalen Verformungen aller ausgewählten Knoten

• Gehäuse hat erheblichen Anteil an Gesamtmasse des Systems
• Beachtung vollständiger Trägheit des Systems
• Steifigkeit des Gehäuses kann nicht vernachlässigt werden 
• Methode
  • starres Getriebegehäuse
  • Berücksichtigung von Ersatzsteifigkeiten
  • Modale Ersatzmodelle des Gehäuses

• Getriebgehäusesteifigkeiten durch axiale und radiale Ersatzsteifigkeiten für relevante Lagerpunkte
• Ermittlung mit getrennt durchgeführten FEM-Berechnungen
• Verformung des Gehäuses geht in Systemsimulation ein
• Gesamtsteifigkeit ergibt sich aus Reihenschaltung der Lager- und Gehäusesteifigkeiten im jeweiligen Punkt und der definierten Richtung
• Nachteil: ermittelte Steifigkeitswerte gelten nur für definierten Lastfall

In schwingungsfähigen Systemen bewirkt die Dämpfung, dass freie Schwingungen abklingen und harmonisch erregte Schwingungen im Resonanzbereich endlich groß bleiben. Dabei wird die mechanische Energie in andere Enrgieformen, insbesondere in Wärme, umgewandelt.

• Innere Dämpfung (materialabhängig)
• Äußere Dämpfung (belastungsabhängig)

• Material- bzw. Werkstoffabhängig
• Abhängig von den Verformungswiderständen im Werkstoff
• Berührungs- und Kontaktdämpfung an Fügestellen im Bauteil

• Belastung auf Grund von äußeren Bewegungswiderständen:
  • Reibungen in Lagern
  • Reibung in Aufhängungspunkten/ Abstützungen von Gehäusen
  • Reibung durch Luft- oder Flüssigkeitswiderständen

• Eigenfrequenzen druch Dämpfung zumeist nur gering beeinflussbar
• Syteme in Antriebstechnik nur schwach gedämpft
• transiente Vorgänge verlangen zur Abbildung korrekter Amplituden und Frequenzen ein System mit abgestimmter Dämpfung
• Bestimmung von Dämpfung mit vereinfachten Ansätzen

• Automatisierte Dämpfungsabstimmung durch Parametervariation
  • mechnisches System wird zunächst komplett aufgebaut
  • Zuordung einer variablen in einer Parameterdatei
  • Variation der Dämpfungsparameter
  • nach Berechnung der Eigenfrequenz erflogt Abgleich des tatschlich vorhandenen Lehrschen Dämpfungsmaßes mit zuvor definierten Soll-Dämpfungswerten

• Verwendung von Messsignalen zu Analyse innerer Belastungszustände
• Abbildung des gesamten Antriebsstrang erforderlich
• Einleitung der Lasten an realen Lasteinleitungspunkten
• Ermittlung durch Gegenüberstellung ... mit Hilfe abgestimmter Regler
  • an Messstellen
  • simulierten Zeitverläufen

Selbsthaltung in einer angefahrenen Position. Verlassen dieser Position nur durch Drehung der Antriebswelle möglich.

Wirkungsgrad < 0 (negativ) 

VORTEILE:

- kleinerer Bauraum

- günstigeres Leistungsgewicht

- Gleichachsigkeit

- Drehzahlregelung dur Nebenzweige mgl.

- 2 An- bzw. Abtriebe mgl -> Leistungsverzweigung

NACHTEILE:

- höherer Preis

- höherer Ansprüche an Berechnung, Konstr., ...

- Fliehkrafte bei Planetenrädern 

Selbsthaltung in einer angefahrenen Position. Verlassen dieser Position nur durch Drehung der Antriebswelle möglich.

Wirkungsgrad < 0 (negativ) 

η<0 

η<0 

Wälzleistung ist die Leistung welche in Wärme umgewandelt wird wenn ein Zahnrad auf einem Anderen abrollt (oder besser abwälzt). Diese senkt den Wirkungsgrad des Getriebes.

Zur Berechnung der Wälzleistung kann die 2. Zeile des Swamp-Schemas herangezogen werden in dem man diese (Winkel- ) geschwindigkeit mit dem übertragenen Drehmoment des Rades multipliziert.

Pwi= Mi * ωi,s 

Wälzleistung ist die Leistung welche in Wärme umgewandelt wird wenn ein Zahnrad auf einem Anderen abrollt (oder besser abwälzt). Diese senkt den Wirkungsgrad des Getriebes.

Zur Berechnung der Wälzleistung kann die 2. Zeile des Swamp-Schemas herangezogen werden in dem man diese (Winkel- ) geschwindigkeit mit dem übertragenen Drehmoment des Rades multipliziert.

Pwi= Mi * ωi,s 

es darf keine Selbsthemmung aufweisen 

es darf keine Selbsthemmung aufweisen 

aufgrund der sich um eine zentrale Mittelachse drehenden Planetenrädern wirkt bei Umlaufrädergetrieben zusätzliche noch eine Fliehkraft welche es zu beachten gilt 

Zähnezahl des Hohlrades: z3 = ( i - 1 ) * z1
Zähnezahl des Planeten: z2 = ( z3 + z1) / 2

Ein Planeteradgetrieb bei dem man an mindestens 2 Wellen antreiben kann und an einer den Abtrieb findet. Als Beispiel sei ein im Dreiwellenbetrieb arbeitendes Umlaufrädergetriebe kombiniert mit einen stufenlos verstellbaren Getriebe genannt.

10.) Von einem Planetengetriebe (Standardtyp) sind z1 und z3 bekannt. Wie groß muss die
Zähnezahl des Planetenrades sein?

Z2=(Z1+Z3)/2 

Der Umlaufwirkungsgrad eines Minusgetriebes ist stets höher als sein Standwirkungsgrad.

Bei Auftreten von Selbsthemmung kann es sein das der Umlaufwirkungsgrad des Plusgetriebes wesentlich geringer ausfällt. 

Z2=(Z1+Z3)/2