Getriebeberechnung in «Windeseile»

Anbieter zum Thema

Hartmetall-Werkzeugfabrik Paul Horn GmbH

Angehrn AG - Umformtechnik

Siemens Schweiz AG

CADFEM Germany GmbH

Einbindung von der FEM in die Berechnungstools

Bei weiterführenden Applikationen be-steht der Anspruch auf möglichst genaue Rechenresultate. In der Folge wird anhand eines Beispiels die Einbindung von FEM-Resultaten in standardisierte Berechnungen betrachtet, die zu einer qualitätsstarken sowie individuell angepassten Ausle-gung beiträgt. Während Kisssys und Kisssoft verwendet werden, um schnell und zuverlässig Daten als Eingabe in die FEM-Berechnung zu ge-nerieren, wie z.B. Lagerkräfte, können die aus der FEM-Analyse resultierten Verfor-mungswerte wiederum in die Lager-, Wel-len- und Lastverteilungsberechnung von Kisssoft einfliessen. Darüber hinaus lassen sich die mit der FEM-Methode ermittelten Spannungen mit Hilfe von Kisssoft in ent-sprechende Lebensdauerwerte oder Si-cherheitsfaktoren umrechnen.Die Eigenfrequenzen eines Gehäuses, die mit FEM berechnet wurden, können in der Folge z.B. mit den Zahneingriffsfre-quenzen des gesamten Getriebes in Kiss-sys verglichen werden. Auf dieselbe Weise lassen sich auch die typischen Frequenzen, die bei einem Lagerschaden auftreten, den Eigenfrequenzen der FEM-Analyse verglei-chend gegenüberstellen. Berechnungsansätze in TabellenformDas nachfolgende Beispiel, welches sich auf ein gemeinsames Projekt mit von Roll Ca-sting stützt, soll an dieser Stelle das Zusam-menwirken dieser verschiedenen Berech-nungsansätze veranschaulichen. Dieses Projekt dient dazu, ein mehrstufiges Getrie-be mit optimiertem Gehäuse zu entwi-ckeln.Aus Kisssys lassen sich in einem ersten Schritt alle wirkenden Gehäusekräfte für einen gegebenen Lastfall in ein Text-Doku-ment oder eine Excel-Datei exportieren. Diese Kräfte können mit Kisssoft auch für eine einzelne Welle oder ein System von konzentrischen Wellen berechnet werden. Daraufhin lassen sich die exportierten Werte der Gehäusekräfte in die FEM-Be-rechnung einlesen, wobei die Berechnung der Gehäusekräfte auf der Grundlage von Eingriffskräften und dem Gewicht der ein-zelnen Teile stattfindet. Dabei werden die nicht-lineare Lagersteifigkeit (einschliess-lich des Lagerspiels) und die Vorspann-kraft berücksichtigt. Schliesslich finden sich sowohl die ab-soluten Werte als auch die Richtungspara-meter der Krafteinwirkung in tabellarischer Form aufgelistet.Optimierung der LastverteilungDer Import der Lagersteifigkeitswerte (ausgedrückt durch die Gehäuse-Verfor-mung geteilt durch die wirkenden Kräfte) aus dem FEM-Modell in die Wellen- und Lagerberechnung von Kisssoft trägt zur Verfeinerung der Wellenberechnung bei, in welcher wiederum die Lagersteifigkeits-berechnung integriert ist. Die daraus ge-wonnene höhere Genauigkeit ist relevant für die Auslegung der Breitenballigkeit der Verzahnung im Getriebe und führt zur Op-timierung der Lastverteilung. Ferner lässt sich jede Verschiebung eines Lagers rech-nerisch direkt in der Wellenberechnung berücksichtigen.

Getriebeberechnung im Vertrieb

Im letzten Abschnitt wurde veranschau- licht, wie mit dem GetriebeberechnungsTool weiterführende Berechnungen zu re-alisieren und verschiedene Softwarepakete zu integrieren sind. Kisssys kann jedoch auch verwendet werden, um wiederkeh-rende Berechnungen zu erleichtern, wobei gleichzeitig firmeninternes Expertenwis-sen einer grösseren Anzahl Mitarbeiter zur Verfügung gestellt werden kann.Abschliessend soll das Beispiel eines Se-riengetriebeherstellers hinzugezogen wer-den, dessen Produktspektrum Baussatzge-triebe umfasst, bei denen die beiden Stirn-radstufen und die Antriebswelle vom Kun-den kombiniert werden können. Zu den freigegebenen Kombinationen gibt es ei-nen Katalog, der Angaben zur übertrag-baren Leistung und maximalen Kräften auf der Abtriebswelle macht. Schnelle AngebotserstellungHäufig kommt es jedoch vor, dass ein Kun-de ein bestimmtes Getriebe aus dem Kata-log auswählt, dann aber Anforderungen ausserhalb der Katalogspezifikationen hat, also z.B. eine höhere Querkraft auf die Ab-triebswelle als im Katalog spezifiziert, da-für ein geringeres Drehmoment. Der Verkauf musste in solchen Fällen in der Vergangenheit die Spezifikationen an die Entwicklungsabteilung geben, dort wurde das gesamte Getriebe mit den Kundenanforderungen durchgerechnet und dem Vertrieb schliesslich mitgeteilt, ob das Getriebe für diese Anforderungen geeignet ist. Der Vertrieb konnte darauf-hin ein Angebot abgeben. Der ganze Pro-zess brauchte oft mehrere Wochen, unter anderem wegen der ohnehin schon ho-hen Auslastung der Berechnungsabtei-lung. Zugriff für jeden VertriebsmitarbeiterIm Rahmen der Einführung von Kisssys in der Berechnungsabteilung wurde ein spe-zielles Modell zur Adressierung dieser Pro-blematik erstellt. Das Modell erlaubt das Behandeln der zuvor beschriebenen zwei-stufigen Getriebe. Ausserdem ist eine Da-tenbank angehängt, welche die Details sämtlicher zur Auswahl stehender Kompo-nenten enthält. Damit lässt sich der Kata-log im Kisssys-Modell abbilden. Eine spezielle Variante des Modells, die als einzige Eingabemöglichkeiten die Aus-wahl der betrachteten Getriebevariante, die Definition von Schmierstoff- und Tem-peratur und die Angabe der äusseren Las-ten ermöglicht, wurde jedem Vertriebsmit-arbeiter auf seinen Laptop kopiert. Seither kann jeder Vertriebsmitarbeiter direkt und eigenständig die Fragen der Kunden be-antworten und entsprechende Angebote erstellen.

Fazit

Neben einer schnelleren Reaktionszeit auf Kundenanfragen, bis hin zur Abklä-rung der technischen Fragen vor Ort beim Kunden, wurde durch das neue Sys-tem auch die Berechnungsabteilung ent-lastet. Da die zur Auslegung und Kons-truktion verwendeten Kisssys-Modelle die gleiche Datenbank verwenden, ent-steht auch kaum Mehraufwand: Die not-wendigen Daten stehen für den Vertrieb automatisch zur Verfügung. Damit kön-nen Konstruktion und Vertrieb am selben Strang ziehen ? und diesmal sogar auf derselben Seite. InformationCadfem AGWittenwilerstrasse 25, 8355 AadorfTel. 052 368 01 02, Fax 052 368 01 09www.cadfem.chwww.ansys.chL. Kissling AG GetriebeSchärenmoosstrasse 768052 ZürichTel. 044 308 97 97Fax 044 308 97 98info@kissgear.chwww.kissgear.chvon Roll Casting (Emmenbrücke) AGRüeggisingerstrasse 26020 Emmenbrücke (LU)Tel. 041 269 34 19 Fax 041 269 31 39info@vonroll-casting.chwww.vonroll-casting.chKisssoft AGUetzikon 4 8634 Hombrechtikon Tel 055 254 20 53, Fax 055 254 20 51info@kisssoft.chwww.kisssoft.ch