Eins der wesentlichen Forschungsziele in der Antriebstechnik ist die Erhöhung der Leistungsdichte. Planetengetriebe weisen aufgrund der Lastaufteilung auf mehrere Pfade eine gesteigerte Leistungsdichte im Vergleich zu einfachen Stirnradgetrieben auf und werden daher in vielen Anwendungsbereichen vermehrt eingesetzt. Das Verzahnungsumfeld, wie beispielsweise Gehäuse, Wellen und Planetenträger, bestimmt die Lage der einzelnen Zahnräder zueinander und wird daher möglichst steif ausgeführt. Das Ziel dieser Arbeit ist eine weitere Steigerung der Leistungsdichte von Planetengetrieben anhand der Reduktion des Getriebegewichtes durch eine leichtere und elastischere Gestaltung des Verzahnungsumfeldes. Hierzu werden zunächst auftretende Verlagerungen und Verformungen an dem Getriebe einer realen Windenergieanlage und deren Einflüsse auf die Achslage der Zahnräder untersucht. Die einzelnen Einflussgrößen werden mit Hilfe einer Messzelle im kleineren Maßstab nachgestellt und das resultierende Einsatzverhalten detailliert sowie isoliert untersucht. Das Einsatzverhalten wird dabei anhand des Drehfehlers des Gesamtgetriebes sowie der Lastaufteilung auf die einzelnen Leistungspfade bewertet. Über die Erweiterung der FE-Stirnradkette wird die simulative Abbildung der relevanten Effekte im Auslegungsprozess ermöglicht. Hierzu wird unter Berücksichtigung der Planetengetriebekinematik eine ganzheitliche Lösung des Federersatzmodells implementiert, um die gegenseitige Beeinflussung der Eingriffe durch den Mehrfacheingriff abzubilden. Über die Vorgabe von Verlagerungen und deren Transformation auf den Zahneingriff kann der Einfluss von Fehlstellungen im Gesamtsystem Planetengetriebe simulativ im Auslegungsprozess abgebildet werden. Mit den Ergebnissen der Prüfstandsuntersuchungen kann die Berechnungsmethode in den vorliegenden Grenzen validiert werden. Die validierte Methode wird zur Optimierung des Einsatzverhaltens einer Planetenstufe einer Windenergieanlage verwendet. Hierzu findet einerseits eine Neuauslegung der Mikrogeometrie unter Berücksichtigung von Verlagerungseinflüssen statt. Andererseits wird eine Formoptimierung der Drehmomentenstütze auf Basis eines genetischen Algorithmus entwickelt. Der Optimierungsalgorithmus nutzt dabei das von der Steifigkeit der Drehmomentenstütze beeinflusste Einsatzverhalten der Planetenstufe als direkte Optimierungsgröße.
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Autor Theling, Julian
Gewicht 0.274 kg
Erscheinungsdatum 26.03.2024
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Theling, Julian

Auslegung von Planetengetrieben im elastischen Verzahnungsumfeld unter Berücksichtigung der Wechselwirkungen des Mehrfacheingriffes

ISBN: 978-3-98555-205-4
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Kurzbeschreibung

In der vorliegenden Arbeit wird der Einfluss der elastischen Verformung des Getriebegesamtsystems auf das Einsatzverhalten von Planetengetrieben analysiert. Es werden Methoden vorgestellt mit denen die Einflüsse in der Auslegung zunächst abgebildet und auch über eine gezielte Auslegung kompensiert werden können. Die Methode wird mit Hilfe von Prüfstandsuntersuchungen an einer Messzelle validiert und als Anwendungsbeispiel auf das Getriebe einer realen Windenergieanlage übertragen.

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