Methode zur Beschreibung und Optimierung des Anregungsverhaltens von Planetengetrieben

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2-3 Tage
Autor:
Piel, Daniel
ISBN
978-3-86359-915-7
39,00 €
Inkl. 7% MwSt.
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Quick Overview

Planetengetriebe finden eine breite Anwendung in modernen Antriebssystemen. Dabei nimmt der Fokus auf ein geringes Anregungsverhalten stetig zu. Im Rahmen dieser Dissertation sind zunächst Untersuchungen zum Anregungsverhalten auf einem Prüfstand durchgeführt worden. Dabei hat sich der Gesamtdrehfehler als Beschreibungsgröße für das Anregungsverhalten identifizieren lassen. Ergänzend ist eine Methode zur Beschreibung des Anregungsverhaltens von Planetengetrieben entwickelt worden.

Planetengetriebe finden aufgrund ihrer hohen Leistungsdichte eine breite Anwendung in modernen Antriebssystemen, jedoch gibt es einige Anforderungen: hohe Lebensdauer und hoher Wirkungsgrad sowie geringe Anregung. Bisherige Untersuchungen fokussierten sich auf die Optimierung des Tragfähigkeitsverhaltens. Zum Anregungsverhalten liegen nur vereinzelte Ergebnisse vor - mit Fokus auf Geräuschabstrahlverhalten sowie dem Einfluss der Phasenverschiebung. Systematische Untersuchungen zum Anregungsverhalten, die Phasenverschiebungseffekten sowie Wechselwirkungen der Zahneingriffe untereinander berücksichtigen, fehlen ebenso wie die Definition von Kennwerte und dazugehörigen bewertenden Optimierungsmethoden.
Diese Arbeit leitet mit der Beschreibung der Phasenverschiebung in Planetengetrieben ein. Die existierenden Ansätze werden erweitert und ein Ansatz zur Berechnung der Phasenverschiebung durch das Planetenrad für mögliche Betriebskonfigurationen wird beschrieben. Zur Untersuchung von Planetengetrieben wird ein Prüfstand verwendet, mit dem isolierte Einzeleingriffe eines Planetengetriebes sowie das Gesamtsystem unter Berücksichtigung der Wechselwirkungen untersucht werden können. Als zentrale Auswertegröße wird der Drehfehler herangezogen. Bei den Untersuchungen wird gezeigt, dass der Gesamtdrehfehler eine Zusammensetzung aus den Einzeldrehfehlern der Eingriffsebenen und der Phasenverschiebung am Planetenrad ist. Der Gesamtdrehfehler wird durch Änderung der Phasenverschiebung erhöht oder reduziert. Es wird auch gezeigt, dass er als Beurteilungskenngröße für das Anregungsverhalten herangezogen werden muss, da er den Körperschallpegel bestimmt. Mit der FE-basierten Zahnkontaktanalyse sowie der dynamischen Betriebssimulation wird ein Federmodell definiert, das die Wechselwirkungen in einem Planetengetriebe beschreibt und die Beurteilung des Anregungsverhaltens erlaubt. Es wird eine Methode vorgestellt, die eine abweichungsrobuste Auslegung von Zahnflankenmodifikationen für unterschiedliche Auslegungsziele erlaubt. Sie wird beispielhaft für die Planetenstufe eines 2 MW Windkraftgetriebes angewendet. Abschließend wird diese Methode genutzt und eine Parameterstudie der Phasenverschiebungen durchgeführt. Als Ergebnisgrößen werden der Gesamtdrehfehler, die Drehmoment- und die Lagerkraftanregung ausgewertet. Damit wird verdeutlicht, dass die Phasenverschiebung einen erheblichen Einfluss auf das Anregungsverhalten hat.

 

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Autor Piel, Daniel
Lieferzeit 3-4 Tage
Gewicht 0.241 kg
Erscheinungsdatum 19.11.2020
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Planetengetriebe finden aufgrund ihrer hohen Leistungsdichte eine breite Anwendung in modernen Antriebssystemen, jedoch gibt es einige Anforderungen: hohe Lebensdauer und hoher Wirkungsgrad sowie geringe Anregung. Bisherige Untersuchungen fokussierten sich auf die Optimierung des Tragfähigkeitsverhaltens. Zum Anregungsverhalten liegen nur vereinzelte Ergebnisse vor - mit Fokus auf Geräuschabstrahlverhalten sowie dem Einfluss der Phasenverschiebung. Systematische Untersuchungen zum Anregungsverhalten, die Phasenverschiebungseffekten sowie Wechselwirkungen der Zahneingriffe untereinander berücksichtigen, fehlen ebenso wie die Definition von Kennwerte und dazugehörigen bewertenden Optimierungsmethoden.
Diese Arbeit leitet mit der Beschreibung der Phasenverschiebung in Planetengetrieben ein. Die existierenden Ansätze werden erweitert und ein Ansatz zur Berechnung der Phasenverschiebung durch das Planetenrad für mögliche Betriebskonfigurationen wird beschrieben. Zur Untersuchung von Planetengetrieben wird ein Prüfstand verwendet, mit dem isolierte Einzeleingriffe eines Planetengetriebes sowie das Gesamtsystem unter Berücksichtigung der Wechselwirkungen untersucht werden können. Als zentrale Auswertegröße wird der Drehfehler herangezogen. Bei den Untersuchungen wird gezeigt, dass der Gesamtdrehfehler eine Zusammensetzung aus den Einzeldrehfehlern der Eingriffsebenen und der Phasenverschiebung am Planetenrad ist. Der Gesamtdrehfehler wird durch Änderung der Phasenverschiebung erhöht oder reduziert. Es wird auch gezeigt, dass er als Beurteilungskenngröße für das Anregungsverhalten herangezogen werden muss, da er den Körperschallpegel bestimmt. Mit der FE-basierten Zahnkontaktanalyse sowie der dynamischen Betriebssimulation wird ein Federmodell definiert, das die Wechselwirkungen in einem Planetengetriebe beschreibt und die Beurteilung des Anregungsverhaltens erlaubt. Es wird eine Methode vorgestellt, die eine abweichungsrobuste Auslegung von Zahnflankenmodifikationen für unterschiedliche Auslegungsziele erlaubt. Sie wird beispielhaft für die Planetenstufe eines 2 MW Windkraftgetriebes angewendet. Abschließend wird diese Methode genutzt und eine Parameterstudie der Phasenverschiebungen durchgeführt. Als Ergebnisgrößen werden der Gesamtdrehfehler, die Drehmoment- und die Lagerkraftanregung ausgewertet. Damit wird verdeutlicht, dass die Phasenverschiebung einen erheblichen Einfluss auf das Anregungsverhalten hat.

 

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Institut für Industriekommunikation und Fachmedien (IIF) GmbH an der RWTH Aachen

Steinbachstr. 25
52074 Aachen
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