FVA-Workbench 5.0

 

Modellierung, Parametrisierung und Berechnung von Getriebesystemen

Die FVA-Workbench ist eine herstellerneutrale Softwarelösung für die Modellierung, Parametrisierung und Berechnung von Getriebesystemen. Sie bündelt 50 Jahre Forschung und Entwicklung aus dem FVA-Expertennetzwerk in einer
Plattform und macht das gesammelte Wissen so direkt für die industrielle Praxis anwendbar.

Sie möchten mehr zur FVA-Workbench erfahren oder haben Interesse an einem Angebot? Dann nehmen Sie Kontakt mit uns auf. Wir freuen uns auf Ihre Anfrage.

Kontakt

Herstellerneutral und branchenübergreifend

Im Netzwerk der Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V. arbeiten im Rahmen der industriellen Gemeinschaftsforschung, führende Unternehmen der Antriebstechnik zusammen mit den besten Forschungsstellen an innovativen Berechnungsmethoden.
Die FVA-Workbench stellt diese Ergebnisse der vorwettbewerblichen Forschung herstellerneutral und branchenübergreifend der Antriebstechnik zur Verfügung und ermöglicht Unternehmen individuelle Produktentwicklungen auf höchstem Niveau.

Kundenbranchen

  • Automotiv
  • Industriegetriebe
  • Lager
  • Luftfahrt
  • Marine
  • Schienenverkehr
  • Wind Energie

Berechnungsmöglichkeiten mit der FVA-Workbench

Als Ganzes betrachtet - Gesamtsystemberechnung

Eine korrekte Abbildung des Systemverhaltens ist die Grundlage für eine detailierte Analyse der einzelnen Maschinenelemente.

Die FVA-Workbench führt diese Gesamtsystemberechnung automatisch durch und berücksichtigt die ermittelten Belastungen und Verformungen für alle weiteren Berechnungen. So wird beispielsweise die Lastverteilung bei Stirnradstufen maßgebend durch das Verformungsverhalten der Welle-Lager-Systeme und des Gehäuses beeinflusst.

Durch die genaue Kenntniss dieser Randbedingungen wird der Konstrukteur in die Lage versetzt, bereits früh im Entwicklungsprozess fundierte Entscheidungen zu treffen und sein Getriebe optimal auszulegen.

Stirnradgeometrie & Tragfähigkeit

Mit der FVA-Workbench kann die Geometrie und Tragfähigkeit von Evolventen-Stirnradverzahnungen berechnet werden. Die Geometrieberechnungen gehen dabei weit über die Angaben in DIN 3960 hinaus. Sie erfassen auch durch zwei unterschiedliche Werkzeuge bearbeitete Stirnräder sowie Sonderverzahnungen.

Die Tragfähigkeitsberechnung ist nach den unterschiedlichsten Rechenverfahren möglich. Erfasst sind  alle wichtigen nationalen und internationalen Normen, Vorschriften von Klassifikationsgesellschaften und Berechnungsmethoden basierend auf Forschungsvorhaben der FVA.

 


Zahnflanken- und Zahnfußbeanspruchung

Berechnet werden kann die lokale Zahnflanken- und Zahnfußbeanspruchung von Stirnrädern. Diese Berechnung erfolgt auf der Grundlage der Einflusszahlenmethode. Basierend darauf können folgende örtliche Beanspruchungsgrößen ermittelt werden:

  • Linienlast / Pressung
  • Drehwegfehler
  • Blitztemperatur
  • Schmierfilmdicke
  • Gleitgeschwindigkeit
  • Graufleckensicherheit
  • Flankenbruch
  • Zahnfußspannung

[Programmdokumentation STplus  FZG, TU München]

Modellierung

Mit Hilfe des Einfügewizards können ganz einfach Planetenstufen erstellt werden. Hierdurch ist es jetzt möglich, komplexe Getriebestrukturen, auch mit mehreren gekoppelten Planetenstufen, in wenigen Schritten zu erzeugen.

Berechnung

Der Berechnungsumfang sowohl für Norm- als auch für Lastverteilungsberechnungen von Planetenstufen entspricht dem der Stirnradstufen.

 

Geometrie & Tragfähigkeit

Mit der FVA-Workbench kann die Geometrie und Tragfähigkeit von Kegelradpaarungen berechnet werden. Dabei können Kegelräder mit Profilverschiebung und Zahndickenänderung (Profilseitverschiebung) als auch achsversetzte Kegelräder (Hypoidräder) verwendet werden. Die Tragfähigkeitsberechnung ist nach zurzeit gültigen nationalen und internationalen Normen und ihren vorangegangenen Vorschriften möglich. Darüber hinaus ist die Berechnung der Verschleißtragfähigkeit, des Wirkungsgrads, der Zahnkräfte sowie der Flankenbruchgefährdung möglich.

 


Messdatenverarbeitung

Mit Hilfe der Messdatenverarbeitung bei Kegelrädern können Messausreißer aus Ist-Messdaten entfernt und
Flankenabweichungen zwischen der Soll- und
der, durch die Messdaten repräsentierten
Ist-Geometrie berechnet werden.


Mikrogeometrieauslegung

Mit der Mikrogeometrieauslegung können die Maschineneinstelldaten der Kegelradschleifmaschine ermittelt und zur weiteren Berechnung der Tragfähigkeit verwendet werden.


Zahnflanken- und Zahnfußbeanspruchung

Berechnet werden kann die lokale Zahnflanken- und Zahnfußbeanspruchung bogenverzahnter Kegel- und Hypoidräder. Diese Berechnung erfolgt auf der Grundlage der Einflusszahlenmethode. Zudem werden die Verformungen und Abweichungen der Getriebeelemente berücksichtigt, die die Verzahnung umgeben.

Bestandteile der Berechnung sind:

  • Berechnung der Geometrie von Verzahnungen (z.B. Klingelnberg, Gleason, Oerlikon, Hurth-Modul)
  • Berechnung der Eingriffsverhältnisse (Einbeziehung von Ist-Messdaten möglich)
  • Berechnung von Eingriffsstörungen, Verdrehflankenspiel und Ziehbarkeit
  • Berechnung der Last-, Pressungs- und Zahnfuß-spannungsverteilung mit Hilfe verallgemeinerter Einflusszahlen
  • Berechnung von Lastkollektiven

[Programmdokumentation KNplus & BECAL - IMM, TU Dresden]

Berechnung von Schneckengetrieben

Mit der FVA-Workbench können Schneckengetriebe ausgelegt und nachgerechnet werden. Unter anderem können Berührlinien, Leerlauf- und Lasttragbilder, Tragfähigkeitsnachweise nach Norm, die Neuauslegung von Radsätzen und die Simulation von Anlauf- und Selbstbremsungsvorgängen berechnet bzw. dargestellt werden.

[Programmdokumentation SNESYS - FZG, TU München]

Wellenberechnung

Mit der FVA-Workbench können Festigkeitsnachweise nach DIN 743 für Wellen und Achsen schnell und effektiv durchgeführt werden. Die Berechnung orientiert sich dabei am offiziellen Stand der Technik. Darüber hinaus wird die überlagerte Kerbwirkung bei Mehrfachkerben berücksichtigt.
Die Belastungen an der Kerbe werden durch eine Gesamtsystemanalyse bestimmt. Bei der Wellenbelastung wird der Einfluss der Lager und die Flankenlastverteilung mit berücksichtigt.

[Programmdokumentation DIN743 -  IKL, TU Wien]

 

Wälzlagerberechnung

In der FVA-Workbench kann der Konstrukteur auf die aktuellen digitalen Wälzlagerkataloge mehrerer Hersteller zurückgreifen. Zusätzlich ist es möglich, eine detaillierte Wälzlagergeometrie vorzugeben.

Neben den gängigen Normen für die Lebensdauerberechnung (DIN 26281 / DIN 281) und den Katalogberechnungen können u. a. folgende Kenngrößen berchnet werden:

  • Pressungen aufgelöst über der Kontaktfläche
  • Schlupfverläufe
  • Viskositätsverhältnis (FVA 418)
  • Kinematische Kenndaten
  • Berechnung der modifizierten Lagerreibung (FVA 701)

 [Programmdokumentation LAGER2HP - FZG, TU München]

Gleitlagerberechnung

Über die Gleitlagerberechnung in der FVA-Workbench lassen sich die statischen und dynamischen Kennwerte zuverlässig simulieren.

Die Berechnungsverfahren werden kontinuierlich in mehreren Forschungsvorhaben am
Hochleistungsprüfstand der TU Clausthal
geprüft und validiert.

Wesentliche Merkmale der Berechnung sind:

  • Genaue Erfassung der Lagerbohrungsgeometrie
  • Verbessertes, vollständiges Ölzuführungs- und "Taschen"-Modell mit Berücksichtigung der Einströmverluste
  • Berücksichtigung der Temperatur- und der Druckabhängigkeit der Ölviskosität
  • 2D-Berechnung der Druckverteilung im gesamten Schmierspalt, Lösung der erweiterten Reynoldsgleichung
  • 3D-Berechnung der Temperatur- und Viskositätsverteilung im Schmierspalt, Lösung der Energiegleichung
  • Auflösung turbulenter Bereiche im Schmierfilm und Berücksichtigung der Ölviskosität

[Program Documentation COMBROS - ITR, TU Clausthal]

Berechnung von Welle-Nabe-Verbindungen

Mit der FVA-Workbench können folgende Welle-Nabe-Verbindungen berechnet werden:

  • Kegelpressverbände - Berechnung nach DIN 7190 Teil 1
  • Zylinderpressverbände - Berechnung nach DIN 7190 Teil 2
  • Mehrfachpressverbände – Berechnung nach GEH Gestaltänderungsenergiehypothese nach v. Mises
  • Passfedern - Berechnung nach DIN 6892 Methode B & C

[Programmdokumentation PressFit/KeyFit - IKAT, TU Chemnitz]

Finite-Elemente-Analyse (FEA) in der FVA-Workbench

Durch die Koppelung von FEM-Strukturen mit dem analytischen Berechnungsmodell ist es möglich, den Einfluss des Getriebegehäuses und des Planetenträgers auf das Welle-Lager-System und die Breitenlastverteilung im Zahneingriff zu berücksichtigen.

Hochwertige Ergebnisreports mit wenigen Klicks

 

Mit der neuen Reporting Funktion wird die  Dokumentation der Berechnungsergebnisse grundlegend vereinfacht. Es können nun kinderleicht individualisierte, ansprechende und interaktive Reports per Drag & Drop zusammengestellt werden. Einmal generierte Vorlagen sind auf verschiedenste Getriebemodelle anwendbar und vereinfachen die Kommunikation der Ergebnisse mit Kunden und Kollegen.

 

Beispielreports

Virtuelles FVA-Getriebe

Das Virtuelle FVA-Getriebe wurde als fiktives Anwendungs-beispiel zur Untersuchung der Einsatzfähigkeit der verschiedenen FVA-Programme bei der Getriebeberechnung entworfen.

Report ansehen

Windkraftgetriebe

Dieses Getriebemodell zeigt eine typische Getriebekonstruktion wie sie in Windkraftanlagen verwendet wird. Es besteht aus einer Planetenstufe und zwei Stirnradstufen.

Report ansehen

Planetenträger modellieren und berechnen leicht gemacht

Der Planetenträger hat einen maßgeblichen Einfluss bei der Getriebeberechnung.

Mit der Workbench 5.0 kann ein Planetenträger in wenigen Schritten modelliert, vernetzt und an das analytische Modell angebunden werden.

Die Hauptmerkmale dabei sind:

  • Interne parametrisierte Modellierung der Plantenträgergeometrie
  • Ein- und Zweiwangige Bauformen sind möglich
  • Interne FEM-Vernetzung mit wenigen Klicks
  • Anbindung an das analytische Getriebemodell
  • Ermittlung der reduzierten Steifigkeitsmatrix

Planetenträgermodellierung in der FVA-Workbench

 

Import von CAD-Körpern und automatische FEM-Vernetzung

Modellvereinfachung & Vernetzung von CAD-Körpern

Bei der Analyse von komplexen Getriebesystemen ist es von großer Bedeutung, die Randbedingungen bestmöglich zu modellieren.

Hierfür können in der FVA-Workbench für den Planetenträger und das Gehäuse neben FE-Netzen auch CAD-Körper eingelesen und vernetzt werden. Die FE-Netze werden anschließend im Modell positioniert und an das Getriebemodell angebunden.

Ein benutzerfreundlicher Assistent unterstützt bei der Vernetzung durch Automatisierung, einfache Handhabung und interaktive Nutzerführung. Mittels eines Schieberegelers werden unnötige Details aus dem CAD-Modell entfernt und verschiedene Netz-Feinheitsgrade ausgewählt.

Um den Workflow besonders effizient zu gestalten, werden viele verschiedene native CAD-Formate unterstützt.

 

 

Scripting | Automatisierung | Batchbetrieb


Scripting

Eine einfache, JavaScript basierte Sprache ermöglicht es, dem Anwender das System mit textuellen Anweisungen weitgehend zu steuern. Typische Anwendungsfälle sind zum Beispiel:

  • Optimierungsrechnungen
  • Variationsrechnungen
  • Massenrechnungen

Die Ausführung komplexer Aufgaben reduziert sich damit auf einen einzigen Mausklick.

Die FVA-Workbench erlaubt die Steuerung und Manipulation aller Berechnungen sowie der Ein- und Ausgabeparameter. Dafür stehen in der FVA-Workbench zwei leistungsfähige Werkzeuge bereit.

 



Automatisierung

Über eine grafische Oberfläche können Parameter automatisch zugewiesen und Berechnungen ausgeführt werden.
Im Anschluss können Ergebnisreports erzeugt werden.

Batchbetrieb
Die Batch Funktion in der FVA-Workbench kombiniert die Funktionen des Scriptings mit der Möglichkeit Berechnungen automatisiert auf Knopfdruck ablaufen zu lassen. Die beliebig formatierten Berechnungsergebnisse können anschließend in einer Datei abgespeichert.

FVA-KnowledgeBase

Mit der KnowledgeBase, einer integrierten Wissensmanagement-Plattform mit kontextsensitiver Hilfe, stellt Ihnen die Workbench ein leistungsstarkes Werkzeug zur Seite.

Hier finden Sie anschauliche, komprimierte Beschreibungen zu den Eingabeattributen, Tutorials und umfangreiche Dokumentationen. An vielen Stellen werden zusätzlich Forschungsvorhaben, Normen, Rechenkern-Dokumentation und Fachliteratur aus dem Themis Wissensportal verlinkt.

Die richtige FVA-Workbench Edition für Ihre Anwendung

Workbench Modeler Edition

Die Modeler Edition ist für alle Anwender geeignet, die neue Getriebekonzepte modellieren, bestehende Getriebemodelle parametrisieren oder für weiterführende Berechnungen anpassen möchten.

Workbench Extended Edition

Die Extended Editionen bietet Anwendern entlang des Produktentwicklungsprozesses vielfältige Berechnungsmöglichkeiten für Maschinenelemente nach nationalen
und internationale Normen.

Workbench Advanced Edition

Die Advanced Edition verfügt zusätzlich zu den Normberechnungen über umfangreiche Verfahren zur Berechnung des Getriebegesamtsystems auf Basis der neuesten Entwicklungen in der FVA-Forschung.

Flexible Lizenzgestaltung und individuelle Erweiterbarkeit

Ein Upgrade von einer FVA-Workbench Edition zu einer höheren Edition ist jederzeit möglich und kann zeitlich flexibel gestaltet werden. Darüber hinaus bietet diese Form der Lizenzierung auch die Möglichkeit, auftragsbezogen den Bestand an Lizenzen kurzfristig zu erhöhen ohne wertvolles Kapital langfristig zu binden.

Für individuelle Spezialanwendungen stehen zu jeder FVA-Workbench Edition zusätzlich optionale Funktionserweiterungen zur Verfügung. Diese können direkt oder nachträglich zu einer FVA-Workbench Edition hinzugebucht werden.

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Wie unsere Kunden von der FVA-Workbench profitieren

Dr.-Ing. Manfred Wittenstein
Aufsichtsratsvorsitzender
Wittenstein AG

Dr.-Ing. Lutz Lindemann
Vorstandsmitglied
Fuchs Europe Schmierstoffe GmbH

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