Integration von FEM-Komponenten
Einfluss der Planetenträgerverformung auf die Tragfähigkeit von Planetengetrieben
Der Planetenträger ist das schwerste Bauteil im Getriebe. Um eine hohe Steifigkeit sicherzustellen, wird er oft überdimensioniert ausgelegt. Im realen Betrieb eines Planetengetriebes führen die Zahneingriffsbelastungen jedoch zu einer Biegung der Planetenbolzen sowie zu einer komplexen, dreidimensionalen Verformung des Planetenträgers. Diese Verformungen wirken sich direkt auf die Lastverteilung im Zahnkontakt aus – und damit auf die Tragfähigkeit des gesamten Systems. Ziel der Auslegung des Planetenträgers ist es daher, diese Verformungen möglichst zu minimieren. Während Mikrogeometriekorrekturen in gewissem Maße zur Kompensation eingesetzt werden können, stoßen diese Maßnahmen bei stark verformbaren Planetenträgern schnell an ihre Grenzen. Der Grund: Sie sind stets nur für einen definierten Betriebspunkt ideal geeignet und verursachen bei hohen Verlagerungen große Korrekturbeträge und damit ein hohes Schleifvolumen.
Simulation statt Näherung – direkt in der FVA-Workbench
Mit der FVA-Workbench können Getriebeentwickler effizient und ohne externe Unterstützung durch FE-Spezialisten den Einfluss realer Verformungen auf die Systemsteifigkeit analysieren. Durch die direkte Positionierung von FE-Netzen oder CAD-Körpern und die anschließende statische Reduktion lässt sich die Verformung des Planetenträgers präzise erfassen und in die Tragfähigkeitsbewertung integrieren.
Ihr Nutzen auf einen Blick:
- Präzisere Vorhersage des Lastverhaltens unter realitätsnahen Betriebsbedingungen
- Reduktion von Betriebsschäden durch gezielte Optimierung der Lastverteilung
- Zeit- und Kostenersparnis, da keine externe FE-Modellierung notwendig ist
Getriebegehäuse, Planetenträger, Radkörper für Stirn- und Kegelräder sowie Wellen können als FE-Komponenten berücksichtigt werden.
Bauteilvereinfachung
Über die Bauteilvereinfachung können irrelevante Bohrungen schrittweise aus der Geometrie entfernt werden.
FEM-Vernetzer
Die Netzfeinheit kann schrittweise angepasst werden.
Schritte zur Integration eines CAD-Körpers als FE-Struktur
Vernetzen -> Positionieren -> Randbedingungen festlegen -> Verformung berechnen
FEM-Planetenträger
Durch die FEM-Anbindung kann der Einfluss der Steifigkeit des elastischen Planetenträgers im Gesamtsystem berücksichtigt werden. Im Vergleich zu einer rein analytischen Beschreibung werden dabei drei entscheidende Effekte erfasst: die Verwölbung der Wange, der Einfluss der Strebengeometrie sowie die Verdrehung der Wange.
Der Planetenträger lässt sich als CAD-Geometrie oder in Form eines FEM-Netzes importieren. Zusätzlich können Planetenträger parametrisch modelliert werden. Dies erlaubt eine realitätsnahe Abbildung des Planetenträgers bereits in einer frühen Auslegungsphase.
Verschiedene, parametrisch erstellte Planetenträger