Dynamik
Anregungsoptimierte Verzahnung trotz Leichtbau
Ein bewährter Ansatz zur Reduzierung des Getriebegewichts ist der Einsatz von Radkörpern anstelle von Vollscheibenrädern. Auf diese Weise lassen sich bei vergleichsweise geringem Konstruktionsaufwand bis zu 30% Gewicht einsparen. Zusätzliche Gewichtseinsparungen werden häufig durch Bohrungen im Radkörper erzielt. Diese Maßnahmen beeinflussen jedoch die Eingriffssteifigkeit negativ und führen zu niederfrequenten Anregungen. Je nach Bohrungsdesign können die entstehenden Amplituden die Verzahnungsanregung deutlich übertreffen, in manchen Fällen sogar um ein Vielfaches. Insbesondere bei hochdrehenden Antrieben werden diese niederfrequente Anregungen hörbar.
Die FVA-Workbench ermöglicht realitätsnahe und effiziente Auslegungen
Die FVA-Workbench bietet eine praxisgerechte Lösung für die Auslegung von Radkörpern. Geometrien können direkt aus bestehenden CAD-Modellen geladen und intern automatisch vernetzt werden. Dabei prüft das System selbstständig die Qualität des Netzes: Verzerrte Elemente werden ausgewiesen und die Kopplung mit der analytischen Kontaktsimulation erfolgt über ein strukturiertes Netz. Das sorgt für zuverlässige und hochwertige Ergebnisse, ganz ohne umfangreiche FE-Expertise.
Ihr Nutzen auf einen Blick:
- Einfache Optimierung der Radkörper zur Reduktion von Anregungen
- Gewichtsreduktion ohne Beeinträchtigung der Geräuschentwicklung
- Zeitersparnis durch direkte Weiterverwendung vorhandener CAD-Modelle
- Eliminiert schwer auffindbarer Fehlerquellen in nummerischen Simulationen
- Integrierte FEM-Analyse senkt Ausgaben für Drittsoftware-Lizenzen
Eigenwertberechnung & Bestimmung kritischer Betriebspunkte
Mit Hilfe der Eigenwertberechnung können kritische Betriebszustände im Getriebe schon in einer frühen Design-Phase identifiziert werden. Dazu werden aus den Massen und den am Betriebspunkt linearisierten Steifigkeiten im Gesamtsystem Eigenwerte berechnet und mit den auftretenden Anregungsfrequenzen verglichen. Als Ergebnis erhält der Nutzer ein Campbell-Diagramm für jede Verzahnungsstufe und eine Animation der Eigenformen im 3D-Modell.
Detaillierte Analyse
In der Eigenwertberechnung können verschiedenste Verzahnungsarten, wie z.B. Stirn- und Kegelräder und auch Planetengetriebe, berücksichtigt werden.
Dabei ist es sogar möglich, für Stirnräder die dynamische Verzahnungssteifigkeit automatisch ermitteln zu lassen. Alternativ kann die Verzahnungssteifigkeit auch vorgegeben werden, falls Messergebnisse vorliegen. Das Ergebnis der Berechnung sind Eigenfrequenzen und Eigenformen des gesamten Getriebes. In einem Postprocessing-Schritt wird der Energieinhalt der verschiedenen Moden analysiert.
Dabei werden die Schwingungsformen unterteilt in die Kategorien: rotatorisch, lateral, axial oder gemischt.
Die Auswertung der kritischen Betriebspunkte erfolgt im Campbell-Diagramm. Hier werden die Eigenfrequenzen und die Zahneingriffsfrequenzen sowie die Wellenordnungen aufgetragen. Liegt deren Schnittpunkt in einem vom Nutzer angegebenen Drehzahlband, handelt es sich um einen potenziell kritischen Betriebspunkt. Für Verzahnungen wird zusätzlich geprüft, wie die Drehschwingung in der Eigenform stattfindet. Nur die Verzahnungen, die nicht in Phase schwingen sind genauer zu untersuchen.
Campbell Diagramm im Report der FVA-Workbench