Berechnung Optimierte Antriebe

Redakteur: Karl-Ullrich Höltkemeier

Das analytische Wälzlagerberechnungsprogramm BEARINX der Schaeffler Gruppe ist das geeignete Werkzeug, um Lagerungen in den komplexen Ge-trieben von Landmaschinen schneller und exakter auszulegen.

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1 Beispiel 1 ... zeigt ein komplexes Lastschaltgetriebe. Die Animation der Bewegung erlaubt z. B. eine gezielte Kontrolle der Drehrichtungen.
1 Beispiel 1 ... zeigt ein komplexes Lastschaltgetriebe. Die Animation der Bewegung erlaubt z. B. eine gezielte Kontrolle der Drehrichtungen.
( Archiv: Vogel Business Media )

Mit diesem Programm werden komplette Getriebe unter Berücksichtigung von wichtigen Einflussfaktoren wie Elastizitäten und Verformungen schnell und fehlerfrei modelliert. Entwicklungszeiten und –kosten werden somit deutlich reduziert. Berechnung und Simulation führen zu einem besseren Systemverständnis, so dass kritische Punkte frühzeitig erkannt und beseitigt werden können.

Die validierten Modelle und Verfahren erhöhen zudem die Sicherheit für eine exakte Auslegung des Getriebes. BEARINX ist eine von der Schaeffler Gruppe entwickelte Software, die seit Jahren kontinuierlich verifiziert wird. Die einfache Bedienung auf einer Windows 3D-Oberfläche und die Mehr-sprachigkeit ermöglichen den weltweiten Einsatz innerhalb der Schaeffler Gruppe.

Das Berechnungsprogramm

BEARINX bildet den kompletten Leistungsfluss eines Getriebes ab und be-rücksichtigt alle Lasten, Drehzahlen und vorhandene Lastkollektive sowie alle eingesetzten Verzahnungsarten. Einbezogen werden auch die Getriebe-wellen, die sich unter den gegebenen Lasten und gemäß der Eigenschaften des verwendeten Materials elastisch verformen.

Mit dem Programm analysiert der Anwender die auftretende Vergleichsspan-nung ebenso wie den Einfluss der Toleranzen der Welle. Als weiteres elasti-sches Element werden die Lager durch die Berechnung der inneren Lastver-teilung nach verschiedenen Lebensdauertheorien beurteilt. Hierbei spielen Schmierung und Verschmutzung sowie Verlagerung, Verkippung und Be-triebsspiel ein wichtige Rolle. Ein weiteres Kriterium zur Beurteilung der Lager ist die Hertz’sche Pressung unter Berücksichtigung des exakten Kon-taktprofils.

Besonders zu beachten sind dabei eventuell lokal auftretende Überhöhungen der Spannung sowie der Härteverlauf der Laufbahnen. Durch den modularen Aufbau der Software können all diese Einflüsse ausgehend vom kompletten Getriebemodell untersucht werden.

Eine weitere hilfreiche Funktion in BEARINX ist die Parameteranalyse, mit der Einflüsse und Zusammenhänge (z. B. Abhängigkeit der Lebensdauer vom Betriebsspiel) erkennbar sind. Auch eine teil-automatische Optimierung di-verser Kriterien ist möglich.

Weitergehende Analysen

Neben diesen standardmäßig zu berücksichtigenden Einflüssen können wei-tergehende Analysen erforderlich sein. So kann z. B. die elastische Verfor-mung des Getriebegehäuses einen deutlichen Einfluss auf die Lagerlebens-dauer haben. Durch eine Kopplung von BEARINX-Berechnung und FEM-Berechnung des Gehäuses wird die Steifigkeit des Gehäuses in der Analyse mit berücksichtigt.

Außer der statischen Betrachtung des Getriebes werden in der Schaeffler Gruppe auch dynamische Effekte innerhalb des Lagers und der Wellen rech-nerisch simuliert. Ergebnisse solcher Untersuchungen sind beispielsweise das Reibmoment, die zeitabhängigen Belastungen des Lagerkäfigs sowie kriti-sche Drehzahlen für die Wellen.

Darüber hinaus führt die Schaeffler Gruppe auch komplette FEM-Berechnungen durch, die eine noch exaktere Berücksichtigung aller Randbe-dingungen ermöglichen, jedoch auch einen höheren Aufwand darstellen. Die grundlegende Kenntnis der Verhältnisse und Einflüsse im Wälzkontakt ist dabei die Basis für fast alle gezeigten Analysemethoden.

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