Auslegung von Planetenge[shy]trieben mit der FVA-Work[shy]bench

Auslegung von Planetengetrieben mit der FVA-Workbench Getriebedesign Software. Zuverlässig. Benutzerfreundlich. Effizient:

Zuverlässig. Benutzerfreundlich. Effizient: Auslegung von Planetengetrieben mit der FVA-WorkbenchGetriebedesign Software

STÖBER Antriebstechnik GmbH + Co. KG setzt bei der Auslegung und Nachrechnung ihrer Antriebe auf die FVA-Workbench. Dank der Berechnungs- und Simulationssoftware legen die STÖBER Konstrukteure ihre innovativen Getriebelösungen schneller und effizienter aus. Das Ergebnis: qualitativ hochwertigere Produkte.

STÖBER nutzt die FVA-Workbench für die Auslegung und Nachrechnung von Seriengetrieben sowie für kunden­spezifische An­wendungen und Sonder­getriebe. Dabei werden verschiedenste Auslegungs­ziele wie Tragfähigkeit, Schwing­ung­sanregung oder Verlus­tleistung und Wirkungs­grad betrachtet. Die Aus­legung von modularen Planetengetrieben bezieht die Planeten­getriebe­stufen einer ganzen Baureihe ein, bestehend aus unterschiedlichen Baugrößen und Über­setzungs­ver­hältnissen. Mit dem integrierten Scripting-Feature der FVA-Work­bench sind solche Aufgaben schnell und ohne tiefergehende Pro­grammier­kenntnisse umsetzbar. Damit lassen sich unzählige Be­rechnungen realisieren, die ohne geeignete Software nur sehr zeit­aufwändig umzusetzen sind.

Abbildung 1: Mit der FVA-Workbench werden Massenberechnungen zum Kinderspiel
Abbildung 1: Mit der FVA-Workbench werden Massenberechnungen zum Kinderspiel
Abbildung 2: Auslegung eines Planetengetriebes mit der FVA-Workbench
Abbildung 2: Auslegung eines Planetengetriebes mit der FVA-Workbench

Einfache Durchführung von Massenrechnungen mit dem Scripting-Feature

Bei der Auslegung von Planetengetrieben betrachten die STÖBER Konstrukteure zunächst die Makro­geometrie – unter Berück­sichtigung ver­schiedener Restriktionen wie Bauraum, Her­stellung und Wirt­schaftlichkeit. Eigen­schaften wie Trag­fähigkeit, Verlust­leistung oder Schwing­ungs­verhalten werden maßgeblich von der Geo­metrie der Ver­zahnung beeinflusst. Daher ist dieser Entwicklungsschritt grundlegend für die hervor­ragenden Betriebs­eigenschaften der STÖBER Antriebe. Darüber hinaus können auch kunden­spezifische Anforderungen problemlos in die Aus­legung einbezogen werden.

Abbildung 3: Berechnungsvariante mit und ohne Flankenkorrektur aus dem FVA-Workbench-Ausgabereport.
Abbildung 3: Berechnungsvariante mit und ohne Flankenkorrektur aus dem FVA-Workbench-Ausgabereport.

Die Möglichkeit, bei der Getriebeauslegung Massen­rechnungen durch­führen zu können, erleichtert es den Konstrukteuren, die optimale Getriebe­lösung zu finden. Massen­rechnungen werden mit der in der FVA-Workbench integrierten Scripting-Lösung durchgeführt. Vor­bereitend werden die zu variierenden Parameter wie Schrägungs­winkel, Modul, Achsabstand, Profil­verschiebung und Belastungsdaten in einer Excel-Tabelle vordefiniert.

Daraus erstellt das Skript einen Berechnungs­plan und die Massen­rechnung startet – Variante für Variante. Hierzu wird ein vordefiniertes FVA-Workbench-Modell durch das Scripting angesteuert und für die jeweilige Varianten­rechnung manipuliert. Auf diesem Wege können innerhalb kürzester Zeit mehrere Tausend Varianten automatisiert durch­gerechnet werden. Ausgewertet werden die Berechnungen mit der hervor­ragenden Ergebnis­darstellung der FVA-Workbench in einem HTML-Ausgabe­report. In diesem Format kann der Ingenieur gezielt selektieren, welche Ergebnisse er betrachten möchte. Die Daten können darüber hinaus grafisch aufbereitet und abge­speichert werden.

Langes Suchen in überfüllten PDF-Ausgaben ist nicht mehr notwendig. Weiterhin besteht die Möglichkeit, die Ergebnisse dank der Scripting-Funktionen unkompliziert und schnell nach Excel zu exportieren und dort auszuwerten.

Analog zur Auslegung der Makrogeometrie gestaltet sich die Auslegung der Mikro­geometrie. Korrekturen in Flanken- wie auch in Profilrichtung werden variiert, in einer Excel-Tabelle vordefiniert, in die FVA-Workbench eingelesen und durch das Scripting-Tool verarbeitet. Abbildung 3 zeigt beispielhaft zwei Berechnungs­varianten mit und ohne Flanken­korrektur aus dem Ausgabereport der FVA-Workbench. Selbstverständlich können auch Lager- und Bauteilsteifigkeiten in die Berechnungen einfließen.

Für die Berücksichtigung der Planetenträgersteifigkeit bietet die FVA-Workbench mehrere Varianten. In der frühen Entwicklungs­phase lässt sich eine überschlägige Geometrie des Planetenträgers vordefinieren, die über die CAD-Schnittstellen exportiert und durch den Konstrukteur fertigungsgerecht ausgestaltet werden kann.

Sobald der fertige Planetenträger als CAD-Bauteil vorliegt, wird dieser über die Schnitt­stellen der FVA-Workbench geladen und mit dem internen Vernetzungs­tool vernetzt. Dabei sind keine Kenntnisse zur FE-Berechnung erforderlich. Die umfangreiche Nutzer­führung gewährleistet ein zuver­lässiges Ergebnis. Durch die von der Forschungs­vereinigung Antriebstechnik validierten Methode kann das FE-Netz bewertet und gegebenenfalls verbessert werden. Alternativ können FE-Netze von bestehenden Modellen geladen werden.

Die FVA-Workbench ermöglicht auch die lokale Bewertung der Pressungs­verteilung und kann diese anschaulich drei­dimensional darstellen. In Abbildung 4 wird beispielhaft die Gegen­überstellung zweier Berechnungs­varianten – ohne und mit Profilkorrektur – dargestellt. Neben der ört­lichen Last­verteilung lassen sich eine Vielzahl an Merk­malen berechnen, die in der Folge Aussagen über das Betriebs­verhalten einzelner Komponenten oder des Gesamt­systems erlauben.

Darstellung der Pressungsverteilung ohne (links) und mit Profilkorrektur (rechts) in der FVA-Workbench
Darstellung der Pressungsverteilung ohne (links) und mit Profilkorrektur (rechts) in der FVA-Workbench
Abbildung 4: Darstellung der Pressungsverteilung ohne (links) und mit Profilkorrektur (rechts) in der Getriebedesign-Software

FVA-Workbench – STÖBERs Lösung für eine zuverlässige und effiziente Produktentwicklung

Was früher über die serielle Ansteuerung einzelner Rechenkerne durch eine Inhouse-Software­lösung erfolgte, läuft heute komplett innerhalb der Getriebedesign-Software. Dadurch hat sich die Integration und Wartung innerhalb der STÖBER Berechnungs­landschaft deutlich vereinfacht und STÖBER kann sich auf sein Kerngeschäft fokussieren. Ein weiterer Benefit ist der erhebliche Performance-Gewinn bei der Auslegung. Durch das integrierte Scripting-Feature eignet sich die FVA-Workbench auch ausgezeichnet zur Auslegung ganzer Baukasten­systeme. Die hervorragende Ergebnis­darstellung der Getriebedesign-Software in einem HTML-Ausgabereport bietet nahezu unbegrenzte Möglich­keiten und eine sehr gute Vergleichs­möglichkeit einzelner Berechnungsvarianten.

Hans Rollbühler, Entwicklungsingenieur bei STÖBER Antriebstechnik GmbH + Co. KG

Bei all den Vorteilen, die die FVA-Workbench für unsere Arbeit bietet, macht es auch noch Spaß, damit zu arbeiten.

Hans Rollbühler, Entwicklungsingenieur bei STÖBER Antriebstechnik GmbH + Co. KG

STÖBER Antriebstechnik

STÖBER entwickelt und produziert seit 1934 exzellente Antriebstechnik und ist mit rund 800 Mitarbeiter­innen und Mitarbeitern international an 12 Standorten aktiv. Das STÖBER Antriebssystem, bestehend aus Getrieben, Motoren, Kabeln und Antriebsreglern, ist modular aufgebaut und frei skalierbar – für passgenaue, kompakte und leistungsstarke Maschinen­konzepte in den unterschiedlichsten Branchen und Märkten weltweit. Das bedeutet für Maschinen­hersteller: Ein Ansprechpartner. Zertifizierte Betriebs­sicherheit. Und höchste Maschinen­verfügbarkeit.

FVA-Workbench

Die FVA-Workbench ist die führende Softwarelösung zur Modellierung, Parametrierung und Berechnung von Getrieben. Sie wird seit mehr als 50 Jahren in Forschungs­projekten der Forschungs­vereinigung Antriebstechnik e.V. (FVA) entwickelt und bündelt damit das gesamte Wissen des größten Innovations­netzwerks der Antriebs­technik. Eine einfach zu bedienende Oberfläche macht selbst anspruchsvollste Modellierungen zum Kinderspiel und ermöglicht den Zugriff auf höchst zuverlässige Ergebnisse.

Mehr Informationen auf: www.fva-service.de