Modellierung, Berechnung und Analyse ringgespannter Zahnriemengetriebe
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Unter maßgeblicher Mitwirkung des Antragstellers wurde in den vergangenen Jahren mit einem ringförmigen Spann- und Dämpfungselement eine völlig neue Spannmethodik für Zahnriemengetriebe entwickelt. In dem Forschungsprojekt konnte ein Berechnungsmodell zur Beschreibung der statischen und dynamischen Vorgänge in ringgespannten Zahnriemengetrieben geschaffen und verifiziert werden. Hierfür wurden folgende Teilaufgaben bearbeitet: • Analytische Beschreibung des Verformungsverhaltens des Spannrings unter statischer und dynamischer Last; • Modellierung der freien Riementrume mit zwei Freiheitsgraden; • Modellierung des kompletten Zahnriemengetriebes und Erstellung einer Arbeitssoftware zur Sensitivitätsanalyse; • Validierung der Berechnungs- und Simulationsergebnisse durch experimentelle Untersuchungen. Mit den durchgeführten experimentellen Untersuchungen konnte gezeigt werden, dass das Simulationsmodell die Messergebnisse gut reproduzieren kann. Daraus folgt, dass eine Vorausberechnung des Verhaltens des Getriebes mit relativ genauen Ergebnissen möglich ist. Mit dem erstellten und verifizierten Simulationsmodell konnten die Analyse der Einflussparameter und die Erarbeitung von Grundlagen zur spannungs- und funktionsoptimierten Dimensionierung von ringgespannten Zahnriemengetrieben durchgeführt werden. Dafür wurden folgende Teilaufgaben bearbeitet: • Untersuchungen zur optimierten Auslegung des Getriebes sowie zur gezielten Beeinflussung der Trum- und Drehschwingungen; • Analyse von Toleranzen und geometrischen Abweichungen; • Ableitung allgemeingültiger Zusammenhänge zur Dimensionierung ringgespannter Zahnriemengetriebe. Die durchgeführten Untersuchungen zeigten, dass das ringgespannte Zahnriemengetriebe die Auswirkungen der Toleranzen im Getriebe mindern kann. Weiterhin können bei richtiger Dimensionierung Schwingungen im Getriebe signifikant reduziert werden. Mit den Dimensionierungsgrundlagen können ringgespannte Getriebe mit quasistatischer Belastung ausgelegt werden. Für dynamische Belastung kann mithilfe des Simulationsmodells eine weiterführende Optimierung durchgeführt werden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Energieeffiziente und getriebeschonende Vorspannung von Zahnriemen. Antriebstechnik 12/2011, S. 52-53. ISSN 0722-8546
Nagel, T.; Bankwitz, H.
- Energieeffiziente und getriebeschonende Vorspannung von Zahnriemen. Tagungsband zur 15. Tagung Zahnriemengetriebe (20./21.09.2011) in Dresden, S. 85-96, ISBN 978-3-00-034753-5
Bankwitz, H; Sumpf, J.; Nendel, K.
- Einfluss von Fertigungstoleranzen auf die Zuverlässigkeit von Zahnriemengetriebe. Tagungsband zur 17. Tagung Zahnriemengetriebe (17./18.09.2013) in Dresden, S. 58-71, ISBN 978-3-00-042882-1
Bankwitz, H.
- Toleranzuntersuchungen an Zahnriemengetrieben, ant Journal 3/2013, S. 3-10. ISSN 0722-8546
Bankwitz, H.; Sumpf, J.; Nendel, K.
- Verbessertes Simulationsmodell für Zahnriemengetriebe. NAFEMS Online-Magazin, 26. Ausgabe, 2/2013, S. 65-77
Bankwitz, H.; Sumpf, J.; Nendel, K.
- Simulation und Analyse ringgespannter Zahnriemengetriebe. Dissertation TU Chemnitz, 2014
Bankwitz, H.
