antriebstechnik 1-2/2016

GETRIEBE UND GETRIEBEMOTOREN
01 High-Speed-
Getriebe für
unterschiedliche
Anforderungen
ihren Ausrich tungs schwer punkt in einem
der folgenden drei Bereiche haben: Konstruktion
von Getrieben, Berech nung von
Stirnrädern, Kegelrädern und weiteren Maschinenelementen
oder spanende Fertigungstechnologien
und Wärmebehandlung.
Bei der Konzeption eines High-Speed-
Getriebes stellt die hohe Drehzahl besondere
Anforderungen an die Auswahl von
Verzahnung, Werkstoff und Lager. Nach
dieser Phase werden die Maschinenelemente
dimensioniert. Hierbei werden klassische
Maschinenelemente wie Wellen,
Welle-Nabe-Verbindungen - z. B. evolventische
Mitnehmerverzahnung, Passfeder,
Presssitz, Schweißverbindung - oder Lager
nach gängigen analytischen oder numerischen
Methoden ausgelegt. Für die Optimierung
von Stirn- und Kegelrädern hinsichtlich
Tragfähigkeit, Wirkungsgrad und
Geräuschanregung sind langjährige Erfahrungen
und fundiertes Grundlagenwissen
über Verzahnungskorrekturen vorhanden.
Die Berechnung findet mithilfe von Programmen
wie Kisssoft, FVA-Workbench, Bearinx
oder Ansys statt.
Für die Bestimmung
der optimalen Verzahnungskorrekturen
des
High-Speed-Getriebes werden automatisierte
Massenrechnungen verschiedener
Korrekturvarianten unter Berücksichtigung
von Wellen- und Gehäuseverformungen
sowie Lagerspielen berechnet und über
einen Filter-Algorithmus hinsichtlich Tragfähigkeit,
Geräuschanregung und Toleranzempfindlichkeit
bewertet. So können bei
vergleichbaren Aufgabenstellungen schon
Geräuschverbesserungen von über 10 dB an
existierenden Getrieben realisiert werden.
Die Modellierung der Bauteile geschieht mithilfe
des 3D-CAD-Systems NX von Siemens.
Aus den virtuellen Modellen der Getriebe
werden in Zusammenarbeit mit Produktion
und Qualitätssicherung fertigungs gerechte
Zeichnungen abgeleitet. Auf Basis der 3D-
Modelle können via CAD-CAM-Schnittstelle
auch die Aufwände und Fehlerquellen in
der Vorbereitung unterschiedlicher Fertigungsschritte
reduziert werden, z. B. beim
Drehen, Fräsen oder Rundschleifen. Durch
diese Möglichkeiten werden die Aluminium-
Gehäuseteile der ersten Prototypen des
Getriebes, ohne die zeitintensive Ableitung
von detaillierten Fertigungszeichnungen, in
einem Arbeitsgang aus dem Vollen gefräst.
Bei der Entwicklung wird von Anfang an die
zukünftige Fertigung und Montage im Auge
behalten.
Die zulässigen Fertigungstoleranzen sowie
die notwendigen Anlage- und Spannflächen
werden gemeinsam mit der Produktion definiert.
So sind bei High-Speed-Getrieben aufgrund
der hohen dynamischen Zusatzkräfte
nur geringe Rundlaufabweichungen zulässig.
Zum Teil müssen die Wellen zusätzlich im
montierten Zustand gewuchtet werden. Bei
der Auslegung und Fertigung von Prototypen
wird, soweit möglich, auf vorhandene Werkzeuge
und Spannmittel zurückgegriffen,
um die mitunter hohen Lieferzeiten von
8-16 Wochen zu umgehen. Erfordert die
Konstruktion zwingend gesonderte Verzahnungsgeometrien,
wird auf die flexibelsten
Fertigungsverfahren, wie das Profilschleifen
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