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Bewilligung des Projekts: Innovative Auslegung von Stirnrädern unter dem Einfluss von Zylinder- und Kegelpressverbindungen – „FE-Pressverband in STIRAK“
28. April 2021
Das Ziel des Projekts ist die Bereitstellung einer FE-Berechnungsmethode für die Analyse des Einflusses von Querpressverbindungen auf das Betriebsverhalten gefügter Stirnräder. Die FE-Berechnungsmethode soll den Einfluss dünnwandiger und geometrisch flexibler Querpressverbände auf die Zahnbelastung abbilden können, um die Leistungsdichte und das Leichtbaupotenzial gefügter Zahnräder auszuschöpfen. Das Vorhaben ist in sieben Arbeitspakete aufgeteilt. Zunächst wird eine FE-Modellierungsmethode für gefügte Zahnräder entwickelt. Anschließend werden Strategien zur Steigerung der Recheneffizienz in der FE-Stirnradkette (STIRAK) entwickelt. Darauf folgt die Kopplung des FE-Solver Z88 mit STIRAK. Aufbauend werden Zahnräder mit Querpressverbänden ausgelegt und es erfolgt die Fertigung der Prüflinge und die Analyse des Pressverbandeinflusses auf die Verzahnungsgeometrie. Der Einfluss von Pressverbänden auf das Einsatzverhalten wird zudem experimentell untersucht und validiert. Abschließend werden Auslegungsempfehlungen anhand einer Parameterstudie abgeleitet.
Die erwarteten Ergebnisse umfassen die örtliche Berechnung des Verformungszustands für Zylinder- und Kegelpressverbände. Zudem wird die Validierung der Methode bezüglich des Einsatzverhaltens gefügter Stirnräder mittels experimenteller Untersuchungen durchgeführt. Ein weiteres erwartetes Ergebnis ist die Erweiterung des Kenntnisstands bezüglich des Einflusses von Pressverbindungen auf das Einsatzverhalten gefügter Stirnräder. Für KMU besteht der Nutzen in der Bereitstellung einer neuen FE-Berechnungsmethode zur Berücksichtigung des Querpressverbandeinflusses auf das Einsatzverhalten gefügter Stirnräder sowie von Gestaltungsempfehlung für gefügte Stirnräder mit hochelastischem Radkörper. Durch die Berechnungsmethode kann die Leistungsdichte und das Leichtbaupotenzial von Stirnrädern in der Entwicklungsphase ohne kostenintensive Prüfstanduntersuchungen ausgeschöpft werden.
Das AiF geförderte Projekt FVA 484 VII wird gemeinsam vom WZL der RWTH Aachen und unserem Lehrstuhl über eine Projektlaufzeit von 33 Monaten bearbeitet.
