Getriebe f\u00fcr Landmaschinen<\/div>\n<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n
NVH-Eigenschaften des Stirnradgetriebes<\/h2>\n
Typischerweise wird ein Stirnradgetriebe zur \u00dcbertragung von Drehmoment, Drehzahl oder beidem eingesetzt. Seine Hauptfunktion besteht darin, ein kreisf\u00f6rmiges Maschinenteil zu drehen und gleichzeitig mit anderen verzahnten Teilen in Eingriff zu bringen. Es funktioniert nach dem gleichen Prinzip wie ein Hebel.![\"Stirnradgetriebe\"](\"https:\/\/img.hzpt.com\/img\/helicalgearbox\/t-helicalgearbox-3.webp\")
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Typische Anwendungen<\/h2>\n
Typische Anwendungsgebiete f\u00fcr Stirnradgetriebe sind F\u00f6rderb\u00e4nder, Gebl\u00e4se und Aufz\u00fcge. Sie werden auch in der Kunststoff- und Gummiverarbeitung eingesetzt. Zu ihren Hauptvorteilen z\u00e4hlen geringere Vibrationen, niedrigere Ger\u00e4uschentwicklung und hohe Belastbarkeit. Zudem sind sie im Vergleich zu Stirnradgetrieben langlebiger und leiser.
Bei der Auswahl des passenden Getriebesatzes f\u00fcr eine bestimmte Anwendung sind mehrere Faktoren zu ber\u00fccksichtigen. Dazu geh\u00f6ren Leistungsbedarf, Drehmomentbedarf und die Einsatzumgebung. Auch Lager und Schmierstoffe m\u00fcssen beachtet werden.
Schr\u00e4gverzahnte Zahnr\u00e4der werden aufgrund ihrer hohen Tragf\u00e4higkeit f\u00fcr Anwendungen mit hohen Belastungen eingesetzt. Sie sind zudem kosteng\u00fcnstiger als Stirnr\u00e4der. Ihr Wirkungsgrad ist jedoch geringer. Dies liegt an der gr\u00f6\u00dferen Verzahnung der Schr\u00e4gverzahnung. Dar\u00fcber hinaus weisen sie eine geringere dynamische Belastung als Stirnr\u00e4der auf, was den Verschlei\u00df reduziert.
Schr\u00e4gverzahnte Zahnr\u00e4der werden auch in Hochgeschwindigkeitsanwendungen eingesetzt. Sie eignen sich auch f\u00fcr nicht parallele Wellen und werden in solchen F\u00e4llen \u00fcblicherweise Stirnr\u00e4dern vorgezogen. Allerdings neigen schr\u00e4gverzahnte Zahnr\u00e4der aufgrund von Axialschub zu Fluchtungsfehlern. Diese lassen sich durch Anpassen der Lagerposition korrigieren.
Schr\u00e4gverzahnte Zahnr\u00e4der dienen auch der Kraft\u00fcbertragung. Sie werden h\u00e4ufig in Getrieben der Automobilindustrie eingesetzt. Dar\u00fcber hinaus finden sie in einer Vielzahl weiterer industrieller Anwendungen Verwendung, beispielsweise in Gebl\u00e4sen, Zuf\u00fchrsystemen, K\u00fchlern und F\u00f6rderb\u00e4ndern. Auch in der Lebensmittel- und \u00d6lindustrie kommen sie zum Einsatz.
Die gebr\u00e4uchlichsten Arten von Schr\u00e4gverzahnungsgetrieben sind einfach- und doppelschr\u00e4gverzahnte Getriebe. Einfachschr\u00e4gverzahnte Getriebe besitzen einen schr\u00e4gverzahnten Abschnitt, der parallel zur Achse verl\u00e4uft. Es sind auch solche mit kreisbogenf\u00f6rmig gekr\u00fcmmten Z\u00e4hnen erh\u00e4ltlich.<\/p>\n
NVH-Eigenschaften<\/h2>\n
Die NVH-Eigenschaften von Stirnradgetrieben spielen eine wichtige Rolle bei der Entwicklung neuer Antriebsstrangprodukte. NVH l\u00e4sst sich mittels Wavelet-Analyse, Ordnungsanalyse und statistischer Energieanalyse quantifizieren. Diese Verfahren werden typischerweise im Frequenzbereich angewendet, sind aber auch im Echtzeitbereich einsetzbar.
Die grundlegendste NVH-Methode verwendet eine Modalanalyse zur Quantifizierung des \u00dcbertragungsger\u00e4usches. Vereinfachte Modelle nutzen sinusf\u00f6rmige Steifigkeitsvariationen, k\u00f6nnen aber auch zur Untersuchung spezieller Effekte eingesetzt werden.
Einer der wichtigsten Aspekte von NVH ist die Integrit\u00e4t der Signalkette. Diese wird durch den Eingriff der Zahnr\u00e4der und die Anregung des Hauptgetriebegeh\u00e4uses beeinflusst. Der erste Schritt zur Quantifizierung von NVH ist die Ermittlung der Signalkette. Dies kann durch Vergleich der auf einem Analog-Digital-Wandler oder einer Festplatte aufgezeichneten Signale erfolgen. Anschlie\u00dfend werden die Signale mithilfe der schnellen Fourier-Transformation vom Zeitbereich in den Frequenzbereich transformiert.
F\u00fcr die NVH-Analyse ist es wichtig, einen repr\u00e4sentativen Prototyp des Serienfahrzeugs zu erhalten. Dies ist fr\u00fch in der Konstruktionsphase notwendig, da \u00c4nderungen am Endprodukt oft umfangreiche Konstruktionsanpassungen erfordern.
Bei Stirnradgetrieben liegt der Hauptvorteil der umgekehrten Modulbauweise darin, dass die Radialgetriebe wirtschaftlicher herzustellen sind. Radialgetriebe verwenden zwar die gleichen Verzahnungswerkzeuge wie Stirnradgetriebe, lassen sich aber kosteng\u00fcnstiger fertigen.
Die grundlegenden Merkmale von Schr\u00e4gverzahnungen sind die gr\u00f6\u00dfere Auflagefl\u00e4che und die h\u00f6here Tragf\u00e4higkeit. Daher werden Schr\u00e4gverzahnungsgetriebe typischerweise f\u00fcr Anwendungen mit hohen Belastungen eingesetzt. Allerdings weisen Schr\u00e4gverzahnungsgetriebe tendenziell einen geringeren Wirkungsgrad als Stirnradgetriebe auf.
Die thermische Verformung von Lagern kann auch die NVH-Eigenschaften eines Schr\u00e4gverzahnungsgetriebes ver\u00e4ndern. In dieser Studie werden die Auswirkungen des Lagertemperaturanstiegs auf die nichtlinearen dynamischen Eigenschaften eines Schr\u00e4gverzahnungssystems untersucht.![\"Stirnradgetriebe\"](\"https:\/\/img.hzpt.com\/img\/helicalgearbox\/c-helicalgearbox-3.webp\")
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Wendel<\/h2>\n
Im Vergleich zu herk\u00f6mmlichen Zahnr\u00e4dern bieten Schr\u00e4gverzahnungen eine gr\u00f6\u00dfere Auflagefl\u00e4che und erzeugen weniger Ger\u00e4usche. Sie eignen sich hervorragend f\u00fcr Anwendungen im Haushalt und in der leichten Industrie, insbesondere dort, wo ein hoher Wirkungsgrad erforderlich ist.
Schr\u00e4gverzahnte Zahnr\u00e4der erzeugen mithilfe eines Spezialschmierstoffs eine axiale Schubkraft. Sie finden in verschiedenen Branchen Anwendung, beispielsweise in der Automobil-, \u00d6l-, Lebensmittel-, Kunststoff- und Textilindustrie. Auch in Gebl\u00e4sen, F\u00f6rderanlagen und Getriebemotoren werden sie eingesetzt.
Bei Schr\u00e4gverzahnungen befindet sich ein spezieller Zahn, der in einem Winkel zur Drehachse angeordnet ist. Dieser Zahn h\u00e4lt den Eingriff aufrecht, w\u00e4hrend sich das Zahnrad vollst\u00e4ndig dreht. Typischerweise betr\u00e4gt der Winkel zwischen der Schr\u00e4gung und der Drehachse 15 bis 30 Grad. Dieser Winkel ist wichtig f\u00fcr die Bestimmung der Z\u00e4hnezahl.
Im Vergleich zu einem geradverzahnten Zahnrad weist ein Schr\u00e4gzahnrad ein h\u00f6heres Leistungsgewicht auf. Das bedeutet, dass das Schr\u00e4gzahnrad eine h\u00f6here Last aufnehmen kann.
Schr\u00e4gverzahnte Zahnr\u00e4der sind typischerweise paarweise angeordnet, wobei jedes Zahnrad einen V-f\u00f6rmigen Zahn aufweist. Dieser V-f\u00f6rmige Zahn erm\u00f6glicht ein gr\u00f6\u00dferes Eingriffsverh\u00e4ltnis bei gleichzeitig akzeptablem Mindestspiel im Zahnfu\u00df. Ist die Zahnspitze jedoch zu d\u00fcnn, kann sie brechen.
Eine mathematische Definition des Schr\u00e4gungswinkels ist f\u00fcr die Konstruktion eines Schr\u00e4gverzahnungsrades wichtig. Der Schr\u00e4gungswinkel wird im Abschnitt \u00fcber die Geometrie der Schr\u00e4gverzahnungsz\u00e4hne definiert.
Der Winkel zwischen der Helix und der Rotationsachse dient zur Berechnung des axialen Eingriffsverh\u00e4ltnisses eines Zahnrads. Dieses Verh\u00e4ltnis entspricht der Summe aller Eingriffslinien bzw. Z\u00e4hne. Ist das \u00dcberlappungsverh\u00e4ltnis eines Zahnradpaares null, so ist auch das axiale Eingriffsverh\u00e4ltnis null.
Ein Stirnradgetriebe kann ein hocheffizientes Getriebesystem sein, jedoch k\u00f6nnen \u00dcbertragungsfehler auftreten. Diese entstehen durch die axiale Schubkraft, die beim Eingriff mit einem gegen\u00fcberliegenden Zahn dissipiert wird. Um die Leistungsverluste in einem Stirnradgetriebe zu minimieren, wurden verschiedene Ans\u00e4tze entwickelt.<\/p>\n
Transversale und normale Ebenen der Z\u00e4hne<\/h2>\n
Im Allgemeinen weisen Schr\u00e4gverzahnungen zwei Ebenen auf: die Querebene und die Normalebene. Die Normalebene steht senkrecht zur W\u00e4lzebene. Die Querebene steht senkrecht zur Axialebene.
Wenn ein Zahn im Eingriff ist, wirkt die Last senkrecht zur Oberfl\u00e4che am Kontaktpunkt. Dies wird als Eingriffswinkel bezeichnet. Dieser Winkel ist abh\u00e4ngig von der radialen Position des Zahns auf der Wellenachse. Er kann auch zur Beschreibung der Zahnform verwendet werden.
Bei Schr\u00e4gverzahnungen bezeichnet der Normaleingriffswinkel den Winkel der Kraftlinie zur Ebene senkrecht zur Zahnachse. Die Kenntnis des Eingriffswinkels ist f\u00fcr die Berechnung der Kr\u00e4fte in einem Schr\u00e4gverzahnungspaar wichtig. Dieser Winkel liegt \u00fcblicherweise zwischen 15 und 30 Grad.
Das Schr\u00e4gverzahnungsgetriebe ist das am weitesten verbreitete Getriebe. Es besteht aus mehreren schr\u00e4gverzahnten Zahnr\u00e4dern, die durch parallele Wellen verbunden sind. Es findet Anwendung in Gebl\u00e4sen, der Textil-, Zucker- und Schiffsindustrie. Im Vergleich zu herk\u00f6mmlichen Zahnr\u00e4dern zeichnet es sich durch einen h\u00f6heren Eingriffsgrad und geringere Vibrationen aus.
Schr\u00e4gverzahnte Zahnr\u00e4der finden Anwendung in Zuf\u00fchrsystemen, Gebl\u00e4sen sowie in der Gummi- und Kunststoffverarbeitung. Sie sind leiser als herk\u00f6mmliche Zahnr\u00e4der, was insbesondere in der Lebensmittelindustrie von Bedeutung ist. Zudem erm\u00f6glichen sie die \u00dcbertragung gr\u00f6\u00dferer Lasten. Sie sind langlebig und eignen sich auch f\u00fcr den Einsatz in Gebl\u00e4sen.
Schr\u00e4gverzahnte Zahnr\u00e4der zeichnen sich durch einen schr\u00e4gen Zahnverlauf aus. Sie sind leiser als herk\u00f6mmliche Zahnr\u00e4der und eignen sich daher ideal f\u00fcr maritime Anwendungen. Zudem \u00fcbertragen sie die Rotation gleichm\u00e4\u00dfig. Sie bieten eine effektive axiale Schubkraft und \u00fcbertragen weniger Vibrationen. Sie finden in vielen Industriezweigen Anwendung, unter anderem in der \u00d6l- und Lebensmittelindustrie.
Schr\u00e4gverzahnte Zahnr\u00e4der auf nicht parallelen Wellen besitzen zwei Hauptkreise: den Teilkreis und den Fu\u00dfkreisdurchmesser. Da diese Kreise unterschiedlich sein k\u00f6nnen, lassen sich im Radialmodulsystem verschiedene Zahnformen verwenden.![\"Stirnradgetriebe\"](\"https:\/\/img.hzpt.com\/img\/helicalgearbox\/b-helicalgearbox-3.webp\")
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Auswirkungen von Au\u00dfenschub auf Schr\u00e4gverzahnungen<\/h2>\n
Da Getriebe h\u00e4ufig eine Schl\u00fcsselkomponente von Kraft\u00fcbertragungen darstellen, wurde der Einfluss externer Schubkr\u00e4fte auf Getriebe untersucht. Diese Arbeit pr\u00e4sentiert ein theoretisches Modell, erg\u00e4nzt durch experimentelle Messungen. Insbesondere werden die Auswirkungen des Schubrings auf den \u00dcbertragungsweg betrachtet.
Der Schubring reduziert nachweislich den Axialschub zwischen Schr\u00e4gverzahnungen. Er verringert zudem die Ger\u00e4uschentwicklung des Getriebes durch D\u00e4mpfung der abgestrahlten Schallleistung. Dies wird durch einen integrierten Schalld\u00e4mpfungsmechanismus mit Rayleigh-D\u00e4mpfung erreicht. Der den Schubring umgebende \u00d6lfilm dient zus\u00e4tzlich der D\u00e4mpfung.
Neben der Reduzierung von Getriebeschwingungen kann die \u00d6lfilmd\u00e4mpfung auch gekoppelte Freiheitsgrade verringern. Um dies zu \u00fcberpr\u00fcfen, wurde ein theoretisches Modell eines mit einem Schubring ausgestatteten Getriebes entwickelt. Dieses Modell wurde anschlie\u00dfend in einem Getriebedynamik-Simulationsmodell verwendet, um die Auswirkungen des Schubrings auf den \u00dcbertragungsweg zu analysieren.
Das erste Teilmodell veranschaulicht, wie der \u00d6lfilm und die abgestrahlte Schallleistung die akustischen Eigenschaften eines Getriebes beeinflussen k\u00f6nnen. Insbesondere werden die Schalldruckpegel anregender Frequenzen am oberen Getriebedeckel in vertikaler Richtung verglichen. Dies erfolgte mithilfe eines Beschleunigungsmessers.
Das zweite Teilmodell simuliert den Luftschall des Getriebegeh\u00e4uses. Dies geschieht durch die kombinierte Anregung durch Motor und Getriebe. Die Frequenz des abgestrahlten Schalls wird bei vier verschiedenen Drehmoment-Drehzahl-Kombinationen gemessen.
Dar\u00fcber hinaus wurde das Schr\u00e4gzahnrad in eine beliebige Anzahl von Querschnitten unterteilt. Jedes Zahnrad ist anschlie\u00dfend auf einer Welle montiert, die sich mit unterschiedlichen Drehzahlen dreht. Das Schr\u00e4gzahnrad wird zum Vergleich mit einem entsprechenden Stirnrad verglichen. Das Stirnrad weist eine h\u00f6here Fu\u00dfspannung auf, seine relative Kontaktspannung ist jedoch deutlich geringer als die des Schr\u00e4gzahnrads.
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