Kernkompetenz
Optimierung des Anregungsverhaltens von Getrieben

 

Ein wesentliches Qualitätskriterium eines Getriebes stellt das resultierende Geräuschverhalten in der Applikation dar. Bereits in der Konzeptionierungsphase der Getriebearchitektur werden die Weichen für das spätere Geräuschverhalten gestellt. Die anschließende Gestaltung der Mikrogeometrie muss dabei sowohl den betriebsbedingten Verformungen des Gehäuses und des Welle-Lager-Systems als auch den Fertigungs- und Montagetoleranzen Rechnung tragen.

In der Getriebeabteilung des WZL wird das Geräuschverhalten von der Auslegung über die Fertigung und Montage bis hin zum Einsatzverhalten auf dem Prüfstand oder in der Applikation betrachtet. Dadurch wird gewährleistet, dass fertigungsbedingte Produkteigenschaften bereits in der Auslegung in Betracht gezogen werden können und in einer robusten Getriebeauslegung resultieren. Das erforderliche Erfahrungswissen, Softwareprogramme und Prüfstandskonzepte sind Ergebnis aus engem Industriekontakt und langjähriger Forschungsarbeit aus dem Bereich der Getriebeakustik.

Das Geräuschverhalten von Getrieben wird auf die drei Grundanregungsmechanismen, der Parameter-, der Weg- und der Stoßanregung von Verzahnungen, zurückgeführt. Diese komplexen Wirkzusammenhänge werden sowohl durch die Auslegung als auch die Fertigung und die Betriebslasten beeinflusst. Die Verzahnungsanregung wird über das dynamische System entlang der Schallentstehungskette übertragen und als Luftschall emittiert. Für anspruchsvolle Geräuschproblematiken ist ein hohes Maß an Erfahrungswissen sowie validierte Analysewerkzeuge erforderlich.

Die Untersuchungsmethoden zur Analyse des Geräuschverhaltens von Getrieben umfassen die Geräuschprüfung, die Tragbildprüfung sowie die Betriebs- und Einflankenwälzprüfung. Dem WZL stehen 2- und 3-Maschinenprüfständen unterschiedlicher Leistungsbereiche zur Untersuchung des Geräuschverhaltens in der originalen Applikation oder in speziellen Radsatzmesszellen zur Verfügung, die den Kundenanforderungen entsprechend angepasst werden können. Für Luftschallanalysen besteht am Universalgetriebeprüfstand ein nach DIN ISO 3744 zertifizierter Messraum der Genauigkeitsklasse 2 zur Verfügung. Mit den Prüfständen können auch Sonderszenarien, wie die Simulation von Anregungen aus einem Verbrennungsmotor, Kurvenfahrten (Differenzialbetrieb) sowie Hochdrehzahlapplikationen untersucht werden. Als rotatorische Messgrößen zur akustischen Bewertung werden der Drehfehler oder die Differenzdrehbeschleunigung an An- und Abtrieb ausgewertet. Weitere Messgrößen sind die Bestimmung der Oberflächenbeschleunigung an ausgewählten Referenzpunkten der Gehäusestruktur. Die Analyse- und Optimierungswerkzeuge werden am WZL entwickelt und durch Kombination der validierten FE-basierten Zahnkontaktanalyse und einer Mehrkörpersimulation (MKS) mittels des Kraft-Koppel-Elements zur Simulation des dynamischen Anregungsverhaltens genutzt. Anhand der Nutzung psychoakustischer Metriken ist eine gehörgerechte Bewertung des vibroakustischen Verhaltens von Getrieben möglich.

Das Ziel: Individuelle Lösungen
- Analyse des Anregungsverhaltens von Verzahnungen mittels Topografiemessung und validierter Zahnkontaktanalyse sowie Drehfehlermesstechnik
- Auslegung von geräuschoptimierten Verzahnungen unter Berücksichtigung der Fertigungstoleranzen
- Analyse des dynamischen Anregungsverhaltens von Getrieben mittels Dynamiksimulation und Drehbeschleunigungsmesstechnik
- Psychoakustische Geräuschbewertung von Getrieben
- Unterstützung und Ursachenanalyse bei Geräuschproblemen in Getriebeapplikationen
- Flexible Prüfstandsuntersuchungen auf Universalgetriebeprüfständen in einem zertifizierten Schallmessraum zur Charakterisierung des Geräuschverhaltens
- Vielfältige Messsensoren und Messkapazität zur Geräuschcharakterisierung von Getrieben
- Radsatzmesszellen zur Beurteilung der Verzahnungsqualität und Verzahnungsauslegung für Stirnrad-, Kegelrad-, Beveloid- und Planetengetriebe.





 

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