Pagina 39 van: Aandrijftechniek – nummer 3/4 – 2020
39
>
W
e leven in een digitale wereld. Digitalisering
omvat onder meer het gebruik van
digitale tools op systeemniveau, zoals
multi-body simulatiemodellen om het
dynamische gedrag te analyseren. Maar
er zijn ook technieken voor simulatie op componentniveau
(zoals computational fl ow dynamics (CFD) voor de oliestroom)
en thermo-elastische hydrodynamische smering (TEHL). Zelfs
op de kleinste schaal zijn technieken beschikbaar, namelijk
voor atomaire simulaties in de tribologie. In dit artikel
komt een aantal aspecten van simulatie van tandwielen en
tandwieloverbrengingen aan de orde.
Geluidemissie van planetaire tandwielen
Het geluid van tandwielen draagt bij aan de prestaties van
krachtoverbrengingen. Enerzijds leidt het ingrijpen van een tand
met de voorafgaande tand tot vervorming onder belasting, wat
resulteert in een vroegtijdige start en/of verstoring van het ingrij-
pen. Verder leidt de variatie in de stijfheid van het ingrijpen tij-
dens tandcontact tot trillingen in de assen en lagers, die worden
overgedragen op de behuizing. De trillingen daarvan stralen het
geluid uit naar de omgeving.
In planetaire tandwielsystemen met een hoge vermogens-
dichtheid en een hoge overbrengingsverhouding zorgen schuine
vertandingen voor ongewenste kantelmomenten op de planetaire
tandwielen. Daarom wordt voor planetaire tandwielen nog steeds
de voorkeur gegeven aan rechte tandwieloverbrengingen – een
uitdaging op het gebied van geluid. Naarmate het ontwikke-
lingsproces vordert, komt steeds meer informatie over de aan-
drijving beschikbaar. Dit maakt opeenvolgende verbeteringen in
het model mogelijk om de natuurlijke frequenties en mogelijke
resonantiegebieden nauwkeuriger te bepalen. Systematisch kan
de constructeur dan een compleet trillingsmodel voor de aan-
drijfl ijn ontwikkelen.
De simulatiemethoden en hun mogelijkheden en nauwkeu-
righeid worden voortdurend verbeterd. Daarvoor zijn wel steeds
meer gedetailleerde gegevens nodig als basis voor de berekening,
gegevens die vaak pas in een later stadium van de ontwikkeling
worden gedefi nieerd. Een goed basisontwerp van tandwielkasten
in een vroeg stadium is de belangrijkste voorwaarde voor een
robuuste en betrouwbare werking van tandwielkasten. Helaas
zijn in deze vroege fase veel gedetailleerde simulatiemethoden
nog niet toepasbaar. Maar zelfs vereenvoudigde berekenings-
methoden zijn geschikt voor een goed ontwerp voor moderne
vermogensoverbrengingen.
Flender: Simulatie van de tandvoetsterkte
ISO 6336 is de norm voor de berekening van de belastbaar-
heid van rechte en schuine vertandingen. Ook beschrijft de
norm diverse factoren die zijn afgeleid van tandwielproeven,
die meestal worden uitgevoerd op kleine tandwielen. Maar tand-
wielen in industriële toepassingen wijken vaak aanzienlijk af in
grootte en bedrijfscondities van testtandwielen. Het testen op
onderdeelniveau zou echter zeer kostenintensief zijn. Flender
ontwikkelde daarom simulatiemodellen om de spanningen in
de tandvoet via de eindige elementenmethode te simuleren en
een sterkte-evaluatie uit te voeren op basis van materiaal- en
productiegegevens met behulp van een waarschijnlijkheidsbe-
Dankzij geautomatiseerde modellering kan SEW-Eurodrive klanten toch een
digitaal model voor diens engineering aanbieden, ondanks het nagenoeg
onbegrensd aantal varianten planetaire reductoren (FOTO: SEW-EURODRIVE)
Flender ontwikkelde
simulatiemodellen
om de spanningen
in de tandvoet
via de eindige
elementenmethode
te simuleren. Hier
een aandrijving met
twee planetaire
kasten (FOTO: FLENDER)
38-39-40-41-42_tandwielensimulatie.indd 39 06-05-20 12:27