Pagina 42 van: Aandrijftechniek – nummer 3/4 – 2020
42
voortvloeiende extra belastingen op de afzonderlijke compo-
nenten zoals lager en vertanding. De definitie van een geschikt
tolerantieconcept voor bijvoorbeeld het tandwiel en het lager is
cruciaal voor de bepaling van de eigenschappen van de gehele
aandrijving. Veel van deze eigenschappen zijn ontwikkelingsdoe-
len en moeten daarom al in de ontwerpfase worden berekend.
Systeemsimulatie
In de multibody-simulatie is een bestaande tripod gesimu-
leerd. In eerste instantie werden de koppelcurves vergeleken met
de gemeten gegevens. Er kon een goede overeenkomst tussen
de gesimuleerde koppelbelastingen van de tandwielkast en de
gemeten gegevens uit de testen worden aangetoond. De belas-
tingprofielen in de reductor werden vervolgens met behulp van
verschillende methoden omgezet in belastingspectra. Deze
belastingspectra kunnen vervolgens elders worden ingevoerd,
bijvoorbeeld in de rollagerberekening.
Om de voordelen van multi-body simulatie effectief te
kunnen gebruiken, is een efficiënt modelcreatieproces nodig.
Vooral bij reductoren die uit een groot aantal varianten kunnen
worden samengesteld, ligt geautomatiseerde modelcreatie voor
de hand. In het onderhavige geval bestaat het gehele modulaire
systeem uit meer dan 400.000 combinaties, waarvan ongeveer
1500 catalogusvarianten in een eerste stap zijn berekend.
In een eerste stap worden de transmissiemodellen via een
XML-interface overgebracht naar de analytische berekeningsom-
geving. Van daaruit zijn de modellen via de REXS-interface met
behulp van een web-applet toegankelijk. De Reusable Engineering
Exchange Standard (REXS) biedt een platform- en programma-
onafhankelijke, open source en gestandaardiseerde op XML
gebaseerde transmissiebeschrijving voor het eenvoudig delen
van tandwielkastdata. Van daaruit kunnen de modellen worden
gebruikt in verschillende berekeningstools.
Er is een geschikte REXS omzetter ontwikkeld voor de creatie
van het multi-body simulatiemodel, waardoor het rekenmodel
automatisch wordt gemaakt. Indien gewenst voert deze een
van de voorgedefinieerde berekeningsscenario’s uit. Dit bete-
kent niet alleen dat een multi-body systeemmodel kan worden
7
3
1
2
4
5
6
Figuur 4. Schematische
weergave van de
pulsator voor het
valideren van simulaties
van tandflankbreuken
(BRON: WZL RWTH)
gegenereerd, maar ook in korte tijd kan worden berekend voor
een configuratie die nodig is. Dit maakt het economisch gebruik
van multi-body simulatie mogelijk voor vele toepassingen in de
ontwikkeling van tandwielkasten en daarbuiten.
Multi-body simulaties kunnen dus in elke fase van de ont-
wikkeling van een modulaire serie reductoren worden gebruikt.
De geautomatiseerde modellering en simulatie van voorgedefi-
nieerde scenario’s maakt het gebruik van multi-body simulaties
economisch interessant.
RWTH: Validatie
Digitalisering is goed bruikbaar in de tandwielberekening,
engineering van complete tandwielkasten en productie maar
validatie, het vergelijken tussen simulatiemodellen en de praktijk
op de testbank, blijft noodzakelijk.
Het Werkzeuglabor (WZL) aan de RWTH in Aken doet onder-
zoek naar tandflankbreuk. Dit komt met name voor bij tand-
wielen met grote modules. Het is echter niet economisch om
dit onderzoek te doen via de veelgebruikte back-to-back opstel-
ling. Hier ligt een groot potentieel voor het onderzoeken van
dit schadepatroon met behulp van een analogietest. Het doel
van dit onderzoek is het ontwikkelen van een methode voor het
optimaliseren van de belastingsequenties om een overeenko-
mende spanningstoestand te genereren tussen de analogie en de
lopende test voor grote moduletandwielen. Voor dit doel is een
simulatiemodel van een voor tandflankbreuk kritisch tandwiel uit
een windturbine opgesteld. De door het WZL gedane simulaties
zijn uitgevoerd in Abaqus/CAE 6.14.6.
Tegelijkertijd wordt een methode ontwikkeld om de hoogst
mogelijke correlatie tussen de analogietest en de lopende test
te bereiken. De opstelling (een pulsator) omvat twee cilindrische
aandrijvingen die tegen de tandflank en de tandkop drukken
(figuur 4). Het onderzoek omvatte onder meer het bepalen van
de optimale positie van de primaire actuator.<
Bron: Proceedings 8th International Conference on Gears 2019, VDI
Berichte 3255, VDI-Verlag GmbH, Düsseldorf, ISBN 978-3-18-092355-0
1 = Vastklemmen van het testsegment
2 = Primaire actuator
3 = Secundaire actuator
4 = Roterende aandrijfas van de primaire actuator
5 = Lineaire as van de primaire actuator
6 = Roterende aandrijfas van de secundaire actuator
7 = Lineaire as van de secundaire actuator
38-39-40-41-42_tandwielensimulatie.indd 42 06-05-20 12:27