Infobrief Nr. 160 - Nov./Dez. 2016

von Fritz Ruoss

Ein Ravigneaux-Getriebe besteht aus 2 Planetenstufen: einem normalen (Minus-)-Planetensatz und einem Plus-Planetensatz mit Planetenradpaaren statt Einzelplaneten. Steg und Hohlrad der beiden Planetenstufen sind verbunden, und das Planetenrad der Minus-Planetenstufe ist gleichzeitig das äußere Planetenrad der Plus-Planetenstufe.

Die 5 Zahnräder in den 2 Planetenstufen werden in ZAR8 bezeichnet mit Si (kleines Sonnenrad), Pi (inneres Planetenrad, Pe (äußeres Planetenrad, H (Hohlrad), Se (großes Sonnenrad).

ZAR8 berechnet Abmessungen und Festigkeit aller Zahnräder und Zahnradpaarungen in einem Durchlauf.

In der Vorauslegung kann man die Übersetzung von erstem und viertem Gang eingeben, daraus ergeben sich die Übersetzungen der Gänge 2, 3 und Rückwärtsgang. Auch die Standübersetzung und damit das Zähnezahlverhältnis der beiden Planetenstufen ist damit schon festgelegt: Standübersetzung i0i der Plus-Planetenstufe ist die des ersten Gangs, und i0e der Minus-Planetenstufe ist die des Rückwärtsgangs. Dann noch Eingangsleistung (oder Eingangsdrehmoment) und Eingangsdrehzahl sowie die Zähnezahl zH des Hohlrads eingeben, und ZAR8 berechnet Zähnezahlen und Abmessungen aller Zahnräder unter Beachtung der Montierbarkeitsbedingungen.

Bei den Abmessungen kann man noch Änderungen vornehmen, etwa bei Profilverschiebung, Kopfkürzung, Zahnradbreite.

Die 4 Anschlusswellen Si, C, H, Se können Antriebswelle, Abtriebswelle, Kontrollglied oder Leerlaufwelle sein. Mittels der Knöpfe 1,2,3,4,R kann man auch die Standardgänge des Ravigneaux-Getriebes "durchschalten".

In einer Animation kann man die Zahnräder des Ravigneaux-Getriebes je nach eingestelltem Gang am Bildschirm ablaufen lassen.

Für die Festigkeitsberechnung kann man Werkstoffe für die 5 Zahnräder aus der Datenbank wählen und weitere Daten für die Festigkeitsberechnung nach ISO 6336 oder DIN 3990 eingeben.

ZAR8 ist sofort lieferbar zum Preis von 1950 Euro.

Ein Ravigneaux-Getriebe besteht aus einem einfachen (Minus-) Planetensatz und einem Plus-Planetensatz. Einen Minus-Planetensatz kann man mit ZAR5 berechnen. Für die Berechnung eines Planeten-Plusgetriebes gibt es jetzt die neue Software ZAR7. Statt einem Planetenrad wie in ZAR5 sind auf dem Steg Planetenradpaare gelagert zwecks Drehrichtungsumkehr. Die Planetenradpaare müssen nicht auf einer Achse zum Getriebemittelpunkt liegen. Meist sind sie versetzt, dadurch sind größere Zähnezahlen möglich und die Profilverschiebungsfaktoren frei wählbar. Bei der Festlegung der Zähnezahlen zH (Hohlrad) und zS (Sonnenrad) muß die Montierbarkeitsbedingung beachtet werden:

(|zH| - zS) / q = f

"f" muß eine ganze Zahl ergeben. "q" ist die Anzahl der Planetenpaare.

Bei einem Planeten-Plusgetriebe ist die Standübersetzung zH/zS positiv, weil durch das Planetenradpaar die Drehrichtung von Sonnenrad und Hohlrad bei festem Steg gleich ist.

Abmessungen und Festigkeit der 4 Zahnräder S (Sonnenrad), Pi (inneres Planetenrad), Pe (äußeres Planetenrad) und H (Hohlrad) berechnet ZAR7 in einem Durchlauf. Die Wälzlager für innere und äußere Planetenräder kann man aus den mitgelieferten Datenbanken wählen und mit berechnen.

ZAR7 ist sofort lieferbar zum Preis von 1380 Euro.

Neu ist auch unser Planetengetriebepaket. Dieses beinhaltet alle Programme zur Berechnung von Planetengetrieben: ZAR5, ZAR7, ZAR8, GR1 und dann noch ZAR1+ zum Preis von 3600 Euro. Bei einem Upgrade von ZAR1+ oder dem Stirnradpaket wird die alte Lizenz zu 75% angerechnet.

Mit GR1 kann man mehrstufige Getriebe "bauen" aus Stirnradstufen, Planetenstufen, Plus-Planetenstufen, Ravigneaux-Satz und Simpson-Satz. Dafür muß man für jedes Getriebeglied angeben, ob es als Antrieb, Abtrieb, Kontrollglied oder leer laufen soll. Bei Antriebsgliedern kann man entweder eine Drehzahl eingeben oder ein Getriebeglied einer Vorgängerstufe wählen. Kontrollglieder können entweder geblockt sein, oder man gibt eine Drehzahl ein für einen weiteren Antrieb.

Berechnet werden Übersetzungsverhältnis und Drehzahl aller Getriebeglieder. Nicht berechnet werden Leistung, Drehmoment und Abmessungen.

GR1 ist sofort lieferbar zum Preis von 185 Euro.

Kaltgeformte Federn sind dauerfest, wenn sie mehr als 10 Millionen Lastzyklen ertragen. In den Federprogrammen galt das bisher auch für warmgeformte Federn. In den Diagrammen für warmgeformte Federn in EN 13906-1 ist das Dauerfestigkeitsschaubild allerdings für 2E6 Lastspiele gezeichnet, und das Zeitfestigkeitsdiagramm für 1E5 Lastspiele. Eingezeichnet sind Kurven für Stabdurchmesser von 10mm, 15mm, 25mm, 35mm und 50mm. Der Grenzwert von 2E6 Lastspielen für warmgeformte Federn nach EN 10089 wurde jetzt auch in den Berechnungsprogrammen für Zug-, Druck-, Schenkel- und Drehstabfedern übernommen. Man kann aber auch unter "Bearbeiten->Berechnungsmethode" die bisher verwendete Einstellung wie für kaltgeformte Federn konfigurieren.

Die Dauerfestigkeitsschaubilder für warmgeformte Federn gelten nur für Federn nach EN 10089 mit geschliffener oder geschälter Oberfläche. Deshalb muß unter "Bearbeiten->Herstellung" "warmgeformt, Stahl mit bearbeiteter Oberfläche" und unter Bearbeiten->Werkstoff->Oberfläche "geschliffen" oder "geschält" gewählt sein, sonst wird kein Goodman-Diagramm gezeichnet. Statt 3 Kurven für 10 Mio., 1 Mio. und 100.000 Lastspielen enthält das Goodman-Diagramm für warmgeformte Federn nur 2 Kurven: für 2 Millionen Lastspiele und für 100.000 Lastspiele.

Im Kommandozeilenmodus (mit "wfed1 test.fed /CAD1:27") wurde bislang immer die ungespannte Feder mit Federlänge L0 ausgegeben. Das wurde geändert, jetzt wird Feder in der gewünschten Einbaulänge ausgegeben. In FED1+, FED2+ und FED3+ musste dafür erst die eingegebene Einbaulänge abgespeichert werden.

Wenn Federzeichnungen (Ansicht, Schnitt, 3D) gewählt ist, kann man rechts neben "Display" die Einbaulänge L eingeben.

Bei FED1+ sind die Indizes für die Zeichnungen und Diagramme im Kommandozeilenmodus jetzt identisch mit der Quick-Eingabe, das geht dann von Index 1 = "Quick1-Ansicht" bis Index 35 "Spannungsdiagramm Rm Quick". Index 25,26,27 für Federzeichnung Ansicht, Schnitt, 3D Centerline. Beispiel-Kommandozeile: "wfed1 aktuell.fed /cad1:25"

Die Spannung SigmaOM in der Mitte der Tellerfeder wird vor allem für die Auslegung von statisch beanspruchten Tellerfedern verwedet, bei dynamisch beanspruchten Federn sind die

Größten Randspannungen SigmaII und SigmaIII ausschlaggebend.

In FED4 kann man wählen, ob der Werkstoff nach DIN 2093 oder von Datenbank gewählt wird. Bei Werkstoffen nach DIN 2093 wurde im Goodman-Diagramm die Angabe der Lastspielzahl ergänzt.

Für die Eingabe der Nockenform in GEO4 und der Zahnradform in ZAR4 gibt es für die Sonderformen Sinus-Linear, Polygon und Exzenter neue Eingabefenster mit Bild.

Die Eingabedaten für die Festigkeitsberechnung nach ISO 6336 wurden in einem großen Dialogfenster zusammengefaßt.

Wie in WN2 erscheint jetzt unter "CAD->Zahnrad" und "STL->Zahnrad" zunächst ein Fenster mit Einstellmöglichkeiten. Neu ist bei Hohlrädern die Möglichkeit, einen Lochkreis mit Montagebohrungen einzugeben. Sinnvoll, wenn man Hohlräder direkt mit 3D-Drucker herstellt.

Anstelle der Grenz-Anziehdrehmomente MA,max und MA,min bzw. nueRp und alphaA kann man jetzt auch das nominale Anziehdrehmoment +/- Toleranz in % eingeben. Dann werden nueRp und alphaA daraus berechnet.

Wenn Text und Eingabeelemente bei der Eingabe zu klein sind (bei einem Notebook mit hoher Auflösung aber kleinem Display), kann man im HEXAGON-Programm unter Datei\Einstellungen\Grafik "Dialogfenstergröße" und "Dialogelementgröße" einstellen. Auch unter Windows kann man in der Systemsteuerung "Bildschirmauflösung anpassen" und dann "Text und weitere Elemente vergrößern oder verkleinern". Wenn man unter Windows 7 die Einstellung auf 125% oder 150% hochsetzt, muss man anschließend in den Berechnungsprogrammen die Dialogfenstergröße auf 125% oder 150% anpassen, die Dialogelementgröße bleibt aber auf 100%. Wenn Sie die Windows-Einstellung unverändert (bei 100%) lassen und nur im Berechnungsprogramm die Eingabefenster vergrößern wollen, geben Sie bei Dialogfenstergröße und bei Dialogelementgröße z.B. 125% ein. Datenbankfenster werden erst nach Neustart aktualisiert, deshalb neue Einstellungen speichern, dann Berechnungsprogramm beenden und neu starten.

Anders geht es bei Windows 10: Wenn man in der Systemsteuerung die Größe von "Text, Apps und anderen Elementen" ändert, werden die Berechnungsprogramme mit geringerer Auflösung gestartet. Dialogfenstergröße und Dialogelementgröße kann man hier alles auf 100% lassen. Die Dialogfenster werden nun zwar größer angezeigt, aber die Auflösung der Zeichnungen und Diagramme ist schlechter. Wenn Sie unter Windows 10 größere Dialogelemente bei hoher Auflösung wollen, müssen Sie die Textgröße bei 100% belassen. Dann im Berechnungsprogramm größere Dialogfenstergröße und größere Dialogelementgröße einstellen, z.B. 150% für beide. Wenn dann die Texte im Menü und Titelzeilen noch zu klein angezeigt werden, kann man diese in Windows 10 einzeln größer setzen, z.B. von 9 auf 14. Offensichtlich haben die Windows-Programmierer hier noch nicht die optimale Lösung gefunden.

Auch in den HEXAGON-Programmen gab es Anpassungen und Verbesserungen: bei Eingabetabellen war die Größe nicht geändert worden, und Datenbankfenster waren manchmal stetig vergrößert worden. Wenn Sie Eingabefenster bei maximaler Auflösung größer anzeigen wollen, empfehlen wir zuvor ein Update.

Speziell für Druckfedern mit rechteckiger, ovaler oder elliptischer Windungsform gibt es in Kürze ein neues Berechnungsprogramm.