Wellenfestigkeitsberechnung mit der MESYS Wellenberechnung

(PresseBox) - Die MESYS Wellen- und Wälzlagerberechnung wird mit meist mit dem Focus auf Wälzlagerberechnungen verwendet, viele Kunden sind Wälzlagerhersteller. Aber auch für die Wellenfestigkeitsberechnung bietet die Software Optionen, die in anderen Produkten oft nicht vorhanden sind. So wird die Wellensystemberechnung auch von einer Reihe von Getriebeherstellern eingesetzt.
Bei vielen Anwendungen sind die Betriebsbedingungen nicht genau bekannt. Anbieter von Standardgetrieben geben zulässige Drehmomente oder Radialbelastungen an, die Drehrichtung hängt aber von der Anwendung ab. Damit muss der Festigkeitsnachweis schon einmal für zwei Drehrichtungen gemacht werden.
Bei drehenden Wellen ist die Biegebeanspruchung wechselnd, was ist aber mit der Torsionsbeanspruchung? Oft wird für den Festigkeitsnachweis die Annahme schwellender Torsion getroffen, andere bestimmen das Spannungsverhältnis für Torsion aus dem Anwendungsfaktor und rechnen mit nahezu konstantem Torsionsmoment. In der Praxis haben viele Anwendungen einige Anfahrvorgänge und arbeiten dann auf einem oder mehreren nahezu konstanten Lastniveaus. Es liegen daher Lastfälle mit schwellender (oder wechselnder) Beanspruchung vor und weitere Lastfälle mit kleinen Amplituden in der Torsion (in Näherung konstanter Torsion).
Bei der Wellenfestigkeitsberechnung nach DIN 743 oder FKM ist die zulässige Spannungsamplitude von der Vergleichsmittelspannung abhängig. Daher ist eine Annahme schwellender Torsion keine konservative Annahme. Mit steigender Vergleichsmittelspannung reduziert sich auch die zulässige Spannungsamplitude für Biegung, daher kann die Sicherheit bei biegebelasteten Querschnitten mit Annahme konstanter Torsion kleiner sein als bei Annahme schwellender oder wechselnder Torsion.
Als Beispiel wird ein einfaches zweistufiges Stirnradgetriebe betrachtet. Beide Drehrichtungen und das Spannungsverhältnis R=0 (schwellend) sowie R=1 (konstant) für Torsion sollen überprüft werden. Die Ergebnisse werden hier nur für die Eingangswelle gezeigt.


Ein Lastkollektiv mit vier Lastfällen (zwei Drehrichtungen und zwei Spannungsverhältnisse) wird definiert. Natürlich könnten auch das Drehmoment oder andere Lasten hier ergänzt werden. Für die Wellenfestigkeit wird hier jeweils ein Dauerfestigkeitsnachweis geführt, die Software erlaubt auch eine Berechnung mit Lastkollektiven nach DIN 743-4.
Für die Eingangswelle werden fünf Querschnitte für den Festigkeitsnachweis gewählt. Kerbwirkung Passfeder beim Antrieb, zwei Wellenabsätze und Kerbwirkung Presssitz bei der Verzahnung.
Für den Festigkeitsnachweis nach DIN 743 ergeben sich mit den vier Varianten Sicherheitsfaktoren von 2.75 bis 3.99 für die Eingangswelle. Der Lastfall "Drehrichtung links" mit konstantem Torsionsmoment ist dabei kritisch.
Der Querschnitt A (Passfeder bei Antriebskupplung) zeigt den kleineren Sicherheitsfaktor bei schwellender Torsion, die Querschnitte B (Absatz) und C (Presssitz) zeigen dagegen den kleineren Sicherheitsfaktor bei konstanter Torsion. Für die Wellenfestigkeit ist die Drehrichtung links mit konstantem Torsionsmoment kritisch, dagegen ist die Lagerlebensdauer bei Drehrichtung rechts kritisch. Dies zeigt, dass der Nachweis für alle Fälle zu führen ist. Die MESYS Wellenberechnung erlaubt dies in einem Rechengang.
In Version 04/2015 ist eine automatische Parametervariation in der Wellenberechnung ergänzt, die bislang nur in der Wälzlagerberechnung verfügbar war. Für ein Anwendungsbeispiel wird eine zusätzliche Kraft auf die Eingangswelle gesetzt, deren Richtung unbekannt sein soll, da dies z.B. von Einbaubedingungen abhängt. Mit der Parametervariation werden jetzt der Betrag und die Richtung der Kraft variiert.
Für jeden Lastfall wird die Berechnung mit dem Lastkollektiv durchgeführt. Für die Diagramme werden intern also 2*37*4=296 Berechnungen des Wellensystems durchgeführt. Dies dauert etwa 70 Sekunden für die 296 Fälle inklusive drei Wellen mit nichtlinearen Lagersteifigkeiten, Lastverteilung in 6 Wälzlagern und Verzahnungsberechnung nach ISO 6336 für 2 Stirnradstufen. Für die einzelne Welle wären es nur wenige Sekunden und für die gezeigten Resultate ausreichend.
Der angezeigte Sicherheitsfaktor ist das Minimum der vier Lastfälle. Mit äusserer Last reduziert sich die Dauerfestigkeit nach DIN 743 daher von 2.75 auf etwa 2.2, die Lagerlebensdauer reduziert sich auf etwas über 800h.
Die MESYS Wellenberechnung erlaubt auf einfache Weise, die Festigkeit von Wellen mit mehreren Lastfällen nachzuweisen. Mit der Erweiterung auf die Wellensystemberechnung erfolgt der Nachweis für ein ganzes Getriebe und enthält Resultate für Wellenfestigkeit, Deformationen, Lagerlebensdauer nach ISO 281 und DIN 26281, Pressungen in Wälzlagern sowie Sicherheiten für Verzahnungen. Die Software unterstützt die Kopplung durch Stirnräder, Planetenstufen, Kegelräder oder Schnecken.

Unternehmensinformation / Kurzprofil:
Bereitgestellt von Benutzer: PresseBox
Datum: 10.03.2015 - 10:09 Uhr
Sprache: Deutsch
News-ID 1183789
Anzahl Zeichen: 5047

Kontakt-Informationen:
Stadt:

Zürich

Kategorie:

Softwareindustrie

Diese Pressemitteilung wurde bisher 406 mal aufgerufen.

Version 07/2019 der MESYS Berechnungssoftware ist verfügbar ...
Die Version 07/2019 der MESYS Wellen- und Wälzlagerberechnung ist jetzt unter Downloads verfügbar. Allgemeine Erweiterungen Die Parametervariation erlaubt nun einen zusätzlichen Berechnungsschritt zur Optimierung. Zum Beispiel kann die maximal zulässige Radialkraft auf Basis mehrerer Kriterien i

Einfluss der elastischen Gehäusedeformationen auf die Lastverteilung im Wälzlager ...
Elastische Verformungen von Gehäusen können die Lastverteilung in Wälzlagern beeinflussen. Für viele Anwendungen ist dies vernachlässigbar, bei grossen Lagern oder weichen Gehäusen, kann es aber von Interesse sein, diesen Einfluss zu berücksichtigen. Die MESYS Wellensystemberechnung erlaubt

Neue Version der MESYS Berechnungssoftware veröffentlicht ...
Die Wälzlagerberechnung bietet die Berechnung der Lastverteilung in Wälzlagern sowie die Lebensdauerberechnung nach DIN 26281 und ist in einer Wellensystemberechnung integriert, die weitere Möglichkeiten wie die Eigenfrequenzberechnung, die Wellenfestigkeitsberechnung für Wellen nach DIN 743 sow

Weitere Mitteilungen von MESYS AG

Inkasso sorgt für höhere Liquidität, erst recht als Geschäftsprozess mit abgesichertem und vollautomatisiertem Ablauf durch AmdoSoft/b4 ...
Inkasso-Dienstleister bieten ihren Mandanten verschiedene Verfahren der Datenübermittlung an. Vor allem Firmen mit einer großen Kundenbasis und zahlreichen Einzelforderungen entscheiden sich für die Möglichkeit des IT-gestützten Datentransfers, der ohne Zutun der Mitarbeiter via ERP-System abl

Aktuelle Version von AvePoint Meetings macht Meetings strukturiert und effizient ...
Jersey City, New Jersey — 10. März 2015 — AvePoint, Marktführer im Bereich plattform- und geräteübergreifende Enterprise Collaboration, hat heute die allgemeine Verfügbarkeit von AvePoint Meetings 3 Service Pack (SP) 2 bekannt gegeben. AvePoint Meetings bietet Organisationen einen einheitli

newtron erleichtert die Suche im Katalog und appelliert an die Lieferanten mitzumachen ...
Bei der elektronischen Beschaffung aus Katalogen ist es wichtig, Artikel schnell und einheitlich zu finden. Der Suchprozess muss einfach und effektiv durchzuführen sein, ohne dass eine besondere Schulung oder spezielle Fähigkeiten des Einkäufers vorausgesetzt werden. Hier steckt noch jede Menge

Netzwerk mittelständischer, unabhängiger Wirtschaftsprüfungs- und Steuerberatungsgesellschaften setzt auf lobodms ...
Puchheim/Düsseldorf/Burgthann, 10. März 2015. Die Zentrale des Netzwerkes HLB Deutschland entscheidet sich nach eingehendem Auswahlverfahren für die Dokumenten Management Lösung lobodms. Eine entscheidende Rolle spielte, dass lobodms eine vollwertige Integration in die neue Software für profes