Entdecken Sie die Berechnungsfunktionen
Die integrierten Festigkeits- und Lebensdauerberechnungen gewährleisten die Ausgewogenheit der Konstruktion sowie die maximale Zuverlässigkeit aller Maschinenelemente. Mithilfe von Spezialberechnungen werden unter Berücksichtigung der Leistungsverluste die Kinematik, der Gesamtwirkungsgrad und die thermische Bilanz genau bestimmt. Die strikte Einhaltung internationaler Normen wie ISO, DIN und AGMA sichert die Konformität mit Zertifizierungsrichtlinien.
Funktionen wie Modalanalyse, Frequenzen und erzwungene Schwingung, stehen für eine erweiterte NVH-Analyse zur Verfügung.
Die Gehäusesteifigkeit kann mittels FEM-Import berücksichtigt werden und gewährleistet realistische Resultate betreffend der Schiefstellung der Wellen und eine genauere Kontaktanalyse unter Last.
Integrierten Festigkeits- und Lebensdauerberechnungen
Nachfolgend finden Sie eine Übersicht der Berechnungsfunktionen im KISSsoft Systemmodul mit den wichtigsten Funktionalitäten und Möglichkeiten.
Bauteilfestigkeit
Die integrierte Bewertung der Bauteilfestigkeit stellt das zentrale Leistungsmerkmal des Systemmoduls dar und wird den Anforderungen beider Expertengruppen gerecht. Fachexperten für Getriebebauteile erhalten präzise Lastdaten aus dem Gesamtsystem, und Systemarchitekten können sofort auf globale Sicherheitsfaktoren zugreifen. Das Modul verbindet alle Maschinenelemente –Zahnräder, Wellen, Lager sowie Welle-Nabe-Verbindungen – und führt die Festigkeits- und Lebensdaueranalyse für alle Elemente durch.
Bei der Berechnung werden bewährte KISSsoft-Routinen verwendet und internationale Normen wie ISO, DIN und AGMA strikt eingehalten. Dieser Ansatz liefert eine ausgeglichenere Konstruktionsauslegung im frühen Stadium eines Projektes, da die wechselseitigen Abhängigkeiten zwischen Komponenten, beispielsweise der Einfluss von Lagerkräften auf die Zahneingriffsbedingungen, von Anfang an Berücksichtigung finden.
Lastkollektiv
Die Lastkollektiv-Berechnung auf Systemebene ermöglicht Experten, die Festigkeitsbewertung für alle Maschinenelemente im Getriebemodell unter realistischen Betriebsbedingungen und mit variierenden Lasten durchzuführen. Festgelegte System-Lastkollektive, die eine benutzerdefinierte Anzahl von Parametern über die Gesamtlebensdauer variieren, können automatisch an die Untermodule übertragen und für Berechnungen berücksichtigt werden.
Diese Funktionalität ist entscheidend für Anwendungen wie Windkraftgetriebe oder Fahrzeuggetriebe, die durch dynamischen Lasten sowie nicht konstante Temperaturen und Geschwindigkeiten gekennzeichnet sind. Diese Spezialberechnung unterstützt sowohl die einfache kinematische als auch die vollständige Festigkeitsbewertung, welche auch die Berechnung der Teilschädigungen nach der Miner-Regel umfasst.
Wirkungsgrad
Die Wirkungsgrad-Berechnung ist ein Schlüsselelement für die Performance-Beurteilung eines kompletten Getriebes. Sie geht über die isolierte Analyse von Einzelkomponenten hinaus, indem Gesamtleistung und Gesamtwirkungsgrad des Getriebes präzise berechnet werden. Diese Funktion ist für Systemarchitekten, die Energieverluste minimieren und eine hohe Leistungsdichte erreichen möchten, unverzichtbar.
Im Berechnungsprozess werden sämtliche Verlustleistungen aus unterschiedlichen Quellen im System ermittelt. Die Bestimmung der tatsächlichen Drehmomente und Drehzahlen erfolgt mithilfe eines Iterationsverfahrens – der sogenannten Drehmoment-Iteration – bis zum Erreichen des Drehmomentausgleichs im System. Die Berechnung kann sowohl auf einzelne Laststufen als auch auf vollständige Lastkollektive angewandt werden.
Thermische Bilanz
Die thermische Bilanz erweitert die Wirkungsgrad-Analyse und dient zur Bestimmung des Wärmeausgleichs eines Getriebes nach gängigen Industrienormen. Mit dieser Funktion können Experten das thermische Gleichgewicht berechnen und die erforderliche Kühlerleistung auslegen, um die maximale Öl-Betriebstemperatur zu steuern, die für die Lebensdauer von Lagern und Schmiermitteln von entscheidender Bedeutung ist.
Die thermische Analyse basiert auf den ermittelten Verlustleistungen und der Berechnung der Wärmeabfuhr durch Gehäuse und externe Kühlsysteme. Die Berechnung erfolgt nach den detaillierten Spezifikationen der ISO/TS 14179 Teil 2.
Kennfelder
Der Berechnungsansatz erlaubt die Generierung zahlreicher Ausgaberesultate durch das systematische Variieren ausgewählter Eingabeparameter. Durch die Variation von mindestens zwei Hauptparametern – typischerweise Drehmoment und Drehzahl – können Systemantworten in einer strukturierten, kennfeldartigen Visualisierung ausgegeben werden. Diese Darstellungen bieten einen klaren und umfassenden Überblick über das Systemverhalten unter verschiedenen Betriebsbedingungen. Sie sind daher besonders nützlich für Performance-Bewertungen, Optimierungen und vergleichende Analysen.
Ein typischer Anwendungsfall ist die Wirkungsgrad-Berechnung, bei der ein Wirkungsgrad-Kennfeld aus den Variationen von Antriebsdrehzahl und Antriebsdrehmoment erzeugt wird. Dieses Kennfeld vermittelt eine klare Übersicht über die Getriebeleistung unter verschiedenen Betriebsbedingungen.
GEMS-Schnittstelle
Die Gleason GEMS®/GAMA®-Schnittstelle ist ein spezielles Integrationstool für Fachexperten, die Kegelrad- und Hypoidgetriebe entwickeln und herstellen. Nach erfolgter Definition der Lasten im Systemmodul wird über die Schnittstelle ein nahtloser und effizienter Datenaustausch zwischen der KISSsoft-Kegelrad-Untermodul-Berechnung und der Gleason Software GEMS® (Gear Engineering and Manufacturing System) und GAMA® (Gleason Automated Measurement and Analysis) sichergestellt.
Die Analyse auf Systemebene liefert wichtige Daten über die tatsächliche Verformung des Getriebes unter Last, die einen erheblichen Einfluss auf die Verlagerung im Zahneingriff hat. Diese Informationen sind für die exakte Optimierung von Flankenmodifikationen unerlässlich.
Gehäuseverformung
Fachexperten für Getriebekonstruktion können mit diesem Analyseinstrument die Gehäuseverformung berücksichtigen, um die Auswirkungen von Getriebelasten auf die Schiefstellung der Wellen und folglich den Einfluss auf den Zahneingriff präzise zu erfassen. Da moderne, leichte Getriebe oft eine geringere Gehäusesteifigkeit aufweisen, sind die resultierenden Lagerversatzwerte für eine exakte Kontaktanalyse unter Last von entscheidender Bedeutung.
Das Systemmodul unterstützt das Einbinden der Gehäusesteifigkeit durch Import einer reduzierten Steifigkeitsmatrix aus externer FEM-Software. Dies ermöglicht eine statische Berechnung, bei der die Gehäuseverformung unter Betriebslast einbezogen wird.
Frequenzen
Die Frequenz-Berechnung stellt ein wichtiges NVH-Analysewerkzeug bereit, das sowohl in der Konstruktionsphase zur Vermeidung von Resonanzen als auch in der vorausschauenden Wartung zur Fehlererkennung eingesetzt wird. Mithilfe dieser Funktion werden frequenzrelevante Daten für alle rotierenden Bauteile im Antriebsstrang erfasst und analysiert.
Die Frequenzen sind drehzahlabhängig und werden über einen definierten Drehzahlbereich unter Berücksichtigung der wichtigsten Harmonischen und Seitenbänder berechnet. Die Zusammenstellung der Resultate erfolgt in klar strukturierten Diagrammen, die das Erkennen kritischer Überlagerungen und Schnittpunkte unterstützen.
Modalanalyse
Die Modalanalyse berechnet die Eigenfrequenzen und Eigenmoden eines vollständigen Wellensystems, einschliesslich der Kopplungen durch Zahneingriffe. Sie ist ein grundlegendes Instrument für Experten im Bereich der dynamischen Analyse, um kritische Betriebsbedingungen, in denen Resonanzen auftreten können, frühzeitig zu identifizieren.
Die auf die Übertragungsmatrizen-Methode basierende Berechnung kann verschiedene Modellierungsansätze zur Kopplung von Biege-, Torsions- und Axialschwingungen berücksichtigen. Die Resultate werden in einem Campbell-Diagramm visualisiert, welches die Eigenfrequenzen als Funktion der Wellendrehzahl abbildet.
Erzwungene Schwingung
Die Analyse erzwungener Schwingungen ist ein aussagekräftiges und benutzerfreundliches Tool zur dynamischen Analyse von Antriebssträngen unter periodischer Anregung, das zur Beurteilung des NVH-Verhaltens des Systems verwendet wird. Es wurde für Experten der Schwingungscharakterisierung entwickelt und nutzt die auf Fourier-Reihen basierende Frequenzganganalyse für die schnelle und effiziente Bereitstellung von Resultaten.
Die Analyse berücksichtigt Nichtlinearitäten, die durch die periodische Zeitvariation von Eingriffssteifigkeit und Drehwegabweichung entstehen. Lagerkräfte, Dynamikfaktor und dynamische Zahneingriffskräfte werden im Zeitbereich ausgegeben.
