Hallo,
was genau ist das Ziel der Aktion?
"die Funktionalität des gesamten Systems" ist etwas sehr global.
In einer Modalanalyse kann das Schwingungsverhalten des Systems untersucht werden. Voraussetzung: Lineares System.
Wenn man also alles mitnimmt (Gehäuse, Lager, Wellen, Zahnräder) muss man bei den Kontakteinstellungen entweder Verbund oder Gleitend, Keine Trennung (oder gar keinen Kontakt) einstellen. Nachdem dies eine gewisse Vereinfachung erfordert, sollte man sich überlegen was man alles mitschleppt. Ein voll ausmodelliertes Zahnrad sieht super aus, kann auch prima dazu dienen einen neuen Rechner mit mehr Hauptspeicher beim Chef durchzusetzen (auf Deutsch: das ganze wird deutlich rechenintensiver), bringt aber eigentlich keinen Mehrwert. Man muss bedenken, dass Steifigkeits- und Massenmatrix hier eine Rolle spielen, deshalb Modalanal. aufwändiger als Statik. Man kann das Zahnrad vielleicht auch ersetzen durch eine fette Scheibe auf der Welle, die nur an 1 Stelle mit der gegenüberliegenden Scheibe(Zahnrad) verbunden ist (wenn überhaupt). Wenn man es sich leisten kann, könnte man auch einen Verbund- oder Keine-Trennung-Kontakt zwischen den ausmodellierten Zähnen definieren, die im Eingriff sind. Die Zähne sollten sich dann schon berühren um eine einfachere Kontaktdefintion über die automatische Erkennung nutzen zu können. Ich glaube aber, dass die wenigsten Getriebe so überschaubar klein oder die Rechner so grosszügig gross bemessen sind, dass das mit den modellierten Zähnen klappt.
Im Grunde braucht man nur Masse und STeifigkeit, Grundgleichung des Einmasssenschwingers ist omega=Wurzel(K/M).
Nachdem man das ganze linearisieren muss, der Kontakt aber nur in einer Richtung da ist, würde ich einmal ohne und einmal mit dem Kontakt zwischen den Zahnrädern rechnen (unabhängig davon wie sie modellliert sind) um dem Zustand Rechnung zu tragen, dass die Schwingung nur in bestimmten Richtungen durch die Verzahnung behindert wird.
Komplett anders sieht es aus wenn es um Grübchenbildung bei der Verzahnung geht. Da MUSS die Verzahnung rein, aber eigentlich auch nur in dem Bereich, wo die Verzahnung im Eingriff ist. Auch hier gilt, wenn man eine 32 GB RAM Maschine hat, kann man versuchen alle Zahnräder komplett ausmodelliert zu verwenden. Wer schwächer bestückt ist muss Rechenleistung durch Gehirnschmalz ersetzen.
Wichtig: Wenn Hertz'sche Pressung berechnet werden soll muss das Netz im Kontakt fein, fein, fein sein. Am einfachsten überprüfen, ob das Maximum UNTERHALB der Oberfläche liegt (Im Schnitt durch den Zahn), und dann am besten auch noch glatte Verteilung. Ist das nicht der Fall, war das Netz zu grob. Für eine solche Analyse muss das ganze auch ein nichtlinearer Kontakt sein, damit das Abwälzen sauber beschrieben werden kann. Wie bei jeder nichtlinearen Analyse würde ich aber - auch wenn das Netz eigentlich fein sein soll - erst mal mit einem groben Netz den Ablauf und die Randbedingungen testen. Was nämlich typischerweise nicht funktioniert ist, auf die Antriebswelle ein Moment draufgeben, Abtriebswelle fixieren und dann losrechnen. Warum --> das ist eine kraftgesteuerte Belastung. Die konvergieren i. d. R. schlechter. Was tun wenn dem so ist? --> Verschiebungsgesteuerte Last. Kleinen Drehwinkel draufgeben, erforderliches Drehmoment nach der Analyse kontrollieren, Drehwinkel nachjustieren.
Bevor man sich aber über diese Kontakt-Details Gedanken macht würde ich einen Schritt zurücktreten und nochmal überlegen: Was ist das Ziel? Für eine Modalanalyse, d. h. das Schwingungsverhalten halte ich die Aussage "brauche dafür eine richtige Abbildung der sich zwei im Kontakt befindenden Zahnräder" für zu konservativ. Natürlich wäre es schön man könnte alles mitnehmen. Vom Zahnrad über Kugellager, Seegerringe usw. Von so einem lokalen "Kleinkram" wird das globale Schwingungsverhalten aber kaum beeinflusst. Masse und Steifigkeit muss stimmen. Und da spielen dann auf einmal Dinge wie Kugellager und deren Steifigkeit eine Rolle. Dazu gibts hier bei CAD.DE einen Thread über STeifigkeit von Zukaufteilen. Ist schon älter aber vom Prinzip her immer noch gültig.
Viel Erfolg!
Christof Gebhardt
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Christof Gebhardt
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