Konrad - Berechnung unrunder Zahnräder

Konrad wurde für das Institut für Umformtechnik der Universität Hannover im Rahmen eines Forschungsprojektes entwickelt. Das Programm dient zur Berechnung, Konstruktion und Simulation unrunder Zahnräder URZ in Pressenantrieben. Dabei wird ein neuartiger Fourier - Ansatz zur Beschreibung der Wälzkurven verfolgt, der deutlich verbesserte Wälzbedingungen ermöglicht. URZ in Pressenantrieben ermöglichen mit einem veränderten Verlauf des Stösselweges eine höhere Qualität und Effektivität durch optimale Anpassung an die Fließgeschwindigkeit des Werkstoffes (Bild rechts) . Konventionelle Berechnungsmethoden für URZ (i.d.R. über Splines) ergeben suboptimale Wälzbedingungen, da für unrunde Zahnräder ungünstige Beschleunigungen auftreten können. Durch die konventionellen mathematischen Näherungsverfahren können sich auch durch kleine Verletzungen der Wälzbedingungen sehr schnell ungünstige Wälzkurven ergeben. Beide Faktoren führen nicht nur bei hohen Belastungen zu einer messbar veringerten Lebensdauer.

Optimierter Stößelwegverlauf

Der von Konrad konsequent verfolgte Fourier - Ansatz verspricht eine höhere Lebensdauer und verfügt über alle sinnvollen Freiheitsgrade. Die Wälzkurve unterliegt keiner iterativen Berechnung und kann zu jedem Zeitpunkt des Konstruktionsprozesses exakt beschrieben werden. Für die Berechnung des aufwendigen Fourier - Ansatzes ist bisher keine direkte analytische Methode bekannt. Deshalb wird ein in mehrjährigen Versuchen entwickeltes populatives Verfahren eingesetzt. Dieses untersucht gleichzeitig mehrere mögliche Lösungen des Gleichungssystems und wendet abwechselnd über 50 iterative sowie heuristische Optimierungsregeln an. Diese Berechnung kann auf aktuellen Rechnersystemen innerhalb weniger Minuten durchgeführt werden.

Konrad lößt alle Konstruktionsschritte angefangen von der Aufgabenstellung, der Berechnung der Wälzkurven, der Verzahnungsparameter, der statischen und dynamischen Festigkeitsprüfung, der Trimmung des Radschwerpunktes sowie des Exportes von CNC - Fräsdaten.

Module:

• Konrad: Bedienungsoberfläche
• Fourad: Populative Berechnung der Fourier - Wälzkurve
• Dynrad: Statische und dynamische Festigkeitsprüfungen. Für URZ modifizierte Prüfung auf Zahnfußfestigkeit nach DIN 3990
• KNHEdit: Erweiterte Berechnungen für verschiedene Kniehebelpressen
• Verzahn: Berechnung der Verzahnungsparameter
• Radwucht: Trimmung des Radschwerpunktes
• KonShow: Anzeige der Projektdaten

URZ Dienstleistungen werden vom IFUM (Universität Hannover) durchgeführt.