title: Modulation der Zahneingriffsschwingungen von Planetengetrieben
Creators: name: Plöger, Daniel Fritz
Publisher: name: Shaker Verlag
Year: 2020

description: Planetengetriebe zeigen, im Gegensatz zu Standgetrieben, hochgradig modulierte Schwingungen. Aus der existierenden Literatur ergeben sich hierfür zwei verschiedene Erklärungen. Besonders in Luftfahrtanwendungen lässt sich die Modulation auf eine zeitliche Fluktuation der beteiligten Übertragungspfade zurückführen. Allerdings finden sich hierzu auch Gegenbeispiele in der Literatur, besonders für kleinere Industriegetriebe. Eine alternative Erklärung sieht die Ursache der Modulation in den resultierenden Kräften an den zentralen Gliedern der Planetengetriebe. Der Umfang der Experimente in der Literatur ist jedoch eher gering. Deshalb ist es das Ziel dieser Arbeit, die Schwingungen kleiner marktüblicher Servo-Planetengetriebe zu untersuchen. Im ersten Schritt dieser Dissertation wird ein Versuchsaufbau entwickelt, welcher Prüfgetriebe bei definierter Drehzahl, Last und Temperatur betreiben kann. Zudem ermöglicht der Aufbau es, alle Wellen präzise auszurichten, um ungewollte Störungen zu vermeiden. Der Prüfstand verfügt über eine Reihe von Sensoren: Beschleunigungsaufnehmer, Kraftmesszellen, inkrementelle Winkelgeber und weitere Instrumente. Sechs verschiedene Getriebetypen stehen zur Verfügung, wobei für den am intensivsten untersuchten Getriebetypen sechs identische Prüfgetriebe existieren. Dabei wird deren Mikrogeometrie vor dem ersten Zusammenbau gemessen. Die aufgezeichneten Schwingungssignale der Planetengetriebe werden mittels zweier Methoden untersucht, welche sich beide auf eine Ordnungszerlegung stützen. Zunächst wird ein dynamisches Modell der untersuchten Getriebe identifiziert. Dabei können mehrere ausgeprägte Resonanzen beobachtet werden. Alle identischen Prüfgetriebe zeigen ähnliche Eigenfrequenzen, aber die Modulation schwankt deutlich. Zudem liegen für die einzelnen Resonanzen unterschiedliche Modulationen vor. Deshalb wird eine zweite Methode mit dem Ziel, die Modulation der einzelnen Prüfgetriebe zu charakterisieren, entwickelt. Alle Schwingungen werden dabei zu einer Schwingungssignatur aggregiert. Die Ergebnisse zeigen eindeutige Schwingungssignaturen der individuellen Prüfgetriebe mit drei charakteristischen Merkmalen. Eine Komponente der Schwingungen ist synchron mit dem Planetenträger moduliert, eine weitere synchron mit dem Sonnenrad. Zusätzlich kann ein unmodulierter Anteil vorliegen. Unerwarteterweise ergibt sich keine Korrelation zwischen den Fertigungsabweichungen und der Modulation. Allerdings zeigt ein zusätzliches Experiment einen deutlichen Einfluss des Montagevorgangs. Dadurch eingebrachte geometrischen Abweichungen lassen sich mit üblichen Messmaschinen nicht erfassen. Aus diesem Grund wird ein numerisches Mehrkörpermodell der Getriebe entwickelt. Mit diesem können zufällig verteilte geometrische Abweichungen in den Lagern definiert werden. Eine Korrelationsanalyse der simulierten Schwingungssignaturen und der geometrischen Abweichungen zeigt, dass die drei Modulationsarten einzelnen Ursachen zuzuordnen sind. Dabei ist der unmodulierte Anteil der Schwingungssignale von besonderem Interesse, weil er einen Doppelflankenkontakt anzeigt. Hierbei übertragen Links- und Rechtsflanken der Zähne gleichzeitig Kräfte, was unerwünscht ist.