Berechnung der Eigenschaften vereinfachen

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Werkzeugmaschinenlabor WZL der RWTH Aachen

Lastverteilung innerhalb des Rollengewindetriebs bestimmen

Anhand der Höhe der Abplattungen in den Kontakten, welche von der Geometrie und der Axialkraft abhängen, sowie der Nachgiebigkeit der Elemente lassen sich die Lastverteilung innerhalb des Rollengewindetriebs sowie die am höchsten belasteten Kontakte in Anlehnung an [4] analytisch bestimmen. Hierbei muss vor allem die Art der Krafteinleitung beachtet werden, wie in Bild 5 für ein Beispiel-PRGT für die gleiche Axialkraft, eingeleitet über die Spindel, verdeutlicht wird. So ist die Lastverteilung für den Fall der Zugbelastung sowohl der Spindel als auch der Mutter (Bild 5, links) deutlich günstiger als für gegensinnige Belastungsrichtungen (Bild 5, rechts). Die maximale Pressung in dem am höchsten beanspruchten Kontakt spiegelt die Tragfähigkeit der Komponente wider. Ferner werden die Lastverteilung und die berechneten Abplattungen in den Kontakten zur Bestimmung der axialen statischen Steifigkeit verwendet.

Weiterlesen: Einsatz von Rollengewindetrieben in der Raumfahrt

Geschwindigkeitsprofile in der Kontaktzone analysierem

Die Analyse des Übertragungsverhaltens in Kontaktpunkten stellt den nächsten geplanten Schritt zum Gesamtverständnis der Komponente dar. Hierzu müssen die Geschwindigkeitsprofile in der Kontaktzone analysiert sowie die geschwindigkeits- und pressungsabhängige Reibung in die Betrachtung mit einbezogen werden. Dadurch wird es möglich sein, den Schlupf in den Kontakten und die dadurch entstehenden Leistungsverluste sowie Abweichungen in der Gesamtsteigung für nicht steigungstreue Rollengewindetriebe zu bestimmen. Die durchgeführten Berechnungen sollen abschließend anhand der Prüfstandversuche an Rollengewindetrieben unterschiedlicher Ausführung abgeglichen und optimiert werden.

Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass mit den bereits implementierten Berechnungsgrundlagen eine Betrachtung statischer Rollengewindetrieb-Eigenschaften wie der Tragfähigkeit oder der Gesamtsteigung (bei steigungstreuen PRG) möglich ist. Im Rahmen der Auslegung können Parameterstudien im Hinblick auf die Makro- und Mikrogeometrie wie Balligkeit, Spiel oder Flankenwinkel durchgeführt und die gesamte Geometrie der PRG-Elemente berechnet werden. Eine Erweiterung der Berechnungsgrundlagen auf Übertragungsverhalten, Schlupf und Wirkungsgrad stellt das nächste Ziel des Forschungsvorhabens dar, sodass eine gesamtheitliche analytische Betrachtung der Rollengewindetrieb-Eigenschaften zukünftig ermöglicht wird.

Literatur

[1] Pajak, M.: Durch Rollengewindetriebe zu innovativen Produktionspressen. Konstruktion, 1/2 2010, S. 24-25.

[2] Michel, Stefanie (2015): Planetenwälzgewindetrieb nimmt es mit hydraulischen Antrieben auf. In: MM Maschinenmarkt, Ausgabe 7, 9. Februar 2015, S. 52-55.

[3] Bremer, Martin (2001): Tragfähigkeitsuntersuchungen an hochbelastbaren Planeten-Rollengewindetrieben. Dissertation. University of Rostock, 2001.

[4] Maduschka, Ludwig (1936): Beanspruchung von Schraubenverbindungen. In: Forschung, Bd. 7, Heft 6, 1936, S. 299-305.

* Prof. Christian Brecher ist Leiter des Lehrstuhls für Werkzeugmaschinen, Dr.-Ing. Marcel Fey ist Oberingenieur und Dipl.-Ing. Maria Hildebrand ist wissenschaftliche Mitarbeiterin am Werkzeugmaschinenlabor WZL der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen in 52074 Aachen

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