FVA-Workbench 8.1.0
Features
Mit dem neuen Modul Geometrievariation von Stirnradstufen kann die Geometrie von bestehende Stirnradstufen auf schnelle und übersichtliche Weise hinsichtlich Tragfähigkeit, Wirkungsgrad und Gewicht optimiert werden.
Darstellung der Parameter für alle berechneten Varianten in tabellarischer Form und als Parallelkoordinatendiagramm
Wenn im Modellbaum eine Stirnradstufe ausgewählt ist, kann die Variation gestartet werden. Im ersten Schritt werden die zu variierenden Parameter festgelegt. Pro Parameter kann der Start- und Endwert sowie die Schrittweite angegeben werden. Im zweiten Schritt können die Varianten gefiltert und die Parameter, die in der Auswertung angezeigt werden sollen, ausgewählt werden. Im letzten Schritt, der Auswertung, werden alle Varianten in tabellarischer Form und in einem Parallelkoordinatendiagramm dargestellt. Diese Darstellung lässt Rückschlüsse darauf zu, wie sich die einzelnen Parameter gegenseitig beeinflussen.
Jede Variante kann als Modellstand gespeichert und nach Abschluss der Variation für weitergehende Berechnungen und Vergleiche geladen werden.
Mit diesem Modul kann das Betriebsverhalten von Radial-Gleitlagern anhand hinterlegter dimensionsloser Kennfelder approximiert werden um einen guten Kompromiss zwischen Genauigkeit und Rechenzeit zu erzielen. Im Vergleich zu einer steifen Betrachtung der Gleitlager mit anschließender Detailsimulation wird das Systemverhalten mit Gleitlagertabellen wesentlich besser abgebildet. Auch die Lagerbelastung und die Lastverteilung werden zum Teil deutlich besser ermittelt und die Gleitlagerverluste können im Gesamtsystem berücksichtigt werden.
Orientierung - Wann sollte welche Berechnungsmethode angewendet werden
Bei der Auswahl "Gleitlagertabelle" wird unter der Annahme der Gültigkeit der Ähnlichkeitstheorie das Betriebsverhalten des Gleitlagers anhand hinterlegter dimensionsloser Kennfelder approximiert. Diese Kennfelder wurden im Rahmen des Forschungsvorhabens FVA 668 II in Anlehnung an die DIN 31657 erstellt. Diese Variante stellt in vielen Fällen einen guten Kompromiss zwischen Rechengeschwindigkeit und -genauigkeit dar.
Unter "Steifigkeitsmodell im Gesamtsystem" kann nun für jedes Gleitlager individuell gewählt werden, mit welchem Detaillierungsgrad die Lagersteifigkeit in der Gesamtsystemiteration berücksichtigt werden soll.
Die Schraubenberechnung ist eine elementare Notwendigkeit bei der Getriebeentwicklung. Die Frage nach der erforderlichen Schraubenabmessung, Festigkeitsklasse und Vorspannkraft ist grundlegend bei jeder Flanschverbindung.
Mit diesem neuen Berechnungsmodul können Schraubverbindungen einfach ausgelegt und Festigkeitsberechnungen durchgeführt werden. Mit der Vorauslegung nach VDI 2230 kann auf Basis weniger Parameter wie Belastungstyp und maximaler Axialkraft eine Empfehlung für den Schraubendurchmesser berechnet werden.
Im Editor können die Schraubenparameter vom Benutzer vorgegeben werden. Alternativ steht eine Vielzahl von Normschrauben zur Auswahl.
Prinzipskizze und Verspannungsschaubild der Schraubenverbindung im Ausgabereport der FVA-Workbench
Mehrschraubenverbindungen können ebenfalls berechnet werden. Die Schraubenfelder können rotationssymmetrisch oder in einem XZ-Koordinatensystem angegeben werden.
FE-basierte Kerbstellenberechnung
Bei folgenden Kerbformen lassen sich die Formzahlen jetzt FE-basiert berechnen:
Kerbe | Nominell | FE-Basiert |
|---|---|---|
Passfeder-Verbindung | ✓ | - |
Querbohrung | ✓ | - |
Querpressverbindung | ✓ | - |
Rechtecknut | ✓ | ✓ |
Rundnut | ✓ | ✓ |
Spitznut | ✓ | - |
Kerbzahnwelle | ✓ | - |
Keilwelle | ✓ | - |
| - | ✓ |
Wellenabsatz | ✓ | ✓ |
| - | ✓ |
| - | ✓ |
Wellenabsatz mit Freistich | ✓ | ✓ |
| - | ✓ |
| - | ✓ |
Zahnwelle mit Evolventenverzahnung | ✓ | - |
Glatte Welle | ✓ | - |
Wellenabsatz Hohlwelle | Wellenabsatz Hohlwelle mit Freistich | Verzahnung auf Wellenabsatz | Wellenabsatz mit unterschneidender Verzahnung | Wellenabsatz mit Freistich und unterschneidender Verzahnung |
 |  |  |  |  |
Im Editor kann jetzt für jede Kerbstelle individuell die Art der Formzahlberechnung (Nominell oder auf FE-Rechnungen basierend) ausgewählt werden.
Auch die Kerbnetze lassen sich jetzt visualisieren. Sichtbar sind Einspannung, Lasteinleitung und Auswertestelle.
Auswahl der Formzahlberechnung (1) und Visualisierung der Kerbnetze (2)
Neues Diagramm Zahnlückengeometrie
Im neuen Diagramm werden die Konturen, die durch das Vor- und Fertigverzahnungswerkzeug erzeugt werden, übereinander gelegt. Zusätzlich werden die charakteristischen Punkte wie der Übergang von der Zahnflanke zum Zahnfuß dargestellt.
Verlinkung der Attributhilfe im Ausgabereport
Ein Klick auf den Attributnamen im Ausgabebericht öffnet die entsprechende Attributhilfe in einem neuen Browser-Tab.
Anpassungen am Diagramm Gleitlagerbohrungsgeometrie
Der Montagewinkel und der Detailgrad der Berechnung (Simulation oder Gleitlagertabelle) wird jetzt im Diagramm Gleitlagerbohrungsgeometrie angezeigt.
Stirnräder
Für die Vorverzahnung sind folgende Ausgabeattribute hinzugekommen:
Kopfkreisdurchmesser Attribut-ID "stplus_result_tip_diameter_with_preliminary_tool"
Fußkreisdurchmesser Attribut-ID "stplus_result_root_diameter_with_preliminary_tool"
Kopfformdurchmesser Attribut-ID "form_diameter_of_addendum_with_preliminary_tool"
Fußformkreisdurchmesser Attribut-ID "form_diameter_of_dedendum_with_preliminary_tool"
Bei der Einzelberechnung einer Stirnradstufe nach VDI 2736 kann jetzt die Einzelfedersteifigkeit c' (Attribut-ID "iso 6336 single stiffness") berechnet und ausgegeben werden.
Bei den Werkstoffeigenschaften wurde für das Verformungsverhalten die Option "duktil (mit ausgeprägter Streckgrenze)" hinzugefügt. Diese Angabe wird nur bei der Berechnung des Faktors YdrelT,static (ISO 6336-3) verwendet. Bei allen anderen Berechnungen wird das Verformungsverhalten des Werkstoffs als duktil betrachtet.
Die minimale relative Berührlinienlänge kann jetzt angegeben werden. Sie gibt den Prozentsatz der Eingriffsbreite an, ab dem die Länge der kurzen Berührlinien im Eingriffsbeginn und Eingriffsende von Schrägverzahnungen konstant gehalten werden kann. Damit können rechnerische Spannungsspitzen in diesen Bereichen abgemildert werden. Der zulässige Bereich beträgt maximal 10% der Eingriffsbreite. Durch die Vorgabe diese Wertes kann der lastmindernde Effekt einer lokalen Plastifizierung oder lokal begrenzten Oberflächenausbrüchen in diesen Bereichen berücksichtigt werden.
Wälzlager
Die Standardberechnungsmethode für Wälzlager wird jetzt beim Modellupgrade auf "FVA 909" gesetzt. Dies betrifft vor allem ältere Modelle, bei denen "FVA 364 (FVA-kernel LAGER2)" als Berechnungsmethode ausgewählt ist. In künftigen Versionen wird die Berechnung nach FVA 364 nicht mehr unterstützt. Zu Vergleichszwecken kann FVA 364 in der FVA-Workbench 8.1 aber weiterhin ausgewählt werden. Für weitere Informationen siehe Dokumentation Wälzlagerberechnung.
Beim Upgrade des Modells wird ein Hinweis auf die Umstellung der Berechnungsmethode ausgegeben.
Die SKF Lagerdatenbank wurde aktualisiert.
Die Möglichkeit die kombinierte Lebensdauer von Planetenlagern zu berechnen ist neu.
Durch Aktivierung dieses Schalters werden die für die jeweilige Stegstellung der Planeten berechneten Lagerlebensdauern zu einer Gesamtlebensdauer kombiniert. Ab einer Anzahl von 3 Planeten oder mehr weicht die so kombinierte Lebensdauer nur noch geringfügig von einer für den gesamten Umlauf berechneten Lebensdauer ab. Die statische Sicherheit wird in diesem Fall für das am höchsten belastete Lager ermittelt.
Das Konvergenzverhalten nahezu unbelastete Lager mit Spiel wurde verbessert.
Kegelräder
Zur mathematischen Beschreibung der Zahnflanken- und Zahnfußbereiche für die lokalen Berechnungen stehen alternativ zu den Bezier-Flächen nun auch NURBS-Flächen zur Verfügung. Die NURBS-Flächen werden über die Vorgabe von Polynomgrad und Anzahl der Kontrollpunkte konfiguriert. Vorteile bietet der NURBS-Flächenansatz vor allem für Verzahnungen mit Rücknahmen (Kopfrücknahme, Endrücknahme, Protuberanz), für geschmiedete Differentiale (komplexe Fußgeometrie charakterisiert durch starke Änderungen im Zehen- und Fersenbereich) und zum Nachrechnen von Verzahnungsschäden, die über 3D-Messdaten angegeben werden.
Die Kegelradauslegung nach ISO 23509 wurde verbessert. Es werden jetzt u.a. Werte für den Messerkopfdurchmesser und die Messerkopfgangzahl, den Nenneingriffswinkel, den Messermodul und die Werkzeugkopfabrundung vorgeschlagen.
Welle-Nabe-Verbindungen
Kegelpressverbindung: Der maximale Fugendurchmesser kann jetzt wahlweise aus der Wellenkontur automatisch bestimmt werden.
Kegelpressverbindung: Die Formel für das übertragbare Biegemoment wurde verbessert.
Zylinderpressverband: Der Einfluss der Fliehkraft auf die Tangentialspannung wird jetzt berücksichtigt.
Kopplungen
Bei Kopplungen kann jetzt eine einseitige Axialkraftaufnahme vorgegeben werden:
In Kombination mit der Möglichkeit, einen axialen Versatz anzugeben, kann so neben einem Vorspannweg auch ein einseitiges Axialspiel definiert werden.
Schneckenstufen
Bei der Schneckenberechnung können jetzt die physikalischen Kennwerte in die Tragfähigkeitsberechnung übernommen werden.
Leistungsfluss
Die Tragfähigkeitsberechnungen im Gesamtsystem können wahlweise mit den nominellen oder den sich tatsächlich ergebenden Drehmomenten durchgeführt werden. Beim laden von Modellen wird jetzt der neue Defaultwert "Mit tatsächlichen Drehmomenten rechnen" gesetzt und eine Warnung ausgegeben. Die Einstellung kann jederzeit wieder auf "Mit nominellen Drehmomenten rechnen" zurückgesetzt werden.
Standardmäßig werden für die Tragfähigkeitsberechnungen und die lokalen Verfahren die tatsächlichen Drehmomente verwendet. Diese ergeben sich sich aus der Lastverteilung (bei Leistungsverzweigung und -zusammenführung) und durch die Berücksichtigung von Verlustmomenten (bei aktivierter Verlustleistungsberechnung). Wird der Schalter "Nominelle Drehmomente für Berechnung verwenden" aktiviert, werden für die Tragfähigkeitsberechnungen und die lokalen Methoden die nominellen Drehmomente (bei gleichmäßiger Lastaufteilung und ohne Berücksichtigung von Verlusten) verwendet. Die Berechnung der Bauteilverformungen basiert auch in diesem Fall weiterhin auf den tatsächlich im Gesamtsystem berechneten Drehmomenten.
FE-Vernetzung
Die Optionen zur Anzeige und Parametrisierung von FE-Netzen wurden überarbeitet:
Die neue Vernetzungsdarstellung für Stirn- und Kegelräder (1,2) ermöglicht eine bessere Kontrolle bei der Einstellung der Netzparameter. Die Einspannungsbereiche werden visuell hervorgehoben.
Auch Kerbnetze (3) lassen sich jetzt visualisieren. Sichtbar sind Einspannung, Lasteinleitung und Auswertestelle.
Sonstige
Es wurde eine aussagekräftige Fehlermeldung für den Fall hinzugefügt, dass nicht genügend Speicherplatz zum Speichern eines Modells verfügbar ist.
Die Ladezeit von Modellen mit sehr vielen Verzahnungsstufen wurde deutlich reduziert.
Die Attributübersicht wurde überarbeitet:
In der Attributübersicht ist es nun möglich, nur Attribute anzuzeigen, für die Berechnungsergebnisse vorliegen. Außerdem kann bei Attributen mit ähnlichen Namen das Suchergebnis via "Exact matching" eingegrenzt werden.
3D-Modell
Der Standard Grafiktreiber wurde für eine flüssigere Bedienung auf DirectX11 umgestellt.
Es ist jetzt möglich die Linksflanken von Verzahnungen im 3D-Modell farbig hervorzuheben.
Scripting
Neue Scripting Funktion getWorkbenchInfo()
Fehlerbehebungen
Fehlerbehebung: Werkzeug mit Verschiebung der Bemessungslinie b_z0 werden jetzt korrekt berechnet.
Fehlerbehebung: Bei Vorgabe der Flankenlinienmodifikation in Winkelgrad wurde ein Fehler bei der Umrechnung auf den Modifikationsbetrag behoben.
Fehlerbehebung: Mehrere Fehler bei der Verschleißberechnung nach Plewe wurden behoben.
Fehlerbehebung: Bei der Fressberechnung nach DNV wurden teilweise unrealistisch hohe Temperaturen ausgegeben.
Fehlerbehebung: Bei aktivierter Verlustleistungsberechnung führte die Einleitung des Verlustmoments in die Zahnmitte zu einer Pressungsspitze in der Lastverteilung. Der Fehler wurde korrigiert.
Fehlerbehebung: Bei der 3D-Darstellung von Kegelrädern mit vereinfachter Geometrie in Kombination mit einem Radkörper wurde eine Lücke angezeigt. Diese Lücke in der Darstellung wurde geschlossen.
Die lokale Schadensakkumulationsberechnung wird jetzt ohne Berechnung des Nennlastfalles durchgeführt. Im Ausgabereport wird die lokale Tragfähigkeit des Lastfalles mit dem maximalen Drehmoment dargestellt.
Fehlerbehebung: Ein Fehler beim Import großer Lastkollektive in die globale Datenbank wurde behoben
Fehlerbehebung: Beim Einlesen von .csv Dateien wird jetzt sowohl "," als auch ";" als Trennzeichen erkannt
Fehlerbehebung: Bei der Berechnung von Pressverbindungen wird jetzt die Drehzahl aus dem Leistungsfluss übernommen.
Fehlerbehebung: Ein Fehler bei Vorgabe der Ausnutzung in Kegelpressverbänden wurde korrigiert.
Fehlerbehebung: Bei der Verlustleistungsberechnung von Axialgleitlagern wurde ein Einheit korrigiert.
Fehlerbehebung: In den Diagrammen für die Hertzsche Pressung von Wälzlagern bezog sich die Farbskala nur auf den Druckberg des Innenrings. Jetzt wird eine Farbskala sowohl für den Innen- als auch für den Außenring angezeigt.
Fehlerbehebung: Bei Reports, die mit dem SimulationHub erstellt wurden, werden die Bilder aus dem 3D-Modell jetzt angezeigt.