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[de] Mit dem skalierten Lastkollektiv können im Rahmen der Gesamtsystemberechnung Lastkollektive als prozentuale Veränderung von Last und Drehzahl vorgegeben werden. Über die Globale Datenbank können Last-Zeit-Messreihen klassifiziert und anschließend als Lastkollektiv vorgegeben werden. Alternativ lassen sich damit auch synthetische Lastkollektive erstellen.

Number of points calculated in the load spectrum

[de] Im Rahmen der Lastkollektivberechnung werden die für die Laststufen gültigen Einflüsse aus der Belastung (wie z.B. die Breitenlastverteilung) und der Drehzahl (wie z.B. die Schmierfilmdicke) berücksichtigt.

[de] Um bei großen Kollektiven die Rechenzeit zu reduzieren kann die Anzahl der im Betriebspunkte, für die das Gesamtsystem gelöst wird, angegeben werden. Diese Betriebspunkte werden gleichmäßig im Kollektiv verteilt. Für alle anderen Lastkollektivstufen werden die Belastungen und Drehzahlen interpoliert und damit die entsprechenden Schädigungsanteile und Lebensdauern berechnet. Wird die Anzahl der Lastpunkte größer oder gleich der Anzahl der Stufen im Lastkollektiv gewählt, so werden alle Stufen im Gesamtsystem berechnet.

Specifying a load spectrum and time shares

In the load spectrum calculation, an individual load spectrum can be specified for every gear in the gear unit. The required settings can be made in the Power Flow tab of the gear unit component.

(1) Specification of the total gear unit service life.

(2) A load spectrum can be selected from the Global Database for each gear.

(3) Distribution of the total service life to the individual gears.

Time shares are used to distribute the specified total service life of the gear to the individual gears. Weighting factors are specified, and a time share is calculated from the weighting factor divided by the sum of all weighting factors multiplied by the total service life. Thus, the time shares can be entered as percentages, factors, or hours. The following entries lead to the same result:

If existing percentage or hourly weighting factors are used, the sum does not need to correspond to 100 % or the total number of hours. If the specified total number of hours in the table above was not 30,000 h but rather 60000 h, the individual time shares would be internally converted to 6000 h (Gear 1), 12000 h (Gear 2) and 42,000 h (Gear 3).

Creating load spectra

Load spectra are saved as data records in the Global Database. Load spectra saved in the database can be then be added to any gearbox model as a database component.

(1) Name of the new load spectrum

(2) Creates a new data record of the type load spectrum.

Importing load spectra as .csv

Load spectra can be imported as .csv files (comma-separated values). These files can be created in Excel or another spreadsheet program. The step frequency must be specified in the first column. Load amplitudes for torque and speed can be specified in the second and third columns. The load spectra can be single or double column. Optionally, the title of the data row can be specified in the first row.

Notice

Commas must be used as a decimal separator in the data series. The default decimal separator can be configured in Excel under file -> options -> advanced.

Download sample .csv file

Load spectrum with 2 data rows for torque (factor) and speed (%). The file is shown in Excel on the left and as a .csv file in the text editor on the right.

1. Figure 9. Import the example file

   

   (1) Starts the .csv import

   (2) Select the file

   (3) Selection of which row includes the title and where the data series starts.

   
   
   
2. Figure 10. Define the type and units of the data series

   

   (1,2) After successful import, the type must be specified for each data series (torque/speed). It must also be selected whether the values are percentages (%) or factors (--).

   (3) Once all information is complete, the data record can be saved in the Global Database.

   
   
   

Creating synthetic load spectra

Synthetic spectra can be useful in general investigations and preliminary design. They can be described mathematically using the three parameters spectrum scope H₀, highest value Ŝ_a, and shape parameter ν. The larger the shape parameter ν, the greater the damage content of the synthetic load spectra with the same scope H₀ and highest value Ŝ_a.

Figure 11. Synthetic spectra for different shape parameters

X axis: cumulative frequency H (log)

Y axis: amplitude, relative to the highest value of the spectrum

1. Figure 12. Create a load spectrum

   

   (1) Creates a new load spectrum

   
   
   
2. Figure 13. Start the load spectrum calculation

   

   (1) Starts the load spectrum calculation

   (2) Creates a synthetic load spectrum

   
   
   
3. Figure 14. Specify the load spectrum parameters

   

   (1) Unit of the load amplitudes ("--" for factor)

   (2) Number of load cycles

   (3) Highest value of the spectrum (here, 1.8 x nominal torque)

   (4) Shape parameter ν of the load spectrum

   (5) Number of steps in the load spectrum

   
   
   

[de] Mit dem flexiblen Lastkollektiv ist es möglich, beliebige Kombinationen aus Lasten und geschalteten Gängen zu berechnen. Für jeden Lastfall können der Zeitanteil, die Betriebstemperatur, die Schaltstellung, die Leistungsflussdaten und auch externe Belastungen vorgegeben werden. So können auch Nebenaggregate berücksichtigt werden, die nicht in allen Betriebszuständen aktiv sind. Mit der generischen Komponente "Übersetzungselement" können Getriebekomponenten mit variablem Übersetzungsverhältnis und einer spezifischen Wirkungsgradkennlinie in den Leistungsfluss integriert werden.

[de] Für jeden der Lastfälle wird eine separate Berechnung des Gesamtsystems durchgeführt. Im Nachgang erfolgt eine Akkumulation der Lastfälle mit den jeweiligen Zeitanteilen. Der Anwender kann also im Nachgang die Auswirkungen der verschiedenen Betriebszustände separat und das Ergebnis der gesamten Berechnung im Reporting der FVA-Workbench nachvollziehen.

Figure 15. [de] Werte spaltenweise einfügen

[de] Per Rechtsklick auf eine Zelle im Editor können Werte spaltenweise aus Excel eingefügt werden.

Note

[de] Die Zelle im Editor darf vor dem Rechtsklick nicht „ausgewählt“ sein.

[de] Komponente Übersetzungselement

[de] Über die generische Komponente Übersetzungselement können zwei beliebige Wellen gekoppelt werden. Dabei kann eine Übersetzungs-Wirkungsgradkennlinie vorgegeben werden. Im flexiblen Lastkollektiv kann dann pro Lastfall eine Übersetzung angegeben werden.

[de] Übersetzungselemente können per Rechtsklick auf eine Welle im Modellbaum eingefügt werden.

[de] Über die Globalen Datenbank können Datensätze vom Typ "Messdaten" angelegt werden. In diesem Datensatz kann eine Übersetzungs-Wirkungsgradkennlinie definiert werden. Dieser Datensatz kann dann einem Übersetzungselement zugewiesen werden.

[de] Im Tab "Leistungsfluss" kann die Übersetzung des Übersetzungselements pro Lastfall festgelegt werden. Der dazugehörige Wirkungsgrad wird dann aus der Kennlinie ermittelt.

Load spectra can be considered in the following calculations in the FVA-Workbench:

Cylindrical gears

Tooth flank & tooth root load carrying capacity acc. to ISO 6336 Part 6:

Gear excitation

Bevel gears

Standard bevel gear calculation (standard calculation acc. to ISO 10300 (2014))

Comparison of variants for local calculations

Local damage accumulation (tooth root/tooth flank damage sum)

Rolling bearings

Rolling bearing lifetime (accumulated lifetimes)

Shafts

Strength calculation acc. to FKM (2012)