Genau zuhören

Spezial

Getriebe – Mit der Optimierung der Konstruktion von kundenspezifischen Getrieben mittels akustischer Diagnose und Analyse hat Spezialist SPN ein wirksames Werkzeug in der Hand.

13. November 2014

Um konkurrenzfähig zu sein, müssen Getriebe so konstruiert sein, dass eine kostengünstige Produktion und hohe Leistung möglich sind. Wenn beide Vorhaben erreicht werden sollen, ist es ratsam, das Getriebe als System zu betrachten. Nur dann lässt sich genau beurteilen, welchen Einfluss beispielsweise das Gehäuse auf das Getriebeverhalten hat oder wie sich die Verzahnungsgeometrie auf die Gesamteigenschaften auswirkt.

Komplexe Auslegung

Die Auslegung und Optimierung eines kompletten Getriebes als Produkt stellt dabei hohe Anforderungen an Konstrukteur und Berechnungsingenieur. Das komplexe Simulationsmodell eines Getriebes besteht aus einer Vielzahl unterschiedlicher Maschinenelemente und muss als Komplettsystem verstanden werden, dessen Einzelelemente mehr oder weniger starken Abhängigkeiten unterliegen. Neben der Berechnung der Getriebekinematik, dem Nachweis der Tragfähigkeit und der Lebensdauer der Einzelelemente, treten zunehmend Aspekte wie Wirkungsgrad, Geräuschentwicklung sowie Lastverteilung der Verzahnung in den Vordergrund.

Wertvolle Werkzeuge

All das ist bei SPN Schwaben Präzision in Nördlingen gelebter Betriebsalltag. Zum Glück steht den Entwicklungsingenieuren zur Bewertung ein Equipment für die psychoakustische Analyse von Anlagen und Systemen zur Verfügung. Dieses Equipment zeigt optisch, was das menschliche Gehör wahrnimmt und ermöglicht die Filterung von Störung und Hintergrund. Die Erkenntnisse der heutigen Psychoakustik lassen sich mit diesem Tool anschaulich selektieren und bewerten. Dies ermöglicht eine integrierte Analyse, Filterung und Geräuschbewertung. Die Darstellung erfolgt in Echtzeit.

Das Tool bietet eine automatische Zerlegung der Schallspektren in akustisch relevante Komponenten. Es zeigt Geräuschparameter wie Frequenz, Pegel, Modulationsgrad an und bietet so eine Bewertung der tonalen Komponenten. Die Aufzeichnung aller Analyseparameter erfolgt in kalibrierter Form. Mehrere Filtergruppen für Gesamtgeräusch, tonale Komponenten, Rauschkomponenten und Modulationen ermöglichen eine psychoakustische Bewertung.

Ebenso eröffnet sich die Chance, die Originalaufnahme und vergleichendes Abspielen verschiedener Varianten im nahtlosen Wechsel für eine Optimierung heranzuziehen. Die Filter ermöglichen sowohl die Identifizierung von Störkomponenten als auch die Befreiung von Störgeräuschen. Die Demonstration über die Auswirkung bei Reduzierung des Störgeräusches um einen definierten Pegel ist eine effiziente Möglichkeit, Systeme zu optimieren.

Schallpegel reduziert

Ein praktisches Beispiel aus dem Alltag zeigt die Geräuschoptimierung eines Kronenrades: Durch die psychoakustische Bewertung im Einsatz konnten die Konstrukteure die Geometrie so optimieren, dass die Anregung der Eigenfrequenzen im nicht hörbaren Bereich stattfindet. Dank dieser Maßnahme reduzierte sich der Schalldruckpegel um sechs Dezibel, was der Bediener als halb so laut wahrnimmt.

Neben geometrischen Veränderungen kann der Anwender aber auch die Beschaffenheit der Oberflächen seiner Bauteile analysieren und optimieren. Zum Beispiel ist es möglich, den Einfluss der Sprungüberdeckung und der Oberflächenbeschaffenheit bei Zahnrädern zu untersuchen. In einer Grafik stellt das System den bewerteten Pegel der Aufnahmen über der Drehzahl gemäß Methode A gemittelt dar. Eine weitere Grafik zeigt den Vergleich eines Ausschnitts des gemittelten Ordnungsspektrums der schrägverzahnten Varianten.

Nahe dem Menschen

Bei der psychoakustischen Analyse von Anlagen und Systemen handelt es sich um eine schnelle und kostensparende Lösung für Geräuschprobleme. Die Besonderheit liegt dabei in der Ermittlung der Störgeräusche anhand der akustischen Empfindung des Menschen. Gleichzeitig ist SPN in der Lage, Ursache und Ort der Abstrahlung genau zu lokalisieren.

Wie sich die Geräuschreduzierung auswirkt, lässt sich über einen definierten Pegel demonstrieren. Zur weiteren Anlagenoptimierung unterstützen die Antriebsprofis von SPN Schwaben Präzision die akustische Diagnose und Analyse mit einer Kombination aus Entwicklungsberatung, leistungsfähigen Produkten und Zustandsüberwachungssystemen. mk

Auf einen Blick

SPN

- Die SPN Schwaben Präzision Fritz Hopf GmbH sieht sich als verlässli-chen und innovativen Partner bei der Lösung von Antriebsaufgaben.

- Entwicklung und Fertigung von Getrieben, Verzahnungselementen, Antriebssystemen und Kom-ponenten der Antriebstechnik und Mechatronik.

- Zwei Werke in Nördlingen mit insgesamt 300 Mitarbeitern.

SPS IPC Drives: Halle 4, Stand 165

Erschienen in Ausgabe: 08/2014