Good Vibrations
Ein intaktes Getriebe muss wie am Schnürchen laufen. Bereits kleinste Unstimmigkeiten beeinflussen das Zusammenspiel der einzelnen Komponenten und können die Lebensdauer verkürzen. Anzeichen dafür können zum Beispiel unerwünschte Störgeräusche sein. Genau dieses Problem hatte ein Windkraftanlagenhersteller mit den Getrieben seiner Anlagen. Mit zahlreichen Analysen und Simulationen konnte IAV das Problem beheben. Die Ergebnisse fließen nun in künftige Getriebe ein.
Störgeräusche und hörbare Schwingungen sind nicht nur nervig und schlecht für die Ohren. Bei einer Windkraftanlage können sie die Performance negativ beeinflussen und noch viel schlimmer: den Verschleiß der Bauteile begünstigen. Erwünschte und unerwünschte Geräusche in einem Fahrzeug, einer Maschine oder einem Bauteil werden mit Noise Vibration Harshness (NVH) zusammengefasst. Wir bei IAV haben langjährige Erfahrung auf diesem Gebiet und konnten nun einem Windkraftanlagenhersteller dabei helfen, das NVH-Verhalten seiner Getriebe zu optimieren.
Von der Analyse bis zur erfolgreichen Umsetzung
Dazu waren zunächst eine ganze Reihe von Analysen nötig, um die Geräuschquellen im Getriebe genau zu lokalisieren. Unsere analytischen und numerischen Untersuchungen von Übertragungsfehlern zeichneten ein erstes Bild von der Lastverteilung und dienten als Grundlage für die spätere Korrektur der Getriebegeometrie. Simulationen von Körperschall und Luftschall deckten kritische Frequenzen auf, die insbesondere an den Montagepunkten des Getriebes große Amplituden verursachten. So konnten wir präzise die störenden Geräuschquellen identifizieren und dem Kunden konkrete Maßnahmen vorschlagen, um den Einfluss des Körperschalls zu reduzieren.
Damit begann dann die eigentliche Arbeit. Mithilfe verschiedener mathematischer Ansätze wie der Mehrkörpersimulation erzeugten wir ein Modell des Getriebes. Mit der Finite-Elemente-Methode, einem Verfahren, das sich besonders gut eignet, um geometrisch komplexe Körper zu untersuchen, ermittelten wir dann die Eigenfrequenzen des gesamten Getriebes. Um Rechenzeit zu sparen und Synergien bei der Mehrkörpersimulation zu nutzen, unterteilten wir das Getriebe in mehrere Untergruppen und führten weitere Analysen an den Komponenten durch. Mit Erfolg. Die Ergebnisse beider Methoden zeigten für alle Lastfälle eine hohe Übereinstimmung und bestätigten die Zuverlässigkeit der vorausgegangenen Untersuchungen. Im Ergebnis konnten wir das NVH-Verhalten des Getriebes wirksam mit Hilfe beider Berechnungsmethoden optimieren und damit unserem Kunden dabei helfen, leisere, leistungsfähigere und haltbarere Getriebe herzustellen.
Welche NVH- oder Engineering-Herausforderung haben Sie für uns? Je komplexer und komplizierter die Aufgabe, desto besser.
