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Reibungsselbsterregte Schwingungen in selbsthemmenden Getrieben


Project Details
Project duration: 01/199812/2000


Abstract
Von den verschieden selbsthemmenden Getrieben sind hier die Schneckengetriebe, Schraubengetriebe und Keilgetriebe von Interesse.
Die Einsatzgebiete dieser Getriebe sind vielfältig, z.B. als Hubwerksgetriebe (Aufzüge, Rolltore, Seilförderbänder, Winden) und Verstellgetriebe (Kfz-Verstellungen für Sitze, Schiebedach und Fensterheber, Richtantennen).
Sie erfüllen aufgrund der Selbsthemmungseigenschaft die zusätzlichen Funktionen der Bremsung (Verzicht auf eine zusätzliche Bremse) und Sperrung einer Bewegungsrichtung mit sehr geringem Aufwand.
Als Nachteile gelten der geringe Wirkungsgrad von weniger als 50% durch Gleitreibung im Zahnflankenkontakt und die reibungsselbsterregten Schwingungen, häufig als Ratterschwingungen bezeichnet.
Die reibungselbsterregten Schwingungen sind in der Regel mit erhöhten Lärmemissionen verbunden, die zwar nicht die Funktionalität, aber die Lebensdauer und den Komfort beeinträchtigen.
In den meisten Fällen unproblematisch bei selbsthemmenden Getrieben ist der sogenannte Hubbetrieb, die Last wirkt entgegen der Bewegungsrichtung.
Problematisch dagegen ist der Senkbetrieb, die Last wirkt in Richtung der Bewegung.
Im Senkbetrieb erfolgt eine Anfachung von Torsionsschwingungen, verbunden mit Stoßanregungen an den Zahnflanken.
Über den Entstehungsmechanismus der Ratterschwingungen in selbsthemmenden Getrieben besteht bis heute noch weitgehend Unklarheit.
Einig ist man sich über die Zuordnung dieser Schwingungen zu den selbsterregten Schwingern mit Reibung. Unklarheit herrscht darüber, ob der sogenannte Stick-Slip-Effekt hauptverantwortlich für die Ratterschwingungen ist, oder ob es andere ursächliche Mechanismen der Schwingungsanfachung gibt.
Es existieren erste theoretische Ansätze und mechanische Modelle zur Erklärung der Entstehung der Ratterschwingungen in solchen Getrieben. Diese beschränken sich allerdings auf die Ermittlung von Stabilitätsgrenzen eines linearisierten Ersatzmodells zur Vermeidung von Ratterschwingungen.
Sie erklären aber nicht die tatsächlich ablaufenden Mechanismen in den einzelnen Bewegungsphasen solcher Getriebe. Auch fehlt ein zutreffendes mechanisches Berechnungsmodell, das in der Lage ist, die Dynamik exakt zu beschreiben. Experimentelle Untersuchungen gibt es nur bezüglich der Stabilitätsgrenzen und deren Einflußfaktoren. Weitergehende experimentelle Untersuchungen existieren nicht.

Last updated on 2017-11-07 at 14:57