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Fakultät Maschinenbau

Innovative Maschinenelemente

UmDreh - Umformring für die Drehmomentübertragung

Das Projekt UmDreh - Umformring für die Drehmomentübertragung hat das Ziel, die Umformringverbindung für Anwendungen zur Drehmomentübertragung weiterzuentwickeln und zu optimieren.

Der Umformring

Beim Umformring handelt es sich um ein metallenes Maschinenelement, das durch eine definierte Kaltverformung in einen Nuthohlraum gepresst wird.
Dadurch wird eine form- und kraftschlüssige Verbindung zur axialen Sicherung sowie eine kraftschlüssige Verbindung zur Drehmomentübertragung hergestellt.
Der Umformring kann bei einen Nenndurchmesser von 20 mm größere axiale Kräfte sichern als eine Nutmutter.

Das Projekt

In diesem Projekt wird untersucht, mit welchen Drehmomenten die kraftschlüssige Verbindung des Umformrings belastet werden kann, wenn dieser mit einer bestimmten Einpresskraft angebracht wird.

Ziele:

  • Optimierung der Geometrie, um bei möglichst geringer Einpresskraft ein definiertes Drehmoment zu übertragen
  • Automatisch fügbare Alternative zur klassischen Kombination aus axialem Sicherungselement und Passfeder

Bisherige Ergebnisse

Von uns entwickelte Simulationen modellieren die für den jeweiligen Umformring benötigten Fügekräfte und die die mit der Verbindung übertragbaren Drehmomente. Die Berechnungen ermitteln, dass hohe Drehmomente übertragen werden können.
Erste Tests haben bestätigt, dass die angenommenen Modelle der Realität entsprechen.

Zukünftige Optimierungen könnten dieses Verhältnis im Sinne einer günstigeren Fertigung noch weiter verbessern.

Projektpartner

Das Projekt wird unterstützt und gefördert durch:

Rhein-Getriebe GmbH
Grünstr. 34 | D-40667 Meerbusch
Tel.: + 49 2132 996 98 - 0
Mail: info@rheingetriebe.com
Web: rheingetriebe.com


Stirnverzahnung

Forschungsgebiet: Kreisbogen-Stirnverzahnung

Bei dieser innovativen Verzahnung handelt es sich um eine vollflächige Plankeil-Stirnverzahnung mit halbkreisförmigen Verläufen des Keilprofiles, wobei die Halbkreise zu zwei unterschiedlichen Radiusmittelpunkten gehören. Die patentierte Kreisbogen-Stirnverzahnung ermöglicht als einzige Verzahnungsart eine vollflächige Belegung einer Stirnfläche mit einer Verzahnung, bei der die Keilprofile untereinander einen vorteilhaft identischen Abstand besitzen.

Durch die Verzahnung wird eine reib- und formschlüssige Verbindung geschaffen, die die Aufnahme hoher Kräfte und Momente ermöglicht. Zudem nimmt die Verbindung vergleichsweise geringen Bauraum in Anspruch.

Anwendungsmöglichkeiten liegen u. a. in den Bereichen des Getriebebaus und der Fahrzeugtechnik in der Verwendung als Welle-Nabe Verbindung. Zum anderen besitzt die Verzahnung das Potenzial als Flanschverbindung zur Fügung von z. B. Gestellteilen im Anlagenbau eingesetzt zu werden.


Untersuchung zur optimalen Auslegung der Verzahnungsgeometrie einer Kreisbogen Stirnverzahnung

Innovative Stirnverzahnung für Getriebebauteile

Projektbeschreibung

Die neue Kreisbogen-Stirnverzahnung hat das Potenzial, den Bauraum von Getrieben und deren Fertigungskosten erheblich zu reduzieren. Das ZIM-Forschungsprojekt des Fachgebiets Maschinenelemente soll den Nachweis über die sichere technische Nutzbarkeit der patentierten neuen Kreisbogen-Stirnverzahnung als Kupplung und form- und kraftschlüssige Verbindung erbringen. Insbesondere stehen die optimale Auslegung der Verzahnungsgeometrie, die Form- und Lagetoleranzen, die Montagegenauigkeiten sowie Rund- und Planlauf im Mittelpunkt der Forschung. Offene Fragestellungen sind hierbei z.B. die Zentrierwirkung, die mechanische Belastbarkeit sowie die axialen Spannkräfte. Mit dem Forschungsprojekt wird das Ziel verfolgt, Getriebebauteile, wie z.B. Welle und Zahnradverbindungen, mit erheblich geringerem Fertigungsaufwand herzustellen. Im Projektverlauf werden statische sowie dynamische Kennwerte zur Erarbeitung einer theoretischen und praktischen Grundlage ermittelt. Hierzu werden FEM-Berechnungen und Versuche durchgeführt zum Nachweis der Dauerhaltbarkeit.

Gefördert durch:

Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages

Förderprogramm: ZIM – Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand

Projektträger: AiF Projekt GmbH

Projektpartner

WIAG Antriebstechnik GmbH


Modulare und zerlegbare Schweißkonstruktion durch Verwendung eines neuen Knotensystems

Anwendung der Stirnverzahnung als Knotenelement für hochbelastbare Gestelle

Projektbeschreibung:

Die Kreisbogen-Stirnverzahnung soll weiter auf deren Tauglichkeit als Flanschverbindung  für Gestelle geprüft werden. Dazu wird ein innovatives Schraub-Schweiß-Knotensystem erarbeitet, wodurch die Gestelle, im Gegensatz zu Schweißgestellen, zerlegbar sind.

Vorteile entstehen vor allem in der Logistik, da großvolumige Bauteile kompakter transportiert werden können. Aber auch innerhalb der Fertigung und Produktion wird durch die bessere Handhabbarkeit der Einzelteile eine Einsparung von Aufwendungen erreicht.

Ziel des innerhalb einer ZIM-Kooperation vom BMWi geförderten und von der AiF getragenen Forschungsprojektes ist es, ein geeignetes System zu finden, das eine ausreichende Wiederholgenauigkeit bei der Remontage der Gestelle bietet. Die Festigkeit und Steifigkeit des Systems sollen mindestens der von konventionellen Schweißgestellen entsprechen.

Gefördert durch:

Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages

Förderprogramm: ZIM – Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand

Projektträger: AiF Projekt GmbH

Projektpartner:

W&K Metallverarbeitung: www.wk-metallverarbeitung.de


Schwerlastrollen Versuchsstand

Eckdaten des Versuchsstandes

  • Antriebsleistung

2 x 37 kW

 

 

  • Generatorleistung

1 x 75 kW

  • Schwungraddurchmesser

2.250 mm (Annäherung an ebene Fahrbahn)

  • Versuchsparameter

Anpresskraft bis zu 30 kN (3 t)
Umfangsgeschwindigkeit bis 25 km/h
Drehmoment max. 1.000 Nm
Sowohl treibende als auch angetriebene Räder können getestet werden

  • Schwerlastrollen

bis max. Ø 270 mm x 110 mm

  • Messwerte/Auswertung

Infrarotsensor zur Messung der Radoberflächentemperatur
Kraft
Drehzahl / Geschwindigkeit
Drehmomentmessnabe (berührungslos) ± 1000 Nm mit integrierter Drehzahlmessung
Schlupf
Beschleunigungssensor zur Messung der auftretenden Schwingungen während der Versuche ± 2 g
Zeit
Luftfeuchtigkeit
gefahrene Strecke

  • Optionen

Laufrad-Vorklimatisierung im Klimaschrank
SHORE-Härte
Rundlaufmessung Laufrad
Optische Auswertung mit Kamera oder Mikroskopie