Berechnungssoftware

Getriebe im Programm

In Zeiten erhöhten Kostendrucks ist es Ingenieuren und Konstrukteuren von Getrieben ein Anliegen, die Auslegung der einzelnen Maschinenelemente und die Wechselwirkung mit ihrer Umgebung möglichst frühzeitig in den Entwicklungsprozess zu integrieren – nicht zuletzt, um in Zukunft reibungslose Prozesse zu sichern. Beim Schweizer Unternehmen Belimo Automation ist deshalb das Software-Tool Kisssys im Einsatz.
Für die Belimo-Getriebe kommen Kunststoff-, Sinter- und Metallstirnräder zum Einsatz - konstruiert mit Kisssys, einem kundenspezifisch ausgerichteten und ausbaufähigen Tool.

Bei ihren elektrischen Stellantrieben setzt die Belimo Automation bereits seit einigen Jahren die modular aufgebaute Kisssoft-Software zur Optimierung von einzelnen Getriebestufen ein. Die firmeninterne Lösung, die bis zu diesem Zeitpunkt bei ganzen Getrieben zum Zug kam, hatte jedoch den Nachteil, dass sie einerseits eine aufwändige Wartung verlangte und zudem nur limitierte Optimierungsmöglichkeiten bot. Aus diesem Grund entschied sich Belimo, ganze Getriebe mit Kisssys auszulegen.


Die bis dahin genutzte Software basierte auf einer Datenbanklösung und wurde in der Folge durch das getriebespezifische Softwaretool ersetzt. Um die Ablösung der Software reibungslos durchzuführen, wurde innerhalb eines firmenübergreifenden Projektes der beiden Unternehmen die Ausgangslage und die Möglichkeiten der Software analysiert und mit einem Pflichtenheft festgehalten. Eine der Hauptanforderungen bestand darin, den bestehenden Entwurfs- und Optimierungsprozess von Belimo mit dem getriebespezifischen Softwaretool abdecken zu können. Mit der hohen Flexibilität wurde somit ein Kisssysmodell mit einer hohen Adaption an die bisherige Lösung erzielt, und darüber hinaus wurden auch gewisse technische Erweiterungen ermöglicht.
Kisssys ist ein Systemaufsatz zur Berechnungssoftware Kisssoft, mit dem komplette Getriebe sowie Antriebsstränge modelliert werden können. Darin wird ein System von Maschinenelementen dargestellt und das Getriebekonzept maßstäblich dreidimensional abgebildet. Die Daten der einzelnen Elemente (wie beispielsweise Zahnraddurchmesser und Breite) werden jedoch nicht eingegeben wie in einem CAD, sondern stammen direkt aus der Festigkeitsberechnung des entsprechenden Bauteils.

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Automatische Übermittlung

Die Kräfte übertragenden Elemente werden in der Berechnungssoftware ausgelegt und die für das Getriebe relevanten Daten einzelner Elemente werden automatisch an das getriebespezifische Softwaretool übermittelt und auch dort verarbeitet, indem sowohl der Leistungsfluss wie auch die 3D-Darstellung fortwährend aktualisiert werden. Durch die logische Verknüpfung der vorhandenen Daten in einem Modell (beispielsweise wird der Abstand zwischen zwei Wellen aus dem Achsabstand der Zahnradberechnung geholt) ist das Getriebe-3D-Modell stets konsistent, womit auch Kollisionen unmittelbar sichtbar werden – und dies, ohne dass irgendeine manuelle Eingabe nötig wäre. Das erleichtert die Arbeit des Einpassens der Getriebeteile erheblich.

Ein weiterer Vorteil des Tools besteht darin, dass sich spezifische Eigenschaften der Konstruktion kontinuierlich bestimmen und darstellen lassen. Beispielsweise ist für ein Messgetriebe die Positioniergenauigkeit, das Verdrehspiel des Gesamtgetriebes entscheidend und kann deshalb ständig ausgewiesen werden. Zudem verfügt das Tool über eine eingebaute Programmiersprache, so dass eine sehr hohe Flexibilität im Funktionsumfang erreicht wird. Auf diesem Weg können auf einfache Weise Hilfsberechnungen, Vorauslegungen und Optimierungen fallbezogen programmiert oder auch Schnittstellen von und zu anderen Programmen realisiert werden. Erfahrungswerte mit dem Einsatz des getriebespezifischen Softwaretools aus Entwicklungsabteilungen verschiedener Firmen haben Verkürzungen der Entwicklungszeiten von neuen Antriebskonzepten bis um Faktor 5 ergeben.

Eine der ersten Anwendungen mit dem Tool war die Auslegung der neuen SF-Baureihe. Die neuen SF-Antriebe von Belimo mit einem Dreh- und Haltemoment von 20 Nm sowie zwei ultraschallverschweissten Gehäuseschalen, verstärkt mit Stahlplatten und Hohlsäulen, garantieren Dichtheit- und Stabilität. Die integrierte mechanische Drehwinkelbegrenzung stoppt den Antrieb wahlweise zwischen 35 und 100 Prozent. Ein neuartiger Verriegelungsschalter ermöglicht bei der Inbetriebnahme und Wartung die einfache Blockierung des Antriebs in der gewünschten Position. Der konstante Federdruck – bedingt durch die werksseitig eingestellte Federvorspannung von 5° – erzeugt die notwendige Klappendichtheit. Zusammen mit Formschlusseinsätzen sorgt ein überarbeitetes Klemmbockprinzip für die sicherste Achsmitnahme überhaupt.
Mit dem erweiterten Sortiment an Federrücklaufantrieben bietet der Hersteller für alle Klappen mit Sicherheitsfunktion die passende Motorisierungslösung an. Noch mehr Flexibilität bietet die Möglichkeit, die Antriebe in Klemmenanschluss-Ausführung einzusetzen. Mit einem Zusatzschalter lassen sich bis zu vier Schaltpunkte realisieren. Neben Luftklappen können die neuen 20 Nm Federrücklaufantriebe auch für Ventilanwendungen wie Regel-Kugelhahnen oder Drosselklappen eingesetzt werden. ee

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