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Infobrief Nr. 94 - November/Dezember 2005

von Fritz Ruoss


WN8 Neue Software für Kerbverzahnung nach DIN 5481

Für die Berechnung von Kerbverzahnungen gibt es eine neue Software. WN8 berechnet nicht nur die Größen nach DIN 5481 (in der neuesten Ausgabe wurden die Durchmesser größer 60 mit Keilwinkel 55 ersatzlos gestrichen), man kann auch abweichende Abmessungen und Zahnwinkel eingeben.

Das Zahnprofil von Welle und Nabe kann über DXF- oder IGES-Schnittstelle in CAD exportiert werden. Flächenpressung, übertragbares Drehmoment und Sicherheiten werden berechnet nach Niemann Maschinenelemente 1 (Ausgabe 2005).

WN8 ist lieferbar ab Mitte Januar 2006 zum Preis von 195 Euro.


WN2 - Tragfähigkeitsberechnung

Für die Tragfähigkeitsberechnung von Keil- und Zahnwellen gibt es einen DIN-Entwurf 5466. Der erste DIN-Entwurf 1983 wurde alle paar Jahre durch neue Entwürfe ersetzt. Auch nach 20 Jahren gibt es noch keine DIN 5466, die letzte Ausgabe von 2002 ist immer noch ein Entwurf.

In der neuesten Version von WN2 wird die Berechnung nach DIN 5466 (Entwurf 1995) nicht mehr unterstützt. Dafür wurde die Berechnung nach der neuesten Auflage 2005 von Niemann Maschinenelemente Band 1 aufgenommen. Die Ermittlung der zulässigen Flächenpressung wird dabei aus DIN 6892 (Paßfederverbindungen) übernommen. Für die Berechnung der maximal auftretenden Flächenpressung werden ein Anteilfaktor (für Genauigkeit und Flankenverschleiß) sowie ein Längenfaktor (für Lastverteilung über tragende Länge) nach DIN 6892 verwendet.

In die Quick-Ansicht wurden 2 Tabellen für Last und Festigkeitsberechnung aufgenommen.

Dann gibt es noch einen neuen Ausdruck "Detail Festigkeit Niemann" mit den Formeln zur Festigkeitsberechnung, gerechnet mit den aktuellen Daten (zum Nachrechnen und Vergleichen).

Alternativ gibt es (wie gehabt) 2 alternative, eher überschlägige Berechnungsmethoden zur Berechnung des übertragbaren Drehmoments nach Niemann Maschinenelemente 1 von 1981 sowie nach Roloff/Matek (2000).


WN3 - Lastverteilungsfaktor K lambda

Der Faktor K lambda berücksichtigt die Lastverteilung bei Passfedern über die Nutlänge. Für den häufigsten Fall "Lastverteilung mitte" und "D/d > 1.7" (Nabendurchmesser/Wellendurchmesser) kann man mit dem "<" Button den Diagrammwert aus DIN 6892 berechnen lassen.

K lambda e = exp (0.1*(ltr/d) + 0.01*ltr/d)


SR1 - Berechnung für Schraubenkopf größer als Klemmstück

Wenn der Außendurchmesser des ersten Klemmstücks kleiner ist als der Durchmesser dw des Schraubenkopfs, wird der Reibdurchmesser für Anziehdrehmoment und Klemmkraft mit "de Klemmstück" statt "dw Schraube" berechnet. Es erscheint nur noch eine Warnung "de < dw". Früher war die Berechnung mit einer Fehlermeldung "Fatal: da ers = 0 !" abgebrochen worden.


WL1+ Neues Eingabefenster für externe Massen

Externe Massen auf der Welle werden durch Eingabe von Masse m (für Berechnung biegekritischer Drehzahl) und Massenträgheitsmoment J (für Berechnung torsionskritischer Drehzahl) definiert. Alternativ kann man auch Abmessungen und Dichte eingeben. Im neuen Eingabefenster werden die Werte online umgerechnet.


WL1+ Biegekritische Drehzahl für mehrfach gelagerte Wellen

Die Berechnung der Eigenfrequenzen von Biege- und Drehschwingungen ist jetzt auch für fest eingespannte und 3-, 4- und 5-fach gelagerte Wellen möglich.


FED5 Animation

Vor einigen Jahren noch lief die Animation einer Kegelfeder mit den damaligen Computern ziemlich langsam ab, weil die Berechnung der Kegelfeder recht aufwändig ist. Mit einem heute üblichen PC läuft die Animation mit den Vorgabewerten so schnell ab, daß man keine Feder mehr erkennen kann. Die Vorgabe für die Anzahl der Einzelbilder wurde von 20 auf 50 erhöht, außerdem kann man jetzt eine Pause zwischen den Bildern einstellen (Vorgabe 100 ms).


FED5 Spannungsverteilung bei Kegelfedern

Bei Kegelfedern ist die Schubspannung in den Windungen nicht konstant wie bei zylindrischen Druckfedern. Die größte Schubspannung tritt im größten Windungsdurchmesser auf. Wenn sich die Windungen anzulegen beginnen, nimmt die maximale Spannung nicht mehr proportional zur Federkraft zu. Die maximale Spannung in den aktiven Windungen steigt langsamer an als die Federkraft, weil der wirksame Windungsdurchmesser kleiner wird. In den anliegenden Windungen bleibt die Spannung konstant.

Wenn der lineare Federweg durch abnehmenden Windungsabstand in Richtung der kleineren Windungen verlängert wird (Po/Pu < 1 für Do > Du), dann kann ein merkwürdiger Effekt auftreten: Die Schubspannung bei Federweg 2 ist kleiner als bei s1 (tau 2 < tau 1).

Die Spannung in den aktiven Windungen wird kleiner. In den anliegenden Windungen bleibt die Spannung konstant, sie ist in diesem Fall größer als in den restlichen aktiven Windungen.

In FED5 wurde deshalb eine Änderung erforderlich, in diesem Fall wird jetzt als tau2 und tauk2 die (größere) Spannung in den angelegten Windungen ausgegeben. Wenn nun die Federwege s1 und s2 in diesem Bereich liegen, sind die Größtspannungen tau1 und tau2 identisch. Dies jedoch nur, weil die Größtspannung bei Federweg s1 und s2 an unterschiedlichen Stellen auftritt.

Für die Berechnung der Hubspannung müssen die Schubspannungen an der gleichen Stelle berechnet werden, sonst ist taukh=0. Die Schubspannung tauk1 wird dann berechnet mit dem Windungsdurchmesser Dm2, der für tauk2 verwendet wird. Abgeleitet erhält man:

taukh = tauk2 * (1 F1 / F2).

Diese Berechnung ersetzt in FED5 die bisherige Formel

taukh = tauk2 tauk1.

Das Ergebnis ist gleich, soweit s1 und s2 innerhalb des linearen Federwegs sl liegen. Liegen s1 und/oder s2 im progressiven Teil der Federkennlinie, dann wird für die Hubspannung ein höherer Wert berechnet. Im Goodman-Diagramm wird die auf s2 umgerechnete Schubspannung "tauk1 = tauk2 taukh" angezeigt.


FED7 Eingabe Windungsabschnitte

Bei der Eingabe der Abmessungen von nichtlinearen zylindrischen Druckfedern mit FED7 kann man für jeden Windungsabschnitt Windungszahl, Federlänge, Windungsdurchmesser und Drahtdurchmesser variieren. Für die Eingabe gibt es 3 Möglichkeiten: einzeln, in einer Tabelle, oder extern mit Microsoft Excel.

Die Eingabe als Tabelle und mit Excel wurde in der neuesten Version komfortabler gestaltet. Sie können jetzt bereits im Menü die gewünschte Eingabeform wählen, und im Eingabefenster per Mausklick die Federzeichnung oder Quick-Ansicht für die aktuelle Tabelle im Hintergrund anzeigen lassen.


ZARXE Lückenweite

In den Ausdruck wurde die Lückenweite mit aufgenommen. Diese wird vor allem bei innenverzahnten Zahnrädern und Zahnnaben anstelle der Zahndicke benötigt.


ZARXE Grenzwerte

Die Ermittlung der Profilverschiebung durch Iteration aus Kugel- und Rollenmaß ist nur innerhalb bestimmter Bereiche möglich, je nach Zähnezahl für Außenverzahnung ungefähr zwischen xe = 1.0 und +1.5 und für Innenverzahnung (z<0) ungefähr zwischen xe = -1.5 bis + 0.6. Im Programm werden die Grenzen jetzt vorab ermittelt. Unter Bearbeiten -> Quick erscheint nicht mehr so schnell die Fehlermeldung "MdR > MdRmax" oder "MdK < Mdkmin".


WN1 Vorschlags-Buttons bei Eingabe Abmessungen und Reibungskoeffizienten

Bei der Eingabe von Reibungskoeffizienten, Nabendurchmesser und Nabenlänge kann man mit einem Klick auf den "<" Button Vorschlagswerte einsetzen lassen.


ZAR2, ZAR3, ZAR6: Winkelgraddarstellung im Ausdruck

Unter Datei-Einstellungen kann man jetzt konfigurieren, ob Winkel im Ausdruck mit Nachkommastellungen oder in Winkelgrad mit Winkelminuten und Sekunden ausgegeben werden sollen. Bis jetzt betrifft dies nur die Programme ZAR2, ZAR3 und ZAR6. Wenn Sie die Anzeige von Winkelgraden mit Minuten und Sekunden in anderen Programmen vermissen, lassen Sie es uns bitte wissen.


Menüumschaltung Deutsch, Englisch..

Die im letzten Infobrief beschriebene Menüumschaltung bezieht sich nur auf das Menü. Wenn Sie auch fremdsprachige Ausdrucke erstellen wollen oder fremdsprachige Mitarbeiter mit einer anderen Sprachversion arbeiten wollen, haben Sie die Möglichkeit, zum Updatepreis von 31 Euro je Programm eine fremdsprachige Version zur gemeinsamen Installation zu erwerben. Einzelplatzlizenzen werden auf demselben Rechner installiert und mit denselben Schlüsselcodes freigeschaltet. Floatinglizenzen werden im selben Netzlaufwerk unter einem anderen Namen installiert.


Preisgestaltung bei Upgrades

Bei Umstellung auf Plus-Versionen, Netzwerklizenzen oder Pakete werden vorhandene Lizenzen zu 75% angerechnet.

Beispiele:

Wenn Sie eine Lizenz von ZAR1+ schon haben und dazu noch die ZAR5 Software für Planetengetriebe wollen, bestellen Sie ein Upgrade von ZAR1+ auf das HEXAGON-Stirnradpaket (ZAR1+ und ZAR5). Dann bezahlen Sie nur 1585 0.75 * 1115 = 748,75 Euro.

Ein Upgrade von FED1 auf FED1+ kostet 695 0.75*491 = 326,75 Euro.

Ein Upgrade von FED1+ Einzelplatz auf eine Floating-Netzwerklizenz (1-User) kostet 695*1.5 695*0.75 = 521,25 Euro.


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