Leistungsstarke Getriebeturbofanmotoren
Um den Kraftstoffverbrauch zu senken, geht die Luftfahrtindustrie allmählich von konventionellen Turbomotoren zu Getriebemotoren über, die wesentlich effizienter sind. Die Konstruktion des Kraftübertragungssystems ist von entscheidender Bedeutung für eine höhere Leistungsdichte bei hohen Betriebsgeschwindigkeiten und muss tolerant gegenüber Veränderungen sein, welche die Effizienz beeinträchtigen können. In dem EU-geförderten Projekt OPTIMIZE (Design of experiments to optimize design solutions for a power reduction gearbox) setzen Forscher eine Versuchsplanungsmethode um, um die Wirkung von Abweichungen der technischen Toleranz auf die Getriebeeffizienz zu bewerten. Der Schwerpunkt lag auf der Analyse der Auswirkungen der Gesamtsummenteilungsabweichung, der Gesamtprofilabweichung, der Gesamt-Helixabweichung und anderer Parameter wie Druckwinkel, Belastbarkeit, Zahnradverschleiß und Geräuschverluste. Durch Versuche an zwei Sätzen von Zahnrädern, die sich in ihrer Geometrie unterschieden, erhielten die Forscher wertvolle Daten hinsichtlich Verschleißfestigkeit, Übertragungsfehler und Leistungsverlusten. Die erste Gruppe besaß Zahnräder mit mikrogeometrischen Fehlern, die aus dem Herstellungsprozess resultierten, während die Geometrie des zweiten Getriebes optimiert war. Der Prüfstand integrierte Kraftsensoren, Beschleunigungssensoren und Encoder sowie eine Software zur Analyse der Signale von verschiedenen Sensoren. Die experimentellen Arbeiten wurde durch numerische Simulationen mithilfe von Werkzeugen für die Ladezahnkontaktanalyse (LTCA) ergänzt. Mit solchen Werkzeugen war es möglich, die Übertragungsfehlerkurve zu schätzen und das Lagermuster anzuzeigen, um Last und Wellenwinkel zu betrachten. Verbesserungen der Getriebeleistung werden vor allem durch kontinuierliche Anforderungen von Betreibern von Getriebeturbofanmotoren angetrieben. Diese suchen nach einer erhöhten Leistungsdichte in einem leichten und kompakten Gehäuse mit niedrigen Herstellungs- und Betriebskosten, geringe Geräuschemissionen und mehr Zuverlässigkeit. Die Tools von OPTIMIZE können helfen, diese Vision zu verwirklichen.
Schlüsselbegriffe
Getriebeturbofan, technische Toleranz, Getriebe, Kraftübertragung, OPTIMIZE, Lastzahnkontaktanalyse
