Untersuchungen zur Simulation von Bewegungsabläufen von Rollenkettengetrieben und Einzelteilen

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1 Technik Jürgen Schwießelmann Untersuchungen zur Simulation von Bewegungsabläufen von Rollenkettengetrieben und Einzelteilen Diplomarbeit

3 Hochschule Wismar Fachhochschule für Technik, Wirtschaft und Gestaltung Fachbereich Seefahrt Diplomarbeit Untersuchungen zur Simulation von Bewegungsabläufen von Rollenkettengetrieben und Einzelteilen vorgelegt von Jürgen Schwießelmann Sommersemester 2002

4 Inhaltsverzeichnis 3 Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis 3 Verzeichnis der Abkürzungen 5 Verzeichnis der Symbole 6 Abbildungsverzeichnis 8 Tabellenverzeichnis Einleitung Bedeutung der Simulation Einordnung der Aufgabenstellung und Zielsetzung Bauteile eines Rollenkettentriebes Rollenketten Grundsätzlicher Aufbau Arten von Rollenketten Zubehörteile zu Rollenketten Kettenräder Ausführungsarten Verbindung der Kettenräder mit Welle Verbindung der Kettenräder mit Kette Kettentrieb Aufbau Wirkungsweise Hilfseinrichtungen zur Führung und Spannung der Kette Hilfseinrichtungen zur Schmierung der Kette Einrichtungen zum Schutz der Kette 27

5 Inhaltsverzeichnis 4 3. Mechanik von Rollenkettentrieben Kinematik von Rollenkettentrieben Kräfte am Kettentrieb Schwingungen Einführung zur Simulation von Bewegungsabläufen Einordnung der Simulation in den Konstruktionsprozess Simulation zur Verschleißvorhersage Möglichkeiten Finite Elemente Methode CAD-Software zur Simulation von Bewegungsabläufen ADAMS AutoDesk Inventor AutoDesk Mechanical Desktop Dynamic Designer Pro/ENGINEER Solid Edge SolidWorks Working Model 4D Auswahl einer Software Simulation mit Working Model 4D Aufbereitung des Rollenkettenversuchstandes Erstellen der Simulation Bewertung der Simulationsergebnisse Zusammenfassung und Ausblick 65 Literaturverzeichnis 68 Anhang 74

6 Verzeichnis der Abkürzungen 5 Verzeichnis der Abkürzungen ACIS AD ANSI CAD CD DD DIN FE FEA FEM IN LW MB MD PE RKV SE SW VDI WM American Committee for Interoperable Systems ADAMS American National Standards Institute Computergestützter Entwurf (Computer Aided Design) Compact Disk Dynamic Designer Verbandszeichen Deutsches Institut für Normung e.v. Finite-Elemente Finite-Elemente-Methode (Finite-Element-Analysis) Finite-Elemente-Methode Autodesk Inventor Laufwerk Megabyte Autodesk Mechanical Desktop Pro/ENGINEER Rollenkettenversuchsstand Solid Edge SolidWorks Verbandszeichen Verein deutscher Ingenieure e.v. Working Model 4D

7 Verzeichnis der Symbole 6 Verzeichnis der Symbole a Achsabstand [mm] A Querschnittsfläche [mm 2 ] b 1 innere Breite [mm] c t Federsteifigkeit einer Kettenlasche [N/mm] d Teilkreisdurchmesser [mm] d 1 Rollendurchmesser [mm] d 2 Bolzendurchmesser [mm] d max maximaler Teilkreisdurchmesser [mm] d min minimaler Teilkreisdurchmesser [mm] E Elastizitätsmodul [N/mm 2 ] f D Kettendurchhang [mm] F d dynamische Kettenzugkraft [N] F G Gewichtskraft [N] F ges,g resultierende Betriebszugkraft [N] F s Stützzugkraft [N] F su untere Stützzugkraft [N] F so obere Stützzugkraft [N] F t Kettenzugkraft [N] F v Vorspannkraft [N] F w Wellenbelastung [N] F wu untere Wellenbelastung [N] F wo obere Wellenbelastung [N] F z Fliehzugkraft [N] g Laschenhöhe [mm] h Durchgangshöhe [mm] J Flächenmoment 2. Grades (Flächenträgheitsmoment) [mm 4 ] J 1,2 Massenmomente 2. Grades (Massenträgheitsmoment) [kg/m 2 ] K A Betriebsfaktor für Kettentriebe [1] l,l 1 äußere Breite [mm] m Gn Punktmasse [kg] M d übertragenes Drehmoment [Nm] M d1,2 Antriebsmoment [Nm]

8 Verzeichnis der Symbole 7 M Öl erforderliche Ölmenge [Tropfen/min] n 1,2 Drehzahl [min -1 ] p, t Teilung [mm] q Längegewicht der Kette [kg/m] s Laschendicke [mm] s E Elementdicke [mm] t Z Zeit [s] v k Kettengeschwindigkeit [m/s] v kmax maximale Kettengeschwindigkeit [m/s] v kmin minimale Kettengeschwindigkeit [m/s] v u Umfangsgeschwindigkeit [m/s] x,y Koordinatenangaben 2D-Koordinatensystem [1] x n Auslenkung [mm] X Anzahl der Kettenglieder [1] z 1,2 Zähnezahl [1] γ Flankenwinkel [ ] ν Querkontraktion [1] τ Teilungswinkel [ ]

9 Abbildungsverzeichnis 8 Abbildungsverzeichnis Abb. 1 Hauptgruppen der Stahlgelenkketten [RAC-62] 13 Abb. 2 Patentzeichnung Renold'sche Rollenkette [RIN-91] 14 Abb. 3 Schematische Darstellung Rollenkettengelenk [DEC-95] 14 Abb. 4 Arten von Rollenketten [RO1-00] 15 Abb. 5 Rollenketten mit aufvulkanisierten Gummiprofilen [DEC-95] 15 Abb. 6 Rollenkettengelenk mit Kunststoffbuchse [DEC-95] 16 Abb. 7 Arten von Verbindungsgliedern [RO1-00] 17 Abb. 8 Ausführungsarten von Kleinkettenrädern [RAC-62] 18 Abb. 9 Ausführungsarten von Großkettenrädern [RAC-62] 19 Abb. 10 Geteilte Kettenräder [RAC-62] 19 Abb. 11 Formschlüssige Verbindungen [RAC-62] 20 Abb. 12 Vorgespannte formschlüssige Verbindungen [RAC-62] 20 Abb. 13 Reibschlüssige Verbindungen [RAC-62] 21 Abb. 14 Flankenwinkel [RAC-62] 21 Abb. 15 Zweiradkettentrieb [RAC-62] 23 Abb. 16 Leiträder und Leitrollen [AUT-83] 24 Abb. 17 Stützrollen und Stützschienen [AUT-83] 24 Abb. 18 Anordnung der Spannräder [AUT-83] 25 Abb. 19 Spannband [AUT-83] 25 Abb. 20 Schmierungsarten für Kettentriebe [DEC-95] 27 Abb. 21 U-Profil Kettenschutz [RAC-62] 28 Abb. 22 Kettenschutzkasten [RAC-62] 28 Abb. 23 Kettenschutzschlauch [AUT-83] 29 Abb. 24 Polygoneffekt beim Kettentrieb [RO1-00] 31 Abb. 25 Kettengeschwindigkeit über Zeit [DEC-95] 32 Abb. 26 Kräfte an der Kette [RO1-00] 34 Abb. 27 Schwingungsmodell transversale Schwingungen [AUT-83] 36 Abb. 28 Schwingungsmodell longitudinale Schwingungen [AUT-83] 37 Abb. 29 Schwingungsmodell Drehschwingungen [AUT-83] 38 Abb. 30 Übersichtsplan Planung- u. Konstruktionsprozess [PAH-93] 39 Abb. 31 Verschleißstellen im Kettengelenk [RAC-62] 41 Abb. 32 Vom Bauteil zum FE-Modell [RIN-91] 43

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