Ein neuer, normungsfähiger Berechnungsansatz für den Wirkungsgrad von Schneckengetrieben

Zusammenfassung

Im Rahmen des Forschungsprojekts FVA 729 I „Schneckengetriebewirkungsgrade“ (IGF 18275 N) wurde eine physikalisch basierte Simulationsmethode für den Wirkungsgrad von Schneckengetrieben entwickelt, die durch Experimente validiert wurde. Mit diesem Simulationsprogramm wurde eine umfangreiche Parameterstudie durchgeführt, um den Einfluss verschiedener Größen auf den Wirkungsgrad bestimmen zu können. Das Parameterfeld für diese Studie wurde mit statistischer Versuchsplanung (DoE) erstellt, um eine Vielzahl unterschiedlicher Parameterkombinationen zu berücksichtigen. Basierend auf der Ähnlichkeitstheorie wurden mithilfe der Methode der Dimensionsanalyse Näherungsgleichungen für den Wirkungsgrad abgeleitet, um die entwickelte Methode der breiten Praxis zugänglich zu machen. Die Ableitung dieser neuen, physikalisch basierten Formeln mit dimensionslosen Einflussgrößen ist Gegenstand dieser Arbeit. Das daraus resultierende Werkzeug ermöglicht es Berechnungsingenieuren, unterschiedliche Antriebskonzepte im Hinblick auf ihren Wirkungsgrad zu vergleichen. Diese „Taschenrechnerformeln“ können in die Norm DIN 3996 integriert werden.

Abstract

Within the scope of the research project FVA 729 I “Worm Gear Efficiency”, a physically based simulation method for the efficiency of worm gear drives, which is validated by experiments, was developed. An extensive parameter study with the use of this simulation program was carried out to specify the magnitude of various influencing variables on the efficiency. The large parameter field for this study was created with design of experiments (DoE) to take into account a wide range of different parameter combinations. Based on the principle of similarity, the method of dimensional analysis was applied to derive an approximation equation for the efficiency in order to make the developed method accessible to the broad practice. The derivation of this new, physically based formula using dimensionless influencing parameters is object of this paper. The resulting tool allows the calculation engineers to compare different drivetrain concepts with regard to the efficiency. These easy-to-handle formulas can be incorporated into the standard DIN 3996.