Infobrief Nr. 174 - März / April 2019

von Fritz Ruoss

Dorn und Hülse mit Führung zur Aufnahme der Feder und Einfederung bis zur Federlänge L2 kann man jetzt in FED1+ und FED5 als STL-Datei generieren und mit 3D-Drucker erstellen.

Aufnahme innen und außen für Druckfedern und Magazinfedern kann man als STL-Datei generieren und mit 3D-Drucker herstellen.

Außerdem kann man unter Bearbeiten\Fertigungszeichnung die Setzlänge eingeben.

In EN 13906 gibt es genau ein Dauerfestigkeitsschaubild für warmgeformte Federn: für warmgewalzte Stähle nach EN 10089 mit geschliffener oder geschälter Oberfläche, kugelgestrahlt. Anders als bei kaltgeformten Federn gilt die Feder als dauerfest bei 2 Millionen Lastspielen, nicht bei 10 Millionen wie kaltgeformte Federn. Umgekehrt wird aus der Hubspannung eine kleinere Lebensdauer berechnet: Wird die zulässige Hubspannung für Dauerfestigkeit geringfügig überschritten, dann ist die Lebensdauer nicht etwas kleiner als 10 Millionen Lastwechsel, sondern kleiner als 2 Millionen.

Das Diagramm mit 2E6 Lastwechseln für Dauerfestigkeit kommt nicht automatische bei warmgeformten Federn und/oder EN10089 Federstäben, man muss es unter "Bearbeiten\Berechnúngsmethode" ankreuzen. Hierzu gibt es jetzt 2 neue Warnmeldungen:

Warnung: EN10089 fatigue 2E6 falls warmgeformt oder Werkstoff EN10089, aber Dauerfestigkeitsdiagramm 1E7.

Warnung: Fatigue 1E7 >< 2E6 ? falls kaltgeformte Feder, aber Dauerfestigkeit 2E6 eingestellt.

Bei Auswahl der Werkstoffe für Klemmplatten und Muttern kann man wählen zwischen den Datenbankdateien pressung.dbf, mat_p_1.dbf und mat_p_2.dbf. Die Voreinstellung kann man jetzt konfigurieren unter Bearbeiten\Berechnungsmethode (Default Mat). Wenn Sie eine Datenbank mit eigenen Werkstoffdaten verwenden wollen, eignet sich dafür am besten die mat_p_1.dbf. Diese enthält Werkstoffdaten aus VDI 2230:2003, die braucht man nicht mehr. Wenn Sie mat_p_1.dbf für frühere Berechnungen noch nicht verwendet haben, können Sie die vorhandenen Datensätze löschen und ersetzen, sonst hängen Sie eigene Daten besser hinten an. Mat_p_2.dbf enthält die Werkstoffe aus VDI 2230:2015, und pressung.dbf enthält alle alten und neuen Werkstoffdaten.

Für die Herstellung mit 3D-Drucker konnte man bisher nur geradverzahnte Zahnräder als STL-Datei ausgeben. Das geht jetzt auch für schrägverzahnte. Die schräge Verzahnung ist keine schräge Gerade, sondern eine Helix, deshalb wird sie als Treppenfunktion dargestellt. Schrägverzahnte Zahnräder aus dem 3D-Drucker sind nur so eben wie die kleinstmögliche Schichtdicke des 3D-Druckers. Geeignet als Anschauungsmodell, aber für den praktischen Einsatz eher unbrauchbar.

Die Festigkeit von Schneckengetrieben war bisher noch nach der alten Norm DIN 3996:1998-09 berechnet worden. Jetzt wurde umgestellt auf die neuere Ausgabe von 2012. ZAR3+ kann Festigkeit und Wirkungsgrad jetzt nach 3 Methoden berechnen: nach Niemann, nach DIN 3996:1998 und nach DIN 3996:2012. Bei der Eingabe gab es einige Änderungen:

- Bei den Schmierstoffen kamen Polyalphaolefine hinzu

- Schmierstoffviskosität muss jetzt für 40°C und 100°C eingegeben werden, nicht mehr für 50°C

- Anzahl Dichtringe eingeben für Verlustleistung PD

- Verschleißgrenze wählen: 0.3 mx * cos(gamma m) oder Spitzzahn

Einige Hilfebilder mussten ergänzt und aktualisiert werden wegen geänderten Kennwerten in DIN 3996:2012.

Den Zahneingriff von Schnecke und Schneckenrad kann man jetzt zusätzlich zum Radialschnitt auch im Axialschnitt darstellen. Auch 1-gängige ZI-Schnecken sind jetzt darstellbar.

Die berechnete Zylinderschnecke kann man jetzt auch als STL-Datei ausgeben und ein Modell mit 3D-Drucker erstellen (ZI Schnecke). Das zugehörige Schneckenrad kann man zwar nicht als Globoidrad ausgeben, aber immerhin als Schraubrad bzw. Schrägstirnrad.

Für Schnecke und Schneckenrad kann man unter "Abmessungen 2" eine Bohrung eingeben. Für die Schnecke kann es statt Bohrung auch eine Welle sein. "Welle 1" ist 1 Wellenansatz an der Schneckenverzahnung, und "Welle 2" Wellenansätze beidseitig der Schnecke. Verwendet werden die Angaben für STL-Dateien. Bei Herstellung mit 3D-Drucker sollte man besser nur "Bohrung" oder "Welle1" verwenden.

Die Leerlauf-Verlustleistung scheint manchmal für kleine, schnellaufende Schneckengetriebe zu hoch berechnet. Die berechnete Leerlauf-Verlustleistung bei Antriebsdrehzahlen über 1000 rpm ist oft größer als die Antriebsleistung, vor allem wenn Kunststoff-Schneckenräder verwendet werden und deshalb die Antriebsleistung viel kleiner sein muss als bei Stahl/Bronze-Paarungen. Wirkungsgrad und Abtriebsleistung sind dann 0, eine weitere Berechnung nicht möglich. Um überhaupt weiterrechnen zu können und um die Berechnung an gemessene Werte anzupassen, kann man jetzt einen Faktor für die Berücksichtigung der berechneten Leerlauf-Verlustleistung PV0 eingeben. Vorgabe ist 100%.

Der mittlere Schneckendurchmesser ist eigentlich ein berechneter Wert. Wenn man dm1 ändert, wurde bisher der Modul angepasst. Der Modul bleibt jetzt gleich, stattdessen ändert sich der Schrägungswinkel gamma m.

Der Axial-Eingriffswinkel der Schnecke alphax war falsch ausgegeben worden (kleiner als alphan statt größer als alphan). Auswirkungen hat das nur bei Schneckengetrieben mit ZA-Schnecke, weil dort alphax=alpha0 ist und alphan berechnet wird.

Wenn man bei der Auslegung den Modul eingibt, werden dm1 und gamma m neu berechnet. Falls man für m als auch für dm1 ganzzahlige Maße oder Normmaße will, wird jetzt zunächst die Profilverschiebung x2 berechnet. Falls –0.5 > x2 < 1.0, wird x2 gesetzt, sonst werden wie bisher dm1 und gamma_m neu berechnet.

Für die Eingabe der Schmierstoffviskosität bei 40°C und 100°C gibt es eine kleine Schmierstoffdatenbank als Eingabehilfe.

Beim Schneckengetriebe ist gamma_m der Steigungswinkel der Schnecke und der Schrägungswinkel des Schneckenrads. Über den Schrägungswinkel ändert sich der Achsabstand bzw. bei vorgegebenem Achsabstand wird gamma m (beta2) berechnet.

beta 2 = gamma_m

beta 1 = summa – beta 2 = 90° - beta2 = 90° - gamma_m

a0 = mn/2 * (z1/cos(summa - beta2) + z2/cos(beta2))

Die Funktion kann man jetzt als Diagramm a = f(gamma_m) darstellen, entweder für mn=const oder mx=const.

Daraus erkennt man den kleinstmöglichen Achsabstand, falls mn konstant bleibt. Bei Schneckengetrieben wird aber normalerweise der Axialmodul der Schnecke vorgegeben, welcher bei 90° Kreuzungswinkel gleich dem Tangentialmodul des Schneckenrads entspricht (mx1=mt2). Dann ist mn = mt2*cos(beta2) und

a0 = mx1/2 * cos(beta2) * (z1/cos(summa - beta2) + z2/cos(beta2))

Auch der Wirkungsgrad ist abhängig vom Schrägungswinkel. Allerdings kann man den Schrägungswinkel nicht beliebig vergrößern, sonst geht der Kerndurchmesser der Schnecke gegen null.

Demnächst gibt es eine neue Software für Schraubradgetriebe. Die Abmessungen von Schraubradgetrieben werden ähnlich berechnet wie Schneckengetriebe, so daß man die meisten Abmessungen für 90° Achsenwinkel auch mit ZAR3+ berechnen kann. Statt einer Linienberührung wie bei einem Globoid-Schneckenrad gibt es beim Schraubrad nur eine Punktberührung. Deshalb ist beim Schraubradgetriebe verglichen mit einem Schneckengetriebe gleicher Abmessungen die Tragfähigkeit schlechter und der Wirkungsgrad ähnlich schlecht.

Übrigens kann man auch mit ZAR3+ ein Schneckengetriebe berechnen, das eher einem Schraubradpaar ähnelt: gleiche Zähnezahl z1 und z2 und gamma_m = 45° eingeben, ergibt gleiche Abmessungen von Schnecke und Schneckenrad. Bei Erstellung mit 3D-Drucker sind Schnecke und Schneckenrad (als Schraubenrad, nicht als Globoidrad) genau gleich.

Von Schraubradgetrieben gibt es mehrere Typen: Schnecke und Schraubrad mit 90° Achsenwinkel als Schneckengetriebe-Ersatz, zwei Schraubenräder mit 90° Achsenwinkel, oder dasselbe mit einem Achsenwinkel zwischen 30° und 90°

Schrägverzahnte Zahnräder und Schnecken werden schichtweise dargestellt. Die Schichtdicke kann man jetzt unter Datei\Einstellungen\CAD konfigurieren. Zweckmäßigerweise ist sie gleich groß wie die eingestellte Layerdicke beim 3D Drucker. Achtung: Wenn man die Schichtdicke verkleinert, daß das STL-Modell mit kleineren Stufen angezeigt wird, vergrößert sich die Größe der STL-Datei entsprechend. Ohnehin wird die STL-Datei schrägverzahnter Zahnräder um das vielfache größer als geradverzahnte. Schrägverzahnte Zahnräder und Schnecken aus dem 3D-Drucker sind nur bedingt einsetzbar, je nach Schichtdicke ist die Schräge eine Treppenfunktion mit größeren oder kleineren Stufen und entsprechenden Unebenheiten. Datei\Einstellungen\CAD:

Die +/- Toleranz des Erzeugungsprofilverschiebungsfaktors war in der Zahnradtabelle zu groß angezeigt worden. Da Toleranz +/- vom Mittelwert, gilt der halbe Wert.

Wenn man eine Arbeitstemperatur eingibt, erhält man bisweilen Warnungen wie "mat_p_re.dbf: material name ?". Das bedeutet, dass es für die Temperaturabhängigkeit von Streckgrenze und Elastizitätsmodul keine Werkstoffdaten gibt. In der Datenbank gibt es Felder für die Werte bei 100 .. 700 °C. Wenn die eingegebene Arbeitstemperatur kleiner als 100°C ist, erscheinen diese Warnungen künftig nicht mehr, weil sich bei 100°C E-Modul und Streckgrenze nur gering ändern. Die wichtigste Einflussgröße ist ohnehin der Temperaturausdehnungskoeffizient alphaT, und dieser ist für alle Werkstoffe bekannt.

Neben Nocken oder Nockenscheibe kann man jetzt auch Stössel und eine Trägerplatte als STL-Datei ausgeben und mit 3D Drucker erstellen.

GEO7 berechnet Schrittschaltgetriebe mit Innen-Malteserrad. Verglichen mit Außen-Maltesergetrieben haben Innenmalteser eine lange Schaltzeit und eine kurze Rastzeit. Bei einem 4-strahligen Malteserrad ist der Schaltwinkel bei Außenmalteser 90° und der Rastwinkel 270°. Beim Innenmalteser ist es genau umgekehrt: Schaltwinkel 270° und Rastwinkel 90°.

Unter "Datei\Einstellungen\CAD" kann man jetzt den Richtungssínn der STL-3D-Objekte umkehren, wenn Ihr Programm zum Öffnen der STL-Dateien die 3D-Objekt in falscher Farbe anzeigt oder falsche Richtung meldet.

Der Name des Lizenznehmers ist fest im Programm und kann von Ihnen nicht geändert werden. Bei Updates bleibt der Name des Lizenznehmers normalerweise unverändert. Wenn Sie im Rahmen eines Updates Ihren Firmennamen im Programm ändern wollen, weil sich der Name geändert hat oder die Firma verschmolzen oder übernommen wurde, bestellen Sie bitte die Namensänderung für eine Gebühr von 40 Euro (zuzüglich zum Updatepreis). Sonst bleibt der Name des Lizenznehmers in der neuen Version unverändert. Maximal 30 Zeichen sind möglich.

Wenn Sie bei Ihrer Netzwerkversion immer wieder neue key codes brauchen, wenn Server oder Volume ausgetauscht wurde, der Pfad aber gleich blieb, können Sie updaten auf eine Version mit permanentem key code, dafür muss der Pfad auch permanent sein. Bei Updatebestellung geben Sie bitte den Netzwerkpfad an (UNC Pfad, kein logisches Laufwerk), z.B. \\ourserver659\HEXAGON\, dann erhalten Sie ein Update mit permanentem Code, der sich nicht mehr ändert (wenn sich der Pfad nicht ändert). Dann brauchen Sie ein letztes mal neue key codes. Lizenzvertrag dann bitte auch aktualisieren mit UNC Pfad und Kopie zurück als pdf-Datei.

Ein ähnliches Problem gibt es bei Einzelplatzlizenzen unter Windows 10. Bei großen Windows-Updates verkleinert Windows die nutzbare Größe der Festplatte zugunsten einer unsichtbaren Microsoft Partition. Hier gibt es nur die Lösung, die Software nicht auf der Systempartition C:, sondern auf einer anderen Partition oder Festplatte zu installieren. Wenn Ihr PC eine SSD Festplatte und eine große Festplatte hat, installieren Sie HEXAGON Software nicht auf der SSD, wenn dort Windows installiert ist. Es gibt auch die Möglichkeit, HEXAGON Software auf einer externen Festplatte zu installieren. Dann können Sie bei Computerwechsel die externe Festplatte mitnehmen, ohne neue key codes zu benötigen.

Alle Datenbanken kann man nach jeder beliebigen Spalte sortieren, indem man mit der rechten Maustaste in das Titelfeld klickt (hier "DICHTE")