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Infobrief Nr. 45 für September/Oktober 1997

Copyright by HEXAGON Software 1997

TR1 - Trägerberechnung

TR1 ist eine neue Software zur Berechnung von Trägern beliebigen Querschnitts. Das Profil kann durch Eingabe der Koordinaten von Geraden und Kreisbogen bestimmt, oder aus GEO1 übernommen werden. Datenbanken für L-,T-,I- und U-Träger nach DIN 1024-1028 werden mitgeliefert.
Mögliche Lagerarten sind : Feste Einspannung, 2, 3, 4 oder 5 Gelenklager (wie bei WL1). Wie bei WL1 können bis zu 50 Querkräfte, Streckenlasten, Biegemomente und Axialkräfte definiert werden. Im Unterschied zu WL1 ist eine Berechnung von Verdrehung und Schubspannung mit TR1 nicht möglich, da die Berechnung mit elementaren Mitteln nicht durchführbar ist. Berechnet werden Widerstandsmomente, Trägheitsmomente, Hauptachsen und Schwerpunkt des Querschnitts, Querkraftverlauf, Biegemomentverlauf, Biegewinkel, Biegelinie, Biegespannung und Zug/Druck. Bei Druckbeanspruchung wird in die Biegelinie der Einfluß der Axialkraft mit berücksichtigt, bei Knickung erscheint eine Warnung. Für beliebige x-Koordinaten kann man den Profilquerschnitt mit verschobenem Profil und Spannungsverteilung im Querschnitt anzeigen lassen. Die Geometrie des Querschnitts und alle Diagramme kann man als DXF- oder IGES-Datei in CAD einlesen. TR1 ist lieferbar ab Dezember 1997, der Preis beträgt 1480 DM.

GEO1+ mit Profildatenbank

Von der GEO1-Software zur Querschnittberechnung gibt es eine erweiterte Version mit Datenbank für T-Träger nach DIN 1024, Doppel-T nach DIN 1025, L-Träger nach DIN 1029, Doppel-L nach DIN 1027, Winkelstahl nach DIN 1028, U-Stahl nach DIN 1026 und Flachstahl nach DIN 1017. Das gewünschte Profil wird angeklickt, GEO1+ generiert die Geometrie und berechnet Flächenträgheitsmomente, Schwerpunkt, Lage der Nullachse und Gewicht des Trägers. Die Geometrie kann man als DXF- oder IGES-Datei ausgeben und in CAD übernehmen. Der Preis von GEO1+ beträgt 575 DM, ein Upgrade von GEO1 erhalten registrierte GEO1-Anwender für 185 DM.

GEO1 - Koordinatentransformation

In der neuesten Version von GEO1 und GEO1+ kann der eingegebene Querschnitt um einen beliebigen Winkel gedreht und um ein Maß dy/dz verschoben werden. Möglich ist auch eine Vergrößerung oder Verkleinerung, dabei kann man sogar für die y- und z-Koordinate einen unterschiedlichen Maßstab eingeben. Außerdem kann das Profil um die y-Achse oder um die z-Achse gespiegelt werden. Durch die Kombination dieser Methoden kann die einmal eingegebene Querschnittsform fast beliebig verändert werden.

WN1 - Tabellenzeichnung

Mit der WN1-Software zur Auslegung von Preßpassungen kann eine Zeichnung mit allen wichtigen Daten und dem Spannungsschaubild auf einem Zeichnungsformular ausgegeben werden. Der Zeichnungskopf kann vom Anwender um ein Firmenlogo erweitert werden oder durch einen eigenen Zeichnungskopf ersetzt werden. Änderungen werden im Änderungsindex eingetragen, und im Zeichnungskopf mit ausgegeben. Die Tabellenzeichnung kann man mit DXFPLOT auf Laserdrucker ausgeben oder über DXF/IGES in CAD übernehmen.

WL1+ Berechnung gegen Knicken

Durch hohe Axialkräfte oder bei langen Wellen kann Knickung auftreten. Für nicht-abgesetzte Wellen kann man die "Eulersche Knickkraft" als kritische Axialkraft berechnen mit der Formel

       pi² * E * Iy
FK = ---------------
           l²


FK: Eulersche Knickkraft
E:  Elastizitätsmodul
Iy: Flächenträgheitsmoment
l : Länge der Welle bzw. des Trägers

Auf abgesetzte Wellen ist die Formel nicht anwendbar, in WL1 wird deshalb eine andere Methode verwendet. Axiale Druckkräfte vergrößern die Durchbiegung der Welle, Zugkräfte verkleinern sie. In der neuen Version von WL1 und WL1+ wird dieser Effekt bei der Berechnung von statisch bestimmt gelagerten Wellen berücksichtigt.
Durch Axialkräfte entsteht an einer bereits durch andere Einflüsse ge- bogenen Welle eine zusätzliche Querkraft als radiale Komponente von FA. WL1 berechnet zuerst die Durchbiegung ohne Axialkrafteinfluß, dann werden die Querkraftanteile der Axialkräfte als Querkraft aufgenommen und die Welle komplett neu berechnet. Kraftangriffspunkt xa ist die Stelle der größten Durchbiegung, w1max ist der größte Biegewinkel, und wmax ist der Winkel der größten Durchbiegung in der yz-Ebene.

FQ = sin(w1max) * FA
x = xa
phi= wmax

Wenn sich die Durchbiegung durch die Axialkräfte verändert, wird der Querkraftanteil von Fax in einer Iteration solange mit dem neuen Biegewinkel berechnet, bis ein Gleichgewicht erreicht ist. Wird die Durchbiegung immer größer und geht gegen unendlich, dann knickt die Welle, WL1 bringt dann eine Fehlermeldung. Der Anteil der Axialkräfte an der Durchbiegung wird im Ausdruck unter "Extremwerte" mit angezeigt.

WL1 - Gewichtskraft aufgesetzter Massen

Unter "Berechnung" kann man anwählen, daß die Gewichtskraft von externen, aufgesetzten Massen automatisch als Streckenlast berücksichtigt wird. Die Gewichtskraft wirkt in der xy-Ebene in negativer Richtung.

q = m*g/b
x1 = x-b/2
x2 = x+b/2


q: Streckenlast in N/mm
m: Masse in kg
b: Breite der aufgesetzten Masse in mm
g: 9.81 m/s²

ZAR1 - Hüllkurven und Bearbeitungszugabe

Die Hüllkurven stimmten bei großem Flankenspiel und bei Bearbeitungszugabe nicht genau mit den gezeichneten Evolventen überein (siehe auch Infobrief 30), das wurde nun korrigiert. Außerdem wird nun der Zahn aus Hüllkurven im vorbearbeiteten Zustand, und die Evolvente für den fertigbearbeiteten Zustand gezeichnet (bisher waren Hüllkurven und Evolventen für den vorbearbeiteten Zustand gezeichnet worden, und man musste q=0 setzen, um den Zahneingriff des fertigen Getriebes anzuzeigen). Wenn man die Einstellung ändern will, kann man unter "CAD->Zahnform->Config" die Erzeugungsprofilverschiebungsfaktoren für Evolventen und Hüllkurven getrennt konfigurieren. In der Abbildung wird das Zahnrad mit einem Protuberanzwerkzeug vorbearbeitet (siehe Hüllkurven), der Fertigzustand ist als Evolvente eingezeichnet.

ZAR1 Bearbeitungszugabe

Die Prüfmaße für die vorbearbeitete Verzahnung erhielten in ZAR1/ZAR1+ bisher die gleiche Toleranz wie für die fertige Verzahnung, obwohl man hier eine größere Abweichung zulassen könnte. In der neuen Version können Sie für die Bearbeitungszugabe q eine Toleranz eingeben, diese wird dann bei den Prüfmaßen und Erzeugungsprofilverschiebungsfaktoren (vorbearbeitet) berücksichtigt. Bei den Prüfmßtabellen wird nun gleich wie im Ausdruck zuerst das theoretische Prüfmaß, dann min- und max-Wert ausgegeben. Für die Verbesserungsvorschläge bedanke ich mich bei Herrn Lamprecht vom Zahnradwerk Pritzwalk.

WST1 - Haigh-Schaubild

Alternativ zu den Dauerfestigkeitsschaubildern nach Smith zeichnet WST1 nun auch die Schaubilder nach Haigh. Im Haigh-Diagramm ist die x-Achse als Mittelspannung und die y-Achse als Ausschlagspannung eingezeichnet. Wenn das Bauteil dauerfest sein soll, muß die aus Sigma m und Sigma A zusammengesetzte Spannung unterhalb der Haigh-Kurve liegen.

WST1 - Smith-Diagramme

Die Smith- und Haigh-Diagramme für Zug/Druck, Biegung und Torsion können auch zusammengefasst in einem Diagramm angezeigt werden. Dabei ist zu beachten, daß die Achsenbeschriftung bei Zug-/Druck und Biegung auf Zugspannung (Sigma) und bei Torsion auf Schubspannungen (tau) bezogen ist.

DXFMAN - GARMIN GPS Satellitennavigation

Die DXF-Manager Software erhielt ein neues Ausgabeformat zur Konvertierung einer Landkarte in ein Format, das von einem GPS-Empfänger gelesen werden kann. Mit den GPS-Empfängern von Garmin (http://www.garmin.com) kann man per Satellitennavigation den genauen Standort an jedem Punkt der Erde feststellen. Die zurückgelegte Wegstrecke wird als "Track" abgespeichert, markante Punkte können als "Waypoints" markiert werden. Die Geräte verfügen über eine PC-Schnittstelle, mit der mitgelieferten Software können Track und Waypoints als Karte am Bildschirm dargestellt und als DXF-Datei ausgegeben werden. Die x-Koordinate ist die östliche/westliche Breite und die y-Koordinate die nördliche/südliche Länge in Grad. Mit dem DXF-Manager können Sie nun Kartenzeichnungen in GPS-Dateien konvertieren. Verarbeitet werden dabei nur 2 Zeichnungselemente: Polylinien werden in "Tracks" und Texte in "Waypoints" konvertiert. Am Digitalisiertablett können Sie nun eine Route ausarbeiten, und diese in Ihr GPS-Gerät übernehmen. Zur Kalbrierung markieren Sie 2 Punkte auf der y-Achse mit den Gradangaben auf der topographischen Karte. Dann zeichnen Sie Ihre Strecke als Polylinie und markieren die Wegpunkte als Text. Der Texteinfügepunkt ist die Koordinate des Wegpunkts. Dann speichern Sie die Zeichnung als DXF-Datei und konvertieren diese mit dem DXF-Manager in eine Garmin-Datei, die Sie über die serielle Schnittstelle in den GPS-Empfänger uploaden. Dann geht geht es ab ins Gelände, per Satellitennavigation können Sie nun von jedem Punkt der Erde Richtung und Entfernung zu den markierten Waypoints bestimmen oder einfach der digitalisierten Spur folgen. Garmin-Datei aus DXFMAN:

H  SOFTWARE NAME & VERSION
I  PCX5 2.08
H  R DATUM                IDX DA            DF            DX            ...
M  G WGS 84               121 +0.000000e+00 +0.000000e+00 +0.000000e+00 ...
H  COORDINATE SYSTEM
U  LAT LON DM

H  LATITUDE    LONGITUDE    DATE      TIME     ALT    ;track
T  N4830.05205 E00936.21831 10-AUG-97 13:24:04 -9999 
T  N4830.04561 E00936.21928 10-AUG-97 13:24:19 -9999 
T  N4830.02147 E00936.23473 10-AUG-97 13:25:04 -9999 

H  IDNT   LATITUDE    LONGITUDE    DATE      TIME     ALT   DESCRIPTION
W  NEIDLI N4834.86007 E00933.66206 27-MAR-62 00:00:00 -9999 10-JUL-97 15:27
W  KIRCHH N4838.59371 E00927.16779 27-MAR-62 00:00:00 -9999 11-JUL-97 08:53
W  CHEB   N5005.01545 E01222.57396 27-MAR-62 00:00:00 -9999 16-JUL-97 12:09
W  KARLSB N5014.35790 E01253.75013 27-MAR-62 00:00:00 -9999 16-JUL-97 17:48
W  DRESDE N5100.80400 E01345.00007 27-MAR-62 00:00:00 -9999 09-JUL-97 20:43
W  MEININ N5034.63186 E01024.63616 27-MAR-62 00:00:00 -9999 08-AUG-97 16:03

DXFPLOT,DXFMAN,HPGLMAN

In der neuesten Version von DXF-Manager, HPGL-Manager und DXFPLOT werden im Kommandozeilenmodus mit dem Parameter "/V*=i" alle Farben mit Stift-Nr. bzw. Strichstärke i ausgedruckt. Beispiel: Wenn man mit DXFPLOT ein Diagramm mit allen Linien in der kleinsten Strichstärke auf Laserdrucker ausgeben will, lautet der Aufruf:

WDXFPLOT C:\DXFPLOT\DXFPLOT.DXF /CHPL /R /M* /V*=1

Die Parameter bedeuten:
/CHPL: HPGL-Laserdrucker
/R: Drehung um 90ø
/M*: größtmöglicher Maßstab
/V*=1: Alle Layer in Strichstärke 1

Federprogramme - Online-Eingabe

Bei den Windows-Versionen erscheint jetzt nur noch das Eingabefeld im Vordergrund, die Ergebnisse sieht man in der Quick-Ausgabe. Das hat den Vorteil, daß man sofort einen Überblick über alle berechneten Daten und die Federkennlinie hat. Um zu vermeiden, daß ein Teil der Quick-Ausgabe vom Eingabefenster verdeckt wird, kann man das Hauptfenster nach rechts verschieben. Wer lieber mit den alten Online-Fenstern mit Ausgabe- und Fehlerfeld wie bisher weiterarbeiten will, kann in der Grafikkonfiguration das Kreuzchen bei "Online-Fenster klein" entfernen, und die Einstellung abspeichern.

FED1+,FED2+ externe Masse

Mit FED1+ und FED2+ kann der Frequenzgang der Feder im Resonanzbereich berechnet werden. Da diese Kurve meist nicht für die nackte Feder, sondern in Zusammenhang mit den bewegten Massen interessant ist, kann man jetzt unter "Anwendung" eine externe Masse definieren. Wenn m=0 ist, wird der Frequenzgang wie bisher berechnet. Bei Eingabe einer Masse berechnet das Programm den Frequenzgangs des Feder-Masse-Systems.

FED1+ Knickfeld

In das Knickdiagramm werden die Zahlenwerte des Federwegs sk, ab dem die Feder knickt, sowie die zugehörige Federkraft Fk und die Federlänge Lk mit eingezeichnet. Für den Verbesserungsvorschlag bedanke ich mich bei Herrn Eriksson und Herrn Wolf von Stockholms Fjäder.

FED1 Fertigungsausgleich

Bei Fertigungsausgleich durch L0 wird für L0 kein Gütegrad und keine Toleranz augegeben. In der Quick-Ausgabe wird der Fertigungsausgleich mit angegeben, und die Toleranzen für die Windungsdurchmesser werden nur noch 1x angezeigt. Für den Hinweis bedanke ich mich bei Herrn Leicher von Klöckner-Moeller.

Werkstoffdatenbank Federn

Bei der neuen Werkstoffdatenbank in den Federprogrammen war der Werkstoffname nicht immer in die Fertigungszeichnung übernommen worden, der Fehler wurde behoben. Die Werkstoffdatenbank wurde außerdem um ein Feld mit einer Werkstoffnummer (max.9 Zeichen) erweitert, dadurch wird eine bessere Verknüpfung mit den Federdatenbanken möglich.

FED5 - Ausbiegung Endwindungen

Bei der Kegelfeder legen sich die Windungen mit dem größten Windungsdurchmesser zuerst an. Bei weiterer Durchfederung erfahren die angelegten Windungen die Federkraft als Druckkraft mit radialer und axialer Komponente. Die axiale Komponente kann ein Ausbiegen der Endwindung und der angeschlossenen Windungen an der Seite des größten Windungsdurchmessers bewirken. Dadurch wird die Blocklänge Lc kleiner als berechnet, durch die Entlastung werden die Kräfte kleiner und die Kennlinie flacher als in der Theorie. Mit FED5 können Sie die Auswirkungen durch Aufbiegen der Endwindungen teilweise kompensieren, indem Sie die Anzahl der Endwindungen einfach auf 0 setzen. Für die Zukunft überlegen wir uns, wie man diesen Effekt mit FED5 besser berücksichtigen kann. Für die Zurverfügungstellung von Federn und Prüfprotokollen bedanke ich mich bei Herrn Striegl von Technomatik, Dietramzell.

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