Achs- und Verteilergetriebe in Antriebssträngen von Lokomotiven und Triebwagen unterliegen unter anderem aufgrund starker Schlupfeffekte an Antriebsrädern bei Kurvenfahrten, Anfahren und Bremsen hohen dynamischen Beanspruchungen. Unterschiedliche Fahrgeschwindigkeiten verursachen Parametererregungen mit drehzahlabhängig veränderlichen Frequenzen, die bei Überschneidungen mit sensitiven Eigenfrequenzen des Antriebsstrangs Resonanzschwingungen erzeugen können. Instationäre Betriebszustände infolge der dynamischen Wechselwirkungen können Getriebekomponenten wie Wellen, Verzahnungen und Lager gemessen an den Auslegungslasten überproportional hoch beanspruchen. Zur Abschätzung dynamischer Betriebslasten und Wechselwirkungen für Bahntriebstränge kommen heute typischerweise Drehschwingungs-Simulationen zum Einsatz. Simulationen im Frequenzbereich helfen, die Lage potentieller Resonanzen zu bestimmen und Erregerfrequenzen zu modifizieren. Transiente Berechnungen liefern Daten zur Abschätzung von Lastüberhöhungen in unterschiedlichen Betriebssituationen wie z.B. Resonanzbetrieb, Kurvenfahrt, Netzkurzschluss, Anfahren und Bremsen. In Abhängigkeit vom Triebstrang- und Getriebeaufbau treten relevante Eigenmoden auf, die über eine Berechnung des Drehfreiheitsgrades nicht abgedeckt werden können. Moderne Mehrkörpersysteme bieten aufgrund der heute verfügbaren Rechnerleistung die Möglichkeit, Getriebe- und Triebstrangsimulationen für alle Raumfreiheitsgrade durchzuführen und so in der Auslegungsphase eine verbesserte Vorhersagbarkeit dynamischer Lasten zu gewährleisten. Insbesondere bei schrägverzahnten Getriebestufen sowie bei Kegelradstufen kommt den axialen Eigenmoden eine besondere Bedeutung hinsichtlich der Lager- und Verzahnungsbelastung zu. Leistungsfähiges Pre- und Postprocessing durch das advanced Lagerberechnungsprogramm BEARINX erhöhen die Effizienz in der Modellbildung und Auswertung, so dass konstruktionsbegleitende Simulationen heute möglich sind. Die enge Zusammenarbeit zwischen Lagerund Getriebehersteller gewährleistet eine hohe Parameterqualität und damit gute Simulationsergebnisse.
Bahngetriebesimulation mittels erweiterter Mehrkörpersysteme
2007
13 Seiten, 12 Bilder, 6 Quellen
Aufsatz (Konferenz)
Deutsch
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