Analyse der Kinematik und Kinetik von Planetenwälzgewindetrieben

Von:

Simon Raphael Merz

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Für die Umwandlung einer rotatorischen in eine translatorische Bewegung gibt es eine Vielzahl von Linearantrieben. Planetenwälzgewindetriebe (PWG) gehören zu den am besten geeigneten Antrieben für Anwendungen die eine sehr hohe Tragfähigkeit bei maximaler Übersetzung erfordern. Kinematik und Kinetik von Planetenwälzgewindetrieben sind bisher nur punktuell zu wenigen Lastpunkten und Geometrien untersucht. Aufgrund der stark unterschiedlichen Bewegung und Freiheitsgrade der Planeten sind Erkenntnisse über Rollengewindetriebe (RGT) und Planetenrollengewindetriebe (PRGT) kaum übertragbar. Im Rahmen dieser Arbeit wird das Systemwissen über den PWG erweitert und die Auswirkungen verschiedenster Einflussfaktoren aus Anwendung und Geometrie untersucht. Einer der Schwerpunkte der Analyse ist die freie Bewegung der mit einer hohen Anzahl von Freiheitsgraden ausgestattet Planeten. Basierend auf dem Stand der Technik werden Mehrkörpersimulationen erstellt und mit Hilfe von Experimenten validiert. Mit den Simulationen wird der Einfluss verschiedenster Faktoren, wie Vorspannung und Radialspiel, auf den PWG untersucht. Nach der Analyse der Kinematik, Kinetik und der Kräfte zwischen den Körpern werden die Wälzkontakte selbst analysiert, um den Einfluss von Faktoren der Anwendung und der Geometrie zu bewerten. Schließlich werden ausgewählte Faktoren in Experimenten validiert und die Ergebnisse im Vergleich zum Stand der Technik bewertet. Die Analyse der Auswirkungen der Faktoren bis hin zu den Kontakten ermöglicht z.B. die Optimierung der Lebensdauer durch die entsprechende Einstellung der Radialluft und der Vorspannung. Darüber hinaus wird die Bedeutung der Überprüfung der Stabilität von Kräften, Bewegungen, Kontaktkräften und Kontaktpunkten für den PWG nachgewiesen.