Untersuchung des Betriebsverhaltens von Planetenrollengewindetrieben mit unterschiedlicher Gewindegangzahl der Spindel und der Mutter.

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Christian Brecher
• Fachliche Zuordnung: Spanende und abtragende Fertigungstechnik ; Konstruktion, Maschinenelemente, Produktentwicklung
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 244925538

• Erstellungsjahr: 2023

Zusammenfassung der Projektergebnisse

In dem durchgeführten Projekt wurde das Betriebsverhalten von Planetenrollengewindetrieben (PRGT) im Allgemeinen sowie das Betriebsverhalten von PRGT mit unterschiedlichen Gangzahlen der Spindel und der Mutter im Speziellen rechnerisch und experimentell untersucht. Das Projekt leistet somit einen wichtigen Beitrag zum besseren Verständnis des Betriebsverhaltens und dessen Einflussparameter. Im ersten Schritt wurde dazu ein Berechnungsmodell eines PRGT entwickelt, das die Methoden der ersten Förderperiode zur Wälzkontaktpunktfindung und zur Berechnung der Hauptkrümmungen in den Kontakten miteinander verknüpft. Die Abweichungen lagen im Lastbereich bis 200 kN bei lediglich maximal 7,26 %. Darauf aufbauend wurden erweiterte Versuche zum Betriebsverhalten und zur Validierung des Übertragungsverhaltens im erweiterten Last-Drehzahlbereich durchgeführt. Hierzu wurde zunächst ein Prüfstand entwickelt, auf dem PRGT unter definierten Bedingungen unter sehr hohen Axiallasten verfahren werden können, während die wichtigsten Betriebsgrößen messtechnisch erfasst werden. Zusätzlich kann die statische axiale Steifigkeit gemessen werden. In den Versuchen konnte bei den Neu-PRGT in Abhängigkeit der Komponentengeometrie ein großer Einfluss der Kraft und ein geringer Einfluss der Drehzahl auf die Gesamtsteigung festgestellt werden. Die größte gemessene Abweichung betrug 1,12 % vom nominellen Wert. Neben der Gesamtsteigung wurde auch der Wirkungsgrad hinsichtlich verschiedener Einflüsse untersucht. Hierbei führten Steigerungen der Betriebsparameter Temperatur, Drehzahl und Axialkraft zu einer Erhöhung des Wirkungsgrades, wobei der Temperatureinfluss mit Steigerungen von bis zu 7,16 % am höchsten ausfällt. Den Schluss des Projekts bildete die Ableitung von Gestaltungsrichtlinien für PRGT sowie Anwendungen, in denen diese zum Einsatz kommen.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Berechnung von Planetenrollengewindetrieben. Berechnungsmethoden zur analytischen Beschreibung der Wälzkontakte von Planetenrollengewindetrieben. In: wt Werkstattstechnik Online, Jahrgang 109 (2019), Heft 05, Seite 365-369
  Brecher, Christian; Frenken, Thomas; Hildebrand, Maria; Fey, Marcel
  
• Lastverteilung in Planeten-rollengewindetrieben. Berechnungsmethoden zur Beschreibung der Lastverteilung eines Planetenrollengewindetriebs. In: wt Werkstattstechnik online, Jahrgang 110 (2020), Heft 05, Seite 322-327
  Brecher, Christian; Frenken, Thomas; Axelrad, Gabriel; Neus, Stephan
  
• Berechnung der statischen axialen Steifigkeit von Planetenrollengewindetrieben. In: ZWF Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb, Jahrgang 116 (2021), Heft 05, Seite 327-331
  Brecher, Christian; Frenken, Thomas; Neus, Stephan
  
• Experimentelle Untersuchung des Betriebs-verhaltens von Planetenrollengewindetrieben mit unterschiedlicher Gewindegangzahl der Spindel und der Mutter. In: ZWF Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb, Jahrgang 117 (2022), Heft 06, Seite 1-5
  Brecher, Christian; Axelrad, Gabriel; Neus, Stephan