RUB-Maschinenbauer optimieren Planetenradgetriebe

Wie Erde, Mars oder Venus um die Sonne, kreisen bei einem Planetenradgetriebe mehrere Zahnräder um ein zentrales Rad. Entscheidend für die Haltbarkeit und Zuverlässigkeit dieser Getriebe ist, dass alle Zähne der Räder gleichmäßig belastet werden und sich nicht einseitig abnutzen. In einem neuen Forschungsprojekt geht der Lehrstuhl für Maschinenelemente, Getriebe und Kraftfahrzeuge (Fakultät für Maschinenbau der RUB) dieses Problem jetzt an: Forscher um Prof. Dr. Wolfgang Predki optimieren die Getriebe in Simulationen und auf dem Prüfstand.

Gefördert von 140 Unternehmen

Das Projekt läuft über drei Jahre mit einem Gesamtvolumen von 234.300 Euro. Auftraggeber ist die Forschungsvereinigung Antriebstechnik, ein Zusammenschluss von ca. 140 Unternehmen der Antriebstechnik, die gemeinsam ausgewählte Forschungsvorhaben finanzieren. Der Bochumer Lehrstuhl erhielt den Zuschlag, weil er deutschlandweit führend ist in der Simulation von Planetenradgetrieben.

Vorteile für Windkraft- und Automobilbranche

Im Vergleich zu herkömmlichen Getrieben hat das Planetenradgetriebe ein geringes Volumen und eine hohe Leistungsdichte. Damit ist diese Konstruktion für fast alle industriellen Anwendungen interessant: Die Windkraftbranche profitiert zum Beispiel davon, denn die Windkraftanlagen haben dank Planetenradgetrieben inzwischen die 5-Megawatt-Grenze erreicht. Ebenso nutzt die Automobilbranche die Vorteile der Planetenradgetriebe: Im Oberklasse-Segment sind sie nicht mehr wegzudenken, sie ermöglichen die Serienproduktion neuer, leistungsstarker Automatikgetriebe mit sechs Gängen.

Stabiler Zahn statt Zahnersatz

Bedingt durch hohe Belastungen können sich jedoch auch im Planetenradgetriebe Bauteile schief stellen und einzelne Zähne unterschiedlich stark abnutzen: Im schlimmsten Fall fällt das gesamte System aus. Damit der Schaden kein zweites Mal passiert, entwickeln die Bochumer Forscher eine Simulationssoftware, mit der sich die Verteilung der Kräfte, die Belastung einzelner Zähne und eventuell notwenige Korrekturen bereits im Voraus berechnen lassen. Ziel ist, alle wirkenden Kräfte gleichmäßig über die jeweils gesamte Zahnbreite optimal zu verteilen und das System möglichst stabil zu machen.

Erst berechnen, dann prüfen

Mit der Software werden Ingenieure in der Lage sein, alle Bauteile eines Getriebes exakt vorzugeben: etwa die Gehäusestruktur, die Wellenlagerung oder die genauen Verzahnungen. Die Software kann auch bereits eingestellte Verzahnungen korrigieren sowie berechnen, wie sich dieser Eingriff auf die Lastverteilung auswirkt. Die theoretischen Ergebnisse des Projekts überprüfen die Forscher in Versuchen: Der Bochumer Lehrstuhl ist einer der wenigen in Deutschland, die eigens Prüfstände für Planetenradgetriebe haben.

Weitere Informationen

Prof. Dr. Wolfgang Predki, Dipl.-Ing. Carsten Bube, Lehrstuhl für Maschinenelemente, Getriebe und Kraftfahrzeuge, Fakultät für Maschinenbau der RUB, Tel. 0234/32-24061, -26288, E-Mail: wolfgang.predki@rub.de, carsten.bube@rub.de.