Sonderlösungen, die eine exakte Positionierfähigkeit bei sehr dynamischen, zyklischen Prozessen erfordern, können auf ein Kegelstirnradgetriebe von ZAE Antriebssysteme setzen, das sich in der Praxis bei „Wash-Down-Anwendungen“ im Food & Beverage bewährt hat. Gefordert sind bei diesen Antriebslösungen zudem kinematischer Gleichlauf sowie Spielarmut und Verdrehsteifigkeit – Eigenschaften, die sich auch andere Anwendungsfelder zunutze machen können.
Folke Hedder, Leiter Vertrieb ZAE-Antriebssysteme GmbH & Co KG in Hamburg
Als Engineering-Partner für kundenspezifische Standard- und Sonderantriebe zeigt sich ZAE Antriebssysteme seit Jahrzehnten im Markt. Für den Kunden dieser Lösung resultierte sich aus der fortschreitenden Standardisierung bei den Anlagen die serienreife Entwicklung eines effizienten Stirn-Kegel-Rad-Getriebes, das sich auch für Sonderlösungen empfiehlt, die Präzision bei gleichzeitig hohen Beanspruchungen vorschreiben.
Das Getriebe weist neben der langen Lebensdauer ein exzellentes Gleichlaufverhalten, geringstes Spiel und hohe Verdrehsteifigkeiten auf. Positionieraufgaben bei sehr dynamischen, zyklischen Prozessen lassen sich mit diesem Stirn-Kegelrad-Getriebe nachweislich umsetzen, was hausinterne Prüfstandsversuche zeigen. Bereits in der Entwicklungsphase und auch zur Produktionsabnahme sind zahlreiche Messungen zum kinematischen Gleichlauf, zum Verdrehflankenspiel und zur Verdrehsteifigkeit durchgeführt worden. Ergänzend zeigten Belastungstests zur Überprüfung der Beanspruchbarkeit, der Temperaturentwicklung und zur Geräuschermittlung die Praxistauglichkeit des Antriebssystems.
Null Spiel im Umkehrpunkt
Validierungen sowohl auf den Prüfständen bei als auch ausgiebige Feldtests unterstreichen die Rolle von ZAE-Antriebssysteme als Entwicklungspartner. In nur einem einzigen Optimierungsschritt realisierten sich die gestellten Anforderungen bezüglich Material- und Lagerauswahl sowie der Lagerspieleinstellung. Die erste Serie dieser Getriebe zeigte fast null Spiel im Umkehrpunkt, eine sehr geringe Hysterese von 0,02° plus eine nahezu verdoppelte Verdrehsteifigkeit von mehr als 2100 Nm pro Grad bei einem Nennmoment von 360 Nm. Bezüglich dem Verdrehspiel zeigen sich Werte von maximal ± 0,15 mm auf 500 mm Hebelarm, was einem Verdrehwinkel von weniger als 2 Winkelminuten (arcmin) am Abtrieb entspricht. Absolute Öldichtheit, gering Oberflächentemperaturen und ein sicheres Entlüftungskonzept runden die Eigenschaften ab, was insgesamt einen Wirkungsgrad von etwa 90 % ergibt.
Erwähnenswert ist die Voraussetzung für diese Getriebe, diese Eigenschaften umzusetzen. Erst die Fertigung der Einzelteile mit kleinsten Toleranzen schafft es, dass Spieleinstellbarkeit sowie Spielüberprüfung prozesssicher funktionieren. Daher sind alle Verzahnungen mit Qualität 4 ausgelegt und auch alle übrigen Bauteile mit Toleranzen unter 0,01 mm gefertigt.
Effizient in der Realisierung
Neben inhaltlichen Aufgabenstellungen sind die Kundenanforderungen im Hinblick auf den Realisierungshorizont extrem anspruchsvoll geworden. Vom ersten Konzept bis zur Lieferung der geprüften Prototypen standen neun Wochen zur Verfügung. Der Projektplan mit den Laufzeiten für Bauteile, Montage und Prüfstand ermöglicht der Entwicklung punktgenau zu agieren und bereits Teilergebnisse dem nächsten Prozessschritt zu übergeben. Partnerschaftliche Zusammenarbeit mit Lieferanten beispielsweise für Modellbau und Abgüsse für das Gehäuse ist ein wichtiger Baustein. Exzellenz in Operation ermöglicht, sich diesen Herausforderungen zu stellen und erwartungsgerecht abzuliefern. jg
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