Entwicklung der Grundlagen für die simulationsgestützte Analyse von Profilschienenführungen

Laufzeit:	01/2007 – 03/2009
Finanzierung:	DFG
Bearbeiter:	Dipl.-Ing. Lars Neidhardt

Zielstellung

Bei der Gestaltung der Hauptfunktionselemente von Profilschienenführungen (PSF) sind die Belastungen beim Verfahren des PSF-Wagens bzw. der -Schiene von großer Bedeutung. Sowohl mit dem Einsatz virtueller als auch mit dem Einsatz experimenteller Methoden können diese Belastungen zur Zeit noch nicht ausreichend genau ermittelt werden. Daraus ergaben sich für das im Moment bearbeitete Projekt folgende Hauptzielstellungen:

Entwicklung von Verfahren zur virtuellen, simulationsgestützten Analyse von Kugel-PSF
Validierung von Modellierungsvarianten für Kugel-PSF
Experimente zum Abgleich der Parameter von Kugel-PSF-Modellen
Untersuchung von Gestaltungsvarianten des Wälzkörperein- und Auslaufes auf Basis der virtuellen, simulationsgestützten Analyse von Kugel-PSF und deren vergleichende Bewertung anhand relevanter Kriterien

Lösungsweg

Ermittlung von Kennfeldern für die auf Wälzkörper einwirkenden Rückstellkräfte bei geschmiertem Wälzkontakt für relevante Geschwindigkeiten
Organisation des Austauschs der ermittelten Belastungs- und Bewegungsgrößen zwischen den Simulationselementen
Geometriebeschreibung für die relevanten Teile der zu analysierenden Kugel-PSF
Integration von Methoden für die Kollisionserkennung und Durchdringungsberechnung in die Simulationsmodelle
Berücksichtigung realer Exemplargeometrien (Toleranzen) in den Simulationsmodellen
Integration von Beschreibungsmöglichkeiten der elastischen Eigenschaften der Hauptfunktionselemente von PSF
Konzipierung, Gestaltung, Fertigung und Aufbau eines Versuchsstandes zum Abgleich der Parameter der aufzustellenden Simulationsmodelle
Durchführung von Versuchen zum Abgleich der Parameter der aufzustellenden Simulationsmodelle
exemplarische Untersuchung von Möglichkeiten zur Gestaltung des Wälzkörperein- und Auslaufes mit dem Ziel der Verringerung der auf die Wälzkörper einwirkenden Kräfte

Ergebnisse

lauffähige gekoppelte CFD-Struktur-Modelle für die Ermittlung von Kennfeldern für die auf Wälzkörper einwirkenden Rückstellkräfte bei geschmiertem Wälzkontakt
Berechnung der Kennfelder
Beschreibung der Geometrie für relevante Bereiche der zu analysierenden Kugel-PSF und darauf basierende Entwicklung und Implementierung der erforderlichen Kollisionsalgorithmen
Aufbau der Modelle zur Simulation von PSF im Zeitbereich
Integration der Kollisionsalgorithmen in die Simulationsmodelle
Konzipierung, Gestaltung, Fertigung und Aufbau eines Versuchsstandes für die Gewinnung von Parametern zum Abgleich der aufzustellenden Simulationsmodelle
experimentelle Gewinnung von Geschwindigkeitsgrößen zum Abgleich der Simulationsmodelle
Berechnungen der Auswirkungen exemplarischer Gestaltungsänderungen der PSF-Geometrie auf die Wälzkörperkräfte im Inneren von PSF bei deren Betrieb