Akustische Eigenschaftsbewertung

Die akustischen Eigenschaften von Antriebssträngen und Getrieben sind ein immer wichtiger werdendes Qualitätsmerkmal. In unterschiedlichsten Bereichen der Industrie und Mobilität steigen die Anforderungen an das akustische Verhalten und die damit verbundene Senkung der Lärmbelästigung stetig an.

Unsere Forschungsschwerpunkte liegen in der messtechnischen Erfassung, simulationsbasierten Abbildung sowie Optimierung der akustischen Eigenschaften von Antriebssträngen und Getrieben. Neben der numerischen und experimentellen Untersuchung von Gesamtsystemen stehen Grundlagenuntersuchungen zur Beschreibung der Übertragungseigenschaften einzelner Systemkomponenten und Anregungsquellen, wie z. B. dem Zahneingriff bei Zahnradgetrieben, im Fokus.

Wir verwenden unterschiedliche Mess- und Simulationsverfahren, mit denen akustische Phänomene erfasst und abgebildet werden können. Zur experimentellen Analyse der akustischen Eigenschaften von Getrieben und Antriebssträngen stehen u. a. ein Halb-Freifeldraum (Klasse 1), ein 3D-Laser-Scanning-Vibrometer, akustische Kameras sowie ein modulares Brüel&Kjær-Messsystem mit bis zu 200 Kanälen zur Verfügung. Der Einsatz dieser messtechnischen Analysemethoden ermöglicht detaillierte akustische Untersuchungen an Systemen und Einzelkomponenten, wie z. B. die Durchführung experimenteller Modalanalysen (EMA), die Erfassung von Betriebsschwingformen sowie die messdatenbasierte Bestimmung abstrahlrelevanter Oberflächen. Darüber hinaus sind detaillierte Analysen zum Anregungsverhalten von Getrieben möglich. Dazu gehören u. a. Ordnungsanalysen unter Berücksichtigung von Verzahnungsmikrogeometrien und Welligkeiten auf der Zahnflanke.

Der Einsatz von Simulationsverfahren ermöglicht es uns, bereits im Entwicklungsprozess die akustischen Eigenschaften zu bewerten, bei Bedarf zu optimieren oder vorhandene Strukturen gezielt zu beeinflussen. So werden bspw. Anregungsprognosen und Lastverteilungsrechnungen bei Zahnradgetrieben unter Berücksichtigung des elastischen Verhaltens von Wellen, Lagern und Gehäuse erstellt, was durch die Optimierung der Radkörper- und Zahnflankenmikrogeometrie sowie zur Geräuschminimierung ergänzt wird. Darüber hinaus nutzen wir Simulationsmodelle, um den Einfluss von Parametervariationen aufgrund von Fertigungs- und Montage-abweichungen zu untersuchen oder um aktive Systeme zur Schwingungsreduktion auf Transferpfaden auszulegen.

Wir verwenden moderne »model updating«-Verfahren, um die dynamischen Eigenschaften schwingungsfähiger Systeme möglichst realitätsnah abzubilden. Bei diesen Verfahren werden auf Grundlage von messtechnischen Untersuchungen (z. B. EMA) die Modelleigenschaften gezielt angepasst. So wird sichergestellt, dass die erstellten Simulationsmodelle das akustische Verhalten der realen Struktur exakt abbilden.

Für die Untersuchung der Getriebeakustik steht ein moderner Getriebeprüfstand zur Verfügung. Hier können sowohl einfache Prüf- und Industriegetriebe als auch Getriebe von E-Antrieben hinsichtlich Akustik, Wirkungsgrad und Festigkeit untersucht werden.