Erweitertes Auslegungskriterium für reibschlüssige Kontakte in Freilaufkupplungen

Overrunning clutches, also known as freewheel clutches, are frictionally engaged, directional clutches; they transmit torque depending on the Freewheel clutch rings’ rotation directions. The torque causes a tangential force in the Hertzian contact area. The hitherto “state-of-the-art design criterion” bases on this load situation. In practice, axial loads additionally act on the frictionally engaged Hertzian contact area. This additional axial load can cause the loss of the friction connection and so the freewheel clutch slips. This publication presents an improved design criterion for frictionally engaged contacts in freewheel clutches. It allows to consider tangential as well as axial loads during the design process. Additionally, it offers the possibility to estimate the probability of frictional engagement loss and gross slip based on the freewheel clutch’s application scenario. This publication points out how to use the improved design criterion to design freewheel clutches that are more robust against a loss of function.Freilaufkupplungen sind reibschlüssig und richtungsabhängig wirkende Kupplungen. Sie übertragen Torsionsmomente abhängig von den Rotationsrichtungen der Antriebs- und Abtriebsseite zueinander. Das Torsionsmoment verursacht mit dem entsprechenden Hebelarm eine Tangentialkraft im Bereich der Hertz’schen Kontaktfläche. Für dieses Lastszenario existiert eine Auslegungsvorschrift. In der Praxis treten im Hertz’schen Kontaktbereich zusätzlich Axialkräfte auf. Bei sonst unveränderten Beanspruchungsrandbedingungen können diese zusätzlichen Axialkräfte zum Verlust des Reibschlusses und damit zum Funktionsverlust der Freilaufkupplung führen. Diese Veröffentlichung stellt eine verbesserte Auslegungsvorschrift für reibschlüssig wirkende Freilaufkupplungen vor. Die erweiterte Auslegungsvorschrift gestattet die Berücksichtigung der kombinierten Beanspruchung aus Axial- und Radialkräften im Hertz’schen Kontaktbereich bei der Auslegung von Freilaufkupplungen. Sie ermöglicht die Abschätzung der Wahrscheinlichkeit eines Funktionsverlusts durch die Aufhebung des Reibschlusses in den Hertz’schen Kontakten. Diese Veröffentlichung demonstriert, wie die Nutzung der erweiterten Auslegungsvorschrift zur Gestaltung funktionssichererer Freilaufkupplungen beiträgt

Combinatorial Methods in Grid based Meshing

This paper describes a novel method of generating hex-dominant meshes using pre-computed optimal subdivisions of the unit cube in a grid-based approach. Our method addresses geometries that are standard in mechanical engineering and often must comply with the restrictions of subtractive manufacturability. A central component of our method is the set of subdivisions we pre-compute with Answer Set Programming. Despite being computationally expensive, we obtain optimal meshes of up to 35 nodes available to our method in a template fashion. The first step in our grid-based method generates a coarse Precursor Mesh for meshing complete parts representing the bar stock. Then, the resulting mesh is generated in a subtractive manner by inserting and fitting the pre-generated subdivisions into the Precursor Mesh. This step guarantees that the elements are of good quality. In the final stage, the mesh nodes are mapped to geometric entities of the target geometry to get an exact match. We demonstrate our method with multiple examples showing the strength of this approach

Bestimmung von Anwendungsreibwerten stirnseitig befestigter Freiläufe

Für eine sichere Auslegung der Mehrschraubenverbindung zwischen Freilaufaußenring und angrenzendem Flansch ist eine möglichst genaue Kenntnis des Reibwertes in der Trennfuge erforderlich. Dieser Artikel gibt einen Überblick über die Ermittlung von Anwendungsreibwerten an Flachproben, welche eine ähnliche Oberflächentopographie aufweisen wie der Freilaufaußenring. Untersucht wird der Einfluss von verschiedenen Betriebsstoffen, Oberflächenzuständen und Schmiermitteln. Zudem wird eine Aussage bezüglich der Übertragbarkeit der Ergebnisse auf die Einbausituation getroffen.For a reliable dimensioning of the multi-bolt connection between the freewheel outer ring and the adjacent flange, it is necessary to know the coefficient of friction in the contact zone as accurately as possible. This article provides an overview of the determination of friction coefficients on flat specimens with a surface topography similar to that of the freewheel outer ring. The influence of different surface conditions and lubricants is investigated. In addition, a statement is made regarding the transferability of the results to the installation circumstances

Untersuchungen am stirnseitig verschraubten Freilauf

Industriell genutzte Freiläufe erfordern hohe Radialkräfte im Klemmkontakt zur sicheren Übertragung des Torsionsmoments. Diese Radialkräfte bewirken eine Beeinträchtigung der Übertragungsfähigkeit der Schraubenverbindung zwischen Freilaufaußenring und Flansch. Die Einflussfaktoren auf die Übertragungsfähigkeit der stirnseitigen Befestigung wurden in einem Forschungsvorhaben experimentell und simulativ untersucht.Industrially used freewheel clutches require high radial forces in the clamping contact for reliable torque transmission. These radial forces reduce the transmittable torque of the bolted connection between the outer ring of the freewheel clutch and the flange. The factors influencing the transmission capability of the connection between outer ring and flange were investigated experimentally and by simulation in a research project

Entwicklung von anwendungsangepassten akustischen Absorbern unter Nutzung von Simulationstechnik

Innerhalb eines Forschungsprojekts in Kooperation mit der Universität Göttingen wurden im Projekt Abocorn Absorbermaterialien aus nachwachsenden Rohstoffen qualifiziert. Im Rahmen von weiteren Studien werden die Materialien und Modelle weiter angepasst, um eine bestmögliche Konstellation eines akustischen Absorbers herzustellen.Within a research project in cooperation with the University of Göttingen, absorber materials made of renewable raw materials were qualified in the Abocorn project. In the course of further studies, the materials and models will be further adapted to produce the best possible constellation of an acoustic absorber

Grundlegende Konstruktionsrichtlinien für das Wire + Arc Additive Manufacturing (WAAM)

Um es Konstruierenden zu ermöglichen, Bauteile WAAM-gerecht gestalten zu können, sind Konstruktionsrichtlinien notwendig, die Restriktionen und Freiheiten des Fertigungsprozesses gezielt zusammenfassen. In diesem Artikel werden in der Literatur vorhandene Grenzwerte dargestellt und Forschungspotentiale aufgezeigt.In order to enable designers to design components in a WAAM-compatible manner, design guidelines are necessary that specify the restrictions and freedoms of the manufacturing process. In this article, a literature review is conducted to present existing limit values and research potentials are identified

Hybride Simulationstechnik: Prototypenerkenntnisse in den Produktneuentwicklungsprozess einbinden

Es wird gezeigt, wie Erkenntnisse eines Prototyps in den weiteren Entwicklungsprozess eines Produktes Anwendung finden können. Dazu wird ein entwickelter Rechenkern genutzt, welcher einen hybriden Ansatz aus Numerik und einem neuronalen Netz beinhaltet. Zusätzlich soll dieser Rechenkern den gesamten Produktentwicklungsprozess unterstützen und Produktvorschläge generieren, welche unter Restriktionen und einem globalen Optimierer ermittelt werden. Durch den Ansatz der Optimierung wurde Wert auf einen Kompromiss zwischen Schnelligkeit und Genauigkeit in der Rechenroutine gelegt. In diesem Artikel wird diese Vorgehensweise vorgestellt

Techniker2Bachelor, Anerkennung von Leistungen für die persönliche Weiterbildung

Das Projekt Techniker2Bachelor fördert die Durchlässigkeit der Technischen Universität Clausthal. Durch das Vorhaben und die darin erarbeiteten Regeln zur Anrechnung bereits erworbenen Wissens, ist es gelungen Technikern ein verkürztes Studium und Studenten den Wechsel in praktischere Richtung an Technikerschulen zu ermöglichen.The project “Techniker2Bachelor” facilitates the possibility for German “Techniker” to study mechanical engineering at Clausthal University of Technology furthermore students have the possibility to take up a more practical education at German schools for “Techniker”

Messung der Relativbewegung zwischen einer Achse und Nabe

Das IMW war an der maschinenakustischen Ursachenfindung von knackenden Geräuschen in einer Industrieanlage beteiligt. Aufgrund des geringen zur Verfügung stehenden Bauraums ist ein Sensor entwickelt worden, der die Relativbewegung zwischen einer Achse und Nabe messen kann. Als Ursache für die Geräuschentwicklung konnte mit der Messung eine diskontinuierliche axiale Relativbewegung an der äußeren Nabenkante nachgewiesen werden.The IMW was involved in identifying the origin of cracking noises in an industrial plant. Due to the limited space available, a sensor was developed that can measure the relative movement between an axle and hub. A discontinuous sliding movement on the outer edge of the hub can be detected as the cause of the noise