Lehrstuhl für Maschinenelemente Prof. Dr.-Ing. B.-R. Höhn TU München SS 2010 Übung 3b: Nachrechnung der Lagerung der Zwischenwelle eines Hubschraubergetriebes In Bild 1 ist das Hauptrotorgetriebe eines Hubschraubers schematisch dargestellt. Bild 1: Hauptrotorgetriebe eines Hubschraubers (schematisch) Die Antriebsleistung wird von den zwei Triebwerken (nicht dargestellt) über die beiden Kegelritzelwellen (1) ins Getriebe eingeleitet. Die Kegelritzel kämmen jeweils mit einem Tellerrad (2), das auf einer Zwischenwelle (3) sitzt. Über die geradverzahnten Stirnradstufen (3)-(4) wird die Leistung von den Zwischenwellen (3) auf die Hauptrotorwelle (5) übertragen. Es sollen zwei Varianten der Lagerung der Zwischenwelle (3) auf ihre Tragfähigkeit untersucht werden. Beschleunigungs- und Anlaufvorgänge werden vernachlässigt. Es werden die stationären Betriebsfälle I und II nachgerechnet, um die unterschiedlichen Belastungen des Getriebes im Schwebeflug und im Reiseflug zu berücksichtigen. Bild 2 zeigt die Zwischenwelle (3). Der linke Halbschnitt zeigt die Lagerungsvariante a. Dargestellt ist eine angestellte Lagerung in X-Anordnung unter Verwendung zweier Kegelrollenlager (Lager A und B). Als Lagerungsvariante b ist im rechten Halbschnitt eine spielfreie Fest-Los-Lagerung ausgeführt. Das Festlager besteht aus zwei in X-Anordnung gepaarten Schrägkugellagern (Lager C), das Loslager bildet ein Zylinderrollenlager (Lager D). Gegeben: Daten der Triebwerke: Leistung eines Triebwerks im Reiseflug (Betriebsfall I): Leistung eines Triebwerks im Schwebeflug (Betriebsfall II): Drehzahl der Kegelritzelwelle (1) in beiden Betriebsfällen: Zeitanteile der Betriebsfälle I und II: P1I = 260 kW P1II = 340 kW n1 qI qII = = = 7060 min-1 75 % 25 % i12 = 3,53 dm2 dw3 l1 l2 l3 l4 l5 = = = = = = = 390 124 63 100 68 109 76 Verzahnungskräfte: Radialkraft auf das Tellerrad (2): Axialkraft auf das Tellerrad (2): Radialkraft auf das Stirnrad (3): Fr2 Fa2 Fr3 = = = 0,5·Fu2 0,1·Fu2 0,4·Fu3 Wälzlager und Schmierbedingungen: Mittlerer Durchmesser der Lager A, B, C und D: Betriebsviskosität des Schmierstoffs: dm ν = = 100 mm 10 mm²/s Abmessungen: Übersetzungsverhältnis der Kegelradstufe (1)-(2): Mittlerer Wälzkreisdurchmesser des Tellerrades (2): Wälzkreisdurchmesser des Stirnrades (3) Sonstige Abmessungen (siehe Bild 2): Lager C [kN] Lagerungsvariante a: Lager A und B 335 Lagerungsvariante b: Lager C Einzellager 160 Lagerpaar in X-Anordnung Lager D 315 e Fa/Fr mm mm mm mm mm mm mm Fa/Fr > e e X Y X Y 0,35 1 0 0,40 1,74 1,14 1 0,55 0,57 0,93 - - - - - Gesucht: Nur für den Betriebsfall I: 1. Die am Tellerrad (2) und an der Verzahnung des Stirnrads auf der Zwischenwelle (3) angreifenden Kräfte: Fu2I, Fa2I, Fr2I, Fu3I, Fr3I. 2. Die radialen und axialen Komponenten der Lagerkräfte in den Lagern A bis D: FArI, FAaI, FBrI, FBaI, FCrI, FCaI, FDrI, FDaI. 3. Die dynamisch äquivalenten bis D: PAI, PBI, PCI, PDI Lagerbelastungen der Lager A Für die Betriebsfälle I und II: 4. Die zeitlich äquivalenten Lagerbelastungen der Lager A bis D: PA , P B , P C , P D Hinweis: Verwenden Sie zur Berechnung der für den Betriebsfall II benötigen Größen die lineare Abhängigkeit der Lagerkräfte vom Eingangsdrehmoment. 5. Die nominelle Lebensdauer in Stunden der Lager A bis D: LhA, LhB, LhC, LhD. 6. Die angepasste nominelle Lebensdauer in Stunden der Lager A bis D für eine Ausfallwahrscheinlichkeit von 1 %: LhnaA, LhnaB, LhnaC, LhnaD. Geben Sie das ausgefüllte Lösungsblatt sowie den Berechnungsgang zusammen mit der Aufgabe 3a ab. Lehrstuhl für Maschinenelemente Prof. Dr.-Ing. B.-R. Höhn Lösungsblatt zu Übung 3b 1. 2. 3. 4. 5. 6. TU München SS 2010 Name: ...................... Fu2I = ............ N Fu3I = ............ N Fa2I = ............ N Fr3I = ............ N Fr2I = ............ N FArI = ............ N FCrI = ............ N FAaI = ............ N FCaI = ............ N FBrI = ............ N FDrI = ............ N FBaI = ............ N FDaI = ............ N PAI = ............ N PCI = ............ N PBI = ............ N PDI = ............ N PA = ............ N PC = ............ N PB = ............ N PD = ............ N LhA = ............ h LhC = ............ h LhB = ............ h LhD = ............ h LhnaA = ............ h LhnaC = ............ h LhnaB = ............ h LhnaD = ............ h
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