Schnelldrehende Motorspindelsysteme mit Synchronreluktanzmotor und starrer Lageranstellung:
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2024
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INHALTSVERZEICHNIS
FORMELZEICHEN
UND
ABKUERZUNGEN
XI
1
EINLEITUNG
1
2
MOTIVATION
5
2.1
ANSPRUCHSVOLLE
FERTIGUNGSTECHNOLOGIEN
IN
DER
ZERSPANENDEN
ME
TALLBEARBEITUNG
.
5
2.2
SCHAEDEN
IN
MOTORSPINDELN
VERMEIDEN
UND
ZUVERLAESSIGKEIT
ER
HOEHEN
.
11
2.3
ENERGIEEFFIZIENTE
UND
RESSOURCENSCHONENDE
MOTORSPINDELSYSTEME
15
2.4
SYNRM-POTENZIAL
FUER
EINE
ALTERNATIVE
STARRE
LAGERGESTALTUNG
.
19
3
GRUNDLAGEN,
STAND
DER
WISSENSCHAFT
UND
TECHNIK
23
3.1
AUFBAU
VON
MOTORSPINDELN
.
23
3.1.1
ALLGEMEINE
ANFORDERUNGEN
AN
SPINDELWELLEN
UND
UM
BAUTEILE
.
24
3.1.2
WERKSTOFFE
FUER
SPINDELWELLEN
.
26
3.1.3
LAGERUNG
VON
SPINDELWELLEN
.
31
3.1.4
WAELZLAGER
-
AUFBAU
UND
BETRIEBSVERHALTEN
.
32
3.1.5
GRUNDLEGENDE
BESCHREIBUNG
ZUM
AUFBAU
UND
BEWE
GUNGSVERHALTEN
VON
WAELZLAGERN
.
36
3.1.6
WAELZLAGERSCHMIERUNG
.
45
3.1.7
LAGERANORDNUNGEN
.
49
3.1.8
LAGERUNGSANORDNUNG
UND
LAGERANSTELLUNG,
ANSTELLUNGS
VERFAHREN
.
54
3.2
ANTRIEBSSYSTEME
FUER
MOTORSPINDELN
.
60
3.2.1
ANFORDERUNGEN
AN
ELEKTRISCHE
ANTRIEBE
FUER
MOTORSPINDELN
60
3.2.2
AUSWAHL
ELEKTRISCHER
ANTRIEBE
FUER
MOTORSPINDELN
.
61
3.2.3
ASYNCHRONMOTOR
.
64
3.2.4
PERMANENTMAGNETERREGTE
SYNCHRONMOTOREN
.
66
3.2.5
SYNCHRONRELUKTANZMOTOREN
.
70
3.2.6
ZUSAMMENFASSUNG
STAND
DER
TECHNIK
ANTRIEBSSYSTEME
UND
SYNCHRONRELUKTANZMOTOR
.
80
3.3
ELEKTRISCHE
LEISTUNGSVERSORGUNG
VON
MOTORSPINDELN
.
81
VIII
INHALTSVERZEICHNIS
4
ZIELSETZUNG
UND
VORGEHENSWEISE
89
4.1
ZIELSETZUNG
.
89
4.2
LOESUNGSKONZEPTION
UND
AUFGABENSTELLUNG
.
90
4.2.1
PROBLEMSTELLUNGEN
ZUR
TECHNISCHEN
REALISIERBARKEIT
DES
ANGESTREBTEN
MOTORSPINDELSYSTEMS
.
90
4.2.2
PROBLEMSTELLUNGEN
UND
NACHTEILE
IN
BEZUG
AUF
LOESUNGS
ANSAETZE
NACH
STAND
DER
TECHNIK
.
91
4.2.3
LOESUNGSANSAETZE
.
93
4.2.4
AUFGABENSTELLUNG
.
95
4.3
VORGEHENSWEISE
UND
AUFBAU
DER
ARBEIT
.
98
4.4
ANFORDERUNGSDEFINITION
.
101
4.5
ERSTELLUNG
DES
DESIGNENTWURFS
.
101
4.5.1
AUSWAHL
DER
WAELZLAGER
.
103
4.5.2
DEFINITION
DES
LASTFALLS
.
105
4.5.3
ABSCHAETZUNG
DER
ERSTEN
BIEGEKRITISCHEN
DREHZAHL
DES
DESIGNENTWURFS
.
106
4.5.4
OPTIMIERUNG
DES
DESIGNENTWURFS
.
107
5
AUSLEGUNG
DES
SYNCHRONRELUKTANZANTRIEBS
111
5.1
EINFUEHRUNG
-
BEZUGSSYSTEME
UND
MODELLBILDUNG
.
111
5.1.1
BEZUGSSYSTEME
ELEKTRISCHER
MASCHINEN
.
111
5.1.2
MODELLGLEICHUNGEN
DER
SYNRM
.
112
5.1.3
ELEKTRISCHE
VERLUSTE
IN
SYNRM
.
114
5.2
AUSLEGUNGSKRITERIEN
FUER
SYNRM
.
118
5.3
AUSLEGUNGSMETHODIK
FUER
SYNRM
.
124
5.4
ANALYTISCHE
BERECHNUNG
DES
SYNRM-ENTWURFDESIGNS
.
127
5.4.1
EINGANGSDATEN
UND
ZIELGROESSEN
DER
AUSLEGUNG
.
127
5.4.2
VORSTELLUNG
AUSGEWAEHLTER
SYNRM-KONFIGURATIONEN
.
.
129
5.5
NUMERISCHE
ELEKTROMAGNETISCHE
ANPASSUNG
DES
ENTWURFS
.
.
.
134
5.6
NUMERISCHE
MECHANISCHE
ANPASSUNG
DES
ZIELDESIGNS
.
138
5.6.1
AUSWAHL
DES
BLECHWERKSTOFFS
.
139
5.6.2
MASSNAHMEN
IM
ROTORQUERSCHNITT
ZUR
STEIGERUNG
DER
DREHZAHLFESTIGKEIT
.
140
5.6.3
ANPASSUNG
DER
ROTORGEOMETRIE
DURCH
RADIAL
UND
TAN
GENTIALSTEGE
.
146
5.6.4
SIMULATION
DES
SYNCHRONRELUKTANZMOTORS
ZUR
VERLUST
UND
LEISTUNGSPROGNOSE
.
149
5.7
STEIGERUNG
DER
DREHZAHLFESTIGKEIT
DES
ROTORBLECHPAKETS
.
154
5.7.1
VERGUSS
DER
FLUSSSPERREN
.
155
5.7.2
AUSLEGUNG
UND
WIRKUNG
VON
STUETZBLECHEN
.
156
INHALTSVERZEICHNIS
IX
5.7.3
AXIALE
STAEBE
AUS
UHM-CFK
.
158
5.7.4
AXIALDRUCK
-
BEMESSUNG
DER
VORSPANNKRAFT
.
159
5.7.5
AXIALDRUCK
MITTELS
WELLENMUTTER
.
161
5.7.6
AXIALDRUCK
DURCH
STANGEN
MIT
VERSCHRAUBUNG
.
167
5.7.7
EINFLUSS
DER
WELLE-NABE-VERBINDUNG
AUF
DIE
DREHZAHL
FESTIGKEIT
.
170
5.7.8
SCHLEUDERVERSUCHE
ZUR
EXPERIMENTELLEN
VALIDIERUNG
.
.
179
6
AUSLEGUNG
DES
SPINDEL-LAGER-SYSTEMS
191
6.1
VORAUSLEGUNG
.
191
6.1.1
MACHBARKEITSANALYSE
.
191
6.1.2
DEFINITION
VON
LASTFAELLEN
.
193
6.1.3
VORAUSLEGUNG
DER
LAGERSTELLEN
.
194
6.2
QUALIFIZIERUNG
DES
WERKSTOFFS
NI42
.
196
6.2.1
ANFORDERUNGEN
AN
DIE
RANDSCHICHTHAERTE
DER
SPINDELWELLE
197
6.2.2
VERFAHREN
ZUM
RANDSCHICHTHAERTEN
VON
NI42
.
198
6.2.3
HAERTEPRUEFUNG
VON
MATERIALPROBEN
AUS
NI42
.
200
6.2.4
FAZIT
ZUR
QUALIFIZIERUNG
VON
NI42
ALS
SPINDELWELLEN
WERKSTOFF
.
202
6.3
BERECHNUNG
DER
STARREN
LAGERANSTELLUNG
.
202
6.3.1
MODELL
DER
MOTORSPINDEL
MIT
STARRER
LAGERUNG
UND
SYNRM
202
6.3.2
BERECHNUNGEN
ZUR
STARR
ANGESTELLTEN
LAGERAUSLEGUNG
.
203
6.4
SIMULATIVE
UNTERSUCHUNG
DES
DYNAMISCHEN
BETRIEBSVERHALTENS
211
7
THERMISCHE
MODELLBILDUNG
DES
STARREN
SPINDEL-LAGER-SYSTEMS
MIT
SYNCHRONRELUKTANZANTRIEB
215
7.1
VORGEHENSWEISE
ZUR
NUMERISCHEN
THERMISCHEN
MODELLERSTELLUNG
215
7.2
WAERMEQUELLEN
.
216
7.2.1
ELEKTRISCHE
VERLUSTE
DES
SYNRM
.
216
7.2.2
LAGERREIBUNGSVERLUSTE
.
217
7.2.3
LUFTREIBUNGSVERLUSTE
.
219
7.3
WAERMESENKEN
.
220
7.3.1
WAERMEABGABE
AN
DIE
UMGEBUNG
.
220
7.3.2
WAERMEABGABE
DURCH
FLUESSIGKEITSKUEHLUNG
.
221
7.4
WAERMEUEBERTRAGUNG
.
221
7.4.1
WAERMETRANSPORT
IN
UND
ZWISCHEN
BAUTEILEN
.
221
7.4.2
WAERMEUEBERGANG
IN
DER
KUEHLHUELSE
.
221
7.4.3
WAERMEUEBERGANG
IM
LUFTSPALT
.
222
7.4.4
WAERMEUEBERGANG
IN
WAELZLAGERN
.
222
7.5
THERMISCHE
MODELLBERECHNUNGEN
.
224
X
INHALTSVERZEICHNIS
7.6
ERGEBNISSE
DER
NUMERISCHEN
MODELLBERECHNUNGEN
.
226
7.6.1
VERLUSTAUFTEILUNG
.
226
7.6.2
STATIONAERE
TEMPERATURVERTEILUNG
.
229
7.6.3
LAGERANALYSE
.
230
8
EXPERIMENTELLE
UNTERSUCHUNGEN
233
8.1
MOTORSPINDELPRUEFSTAND
.
233
8.2
IDENTIFIKATION
DER
MOTORPARAMETER
.
237
8.2.1
EXPERIMENTELLE
VORGEHENSWEISE
.
239
8.2.2
IDENTIFIZIERTE
INDUKTIVITAETEN
.
239
8.3
SYSTEMWIRKUNGSGRAD
UND
LEISTUNGSFAKTOR
.
245
8.3.1
EXPERIMENTELLE
VORGEHENSWEISE
.
246
8.3.2
ERGEBNISKENNFELDER
.
247
8.3.3
AUFTEILUNG
DER
VERLUSTANTEILE
.
249
8.4
THERMISCHES
BETRIEBSVERHALTEN
.
254
8.4.1
EXPERIMENTELLE
VORGEHENSWEISE
.
254
8.4.2
THERMISCHES
VERHALTEN
IM
LEERLAUF
.
256
8.4.3
THERMISCHES
VERHALTEN
UNTER
LAST
.
260
8.5
DYNAMISCHES
BETRIEBSVERHALTEN
.
263
8.5.1
RUNDLAUF
IM
BETRIEB
.
263
8.5.2
FREQUENZGANGANALYSE
.
267
8.6
FAZIT
ZU
DEN
EXPERIMENTELLEN
UNTERSUCHUNGEN
.
269
9
ZUSAMMENFASSUNG
UND
AUSBLICK
275
LITERATURVERZEICHNIS
281
A
ANHANG
315
A.1
BERECHNUNGEN
ZUM
EINSATZPOTENZIAL
VON
SYNCHRONRELUKTANZ
MOTOREN
IN
MOTORSPINDELN
.
315
A.2
TOLERANZKLASSEN
UND
PASSUNGSWAHL
FUER
SCHNELLDREHENDE
MOTOR
SPINDELN
.
316
A.3
AUSLEGUNG
DER
ELASTISCHEN
FEDERVORSPANNKRAFT
.
316
A.4
ANALYTISCHES
MODELL
DES
SPINDEL-LAGER-SYSTEMS
.
321
A.5
.
BERECHNUNGSABLAUF
ZUR
ANALYTISCHEN
SYNRM-VORAUSLEGUNG
.
.
327
A.6
STATISTISCHE
VERSUCHSPLANUNG
ZUR
AUSLEGUNG
OPTIMIERTER
SYNRM-
ROTOREN
329
A.
7
WERKSTOFFDATEN
DES
ELEKTROBANDS
NO20HS
.
331
A.8
WERKSTOFFDATEN
DER
SPINDELWELLEN
.
333
A.9
HAERTEVERGLEICHSTABELLE
.
336 |
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