Plankerbverzahnungen zählen zu den Vertretern der Kupplungsverzahnungen, mit deren Hilfe zwei Bauteile koaxial miteinander verbunden werden können. Neben einer hohen Winkelgenauigkeit zeichnen sie sich durch eine enorme Drehmomentkapazität bei gleichzeitig geringem Montageaufwand aus. Die zur Leistungsübertragung erforderliche Vorspannkraft kann über eine zentrale Spannschraube oder mehrere dezentral, auf einem gemeinsamen Teilkreis, angeordnete Spannschrauben erzeugt werden. Diese Arbeit liefert einen Beitrag zur beanspruchungsgerechten Dimensionierung von Plankerbverzahnungen mit zentraler und dezentraler Verschraubung. Es wird eine Berechnungsmethode zur Bestimmung der Tragfähigkeit des Zahnfußes, der Zahnflanke und der Spannschrauben vorgestellt und anhand von Beispielrechnungen erläutert. Neben den umfangreichen theoretischen Betrachtungen werden die Ergebnisse zahlreicher experimenteller Untersuchungen präsentiert. Diese dienen der Gewinnung von grundlegenden Aussagen zur Stützwirkung und zum Mittelspannungseinfluss an einfach und mehrfach gekerbten Proben sowie zur Verifizierung des Tragfähigkeitsnachweises.

[pt] A inversão temporal é um método bem conhecido de se obter focalização de ondas. Quando usado em ondas dispersivas, como ondas acústicas de Lamb, a têcnica compensa a dispersão de cada modo fornecendo um sinal focalizado no tempo. O operador de inversão temporal em um meio fechado é dependente da geometria e características físicas do meio. A capacidade de focalização da técnica pode ser usada para detectar variações na condição de contorno de meio. A variação da função de transferência do meio, especialmente na fase de cada componente em frequência, causa perda da qualidade de focalização, degradando o sinal de inversão temporal recebido. Nesse trabalho propõe-se o uso da técnica da inversão temporal para detectar a variação na tração externa aplicada à uma placa metálica. Foram feitos experimentos com dois transdutores de ultra-som espaçados sobre uma placa de alumínio utilizados no modo transmissão-recepção a fim de excitar ondas de Lamb por um pulso de banda larga. Uma tração londitudinal é aplicada à placa e o sinal de inversão temporal é observado. Como o sinal recebido na condição de tração inicial possui forma bem definida, a análise da sensibilidade é facilitada. O sinal transmitido é filtrado a fim de fornecer um sinal de inversão temporal com espectro mais amplo melhorando a qualidade de foco e sensibilidade à tração. A sensibilidade à tração é comprovada e medida experimentalmente. A fase do espectro do sinal observada indica a variação no percurso da onda guiada devido ao tracionamento imposto. O valor e instante de pico sofrem variação em função da variação de tração. Mostra-se que a sensibilidade do sinal de inversão temporal pode ser usado como um indicador de variação do estado de tensão do meio. / [en] The time reversal process is a well-known method of obtaining focused waves. When used at Lamb guided acoustic waves it permits compensating the dispersion of each propagation mode providing a time recompressed focused signal. The time reversal operator in a closed medium is very dependent on the geometry and physical characteristics of the medium. The good focusing capability of the process can be used to detect changes in medium boundary conditions. The mismatch of the impulse response transfer function of the medium, especially in the phase of its frequency components, causes loss in the focusing quality, and so degrades the received signal shape. In this work it is proposed the use of the time reversal technique to detect the variation on the external applied traction in a plate structure. Experiments were performed in transmission-reception mode for two fixed ultrasonic transducers spaced in an aluminum plate where Lamb waves have been excited by a wideband pulse. A variable longitudinal traction is applied to the plate and the received time reversal signal is observed. As the received signal with no traction difference has a well-defined shape, the analysis of the process traction sensitivity is simplified. Digital filtering in the frequency domain was used at the transmitted time reversed signal in order to receive a broader spectrum signal, enhancing the process focus quality and stress sensitivity. The external traction sensitivity was verified. The observed phase spectrum variation indicated a wave path change, caused by the deformation of the plate. The peak value has been decreased for the applied traction and returned to it maximum value as the traction difference was removed. Also, the group delay has changed during the traction process. A model for the peak position has been proposed and compared with the measured experiments. The results show that the high sensibility of the time reversal signal technique due to changes of the geometry of the closed medium can be used as strain variation pointer.

Plankerbverzahnungen zählen zu den Vertretern der Kupplungsverzahnungen, mit deren Hilfe zwei Bauteile koaxial miteinander verbunden werden können. Neben einer hohen Winkelgenauigkeit zeichnen sie sich durch eine enorme Drehmomentkapazität bei gleichzeitig geringem Montageaufwand aus. Die zur Leistungsübertragung erforderliche Vorspannkraft kann über eine zentrale Spannschraube oder mehrere dezentral, auf einem gemeinsamen Teilkreis, angeordnete Spannschrauben erzeugt werden. Diese Arbeit liefert einen Beitrag zur beanspruchungsgerechten Dimensionierung von Plankerbverzahnungen mit zentraler und dezentraler Verschraubung. Es wird eine Berechnungsmethode zur Bestimmung der Tragfähigkeit des Zahnfußes, der Zahnflanke und der Spannschrauben vorgestellt und anhand von Beispielrechnungen erläutert. Neben den umfangreichen theoretischen Betrachtungen werden die Ergebnisse zahlreicher experimenteller Untersuchungen präsentiert. Diese dienen der Gewinnung von grundlegenden Aussagen zur Stützwirkung und zum Mittelspannungseinfluss an einfach und mehrfach gekerbten Proben sowie zur Verifizierung des Tragfähigkeitsnachweises.