No description available.

Getriebe wandeln Drehmomente um; es treten hierbei Kräfte an den Zahnrädern auf. Bei einer Schrägverzahnung wirken neben Radialkräften auch Axialkräfte. Axiale und radiale Lagerkräfte sind die Reaktion auf die Zahnkräfte. Hohe Zahnkräfte können zu Verzahnungsschäden führen. Hohe Lagerkräfte verursachen Lagerverschleiß und führen zum Klappern des Lagers und zur Schallabstrahlung durch die Getriebewände. Ausgangspunkt für die Simulation eines einfachen Zwei-Räder-Systems bildet ein Torsionsschwingungsmodell mit zwei Freiheitsgraden. Die Simulationsschrittweite ergibt sich aus der Eigenfrequenz, letztere wird analytisch bestimmt. Vier Zustandsgleichungen beschreiben den Zustand des Systems zu jedem Zeitpunkt der Simulation. Das Runge-Kutta-Verfahren berechnet schrittweise den Zustandsvektor x_i+1 aus x_i. Die Eingriffssteifigkeit ändert sich während des Eingriffs und wird in jedem Schritt i neu ermittelt. Der Schwingungsverlauf der Zahnkraft erreicht nach 10 Perioden die stationäre Phase. Resonanzen treten auf, wenn die Eigenfrequenz ein ganzzahliges Vielfaches der Eingriffsfrequenz ist. Ein erweitertes Schwingungsmodell mit 6 Freiheitsgraden beinhaltet auch die Lager- und Wellenelastizitäten und die entsprechenden Dämpfungen. Eine analytische Lösung dieses Systems für den Fall nicht konstanter Eingriffssteifigkeit ist nicht zweckmäßig. ITI-SIM liefert für das einfache Torsionssystem identische Ergebnisse wie das vom Autor entwickelte Simulationsprogramm. Unter Einbeziehung der Lagersteifigkeiten in das ITI-SIM-Modell erhält man den Verlauf der Lagerkräfte. Bei einem Schrägungswinkel β>0 treten als Simulationsergebnis außerdem Axialkräfte auf. Bei Modellierung einer Momentenkennlinie am Abtrieb schwankt das Abtriebsmoment, hervorgerufen durch die Schwankung der Eingriffssteifigkeit. Um zwei Getriebestufen mit unterschiedlichen Eingriffsrichtungen im Simulationsmodell koppeln zu können, wird eine Koordinatentransformation verwendet.:Inhaltsverzeichnis Abbildungsverzeichnis Zusammenfassung Thesen Abkürzungen und Formelzeichen Vorwort 1 Präzisierung der Aufgabenstellung 2 Literaturauswertung 3 Kräfte im Getriebe 3.1 Zahnkräfte 3.1.1 Statische und dynamische Zahnkräfte 3.2 Lagerkräfte 3.2.1 Statische Lagerkräfte 3.2.2 Dynamische Lagerkräfte 3.3 Auswirkungen der Zahnkräfte 3.4 Auswirkungen der Lagerkräfte 3.4.1 Statische Kräfte 3.4.2 Dynamische Kräfte 4 Numerische Simulation eines Torsionsschwingungsmodells 4.1 Einleitung 4.2 Ziel 4.3 Modell 4.4 Bewegungsgleichungen 4.5 Statisches Verhalten 4.6 Eigenfrequenz 4.7 Zustandsgleichung 4.8 Simulation 4.9 Eingriffssteifigkeit 4.10 Dämpfungskoeffizient 4.11 Simulationsprotokollierung 4.12 Ergebnisse 5 Erweitertes Schwingungsmodell 6 ITI-SIM 6.1 Simulation mit ITI-SIM 6.2 Einfaches Torsionsschwingungsmodell 6.3 Torsionsmodell mit Zusatzmasse 6.4 Simulation des erweiterten Schwingungsmodells 6.4.1 Geradverzahnung 6.4.2 Schrägverzahnung 6.4.3 Einfluß des Lastmomentes 6.5 Erweiterung des Koordinatensystems Anhang A Die Quelldatei torsionsschwinger1.c B Die Quelldatei zahnsteifigkeit.c C Die Eingabedatei torsionsschwinger1-0.dat D Das Shell-Script eta-verlauf E ITI-Simulationsergebnisse F Simulationsergebnisse des erweiterten Modells mit Schrägverzahnung Literaturverzeichnis Sachregister

<p>Rapporten handlar om ett examensarbete omfattande 20 p som är utfört för Thermia AB i Arvika. Uppdragsgivaren ville få fram förslag på möjliga åtgärder som kan minska ljudnivån från en luftvärmeväxlare. För bra helhetsbild av projektet, läs även kapitel: 6.</p><p>Värmeväxlaren ingår som en komponent i ett värmepumpssystem, Thermia Aer 5, som använder uteluften som värmekälla. Huvudmålet med projektet blev alltså att undersöka och utvärdera ljudbildningen från värmeväxlaren samt att komma fram till olika förslag på möjliga åtgärder som har potential att sänka ljudnivån. Värmeväxlarens förmåga att uppta energi fick ej heller försämras.</p><p>I projektets slutskede tillverkades det också en enkel prototyp på ett av designförslagen där den störande ljudnivån blev lägre. Läs mer om detta längre ner.</p><p>Ett delmål som vi själva formulerade, var också att undersöka olika möjligheter att öka värmepumpssystemets totala kapacitet för energiupptagning genom att kombinera systemet med någon form av solfångare. Kombinationen solfångare och luftvärmeväxlare innebär också en lägre ljudnivå eftersom fläkten i värmeväxlaren mer sällan behöver gå på full effekt. I viss mån har även estetiska aspekter på formgivningen beaktats.</p><p>Nedan presenteras fyra olika förslag på idéer för att öka luftvärmeväxlarens prestanda:</p><p>Av det första förslaget tillverkades en prototyp där luftvärmeväxlarens utblås är riktat uppåt, istället för som nu åt sidan, vilket minskar risken att omgivningen nås av högfrekvent ljud. Högfrekvent ljud sprids nämligen inte så mycket i sidled.</p><p>Batteridelen på värmeväxlaren har fått en större area, vilket möjliggör ett minskat volymflöde av luft, utan att den tappar i effekt, jämfört med nuvarande värmeväxlare.</p><p>Dessa två åtgärder reducerar det avgivna ljudet med ca10 dB.</p><p>En större batteriarea är även positivt ur energisynpunkt då värmefaktorn (COP) ökar på grund av ett minskat antal nödvändiga avfrostningar.</p><p>Förslag nummer två inbegriper en solfångarlösning som, tack vare avsaknaden av direktförångning, även går att direktkoppla till köldbäraren (brinen) eller direkt mot värmepumpens ackumulatortank.</p><p>Solfångaren täcker hela effektbehovet på sommaren och ger ett tillskott resten av året.</p><p>Det tredje förslaget är en s.k. väggplacerad luftsolfångare som förvärmer insugsluften till värmeväxlaren. Den uppenbara fördelen med detta alternativ är den synnerligen enkla konstruktionen vilket gör att kostnaden kan hållas nere, se bild 4.4.4-2.</p><p>Det fjärde förslaget, är att låta hela husets tak fungera som en solfångare som bilderna 6-1 visar. Inströmmande luft till värmeväxlaren förvärms av de soluppvärmda takpannorna som kan vara av tegel, betong eller ännu hellre av glas. Dessutom tillvaratas förlustvärme från hustak och ventilation. Detta förslag ger ett mycket gott energiutbyte.</p><p>Ytterligare ett intressant sätt att sänka ljudbildningen är att driva fram luften genom värmeväxlaren, helt eller delvis, med hjälp av en hög elektrisk spänning, se kapitel: 6.6.</p> / <p>This report is a candidate degree and the assignment is done in the interest of Thermia AB in Arvika, Sweden. The company wanted proposals of preventive measures aiming to reduce sound emission from a heat exchanger. For a good general impression of the project, see chapter 6. The heat exchanger forms a part of a component in a heat pump system, called Thermia Aer 5, which uses air from outside as a heat source.</p><p>The main target of the project was to examine and evaluate sound emission from the heat exchanger and to get different proposals on possible preventive measures in order to lower sound emission. It was not allowed to reduce the heat exchangers ability to collect energy.</p><p>In the end of the project a simple prototype was built which took advantage of some of the design proposals. The sound emission from the prototype was reduced.</p><p>Another target, formulated by ourselves, was to examine different possibilities to increase the capacity of the heat pump system by combining it with solar collectors. The heat pump system combined with solar collectors also produces reduced sound emission.</p><p>Even some aesthetic aspects have been taken into consideration.</p><p>Below, four different proposals of ideas are introduced that can increase the performance of the heat exchanger:</p><p>The first solution was to direct the air exhaust upwards instead of the tangential exhaust on the present heat exchanger. This makes it more improbable that a high frequency sound wave should reach the surrounding area. Sound with high frequency doesn’t spread so much in a sideways direction. An increase of the battery area makes it possible to lower the air volume flow, because of the increased potential for energy output. These two measures reduced the sound level with a proximal amount of about 10 dB. In addition, an increased exchange battery area increases the heat factor (COP) due to the frost distribution on the battery.</p><p>Solution number two include a solar panel that, due to the lack of direct vaporization in the heat pump system, is possible to serial connect direct on the brine or indirectly to the water accumulation tank. The solar panel gives hot water in the summer and an additional energy output the rest of the year.</p><p>The third solution is a wall mounted air solar panel which gives the air a higher input temperature to the air heat exchanger. This is a very simple and cost effective solution.</p><p>The fourth solution is to let the whole roof of the house act as a solar collector as the pictures 6-1 describes. The sun heats the roofing tile which, in turn, heats streaming air that reaches the heat exchanger. The tile can been made of tiling, concrete - or preferably - transparent glass. Furthermore heat loss from the roof and ventilation is prevented.</p><p>Another interesting solution that reduces sound emission is to force air through the exchanger with a high electric voltage field. Further information chapter: 6.6.</p>

Rapporten handlar om ett examensarbete omfattande 20 p som är utfört för Thermia AB i Arvika. Uppdragsgivaren ville få fram förslag på möjliga åtgärder som kan minska ljudnivån från en luftvärmeväxlare. För bra helhetsbild av projektet, läs även kapitel: 6. Värmeväxlaren ingår som en komponent i ett värmepumpssystem, Thermia Aer 5, som använder uteluften som värmekälla. Huvudmålet med projektet blev alltså att undersöka och utvärdera ljudbildningen från värmeväxlaren samt att komma fram till olika förslag på möjliga åtgärder som har potential att sänka ljudnivån. Värmeväxlarens förmåga att uppta energi fick ej heller försämras. I projektets slutskede tillverkades det också en enkel prototyp på ett av designförslagen där den störande ljudnivån blev lägre. Läs mer om detta längre ner. Ett delmål som vi själva formulerade, var också att undersöka olika möjligheter att öka värmepumpssystemets totala kapacitet för energiupptagning genom att kombinera systemet med någon form av solfångare. Kombinationen solfångare och luftvärmeväxlare innebär också en lägre ljudnivå eftersom fläkten i värmeväxlaren mer sällan behöver gå på full effekt. I viss mån har även estetiska aspekter på formgivningen beaktats. Nedan presenteras fyra olika förslag på idéer för att öka luftvärmeväxlarens prestanda: Av det första förslaget tillverkades en prototyp där luftvärmeväxlarens utblås är riktat uppåt, istället för som nu åt sidan, vilket minskar risken att omgivningen nås av högfrekvent ljud. Högfrekvent ljud sprids nämligen inte så mycket i sidled. Batteridelen på värmeväxlaren har fått en större area, vilket möjliggör ett minskat volymflöde av luft, utan att den tappar i effekt, jämfört med nuvarande värmeväxlare. Dessa två åtgärder reducerar det avgivna ljudet med ca10 dB. En större batteriarea är även positivt ur energisynpunkt då värmefaktorn (COP) ökar på grund av ett minskat antal nödvändiga avfrostningar. Förslag nummer två inbegriper en solfångarlösning som, tack vare avsaknaden av direktförångning, även går att direktkoppla till köldbäraren (brinen) eller direkt mot värmepumpens ackumulatortank. Solfångaren täcker hela effektbehovet på sommaren och ger ett tillskott resten av året. Det tredje förslaget är en s.k. väggplacerad luftsolfångare som förvärmer insugsluften till värmeväxlaren. Den uppenbara fördelen med detta alternativ är den synnerligen enkla konstruktionen vilket gör att kostnaden kan hållas nere, se bild 4.4.4-2. Det fjärde förslaget, är att låta hela husets tak fungera som en solfångare som bilderna 6-1 visar. Inströmmande luft till värmeväxlaren förvärms av de soluppvärmda takpannorna som kan vara av tegel, betong eller ännu hellre av glas. Dessutom tillvaratas förlustvärme från hustak och ventilation. Detta förslag ger ett mycket gott energiutbyte. Ytterligare ett intressant sätt att sänka ljudbildningen är att driva fram luften genom värmeväxlaren, helt eller delvis, med hjälp av en hög elektrisk spänning, se kapitel: 6.6. / This report is a candidate degree and the assignment is done in the interest of Thermia AB in Arvika, Sweden. The company wanted proposals of preventive measures aiming to reduce sound emission from a heat exchanger. For a good general impression of the project, see chapter 6. The heat exchanger forms a part of a component in a heat pump system, called Thermia Aer 5, which uses air from outside as a heat source. The main target of the project was to examine and evaluate sound emission from the heat exchanger and to get different proposals on possible preventive measures in order to lower sound emission. It was not allowed to reduce the heat exchangers ability to collect energy. In the end of the project a simple prototype was built which took advantage of some of the design proposals. The sound emission from the prototype was reduced. Another target, formulated by ourselves, was to examine different possibilities to increase the capacity of the heat pump system by combining it with solar collectors. The heat pump system combined with solar collectors also produces reduced sound emission. Even some aesthetic aspects have been taken into consideration. Below, four different proposals of ideas are introduced that can increase the performance of the heat exchanger: The first solution was to direct the air exhaust upwards instead of the tangential exhaust on the present heat exchanger. This makes it more improbable that a high frequency sound wave should reach the surrounding area. Sound with high frequency doesn’t spread so much in a sideways direction. An increase of the battery area makes it possible to lower the air volume flow, because of the increased potential for energy output. These two measures reduced the sound level with a proximal amount of about 10 dB. In addition, an increased exchange battery area increases the heat factor (COP) due to the frost distribution on the battery. Solution number two include a solar panel that, due to the lack of direct vaporization in the heat pump system, is possible to serial connect direct on the brine or indirectly to the water accumulation tank. The solar panel gives hot water in the summer and an additional energy output the rest of the year. The third solution is a wall mounted air solar panel which gives the air a higher input temperature to the air heat exchanger. This is a very simple and cost effective solution. The fourth solution is to let the whole roof of the house act as a solar collector as the pictures 6-1 describes. The sun heats the roofing tile which, in turn, heats streaming air that reaches the heat exchanger. The tile can been made of tiling, concrete - or preferably - transparent glass. Furthermore heat loss from the roof and ventilation is prevented. Another interesting solution that reduces sound emission is to force air through the exchanger with a high electric voltage field. Further information chapter: 6.6.