NVH-Systemsimulation eines Traktors mit hydrostatisch-mechanischem Leistungsverzweigungsgetriebe

Autor/innen

  • Gerwin Pasch
  • Georg Jacobs
  • Joerg Berroth

DOI:

https://doi.org/10.15150/lt.2020.3254

Abstract

Das Noise-Vibration-Harshness(NVH)-Verhalten von Fahrzeugen ist heutzutage ein wichtiges Kaufkriterium. Zur Analyse des NVH-Verhaltens in frühen Phasen des Produktentwicklungsprozesses werden validierte Modellierungsmethoden benötigt. In diesem Beitrag wird eine Methodik zur modellbasierten Prognose des NVH-Verhaltens eines Traktors mit hydrostatisch-mechanischem Leistungsverzweigungsgetriebe (LVG) vorgestellt. Ziel der Modellierungsmethode ist die effiziente Berechnung des durch Getriebeanregungen verursachten Körper- und Luftschalls unter Berücksichtigung eines weiten Betriebs- und Frequenzbereichs. In Anlehnung an die maschinenakustische Schallübertragungskette, die aus Anregungs-, Struktur- und Abstrahlverhalten besteht, wurde ein Gesamtsystemmodell entwickelt, das die Domänen der Hydrostatik, Strukturdynamik und Akustik kombiniert.In diesem Beitrag wird der Aufbau des Systemmodells und dessen Anwendung auf einen Serientraktor mit hydrostatisch-mechanischem LVG vorgestellt. Es werden Simulationsergebnisse für den Körperschall und den abgestrahlten Luftschall über einen weiten Betriebsbereich gezeigt. Der Vergleich mit Messergebnissen zeigt hohe Übereinstimmungen sowohl im Anregungs- als auch im Struktur- und Abstrahlverhalten.

Literaturhinweise

Bettess, P. (1977): Infinite elements. International Journal for Numerical Methods in Engineering 11(1), pp. 53–64, https://doi.org/10.1002/nme.1620110107

Craig, R.R.[J.]; Bampton, M.C.C. (1968): Coupling of substructures for dynamic analyses. AIAA Journal 6(7), pp. 1313–1319, https://doi.org/10.2514/3.4741

Drichel, P.; Jaeger, M.; Müller-Giebeler, M. (2019): Mit elektrischem Antrieb und modellbasierter Systemanalyse nahezu lautlos in die Zukunft. ATZextra 24(S5), S. 52–57, https://doi.org/10.1007/s35778-019-0050-2

Estorff, O. von (2008): Challenges in Technical Acoustics: What Can Be Computed Today. 7. LS-DYNA Anwenderforum, Bamberg 2008 https://www.dynamore.de/de/download/papers/forum08/dokumente/A-I-02.pdf, accessed on 5 June 2020

Ewins, D.J. (2000): Modal Testing. Theory, Practice and Application. Baldock, Research Studies Press

Fiebig, W. (2000): Schwingungs- und Geräuschverhalten der Verdrängerpumpen und hydraulischen Systeme. Vorgehensweise, Maßnahmen und Potential zur Geräuschminderung. Dissertation, Universität Tübingen

Gérard, F.; Tournour, M.; El Masri, N.; Cremers, L.; Felice, M.; Selmane, A. (2002): Acoustic transfer vectors for numerical modeling of engine noise. Journal of Sound and Vibration 36(7), pp. 20–25

Goenechea, E. (2007): Mechatronische Systeme zur Pulsationsminderung hydrostatischer Verdrängereinheiten. Dissertation, RWTH Aachen

Jaeger, M.; Drichel, P.; Müller-Giebeler, M.; Hameyer, K.; Jacobs, G.; Vorländer, M. (2019): Erweiterung NVH Simulationsmodell. Erweiterung der Simulationsmöglichkeiten für maschinenakustische Untersuchungen an E-Motive-Antrieben im Kontext zur Fahrzeugstruktur. FVA (Heft Nr. 1730), Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V.

Jochum, S.; Lange, S.; Wolff, K. (2013): Akustikoptimierung Eines Hydromechanischen Getriebes. ATZoffhighway 6(1), S. 72–79, https://doi.org/10.1365/s35746-013-0072-4

Kauert, P. (1984): Hydraulikpumpen, -motoren und -aggregate. In: Taschenbuch Akustik. Teil 1: Physikalische Grundlagen, Schalleinwirkung auf den Menschen, Lärmschutzforderungen, Messtechnik, Maschinenakustik. Hg. Fasold, W.; Kraak, W.; Schirmer, W., Berlin, VEB Verlag Technik

Knothe, K.; Wessels, H. (2017): Finite Elemente. Eine Einführung für Ingenieure. Berlin, Springer Verlag

Kollmann, F.G. (2000): Maschinenakustik. Grundlagen, Meßtechnik, Berechnung, Beeinflussung. Berlin, Heidelberg, Springer Verlag

Krüger, J.; Meyer, H.J. (2015): Fahrdynamik – Fahrsicherheit – Fahrerplatz. In: Jahrbuch Agrartechnik 2014, Hg. Frerichs, L., Braunschweig, Institut für mobile Maschinen und Nutzfahrzeug, S. 1–10

Marburg, S. (2002): Six boundary elements per wavelength: Is that enough? Journal of Computational Acoustics 10(01), pp. 25–51, https://doi.org/10.1142/S0218396X02001401

McCulloch, C.; Tournour, M.; Guisset, P. (2002): Modal Acoustic Transfer Vectors Make Acoustic Radiation Models Practical for Engines and Rotating Machinery https://support.ansys.com/staticassets/ANSYS/staticassets/resourcelibrary/confpaper/2002-Int-ANSYS-Conf-209.pdf, accessed on 5 June 2020

Mesquita, E.; Pavanello, R. (2005): Numerical methods for the dynamics of unbounded domains. Journal of Computational and Applied Mathematics 24(1), https://doi.org/10.1590/S0101-82052005000100001

Müller-Giebeler, M.; Drichel, P.; Jäger, M.; Klein, J.; Wegerhoff, M.; Rick, S.; Vorländer, M.; Jacobs, G.; Hameyer, K. (2017): Comprehensive model for the assessment of the NVH-behavior of electric vehicles. In: Aachen Acoustics Colloquium 2017, 27–29 Oct 2017, Aachen, pp. 75–88

Neher, J. (2012): Rechnerische und experimentelle Untersuchungen der Schallabstrahlung bei Fahrzeuggetrieben. Dissertation, Technische Universität Ilmenau

Pasch, G.; Jacobs, G.; Höpfner, G.; Berroth, J.K. (2019a): Methodik zur modellbasierten NVH-Analyse von Traktoren mit hydrostatisch-mechanischen Leistungsverzweigungsgetrieben. In: Antriebstechnisches Kolloquium ATK 2019, Institut für Maschinenelemente und Systementwicklung der RWTH Aachen, 12.–13.03.2019, Aachen, Books on Demand, S. 309–328.

Pasch, G.; Jacobs, G.; Höpfner, G.; Berroth, J.K. (2019b): Multi-Domain Simulation for the Assessment of the NVH Behaviour of a Tractor with Hydrostatic-Mechanical Power Split Transmission. In: Land. Technik AgEng 2019, Hannover, 8–9 Nov 2019, Düsseldorf, VDI Verlag GmbH (VDI-Berichte 2361), pp. 19–27

Pflüger, M.; Brandl, F.; Bernhard, U.; Feitzelmayer, K. (2010): Fahrzeugakustik. Wien, Springer Verlag

Renius, K.T. (2003): Hydrostatische Fahrantriebe für mobile Arbeitsmaschinen. In: Antriebssysteme für Off-Road-Einsätze. Tagung Garching, 18. und 19. September 2003, VDI-Berichte 1793, Düsseldorf, VDI-Verlag, S. 65–78

Renius, K.T. (2019): Fundamentals of Tractor Design. Cham, Springer Verlag

Rick, S.; Klein, J.; Wegerhoff, M.; Hameyer, K.; Vorländer, M.; Jacobs, G. (2015): E-MOTIVE NVH-Simulationsmodell. Modellbildung zur NVH Simulation eines E-MOTIVE Antriebsstrangs. FVA Heft 1130, Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V.

Schmiechen, P. (1997): Travelling wave speed coincidence. Dissertation, Imperial College of Science, Technology and Medicine, University of London

Siemens (2018): Schall- und Schwingungsphänomene ermitteln durch Simulation und Versuch. https://www.plm.automation.siemens.com/country/de-de/topic/seminar-schallmessung/29816, accessed on 20 May 2020

Simulia (2007): Sound Radiation Analysis of Automobile Engine Covers. Abaqus Technology Brief. https://www.ssanalysis.co.uk/hubfs/KB_Technical_Briefs/Acoustic_Engine_Cover.pdf, accessed on 5 June 2020

Theissen, H. (1984): Die Berücksichtigung instationärer Rohrströmung bei der Simulation hydraulischer Anlagen. Dissertation, Technische Hochschule Aachen

Tournour, M.; Dessart, S.; McCulloch, C. (2002): On the accuracy of vibro-acoustic solutions using the ATV method. In: P. Sas und B. van Hal (Hg.), ISMA 2002, V. International Conference on Noise and Vibration Engineering. Leuven, 16–18 Sept 2002, pp. 2223–2230

Vajna, S.; Weber, C.; Zeman, K.; Hehenberger, P.; Gerhard, D.; Wartzack, S. (2018): CAx für Ingenieure. Berlin, Heidelberg, Springer Verlag

Wegerhoff, M. (2017): Methodik zur numerischen NVH Analyse eines elektrifizierten PKW-Antriebsstrangs. Dissertation, RWTH Aachen

Young, J.T.; Haile, W.B. (2000): Primer on the Craig-Bampton Method. https://femci.gsfc.nasa.gov/craig_bampton/Primer_on_the_Craig-Bampton_Method.pdf, accessed on 5 June 2020

Downloads

Veröffentlicht

2020-12-23

Zitationsvorschlag

Pasch, G., Jacobs, G., & Berroth, J. (2020). NVH-Systemsimulation eines Traktors mit hydrostatisch-mechanischem Leistungsverzweigungsgetriebe. Agricultural-engineering.Eu, 75(4). https://doi.org/10.15150/lt.2020.3254

Ausgabe

Rubrik

Fachartikel

Am häufigsten gelesenen Artikel dieser/dieses Autor/in