Schneckengetriebewirkungsgrade

Sichere Berechnungsmethode zur Bestimmung des Gesamtwirkungsgrades von Schneckengetrieben

Im FVA Forschungsvorhaben 729 I „Schneckengetriebewirkungsgrade“ wurde eine Simulationsmethode entwickelt, mit welcher die lokalen Zahnreibungszahlen von Schneckengetrieben mithilfe lokaler tribologischer Größen berechnet werden können. Desweiteren wurde ein Modell zur instationären Temperaturberechnung von Schneckengetrieben entwickelt, welches auf der Methode der thermischen Netzwerke beruht. Durch die Kopplung der Tribosimulation und der thermischen Analyse wurde ein Programm erarbeitet, mit dem der Wirkungsgrad von Schneckengetrieben sowohl für stationäre als auch für instationäre Lastfälle berechnet werden kann. Zur Validierung der Berechnungsmodelle wurden mit Getrieben unterschiedlicher Baugrößen experimentelle Untersuchungen in großem Umfang durchgeführt, wobei auch hier sowohl stationäre als auch instationäre Lastfälle betrachtet wurden. Die Ergebnisse der Versuche wurden mit den Ergebnissen der simulativen Untersuchungen verglichen, wobei eine sehr gute Übereinstimmung gezeigt werden konnte.

Mithilfe von statistischer Versuchsplanung wurde eine Versuchsmatrix mit 3000 unterschiedlichen Getriebevarianten erzeugt, welche anschließend mit dem validierten Simulationsmodell hinsichtlich der Zahnreibungszahl analysiert wurden. Auf Basis dieser Ergebnisse wurde eine vereinfachte Berechnungsmethode für die mittlere Reibungszahl entwickelt, die auf dem Transfer von lokalen auf mittlere, globale tribologische Kennwerte beruht. Diese Näherungslösung wurde mit den Ergebnissen der Parameterstudie verglichen und eine gute Überstimmung erzielt. Das Resultat der Forschungsarbeiten ist letztendlich ein normungsfähiger Berechnungsansatz für den Verzahnungswirkungsgrad von Schneckengetrieben, welcher auf physikalischen Grundsätzen basiert und für ein sehr breites Spektrum an praxisnahen Getrieben anwendbar ist. Die Berechnungsmethode ist mit einfachen Mitteln anwendbar und bietet insbesondere im Bereich kleiner Baugrößen eine erhebliche Steigerung der Berechnungsgüte im Vergleich zur bestehenden Norm.

Das IGF-Vorhaben IGF-Nr. 18275 N der Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V. (FVA) wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.