Fresstragfähigkeit Schneckengetriebe
FVA 799 II | IGF-Nr. 01IF22480N
Fresstragfähigkeit von Schneckengetrieben mit Rädern aus festeren Werkstoffen
Die Verwendung von höherfesten Schneckenradwerkstoffen anstelle der herkömmlichen weicheren Bronze- oder Messinglegierungen beruht auf den Vorteilen einer erhöhten Verschleiß- und Zahnfußtragfähigkeit. Die Lebensdauer und Leistungsdichte eines Schneckengetriebes lassen sich durch diese Maßnahme erhöhen. Allerdings steigt durch den Einsatz von Stahl oder Gusseisen als Schneckenradwerkstoff auch die Neigung zur Spontanschadensart „Fressen”. Dabei verschweißen die Zahnkontaktpartner durch Überlastung lokal miteinander und reißen sich durch die Relativbewegung der Rotation wieder los. Es kommt zu einem Materialübertrag und in der Folge zu erhöhtem Verschleiß. Auch aufgrund der erhöhten Wärmeentwicklung ist mit einem Totalausfall des Getriebes zu rechnen.
Das zentrale Ziel des Forschungsvorhabens FVA 799 II besteht in der Weiterentwicklung und Absicherung der im Vorgängervorhaben (FVA 799 I, IGF-Nr. 19564-N-1) vorgestellten Methodik zur Bestimmung der Fresstragfähigkeit von Schneckengetrieben. Diese Methodik setzt sich aus einem Verfahren zur rechnerischen Ermittlung der Fresstragfähigkeit sowie einem standardisierbaren Prüfablauf in Form eines Fresstests zur Ermittlung von Werkstoff-Schmierstoff-Tragfähigkeitskennwerten zusammen.
Im Rahmen theoretischer Untersuchungen wurden lokale Temperatursimulationen durchgeführt, mit der sich die Kontakttemperaturen im Zahnkontakt eines Schneckengetriebes berechnen lassen. Auf Basis dieser Simulationen wurde ein erweitertes Berechnungsverfahren abgeleitet. Durch die genauere Betrachtung der Komponententemperaturen von Schnecke und Schneckenrad sowie die detailliertere Berücksichtigung der lokalen Reibungsverhältnisse im Zahnkontakt wurde die lokale Kontakttemperatursimulation erweitert und das Berechnungsverfahren verfeinert. Außerdem wurden umfangreiche und systematische experimentelle Versuche durchgeführt, die einen signifikanten Einfluss des Einlaufs sowie eine potenzielle Steigerung der Tragfähigkeit durch die Oberflächenbehandlung des Gleitschleifens nachweisen. Die erfolgreiche Anwendung der Methodik in Form eines Fresstests und des Berechnungsverfahrens wird anhand der Untersuchung mehrerer Schmierstoffe demonstriert.
Das Vorhaben IGF-Nr. 01IF22480N der Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V. (FVA) wurde im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages mit den Mitteln der IGF gefördert.
