Allgemeines Forschungsberichte

Ganzheitliche Wirkungsgradoptimierung von Schneckengetrieben

FVA 729 II, IGF-Nr. 19461-N

Optimierte Verzahnung mit einem Achsabstand von 100 mm und einem Übersetzungsverhältnis von 20

Low loss worm gearbox

Im Rahmen des FVA-Vorhabens 729 II „Ganzheitliche Wirkungsgradoptimierung von Schneckengetrieben“ wurde der Getriebewirkungsgrad von Schneckengetrieben durch eine kombinierte simulative und experimentelle Vorgehensweise Schritt für Schritt optimiert. Ganzheitlich bedeutet in diesem Fall eine Betrachtung von Schneckengetrieben als System aus mehreren Komponenten, wobei sich die Wirkungsgradoptimierung auf die Verzahnungsauslegung, die Oberflächen der Zahnflanken, die Lagerungen sowie die Viskosität des Schmierstoffes bezieht. Die einzelnen Optimierungsmaßnahmen wurden mithilfe umfangreicher simulativer Studien untersucht.

Zusätzlich wurden Experimente durch-geführt, bei denen die Maßnahmen sukzessive an einem Beispielgetriebe umgesetzt wurden. Hierfür wurde eine optimierte Verzahnung (vgl. Abbildung 1) ausgelegt und bei einem Industriepartner gefertigt. Durch eine Kombination mehrerer Maßnahmen sind Wirkungsgradsteigerungen je nach Betriebspunkt von mehreren Prozentpunkten möglich.

Unter Nennlast betragen die erzielten Effizienzsteigerungen zwischen 3 und 5 Prozentpunkten, was bei Wirkungsgraden von über 90 % (bei einem Getriebe mit einem Achsabstand von 100 mm und einem Übersetzungsverhältnis von 20) eine signifikante Reduktion der Verlustleistung bedeutet. Als Hilfestellungen für Anwender wurden die Forschungsergebnisse in Form einer Konstruktionsrichtlinie, einer Lösungssammlung und einer Hilfestellung zur Auswahl der für den Getriebewirkungsgrad optimalen Schmierstoffviskosität aufbereitet.

Das IGF-Vorhaben IGF-Nr. 19461-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.