Großgetriebe

Abgeschlossen: Graufleckigkeit ist ein Zahnradphänomen, bei dem mikroskopisch kleine Ausbrüche die Flankenoberfläche mattgrau erscheinen lassen. Diese Graufleckigkeit führt, wenn sie z.B. in Getrieben von Windenergieanlagen auftritt, häufig zu Reklamationen, da die Entstehung von Grauflecken und deren weitere Auswirkungen auf den Ermüdungsfortschritt nicht endgültig erforscht sind.

Ziel des Forschungsvorhabens ist die Untersuchung des Einflusses von Schmierstoff und Profilkorrekturen auf die Entwicklung von Grauflecken. Die Messergebnisse sollen die zurzeit gültigen Rechenverfahren zur Graufleckentragfähigkeit nach der ISO/TR 15144 1, Schrade und nach Walkowiak für große Baugrößen bestätigen und absichern. Es erfolgten  Prüfstandsversuche an einem Großgetriebeprüfstand (a = 447,33 mm, mn = 22 mm) sowie Vergleichsversuche am Standard-Verspannungsprüfstand (Achsabstand 91,5 mm; Modul 4,5 mm).

Die Schmierstoffuntersuchungen zeigen sowohl an den Verzahnungen des Standard-Verspannungsprüfstandes als auch an denen des Großgetriebeprüfstandes keine Grauflecken. Somit kann die Graufleckentragfähigkeitsstufe von Schmierstoffen auch auf große Getriebe übertragen werden. Bei den Profilkorrekturen wirken sich große Kopfeckradien und harmonische Übergänge zwischen der Evolvente und der Korrektur positiv auf die Graufleckentragfähigkeit aus. Der Kopfeckradius sollte im Bereich zwischen mn/2 < rk < mn liegen und begrenzt sich ungefähr auf eine Länge im Zahnkopf von rl mn/5. So lassen sich Korrekturen auslegen, die sowohl eine höhere Sicherheit gegen Grauflecken als auch gegen Grübchen haben.
 

Graufleckentragfähigkeit von Großgetrieben IV

Die Entwicklung der Graufleckenfläche und deren Auskolkung an der Verzahnung vom Großgetriebe ließen sich mit Hilfe eines Konturmessgerätes von der Firma Mahr, welches die Zahnflanken in Profilrichtung durch den Wartungsdeckel misst, relativ schnell und reproduzierbar dokumentieren.  Die Stillstandszeit des Prüfstandes betrug dabei bedingt durch notwendige Abkühlung der Zahnflanke ungefähr 20 h. Somit lassen sich Profilformabweichungen am Großgetriebe ohne großen Montageaufwand ermitteln.

Die Vergleiche mit den aktuellen Berechnungsverfahren zeigen, dass die Verfahren auch für großmodulige Verzahnungen anwendbar sind. Die ISO/TR 15144-1 ermittelt Zahnflankenbereiche, die eine erhöhte Gefahr zur Graufleckenbildung aufweisen. Für die in diesem Vorhaben verwendeten großmoduligen Verzahnungen liegt die Sicherheitsgrenze bei S? = 1,5 und für die kleinmoduligen Verzahnungen bei S? = 1,1. Somit liegen diese Werte unterhalb der Sicherheitsgrenze von S?_zul = 2 und das Verfahren ist mit ausreichender Sicherheit anwendbar. Die Berechnungen der Auskolkungstiefen nach Walkowiak zeigen eine sehr gute Übereinstimmung mit den Versuchen und der Algorithmus nach Schrade ergibt für alle Versuche eine größere Auskolkungstiefe als die Messung. Des Weiteren wurde ein Rissmodell der Forschungsstelle durch die Versuche bestätigt.

Downlaod: Kurzbeschreibung

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