Forschungsberichte

Schnecken-Schraubradgetriebe II

FVA 452 II, IGF-Nr. 16984 N

Abgeschlossen: Tragbildentwicklung an Schnecken-Schraubradgetrieben   

Schnecken-Schraubradgetriebe sind deutlich unempfindlicher gegenüber Einbauabweichungen als herkömmliche Schneckengetriebe. Ein Schnecken-Schraubradgetriebe entspricht einem Schneckengetriebe, bei dem der Fräser für die Fertigung des Schneckenrades im Vergleich zur Schnecke deutlich im Durchmesser vergrößert ist. Die Verwendung eines vergrößerten Fräsers führt zu einer Art Breitenballigkeit auf der Flanke des Rades, wodurch sich ein unvollständiges Tragbild einstellt. Auf Grund von abrasivem Verschleiß am Rad wächst das Tragbild im Betrieb an.

Im Rahmen des Forschungsvorhabens werden umfangreiche, experimentelle Untersuchungen zum Einlaufverhalten von Schneckengetrieben mit unvollständigem Tragbild hinsichtlich Tragbildentwicklung, Verschleiß und Grübchen durchgeführt. Dabei wird der Einfluss der Baugröße, der Werkstoffpaarung, der Betriebsbedingungen und der Fräservergrößerung analysiert. Auf Basis der Versuchsergebnisse wird eine lokale Simulations- und Berechnungsmethode zur Verschleißtragfähigkeit von Schneckengetrieben mit unvollständigem Tragbild entwickelt und validiert. Dabei werden innerhalb eines iterativen Algorithmus die Flanken des Schnecken-Schraubrades um lokale Verschleißabträge korrigiert. Die Korrektur erfolgt auf Basis eines abstandsabhängigen Verschleißgesetzes, d.h. Flankenpunkte, die kleine Flankenabstände zur Schnecke aufweisen werden um größere Verschleißabträge modifiziert. Dies kann mit einem langsam voranschreitenden Schleifprozess der Schnecke am Rad verglichen werden.

Die zeitliche Kalibrierung der Simulationsmethode erfolgt, indem die Mittelwerte der lokalen Flankenpressungen, Gleitwege und Schmierfilmhöhen in die Gleichungen zur Berechnung der Verschleißtragfähigkeit nach DIN 3996 eingesetzt werden. Durch die iterative Simulationsweise können die zeitlich veränderlichen Belastungen auf der Flanke von Schnecken-Schraubrädern erfasst werden. Der Vergleich von Simulations- und Versuchsergebnissen zeigt gute Übereinstimmung hinsichtlich Betriebsverschleiß und Tragbildentwicklung.

Das IGF-Vorhaben 16984 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.

Exemplarisches Tragbild eines Schnecken-Schraubrades