Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Entwicklung von Auslegungsstrategien für anregungsoptimale Flankenkorrekturen bei praxisnahen Verzahnungshauptgeometrien und Tragfähigkeitsmodifikationen

Flankenwelligkeiten ermöglichen bei Stirnrädern neue Auslegungsstrategien zur Begegnung der Zielkonflikte hinsichtlich Tragfähigkeit, Anregungsverhalten und Fertigbarkeit der Flankenform (s. FVA 338 VI). Diese Korrekturformen ermöglichen nun eine Übertragung auf Verzahnungen unterschiedlicher, praxisnaher Hauptgeometrien. Um die Modifikationen der industriellen Anwendung zugänglich zu machen, sind Auslegungs-strategien abzuleiten, welche praxisnahe Tragfähigkeitskorrekturen, deren Einfluss auf das Anregungsverhalten und die Fertigungsabweichungen einbeziehen.

Es werden für Verzahnungen unterschiedlicher Hauptgeometrien unter Definition von Tragfähigkeits- und Anregungslasten teilungsperiodische Flankenmodifikationen abgeleitet, welche sich durch Schleifen darstellen lassen. Die Flankenformen aus FVA 338 VI bilden dabei die Ausgangsbasis. Es werden Varianten für Versuche an der Forschungsstelle sowie für eine Praxisverzahnung eines Getriebeherstellers ausgelegt. Die Versuchsräder werden vermessen, Abweichungen dokumentiert, die Auslegungen ggf. angepasst und am Prüfstand hinsichtlich des Anregungsverhaltens untersucht. Parallel werden Varianten mit Standardkorrekturen ausgelegt und getestet.

Mit den Auslegungen wird die Vereinbarkeit von Tragfähigkeitszielen, möglichen Flankenformabweichungen durch den Schleifprozess und deren Auswirkungen auf die resultierenden Flankenwelligkeiten zur Optimierung des Anregungsverhaltens erstmalig umfassend für praxisnahe bzw. im praktischen Einsatz befindliche Verzahnungen untersucht und dokumentiert. Da auch Standardkorrekturen ausgelegt und experimentell untersucht werden, wird im Vergleich das Potential der Flankenwelligkeiten ersichtlich.

Die zu erarbeitenden Auslegungsstrategien sind für KMU direkt nutzbar und ermöglichen so einen hinsichtlich Auslegungsprozess und Betriebsverhalten gewinnbringenden Einsatz neuartiger Flankenmodifikationen in der Praxis.

Ergebniszusammenfassung:

Es wurde die Entwicklung und experimentelle Validierung von anregungsoptimalen periodischen Flanken- korrekturen bei praxisnahen Verzahnungshauptgeometrien und Tragfähigkeitsmodifikationen untersucht. Auf Basis mehrerer anregungsarmer Verzahnungshauptgeometrien wurden Modifikationen zur Sicherstellung der Tragfähigkeit abgeleitet und mit an den Eingriffsverhältnissen angepassten teilungsperiodischen Korrekturen kombiniert. Die Auslegung der teilungsperiodischen Modifikationen erfolgte vor der Zielsetzung der optimalen Anregungsminimierung einer angestrebten Ziellast oder vor der Zielsetzung der Verbesserung des Anregungs- verhaltens über einen möglichst breiten Lastbereich. In Abstimmung mit dem projektbegleitenden Ausschuss wurden die theoretisch und fertigungstechnisch vielversprechendsten Flankenmodifikationen in das Versuchsprogramm aufgenommen. Die Detailauslegung wurde in enger Abstimmung mit den beiden Unternehmen Reishauer und Liebherr erarbeitet, die im Anschluss die Hartfeinbearbeitung der Prüfräder mittels Wälzschleifen durchführten. Die geschliffenen Räder wurden an der Forschungsstelle topografisch vermessen und das Anregungsverhalten unter Berücksichtigung der gemessenen Topografien nachgerechnet. Die Ergebnisse zeigen die derzeitigen Möglichkeiten, auch sehr komplexe Mikrogeometrievorgaben mit Wellenamplituden im Submikro- meterbereich mit einer sehr hohen Genauigkeit zu fertigen. Auf Basis der experimentellen Untersuchungen an den Prüfständen der Forschungsstelle konnte die Effektivität der teilungsperiodischen Flankenkorrekturen zur Anregungsoptimierung bei praxisnahen Verzahnungshauptgeometrien nachgewiesen werden. Das Potential der teilungsperiodischen Modifikationen im Hinblick auf die Trennung der beiden Auslegungsgrundsätze Tragfähigkeit und Optimierung des Anregungsverhaltens konnte durch das Forschungsvorhaben auch bei praxisnahen Verzahnungshauptgeometrien bestätigt werden. Das Ziel des Forschungsvorhabens wurde erreicht.