Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Untersuchung der Tragfähigkeitsgrenzen für Grübchen und Verschleiß bei Schneckengetrieben zur Reduktion der Versuchsdauer

Im Vorhaben sollen Schneckengetriebe auf ihre Grübchen- und Verschleißtragfähigkeit untersucht werden. Im Rahmen der Untersuchungen soll eine normfähige Methode zur Ermittlung von Tragfähigkeitskennwerten von Werkstoffen und Schmierstoffen entwickelt werden. Dadurch soll ein möglichst einheitlicher und ressourcensparender Testprozess für Schneckengetriebe hinsichtlich der Schadensarten Grübchen und Verschleiß definiert werden.

Dazu werden Simulationen zur Grübchenentstehung sowie experimentelle Untersuchungen in Einstufenversuchen an Schneckengetrieben durchgeführt. Daraus wird ein Tragfähigkeitskennwert für die Grübchen- und Verschleißtragfähigkeit der untersuchten Werkstoff-Schmierstoff-Paarung ermittelt. Mit den so gewonnenen Erkenntnissen werden Einlauf- und Lastkollektivversuche durchgeführt. Die Erkenntnisse werden in einem Leitfaden zur Versuchsdurchführung dokumentiert. Das so beschriebene Vorgehen wird in Stichversuchen auf weitere Werkstoff-Schmierstoff-Paarungen angewendet.

Entsprechend werden aus diesem Vorgehen Tragfähigkeitskennwerte für die untersuchten Werkstoffe und Schmierstoffe als Ergebnis angestrebt. Begleitend sollen Erkenntnisse zur Streuung von Grübchenschäden sowie zum Verhalten von Rissentstehung und Risswachstum generiert werden. Basierend auf den Ergebnissen dieser Untersuchungen soll ein Leitfaden zur ressourcenoptimierten Versuchsdurchführung an Schneckengetrieben erarbeitet werden, der normfähig ist.

Die Ergebnisse können direkt von der Industrie aufgegriffen und angewendet werden. Vor allem für kleine und mittelständische Unternehmen (KMU), die oft eingeschränkte Möglichkeiten der Versuchsdurchführung zur Absicherung haben, ergeben sich Vorteile und neue Möglichkeiten bei der Entwicklung und Erprobung von Schneckengetrieben. Dies führt zu optimierten Getrieben, die Wettbewerbsvorteile durch Langlebigkeit und Spielarmut bieten.

Ergebniszusammenfassung:

Zentrale Ergebnisse:

Im Forschungsvorhaben wurde im Zuge der theoretischen Untersuchungen ein Simulationsmodell aufgebaut, mit dem die Dauer von Rissentstehung und -ausbreitung, welche infolge zum Grübchenausbruch führen, berechnet wird. Darüber hinaus wurden zur Ermittlung der Flankentragfähigkeit experimentelle Untersuchungen durchgeführt. Dazu wurde der Einfluss der Flankenpressung und Gleitgeschwindigkeit am Schneckengetriebeprüfstand auf die Grübchenentstehungsphase untersucht. Basierend darauf wurde eine Berechnungsvorschrift abgeleitet, mittels derer die Dauer bis zur Grübchenentstehung in Abhängigkeit von der Flankenpressung moderner Schneckenradbronzen bestimmt werden kann. Weiterhin zeigen die Ergebnisse, dass die Gleitgeschwindigkeit einen signifikanten Einfluss auf die Grübchentragfähigkeit ausüben kann. Die gewonnen Erkenntnisse wurden genutzt, um eine Vorgehensweise zur Raffung der Einlaufversuche zu erarbeiten und so die Dauer bis zur Ausbildung eines vollständigen Tragbilds, und somit die gesamte Versuchsdauer, signifikant zu verkürzen.

Anwendungsmöglichkeiten:

Die in diesem Forschungsvorhaben gewonnen Erkenntnisse können zur Verkürzung der Versuchsdauer künftiger Tragfähigkeitsversuche genutzt werden. Besonders bei behandelten, feinkörnigen Bronzewerkstoffen kann die entwickelte Berechnungsmethode herangezogen werden, um eine Grübchenentstehung abschätzen zu können. Mit den erarbeiteten Handlungsempfehlungen zur Raffung der Versuche, ist eine Reduzierung der Versuchsdauer sowie eine Steigerung der Ergebnisgüte möglich. Zudem ist mit diesen Handlungsempfehlungen ein deutlich verkürzter Einlauf durchführbar. Darüber hinaus wird dieses Verfahren als vereinheitlichter Prozess vorgeschlagen, um neben der Reduzierung der Versuchsdauer auch eine bessere Vergleichbarkeit künftiger Versuchsergebnisse zu gewährleisten. Somit können Quereinflüsse reduziert und die Ergebnisqualität weiter gesteigert werden.