Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Separierte Analyse der Biege- und Kontaktpressungseinflüsse auf die Zahnflankenbruchgefahr von Stirnrädern

Aufgrund der fortschreitenden Tragfähigkeitsoptimierung hinsichtlich Grübchen- und Zahnfußtragfähigkeit kommt es vermehrt zu Zahnflankenbrüchen in der industriellen Praxis. Der Zahnflankenbruch wird durch die Primärbeanspruchung infolge Hertz‘scher Kontaktabplattung, die Sekundärbeanspruchung infolge Querschub, Biegung und Stauchung, und die Beanspruchung infolge Eigenspannungen beeinflusst. Der Einfluss von Eigenspannungen auf die Zahnflankenbruchtragfähigkeit wird im laufenden Forschungsvorhaben IGF 20150 untersucht. Der quantifizierbare Einfluss von Primär- und Sekundärbeanspruchung auf die Zahnflankenbruchgefahr bleibt im Stand der Technik derzeit unbeantwortet. Das Ziel des Forschungsvorhabens ist der Nachweis und die Quantifizierung des Einflusses von Primär- und Sekundärbeanspruchung auf die Zahnflankenbruchtragfähigkeit sowie Gestaltungshinweise zur geometrischen Optimierung von Stirnrädern hinsichtlich Zahnflankenbruchgefahr. Dazu wird ein Methodenträger aufgebaut, experimentell validiert und dem Anwender zur Verfügung gestellt, mit dessen Hilfe FE-basierte Variantenrechnungen durchgeführt werden können. Abschließend werden Gestaltungshinweise zur gezielten makro- und mikrogeometrischen Optimierung von Stirnrädern hinsichtlich der Zahnflankenbruchgefahr erarbeitet. Von den Ergebnissen des Forschungsvorhabens profitieren KMU, welche geringe Stückzahlen produzieren (z.B. Sonder- und Hochleistungsgetriebebau mit Losgröße eins) und auf eine hohe Qualität und geringe Schadensanfälligkeit der exportierten Produkte angewiesen sind. Durch Nutzung des zur Verfügung gestellten Methodenträgers und durch Einbindung der gestalterischen Hinweise aus dem geplanten Forschungsvorhaben können Getriebe, bei denen der Zahnflankenbruch den lebensdauerbegrenzenden Schadensmechanismus darstellt, gezielt modifiziert und in ihrer Leistungsdichte gesteigert werden. Somit können Getriebe in ihrer Baugröße verkleinert, ressourceneffizient gefertigt und betrieben werden.