Studie zum Einfluss wiederkehrender Schubanteile auf die lokale Zahnfußtragfähigkeit von schrägverzahnten Stirnrädern

 

Ausgangssituation

Der Einsatz von Stirnradgetrieben ist durch einen steigenden Anteil von Beanspruchungszyklen im Schubbetrieb, beispielsweise bei der Rekuperation in Hybridfahrzeugen oder in Hebezeugen und Pumpspeicherkraftwerken, gekennzeichnet. Der Einfluss einer wechselnden Beanspruchung im Zahnfuß durch eine unmittelbare Belastungsfolge von Zug- und Schubzyklen auf die Tragfähigkeit wurde bereits an Gerad- und Schrägverzahnungen untersucht. Es zeigen sich Unterschiede in der Biegewechselfestigkeit von Gerad- und Schrägverzahnungen von bis zu 10 % bei reiner Wechsellast. Eine Berücksichtigung der Häufigkeit und Länge von Schublastwechselzyklen wurde in Stichversuchen im Pulsatorversuch an Geradverzahnungen analysiert. Der Einfluss auf die Zahnfußtragfähigkeit von Schrägverzahnungen, insbesondere im Laufversuch, ist derzeit unbekannt, da für diesen Fall bisher keine Untersuchungsergebnisse vorliegen. Allerdings ist das Thema z.B. infolge der Elektrifizierungsbestrebung hochrelevant und verlangt zügige Antworten.

Forschungsziel

Das Ziel des Vorhabens ist die Einordnung des Einflusses von Schublastwechselanteilen bezüglich Zykluslänge und -häufigkeit auf die Zahnfußtragfähigkeit von gerad- und schrägverzahnten Stirnrädern. Anhand der Ergebnisse kann in der Praxis eine Abschätzung erfolgen, ab wann Schublastwechsel in der Lastkollektivbetrachtung für die Tragfähigkeitsberechnung betrachtet werden müssen und ob es einem erweiterten lokalen Rechenverfahren bedarf.