Stirnradgetriebe

Stirnräder finden sich in den meisten Getriebeanwendungen. Einen entscheidenden lebensdauerbegrenzenden Faktor stellt die Zahnradtragfähigkeit dar. Am Lehrstuhl IFA werden in simulativen und experimentellen Forschungsvorhaben die Grenzen der Zahnradtragfähigkeit untersucht.

Reibung und Verschleiß von Stirnradgetrieben werden maßgeblich vom eingesetzten Schmierstoff beeinflusst. Der Schmierfilmaufbau im belasteten Zahneingriff wirkt sich auf Rissbildungsprozesse in der äußersten Randschicht aus. Graufleckigkeit und Grübchenbildung sind Folgeerscheinungen. Triboschichten im Bereich weniger Nanometer auf den Zahnflankenoberflächen reduzieren die örtliche Reibung und optimieren damit den Wirkungsgrad der Getriebestufe. Mit unseren Zahnradverspannungsprüfständen unterstützen wir die Schmierstoffindustrie bei der Feinabstimmung von Getriebeschmierölen. Simulativ schätzen wir außerdem die Verschleißbildung mit einer eigens entwickelten Software ab.

Speziell in der Windenergie oder in Schiffantrieben werden großmodulige Zahnräder eingesetzt. Optimierte Fertigungsprozesse bergen im Bereich der Großgetriebe Tragfähigkeitspotentiale, die durch die klassischen Normberechnungen nach ISO 6336 nicht wiedergegeben können. In unserem Prüffeld betreiben wir weltweit einzigartige Zahnradverspannungsprüfstände und einen Großlastresonanzpulsator, mit denen die Zahnflanken- und Zahnfußtragfähigkeit von Großgetrieben experimentell untersucht werden können.

Der Schadensmechanismus der Fresstragfähigkeit bedarf insbesondere bei Turbogetrieben eine entscheidende Betrachtung. In Betracht steigender Leistungsdichten und der Elektromobilität wird die Umfangsgeschwindigkeit im Zahneingriff stetig gesteigert. Die Wärmeentwicklung auf der Flanke beeinflusst maßgeblich die Fresstragfähigkeit. Mit einem Zahnradverspannungsprüfstand, mit dem Stirnradgetriebestufen bis 100 m/s getestet werden können, erforschen wir Potentiale in der Fresstragfähigkeit.