Untersuchungskonzept zum Einfluss hoher Dehnraten auf die Zahnfußtragfähigkeit

Abstract

ZusammenfassungDer Einsatz von Getrieben in elektrifizierten Antriebssträngen und Flugzeugturbinen führt zu höheren Betriebsdrehzahlen und einer höheren Anzahl von Lastwechseln. Lastwechselzahlen von N > 107 im Ultra High Cycle Fatigue (UHCF) Bereich bewirken eine Abnahme der Dauerfestigkeit von Einsatzstählen. Außerdem steigt mit zunehmender Drehzahl die Dehnrate im Zahnfuß, was ebenfalls einen Einfluss auf die Dauerfestigkeit hat. Aufgrund der geringen Drehzahlen konventioneller Verspannungsprüfstände ist eine Untersuchung der Dehnrateneffekte heute nicht möglich. Darüber hinaus ist die Untersuchung des UHCF-Bereichs wegen der langen Prüfzeiten unwirtschaftlich.Ziel des Berichts ist ein Prüfstandskonzept zur Untersuchung des Einflusses höherer Dehnraten auf die Zahnfußtragfähigkeit von Zahnrädern bei hohen Drehzahlen. Zunächst werden die Leistungsanforderungen an das neue Prüfstandskonzept abgeleitet. Basierend auf diesen Anforderungen wird das Prüfgetriebe unter Verwendung der Norm ISO 6336 ausgelegt. Die Auslegung wird mit einer FE-basierten Zahnkontaktanalyse verifiziert und die erreichbaren Dehnraten im Betrieb analysiert. Abschließend wird das Prüfstandskonzept hinsichtlich der Lastaufbringung, des Lagerkonzepts, des Schmierungskonzepts und der möglichen Schadenserkennung vorgestellt. Der Prüfstand bietet die Möglichkeit, höhere Dehnraten zu untersuchen. Zusätzlich kann der UHCF-Bereich von Getrieben effizienter untersucht werden.