A022

Größeneinfluß auf die Zahnfußfestigkeit

(A022 S 24/12/88)

Laufzeit der Forschungsarbeiten: 1. Januar 1989 – 31. Dezember 1996

Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist die experimentelle Ermittlung von Festigkeitswerten an systematisch variierten Zahnrädern im Bereich von Modul mn = 3 bis 20 mm.

Die Auslegung von Zahnrädern erfolgt in der Regel nach genormten Berechnungsmethoden, beispielsweise nach DIN 3990 oder ISO 6336, die sich weitgehend auf Untersuchungsergebnisse an Prüfrädern mit Modul mn = 5 mm stützen. Die Tragfähigkeit größerer Zahnräder wird durch den Größenfaktor beschrieben, der durch die vorliegenden Versuchsergebnisse experimentell abgesichert werden soll.

Durch Zahnfußtragfähigkeitsversuche auf Pulsatoren mit anschließender Umrechnung auf umlaufende Zahnradgetriebe werden Festigkeitswerte an Zahnrädern ermittelt. Das umfangreiche Untersuchungsprogramm beinhaltet die systematische Variation von Werkstoff, Wärmebehandlungsverfahren, Einsatzhärtetiefe bzw. Vergütungsfestigkeit, Modul und Zahnbreite. Dabei ist die Verzahnungsgeometrie der verschiedenen Modulvarianten geometrisch ähnlich.

Die wesentlichen Ergebnisse lassen sich folgendermaßen zusammenfassen:

I Bei den einsatzgehärteten Zahnradvarianten hängt der festgestellte Einfluß des
Moduls auf die Zahnfuß-Dauerfestigkeit vom Werkstoff ab. Einsatzstähle mit hoher Härtbarkeit, wie 17CrNiMo6 oder 17NiCrMo14, zeigen einen geringeren Einfluß der Baugröße als weniger gut härtbarer Einsatzstahl, wie 16MnCr5.

I Die Zahnfuß-Dauerfestigkeit von Zahnrädern mit Modul mn = 3 mm ist bei allen
untersuchten Einsatzstählen höher als bei Modul mn = 5 mm.

I Bei einsatzgehärteten Zahnrädern kann kein systematischer Zusammenhang
zwischen Zahnbreite und dauerfest ertragbarer Zahnfußspannung festgestellt werden.

I Bei den Zahnradvarianten zeigt sich ein im Vergleich zur DIN 3990 stärkerer Einfluß
des Moduls auf die Zahnfuß-Dauerfestigkeit.

Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist die experimentelle Ermittlung von Festigkeitswerten an systematisch variierten Zahnrädern im Bereich von Modul mn = 3 bis 20 mm.

Die Auslegung von Zahnrädern erfolgt in der Regel nach genormten Berechnungsmethoden, beispielsweise nach DIN 3990 oder ISO 6336, die sich weitgehend auf Untersuchungsergebnisse an Prüfrädern mit Modul mn = 5 mm stützen. Die Tragfähigkeit größerer Zahnräder wird durch den Größenfaktor beschrieben, der durch die vorliegenden Versuchsergebnisse experimentell abgesichert werden soll.

Durch Zahnfußtragfähigkeitsversuche auf Pulsatoren mit anschließender Umrechnung auf umlaufende Zahnradgetriebe werden Festigkeitswerte an Zahnrädern ermittelt. Das umfangreiche Untersuchungsprogramm beinhaltet die systematische Variation von Werkstoff, Wärmebehandlungsverfahren, Einsatzhärtetiefe bzw. Vergütungsfestigkeit, Modul und Zahnbreite. Dabei ist die Verzahnungsgeometrie der verschiedenen Modulvarianten geometrisch ähnlich.

Die wesentlichen Ergebnisse lassen sich folgendermaßen zusammenfassen:

I Bei den einsatzgehärteten Zahnradvarianten hängt der festgestellte Einfluß des
Moduls auf die Zahnfuß-Dauerfestigkeit vom Werkstoff ab. Einsatzstähle mit hoher Härtbarkeit, wie 17CrNiMo6 oder 17NiCrMo14, zeigen einen geringeren Einfluß der Baugröße als weniger gut härtbarer Einsatzstahl, wie 16MnCr5.

I Die Zahnfuß-Dauerfestigkeit von Zahnrädern mit Modul mn = 3 mm ist bei allen
untersuchten Einsatzstählen höher als bei Modul mn = 5 mm.

I Bei einsatzgehärteten Zahnrädern kann kein systematischer Zusammenhang
zwischen Zahnbreite und dauerfest ertragbarer Zahnfußspannung festgestellt werden.

I Bei den Zahnradvarianten zeigt sich ein im Vergleich zur DIN 3990 stärkerer Einfluß
des Moduls auf die Zahnfuß-Dauerfestigkeit.

Forschungsstelle 1:
Forschungsstelle für Zahnräder und Getriebebau (FZG), Technische Universität München
www.fzg.mw.tum.de
 
Forschungsleiter 1:
Prof. Dr.-Ing. B.-R. Höhn / Prof. Dr.-Ing. H. Winter
(vorgelegt vom Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau e.V. - VDMA für FKM)

Das Forschungsvorhaben wurde gefördert von der Stiftung Stahlanwendungsforschung im Stifterverband für die Deutsche Wissenschaft e.V.
Bezugsquelle Schlussbericht:
bitte wenden Sie sich an die AVIF