Berechnen KISSsoft bekämpft den Zahnflankenverschleiß

Der Zahnflankenverschleiß stellt das dominierende Schadenskriterium bei trockenlaufenden Kunststoff-Zahnrädern dar. Im neuen Release KISSsoft-Version 08/2009 lässt sich nun auch der örtliche Verschleiß im Relativ-Massstab mit Strahlen in Normalrichtung auf der Zahnflanke und die verschlissene Flanke in Echt-Koordinaten grafisch darstellen.

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KISSsoft AG

GWJ Technology GmbH

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Im Medizinal- oder Lebensmittelbereich dürfen Kunststoffgetriebe häufig keinen Schmierstoff enthalten. Diese schmierstofflose Betriebsform wird „Trockenlauf“ genannt. Der Zahnflankenverschleiß stellt das dominierende Schadenskriterium bei trockenlaufenden Kunststoff-Zahnrädern dar und kann nun neu mit KISSsoft berechnet werden. Das Phänomen des Zahnflankenverschleisses bedingt höhere Zahnflankenfestigkeiten, wobei insbesondere mit modernen, faserverstärkten Kunststoffen Zahnradstufen erhebliche Momente übertragen können. Da die Festigkeit von Kunststoffen jedoch stark von der Temperatur abhängig ist, fällt die Ermittlung von Werkstoffkennwerten – mit welchen sich Zahnrad-Auslegungen vornehmen lassen – sehr viel aufwändiger aus als bei Stahlrädern.

In KISSsoft 08/2009 lässt sich der örtliche Verschleiß (im Relativ-Massstab mit Strahlen in Normalrichtung auf der Zahnflanke) und die verschlissene Flanke in Echt-Koordinaten grafisch darstellen. Bei der Interpretation der Resultate ist zu beachten, dass sich durch den zunehmenden Verschleiss der Zahnflanke die lokalen Verhältnisse (Linienlast, Gleitgeschwindigkeit) etwas verändern und dadurch auch die Verschleisszunahme. Bei stark verschlissenen Flanken sind daher Abweichungen von der Realität zu erwarten.

Je nach Geometrie und Belastung können der Verschleiß sowie seine Verteilung über der Zahnflanke sehr unterschiedlich ausfallen. Der lokale Verschleiß lässt sich aus dem spezifischen Gleiten und der Linienlast in jedem Kontaktpunkt berechnen, sofern für den entsprechenden Werkstoff der Verschleißfaktor Jw bekannt ist. Dieser Faktor kann auf Zahnrad-Prüfständen gemessen und dann in Abhängigkeit der Temperatur in KISSsoft hinterlegt werden, wobei diese Prüfstandversuche aufwändig sind. Durch ein einfacheres Prüfverfahren (z.B. Stift-Scheibe-Prüfstand) lässt sich der gewünschte Wert auch approximativ ermitteln. Es wird noch untersucht, wie realitätsgetreu der durch eine vereinfachte Messung sich ergebende Koeffizient Jw ausfällt, und in welchem Grad er auf die Berechnung von Zahnrädern anwendbar ist.

Von SABIC gemessene und KISSsoft zur Verfügung gestellten Daten zu verschiedenen Werkstoffen aus ihrem Portfolio umfassen temperaturabhängige Werte für den Elastizitätsmodul und die statische Biegebruch-Festigkeit sowie Verschleißkennwerte für Trockenlauf.

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