LowLoss-Verzahnungen für den Praxiseinsatz vorbereiten

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Murtfeldt Kunststoffe GmbH & Co. KG

SPN Schwaben Präzision Fritz Hopf GmbH

Novotechnik Messwertaufnehmer OHG

Albert Handtmann Elteka GmbH & Co. KG

Bei Kunststoffverzahnungen hoher Verschleiß oder Zahnfußbruch möglich

Für den Einsatz von LowLoss-Verzahnungen in industriellen Anwendungen sind vor allem Lebensdauer und Tragfähigkeit relevant. "Kunststoffverzahnungen unterliegen prinzipiell einer möglichen Schädigung durch zu hohen Verschleiß oder Zahnfußbruch", erläutert Herr Fürstenberger. "Im Trockenlauf müssen darüber hinaus Anschmelzungen aufgrund der thermischen Belastung bedacht werden." Die thermischen Grenzleistungen werden anhand von Stufentests ermittelt. Dabei wird auf konstanten Lastniveaus die Drehzahl schrittweise gesteigert, bis es zu einem Ausfall der Verzahnungen aufgrund von Anschmelzungen der Zahnflanken kommt. Zur Erfassung der dabei entstehenden Temperaturen werden Messungen mit Widerstandsthermometern durchgeführt.

Um die Lebensdauergrenzen zu bestimmen, werden daher Dauertests auf unterschiedlichen Lastniveaus bis zu einem Ausfall der Verzahnungen durchgeführt. Die Belastungen liegen dabei über den üblichen Bedingungen in der Praxis, was die Versuchslaufzeiten minimiert. Die Drehzahl wird so angepasst, dass ein thermisches Versagen der Verzahnungen ausgeschlossen werden kann. Anhand statistischer Auswerteverfahren wird aus den Versuchslaufzeiten die Tragfähigkeit der Werkstoffe bestimmt.

Der Verschleiß wird nach definierten Lastwechselzahlen gravimetrisch bestimmt. Darüber hinaus werden Topographiemessungen der Zahnflanken durchgeführt. Zur Beurteilung der Schädigungsmechanismen werden unter anderem FEM Berechnungen herangezogen, da die bekannten analytischen Berechnungsansätze bei derartig extremen Zahnradauslegungen nicht gültig sind (Bild 4).

Weitere Untersuchungen der LowLoss-Verzahnungen folgen

In den kommenden Monaten untersuchen die Forscher die LowLoss-Verzahnungen hinsichtlich ihrer Reibungsverluste und der thermischen Grenzleistung und führen Versuchsreihen zur Beurteilung der Tragfähigkeit und des Verschleißverhaltens durch. In einem abschließenden Schritt wird dann das Geräuschverhalten der LowLoss-Varianten analysiert.

"Wir sind offen für interessierte Unternehmen, die in Ihren Anwendungen LowLoss-Lösungen mit uns testen möchten", so der Technische Leiter der Handtmann Elteka, Dipl.-Ing. Georg Petzinger.

Im Rahmen des bis 2012 laufenden Forschungsprojektes gibt es Möglichkeiten, die bisherigen Ansätze im industriellen Praxiseinsatz zu prüfen. Aufgrund der exzellenten Trockenlaufeigenschaften, der guten Dämpfung und des geringen Massenträgheitsmomentes sind Kunststoffzahnräder prädestiniert für Anforderungen im Bereich der Medizintechnik, der Lebensmittelverarbeitung oder der Papierindustrie. (mi)

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