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Zahnradauslegung Optimierter Zahneingriff durch gezielt verformte Zahnräder

Von Dr.-Ing. Franz-Werner Adrian, Adrian Technologies, Prof. Jörg Adrian, Technische Hochschule Nürnberg Georg Simon Ohm 5 min Lesedauer

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Technische Hochschule Nürnberg Georg Simon Ohm
GWJ Technology GmbH
MDESIGN group
KISSsoft AG

Um beim Zahnrad das Tragbild der Zähne für alle Lastzustände zu optimieren, wird eine lastabhängige, gezielte Verformung des Radkranzes erzeugt, sodass das Zahnrad senkrecht zur Mittellinie der unverformten Welle bleibt.

Die Idee des Projektes ist es, Zahnräder so auszulegen, dass das Tragbild nicht nur bei einer bestimmten Last, sondern über einen weiten Einsatzbereich hinweg optimal ist.(Bild: antonmatveev - stock.adobe.com)
Die Idee des Projektes ist es, Zahnräder so auszulegen, dass das Tragbild nicht nur bei einer bestimmten Last, sondern über einen weiten Einsatzbereich hinweg optimal ist.
(Bild: antonmatveev - stock.adobe.com)

Aktuelle Praxis im Maschinenbau ist es, das Tragbild und damit die Leistungsfähigkeit der Zahnräder nur für einen bestimmten Lastpunkt zu optimieren. Die zu übertragende Last beziehungsweise das zu übertragende Moment variiert jedoch in fast allen Anwendungen über die Zeit. Dadurch wird die Zahnradstufe überwiegend in nicht optimalen Betriebspunkten betrieben. Hier steckt Verbesserungspotenzial, erkannte man beim Antriebstechnik-Hersteller Adrian Technologies GmbH und der Fakultät Maschinenbau und Versorgungstechnik an der TH Nürnberg während eines gemeinsamen Projektes vor zwei Jahren. Die Beteiligten setzen sich das Ziel, ein optimiertes Tragbild der Zahnräder über einen weiten Einsatzbereich zu erreichen. Die Idee war, den Zahneingriff durch gezielt verformte Zahnräder zu verbessern. Die analytischen Berechnungen und die Simulationen sind vielversprechend.

In der Zahnradauslegung kommt dem Tragfähigkeitsnachweis [5] eine besondere Bedeutung zu. Die ideale Anlage von zwei kämmenden Zähnen mit einer großen Anlagefläche über der gesamten Zahnbreite stellt sich auch bei geradverzahnten Zahnrädern nicht immer ein. Das Tragbild wird durch eine Vielzahl an Einflussfaktoren negativ beeinflusst:

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