Bei der Entwicklung von Getriebesystemen sind ein hoher Wirkungsgrad und eine ausreichende Tragfähigkeit maßgebliche Entwicklungsziele. Ein optimierter Schmierstoffhaushalt eines Getriebes gewährleistet eine ausreichende Schmierung und Kühlung von Maschinenelementen wie beispielsweise von Zahnrädern und Wälzlagern. Anhand der computergestützten Strömungssimulation (engl. Computational Fluid Dynamics, CFD) können relevante Informationen zum Schmierstoffhaushalt bereits früh im Entwicklungsprozess gewonnen und somit eine zielgerichtete Getriebeentwicklung gestärkt werden. Ziel des Forschungsvorhabens FVA 857 I „Simulation Getriebeölströmung“ war die Entwicklung und Validierung einer Simulationsmethodik zur CFD-Simulation der Ölströmung und lastunabhängigen Verzahnungsverlustleistung in tauchgeschmierten Getrieben und die Ableitung einer Handlungsempfehlung zur Getriebeölströmungssimulation. Mit der entwickelten Simulationsmethodik konnte der Einfluss von ölspezifischen und geometrischen Parametern auf die Ölverteilung untersucht werden, wie in Abb. 1 beispielhaft gezeigt. Mit den Simulationsergebnissen wurde auch ein grundlegendes Verständnis über die Interaktion von Zahnrädern mit Öl und Luft entwickelt, bei der sich besonders Druck- und Scherkräfte als relevant herausstellten. Es zeigte sich, dass die Ölverteilung einen maßgeblichen Einfluss auf das lastunabhängige Verzahnungs­verlust­moment aufweist.

Einhergehend wurde festgestellt, dass insbesondere die Umfangsgeschwindigkeit, die Drehrichtung und die Schmierstoffviskosität das Verlustmoment beeinflussen. In Abb. 2 ist exemplarisch die simulierte Ölverteilung eines Praxisgetriebes dar­gestellt. Im weiterführenden Projekt FVA 857 II wird das Potential der Smoothed Particle Hydrodyanamics (SPH) Methode zur Getriebe­ölströmungs­simulation von Praxisgetrieben untersucht. In künftigen Projekten kann können thermische CFD-Simulationen zur Untersuchung des Wärmehaushalts von Getrieben untersucht werden.