Berechnungsmethode zur Pittingtragfähigkeit von Verzahnungen auf Basis lokaler Spannungen im geschmierten Wälzkontakt
Forschungsthema
| Kurztitel | Erweiterte Pittingtragfähigkeit |
| Projektbeginn | Q4/2024 |
| Förderung | FVA-Nr. 1040/IV Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V., FVA |
| Projektpartner | Werkzeugmaschinenlabor WZL, RWTH Aachen |
| Kontakt | Dr.-Ing. T. Tobie |
Projektbeschreibung
Für den sicheren Betrieb einer Verzahnung ist die möglichst zuverlässige Kenntnis der Grübchentragfähigkeit eine erforderliche Voraussetzung. Ein genormtes Berechnungsverfahren zur Bestimmung der Grübchentragfähigkeit bildet DIN 3990-2 bzw. ISO 6336-2 ab. Die dortige Berechnung stützt sich auf die Hertz’sche Pressung einer charakteristischen Eingriffsstellung als maßgebliche, schadensinitiierende Beanspruchung. Entsprechend dieser Vorgehensweise wird eine globale Grübchentragfähigkeit einer Verzahnung ermittelt.
Nach experimentellen Untersuchungen beeinflussen weitere Größen neben der Hertz’schen Pressung die Grübchentragfähigkeit. Diese werden mit dem aktuellen Stand der genormten Berechnungsverfahren zur Bestimmung der Grübchentragfähigkeit nach DIN 3990-2 und ISO 6336-2 nicht vollständig erfasst. In der Literatur liegen jedoch Möglichkeiten vor, weitere Spannungsanteile im oberflächennahen Bereich geschmierter Wälzpaarungen zu ermitteln. Eine vollständige Zusammenführung dieser Aspekte zur Ermittlung der Grübchentragfähigkeit wurde bisher nicht durchgeführt.
Gegenstand dieses Projekts ist eine erweiterte Berechnung der lokalen Grübchentragfähigkeit in einer Methode durch die Zusammenführung bekannter Einflussgrößen. Hierzu erfolgt die Anwendung und Umsetzung in den Programmen RIKOR (Betreuung durch FZG, TU München) und STIRAK (Betreuung durch WZL, RWTH-Aachen) auf Basis der Erkenntnisse bereits abgeschlossener Forschungsvorhaben. Über eine modulbasierte Berechnungsmethode mit standardisierten Schnittstellen wird unter Berücksichtigung u.a. der technischen Oberfläche und des Eigenspannungszustands der lokale Spannungszustand beginnend an der Werkstoffoberfläche in die Werkstofftiefe hinein bestimmt. Unter Anwendung von Vergleichsspannungshypothesen und Festigkeitshypothesen wird eine Möglichkeit zur erweiterten Bestimmung der lokalen Grübchentragfähigkeit geschaffen.