LeKkA - Leichtbaupotentiale von Kunststoffgetrieben mit sich kreuzenden Achsen

Abstract

Das Forschungsvorhaben „LeKkA - Leichtbaupotentiale von Kunststoffgetrieben mit sich kreuzenden Achsen“, das an der Forschungsstelle für Zahnräder und Getriebesysteme (FZG) der Technischen Universität München (TUM) durchgeführt wurde, hatte das Ziel der Entwicklung eines Prüfverfahrens, mit dem die Tragfähigkeit und der Wirkungsgrad von Kunststoff-Schraubradgetrieben untersucht werden kann. Dabei wurden theoretische Untersuchungen mit experimentellen Studien kombiniert. Der Fokus wurde auf die Werkstoffpaarung PEEK/PEEK gelegt, die ein hohes Leichtbaupotenzial bietet. Zu den theoretischen Untersuchungen gehörte die Entwicklung eines Berechnungsmodells für die Flanken- und Massentemperaturen. Dabei wurde die Temperaturabhängigkeit der Werkstoffkennwerte von Kunststoffen berücksichtigt. Zusätzlich wurde eine Methode zur Bestimmung der Schmierfilmdicke eingeführt, die speziell für die bei Schraubradgetrieben vorliegenden kinematischen Gegebenheiten und Punktkontakt sowie für Kunststoff/Kunststoff-Paarungen ausgelegt ist. Darüber hinaus wurde ein universeller Prüfstand konzipiert, konstruiert und in Betrieb genommen, der die speziellen Bedingungen und Herausforderungen von Kunststoffgetrieben mit gekreuzten Achsen berücksichtigt. Mit diesem Prüfstand wurden umfangreiche Tests durchgeführt und das Verschleiß-, Grübchen- und Anschmelzverhalten sowie der Wirkungsgrad einer eigens ausgelegten Prüfverzahnung untersucht. Die Ergebnisse bestätigen die Eignung des Prüfstandes zur Untersuchung von Kunststoffgetrieben. Die experimentellen Untersuchungen des Forschungsvorhabens liefern wichtige Erkenntnisse über das Verhalten von Kunststoff-Schraubradgetrieben unter verschiedenen Betriebsbedingungen. Es zeigte sich, dass bei Schraubradgetrieben mit der Werkstoffpaarung PEEK/PEEK Verschleiß den dominierenden Schadensmechanismus darstellt. Die experimentellen Ergebnisse bilden somit eine Basis für die Optimierung der Tragfähigkeit und des Wirkungsgrades von Kunststoffgetrieben mit gekreuzten Achsen.

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