antriebstechnik 12/2016

Zwei-Scheiben-Tribometer mit
variablem Schlupfverlauf
01 WZL
Zwei-Scheiben-Wälzfestigkeitsprüfstand
Christian Brecher, Christoph Löpenhaus, Dieter Mevissen
Der aktuelle und zukünftige Detailgrad bei der Analyse hochbelasteter Wälzkontakte
fordert kontinuierlich neue Prüfstandskonzepte zur genauen und wissensbasierten
Erforschung dieser Maschinenelemente. Für den Zahnflankenwälzkontakt werden derzeit
insbesondere Zwei-Scheiben-Analogieprüfstände für eine gezielte Untersuchung des
tribologischen Systems „Zahnflanke“ verwendet. Durch die Vereinfachungen bei der
Übertragung der Wälzkinematik können jedoch nur diskrete Schlupfzustände der
Eingriffstrecke untersucht werden. In diesem Artikel wird das bestehende Konzept des
Zwei-Scheiben-Prüfstands um ein ungleichmäßig übersetzendes Getriebe erweitert, um die
zahnradtypischen Schlupfbedingungen entlang der Eingriffstrecke exakt beim Wälzen der
Scheiben nachzubilden.
Einleitung und Zielsetzung
Prof. Dr.-Ing. Christian Brecher ist Direktor am Werkzeugmaschinenlabor
WZL an der RWTH Aachen
Dr.-Ing. Dipl.-Wirt.-Ing. Christoph Löpenhaus ist Oberingenieur am
Werkzeugmaschinenlabor WZL an der RWTH Aachen
Dieter Mevissen, M.Sc., ist Mitarbeiter am Werkzeugmaschinenlabor WZL
an der RWTH Aachen
Der Kontakt zweier Zahnflanken stellt ein tribologisches System
dar, das während des Zahneingriffs für jede Wälzstellung seine Eigenschaften
kontinuierlich ändert. Neben den Kontaktkrümmungsradien
der Evolventen von Ritzel und Rad ändern sich sowohl
die Normalkraft als auch die Gleitgeschwindigkeit bzw. der resultierende
Schlupfzustand. Beispielhaft sind in Bild 03 die Makrogeometrie
und die Eingriffsbedingungen für eine standardisierte
Prüfverzahnung vom Typ A zur Untersuchung der Schmierstofftragfähigkeit
hinsichtlich eines Fressschadens dargestellt [ISO10].
Am treibenden Ritzel verändert sich der Schlupf von negativen Beträgen
im Fußflankenbereich über den Wälzpunkt (reines Rollen)
hin zu positivem Schlupf im Kopfflankenbereich. Tribologische
Kenngrößen, wie beispielsweise die Schmierfilmdicke, sind folglich
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