Von theoretischen Modifikationen zur praktischen Lebensdauer

Verzahnungsmodifikationen sind ein bewährtes Mittel, um die Lebensdauer von Getrieben deutlich zu verbessern. Dennoch gibt es immer Raum für Optimierungen, da sie nach wie vor eine entscheidende Variable in der Getriebeberechnung darstellen. Hierbei kann direkter Einfluss auf die Lebensdauer genommen und so maximiert werden.

Analytische Nachweisverfahren sind in der Regel wertvolle Tools zur Konstruktion von Getriebeverzahnungen. Jedoch stoßen sie in der Praxis, insbesondere bei hochbelasteten Industriegetrieben, die Drehmomente von über 10.000 kNm übertragen, an ihre Grenzen. In solchen Fällen treten sicherheitsrelevante Faktoren auf, die in den gängigen Normen nur teilweise berücksichtigt werden, obwohl sie keineswegs vernachlässigbar sind. Die auftretenden Schäden im Feld lassen sich oft nicht gemäß den Normverfahren rechnerisch nachweisen. Dies führt nicht nur zu Ersatzteilkosten und rechtlichen Fragen, sondern auch zu Unsicherheiten bei der Fehlerbehebung.

Um wiederkehrende Verzahnungsschäden im Feld effektiv zu beheben, ist es entscheidend, die spezifischen Randbedingungen des jeweiligen Kegel-Stirnradgetriebes mit den Anforderungen der Normen abzugleichen. Nur so können wir technische Lösungen entwickeln, die auf digitalen und praktischen Werkzeugen basieren und die Probleme in den Griff bekommen.

Um Ressourcen und Kosten für eine Neuproduktion zu vermeiden, ist es sinnvoll, die bestehenden Verzahnungen und Getriebe in ihrer konstruktiven Form zu erhalten. Zur Steigerung der Produktqualität soll ein Rechenmodell entstehen, das auf den beobachteten Schadensbildern basiert und es ermöglicht, Verzahnungsmodifikationen an bereits hergestellten Einzelteilen vorzunehmen. Die Analyse des Getriebeumfelds und deren Auswirkungen auf die Verzahnungskontakte, insbesondere aufgrund der hohen Kräfte und Verformungen der Getriebeelemente wie Gehäuse, Wellen, Lager und Zahnradkörper, bildet die Grundlage für dieses Rechenmodell. Zur Gewährleistung seiner Qualität wird es durch Prüfstandsläufe qualitativ abgesichert.

Die Getriebeinformationen sind auf dem neuesten Stand der Technik digitalisiert, und ein Berechnungsmodell, der digitale Zwilling, konnte erfolgreich Getriebeschäden simulieren und bestätigen. Mithilfe dieses Modells wurden die Flankengeometrien optimiert, um die Wechselwirkungen der Getriebeelemente auszugleichen. Dies ermöglicht es, bereits hergestellte Serienteile nachträglich zu verbessern und Neuentwicklungen gezielt für die Fertigung zu optimieren. Praxistests auf den Prüfständen zeigen vielversprechende Trageigenschaften der Verzahnungen und eine durchschnittliche Lebensdauersteigerung um beeindruckende 100 %.