Handbuch der Tribologie und Schmierungstechnik 73 Tribologie + Schmierungstechnik · 66. Jahrgang · 6/ 2019 Handbuch der Tribologie und Schmierungstechnik W. J. Bartz, Denkendorf 4.5.5 Einflüsse auf Zahnradschäden Die Höhe der einzelnen Einflüsse auf Langsamlaufverschleiß, Grübchenbildung, Graufleckigkeit und Fressen wird anhand der Tabellen 4.24 bis 4.27 (Tab. z.T. in Heft 4/ 5) verdeutlicht. Die Einflüsse auf den Zahnbruch werden in Tabelle 4.28 zusammengefasst. Dieser Schaden kann nicht über den Schmierstoff beeinflusst werden. Werkstoff, Oberfläche 6 µ m : 3 µ m Rauheit R Z 1 : 3 Werkstoff, Härtung (Austenitgehalt günstig) 1 : 2,8 Schmierstoff ZDTP : S-P Additive 1 : 2,7 Betriebsviskosität verdoppeln 1 : 2 Reibungszahl halbieren 1 : 2 niedrige : hohe Umfangsgeschwindigkeit 1 : 1,3 Öltemperatur verringen um 20 C 1 : 1,25 Tabelle 4.27: Relative Einflüsse auf die Grauflecken (Drehmoment) Werkstoff Vergütet : Nitriert : Einsatzgehärtet 1 : 1,2 : 1,4 Vergütungsstahl: Rauheit R Z = 4µm : 40µm 1 : 0,9 Einsatzstahl: Rauheit R Z = 4µm : 10µm : 40µm 1,05 : 1 : 0,95 unverletzte Ausrundung : Schleifkerbe 1 : 0,5 Kugelstrahlen in der Schleifkerbe 1 : 1,3 Gegossen : gewalzt : gesenkgeschmiedet 0,8 : 1 : 1,3 Geometrie Doppelter Modul 1 : 2 Null-Verzahnung : V-Verzahnung Z 1 unter 20 1 : 1,1 Z 1 über 40 1 : 1 Eingriffswinkel 20 : 28 Z 1 unter 20 1 : 1,25 Z 1 über 40 1 : 1,15 Geradverzahnung : Schrägverzahnung ( β = 17 ) 1 : 1,2 Relative Werkzeugkopfabrundung 0,25 : 0,4 1 : 1,1 Tabelle 4.28: Einflüsse verschiedener Maßnahmen auf die Zahnfussdauerfestigkeit (Zahnbruch) 4.5.6 Berechnung der Fresstragfähigkeit Wegen des großen und eindeutigen Einflusses des Schmierstoffes auf die Fresstragfähigkeit, ist es möglich, die sogenannte Fresssicherheit S F unter Berücksichtigung der Schmierstoffeigenschaften zu berechnen. Somit wird der Schmierstoff als Konstruktionselement angesehen. Wie die folgenden Gleichungen zeigen, wird die Fresssicherheit als Quotient aus zulässiger und vorhandener Beanspruchung definiert: S F = Zul¨assige Beanspruchung Vorhandene Beanspruchung > 1. Dieses Verhältnis muss größer 1 sein, damit kein Fressen eintritt. Für die elastohydrodynamische Fresssicherheit S FEHD gilt entsprechend Die Beziehung für die reaktionsfilmbedingte Fresssicherheit S FEP ist S F EHD = Grenzbelastung des Tragfilms Zahnradbelastung . S F EP = Grenzbelastung des Reaktionsfilms Zahnradbelastung TuS_6_2019.qxp_T+S_2018 28.11.19 14: 54 Seite 73 Handbuch der Tribologie und Schmierungstechnik 74 Tribologie + Schmierungstechnik · 66. Jahrgang · 6/ 2019 Zu unterscheiden sind die elastohydrodynamische Fresssicherheit sowie die durch den Additiveinfluss gegebene Fresssicherheit. Erstere hängt von der Tragfähigkeit des unter Druck stehenden Ölfilms ab. Letztere von der Tragfähigkeit des von den EP-Additiven durch chemisch-physikalische Reaktionen erzeugten Oberflächenfilms ab. Informationen zur Berechnung der elastohydrodynamischen Filmdicke kann man Tabelle 4.29 entnehmen. Die enthaltenen Größen sind h min = Mindestspalt α = Druckkoezient der Viskosität η 0 = Viskosität E = reduzierter E-Modul für beide Werkstoffe w = spezifische Belastung. Die Faktoren X, Y und Z ermöglichen eine Auswahl für einen speziellen Zahnradfall. Die weiteren Größen sind übliche Zahnradgeometriegrößen. Tabelle 4.29: Ermittlung des elastohydrodynamischen Tragfilms Unter Berücksichtigung der Rautiefen der Zahnflankenoberflächen lässt sich dann die spezifische Filmdicke λ errechnen, die eine bestimmte Größe erreichen muss, um Fressen zu unterbinden. Es gilt Die verwendeten Größen sind h min = Mindestfilmdicke S 1 +S 2 = mittlere Rauhtiefe (RMS) der beiden Oberflächen. Für eine spezifische Filmdicke von λ ≥ 4 entsteht kein Fressverschleiß. Für 1,5 ≤ λ < 4 ist der Fressverschleiß möglich und für Werte unter 1,5 wird er wahrscheinlich. Zur Ermittlung der durch die Schmierstoffadditive gewährleistete Sicherheit gegen Fressen kann man die Integralgrenztemperatur ermitteln, bei welcher für ein gegebenes Öl Fressen auftritt, die höher als die auf den Zahnflanken herrschende Temperatur sein muss. Nach Michaelis ist die Fresssicherheit S FT über den Quotienten aus den Integralgrenztemperaturen für Fressen Fint und der Zahnflanken int definiert: Der Index T deutet auf ein Testgetriebe oder -öl hin. λ = 2h min S 1 + S 2 . S F T = ϑ F int ϑ int . Bild 4.58: Ermittlung der reaktionsbedingten Fresssicherheit über die Integralgrenztemperatur TuS_6_2019.qxp_T+S_2018 28.11.19 14: 54 Seite 74