Die Berechnung der Verzahnungstragfähigkeit nach den üblichen Normverfahren (ISO 6336, DIN 3990, AGMA 2101, etc.) basiert auf vereinfachten Annahmen zur Lastverteilung.
Bei sehr großen Übersetzungen oder ungünstigen Profilkorrekturen können diese vereinfachten Annahmen zu einer unsicheren Auslegung führen. Um diese Fälle zu identifizieren, ist eine detaillierte Betrachtungder tatsächlichen örtlichen Beanspruchungen über der Zahnflanke notwendig. Dazu wird die Lastverteilung für den gesamten Zahneingriff entlang der Berührlinien berechnet. Wesentlich hierfür ist die Bestimmung der Steifigkeit an den einzelnen Kontaktstellen.
In der FVA-Workbench stehen dazu sowohl ein analytisches Verfahren nach FVA 30 als auch eine FE-basierte Methode nach FVA 127 zur Verfügung. Mit Hilfe der Einflusszahlenmethode wird daraus die Lastverteilung entlang der Berührlinien ermittelt.
Diese Lastverteilung ist die Grundlage für eine detaillierte Analyse von Schadensmechanismen und für die Auslegung einer optimierten Mikrogeometrie.
Zahnradschäden bei der Auslegung berücksichtigen
Grübchen
Die Flankentragfähigkeit einer Stirnradverzahnung wird wesentlich von der auftretenden Kontaktpressung bestimmt. Durch die Analyse der örtlichen Pressungsverteilung lässt sich die Gefährdung einer Verzahnung hinsichtlich Grübchenbildung beurteilen.
Fressen
Die Blitztemperaturverteilung ist wesentlich für die Beurteilung der Fresstragfähigkeit. In der FVA-Workbench wird die örtliche Blitztemperatur aus der Lastverteilung nach ISO 6336 Teil 20/21 berechnet.
Grauflecken
Mit der FVA-Workbench lässt sich die örtliche Sicherheit gegen Graufleckenbildung nach ISO TR 15144 berechnen. Zur besseren Bewertung der Berechnungsergebnisse werden zusätzlich Zwischenergebnisse, wie die örtliche Schmierfilmdicke und Gleitgeschwindigkeit, ausgegeben.
Flankenbruch
Die Abschätzung der Flankenbruchgefährdung von Stirnradverzahnungen lässt sich in der FVA-Workbench nach ISO 6336 Teil 4 durchführen.
Zahnfußbruch
Für Verzahnungen, bei denen eine nähere Untersuchung der Zahnfußspannung notwendig ist, kann die Berechnung der örtlichen Zahnfußspannung auf Basis der Boundary-Element-Methode durchgeführt werden.
Schäden vermeiden durch optimale Flankenkorrekturen
Durch geeignete Flankenkorrekturen lassen sich die oben genannten Schadensformen vermeiden. Die FVA-Workbench unterstützt den Nutzer hierbei durch die Berechnung eines topologischen Korrekturvorschlages. Dabei kann er aus verschiedenen Korrekturkriterien (z.B. eine gleichmäßige Pressungsverteilung) auswählen. Neben der Vorgabe von üblichen Standardkorrekturen lassen sich auch gemessene oder durch eine Fertigungssimulation berechnete Flankentopografien einlesen und beurteilen.
Berechnungsergebnisse (Auswahl)
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