Einfluss der Korngröße, des Reinheitsgrades und der Kernhärte auf die Zahnfußtragfähigkeit von großen Zahnrädern:
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| Published: |
Bochum
Institut: Product and Service Engineering
2015
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Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung 1
2 Stand der Technik 3
2 1 Einfluss der Korngröße 5
2 2 Einfluss nichtmetallischer Einschlüsse 6
2 3 Einfluss der Kemhärte 7
2 4 Einfluss der Oberflächenqualität (Hüllschnittbildung) 9
2 5 Einfluss des Eigenspannungszustandes 10
2 6 Einfluss der Randoxidation 10
2 7 Einfluss der Einsatzhärtetiefe 11
3 Versuchsprogramm 13
3 1 Pulsatorversuche 13
3 2 Laufversuche 14
4 Prüfeinrichtungen und Versuchsbedingungen 17
4 1 Resonanzpulsator 17
411 Übertragbarkeit der Versuchsergebnisse auf die Laufversuche 20
4 2 Kleiner Standard-Verspannungsprüfstand a = 91,5 mm 22
421 Schmierstoff und Schmierung 22
4 3 Großer Standard-Verspannungsprüfstand a = 508,3 mm 24
5 Prüfverzahnung 27
5 1 Verzahnungsgeometrie 27
511 Werkzeug- und Fertigungsparameter 30
512 Verzahnungsqualitäten und Oberflächenrauheit 31
5 2 Werkstoff und Wärmebehandlung 35
521 Werkstoffe 35
522 Wärmebehandlung 37
523 Strahlbehandlung der Prüfräder nach dem Einsatzhärten 40
6 Versuchsstrategien und Versuchsauswertung 41
6 1 Berechnung der Zahnfußspannung nach ISO 6336 43
II
Inhaltsverzeichnis
6 2 Bestimmung der Laststufen für die Pulsatorversuche 44
6 3 Ermittlung der Zahnfuß-Festigkeitswerte aus den Versuchen 45
6 4 Berechnung der Flankenpressung nach ISO 6336 49
6 5 Bestimmung der Laststufen für die Laufversuche 50
6 6 Ermittlung der Grübchendauerfestigkeit aus den Versuchen 51
6 7 Messtechnik 53
7 Versuchsergebnisse zur Zahnfußtragfähigkeit 57
7 1 Referenzversuche 57
7 2 Ermittlung des Baugrößeneinflusses auf die Zahnfußtragfähigkeit 66
7 3 Einfluss des Reinheitsgrades 69
731 Fazit zum Einfluss des Reinheitsgrades auf die Zahnfußtragfahigkeit 77
7 4 Einfluss der Korngröße 78
741 Fazit zum Einfluss der Korngröße auf die Zahnfußtragfahigkeit 81
7 5 Einfluss der Kemhärte 82
751 Fazit zum Einfluss der Kemhärte auf die Zahnfußtragfahigkeit 88
7 6 Bruchbilder 89
7 7 Werkstoffuntersuchungen 96
771 Chemische Zusammensetzung 97
772 Korngröße 98
773 Mikroskopischer Reinheitsgrad 100
774 Ermittlung der Randoxidationstiefe 105
775 Begutachtung des Gefüges 109
776 Ermittlung des Härteverlaufes 114
7 8 Eigenspannungszustand im Fußbereich 116
7 9 Einordnung der Versuchsergebnisse in den Stand des Wissens 117
8 Versuchsergebnisse zur Grübchentragfähigkeit 119
8 1 Versuchsergebnisse am kleinen Standardverspannungsprüfstand 119
811 Fazit zum Einfluss der Kemhärte auf die Grübchentragfähigkeit 123
812 Schadensbilder 124
8 2 Versuche am großen Standardverspannungsprüfstand 125
Inhaltsverzeichnis
111
9 Untersuchungen zur Ermittlung der Zahnfußdauerfestigkeit 129
9 1 Verfahren zur Ermittlung der Dauerfestigkeit 129
911 Treppenstufenverfahren nach Dixon und Mood 129
912 Modifiziertes Treppenstufen verfahren nach Hück (n 10) 130
913 Probitverfahren 132
914 Abgrenzungsverfahren nach Maenning 133
9 2 Neues Verfahren zur Ermittlung der Zahnfußdauerfestigkeit am Pulsator 136
9 3 Reduzierung des Versuchsaufwandes bei der Ermittlung eines groben
Dauerfestigkeitsbereiches des Treppenstufen- und Abgrenzungsverfahrens 151
10 Konzept eines neuen Verfahrens zur Ermittlung der Grübchendauerfestigkeit 153
10 1 Grundsätzliche Überlegungen 153
10 2 Lösungsweg 156
10 2 1 Stand der Technik über die mikrostrukturellen Änderungen
(Gefügestruktur und Eigenspannung) 157
10 2 2 Lösungsvorschläge 161
11 Zusammenfassung 165
12 Literaturverzeichnis 169
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