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Melden Sie sich auf der Startseite www.eAssistant.eu mit Ihrem Benutzernamen und Passwort an. Um das Berechnungsmodul für gerad-und schrägverzahnte Kegelräder zu starten, klicken Sie in der Baumstruktur auf der linken Seite auf den Menüpunkt „Zahnradberechnung“ und anschließend auf „Kegelräder gerade/schräg“.
Die generelle Berechnung der Geometrie von Kegelrädern erfolgt nach ISO 23509. Die Verzahnung eines Kegelrades ist durch den Teilkegelwinkel \(\delta \) und die dazugehörige Planradverzahnung eindeutig festgelegt. Das Planrad stellt eine senkrecht zur Achse stehende ebene Zahnscheibe dar, die identisch ist mit einem Kegelrad mit einem Teilkegelwinkel von 90\(^{\circ }\). Für das Bezugsprofil ist die Planradverzahnung maßgebend. Die Beziehung von Planrad und Kegelrad ist vergleichbar mit der von Zahnstange und Stirnrad. Im Konfigurationsbereich des Berechnungsmoduls starten Sie mit der Vorgabe des Eingriffswinkels, der Zähnezahlen und einem gewünschten Teilkegeldurchmesser am Rückenkegel des Tellerrades. Es werden Ihnen anschließend entsprechende Vorschläge für den empfohlenen Wertebereich für die Zahnbreite angezeigt.
Hinweis: Die Ergebnisse werden während jeder Eingabe berechnet und immer aktuell im Ergebnisfeld angezeigt. Es wird nach jeder abgeschlossenen Eingabe neu durchgerechnet. Grundsätzlich können Sie jede Eingabe mit der Enter-Taste oder mit einem Klick in ein neues Eingabefeld abschließen. Alternativ können Sie mit der Tab-Taste durch die Eingabemaske springen oder nach jeder Eingabe auf den Button „Berechnen“ klicken. Auch hierbei werden die Werte entsprechend übernommen und die Ergebnisse in der Übersicht angezeigt.
Es gibt verschiedene Arten von Kegelrädern, die sich zum Beispiel nach dem Verlauf der Zahnhöhe entlang der Zahnbreite oder der Art der Flankenlängslinie unterscheiden. Der Form der Flankenlinie entsprechend unterscheidet man gerad-, schräg- und spiral- bzw. bogenverzahnte Kegelräder.
Bei der Geradverzahnung sind die Bezugsflankenlinien Geraden, die zur Planradmitte gehen. Bei geradverzahnten Kegelrädern gehen die Verlängerungen der geraden Teilflankenlinie durch die Teilkegelspitze. Der Eingriff der Zähne eines Radpaares beginnt gleichzeitig auf der vollen Zahnbreite. Kegelräder mit geraden Zähnen werden bei kleinen Drehzahlen verwendet. Es ist zu beachten, dass Kegelräder mit geraden Zähnen empfindlich gegenüber Fehlern in der Flankenform, in der Teilung und im Einbau sind.
Bei einer Schrägverzahnung sind die Bezugsflankenlinien Geraden, die einen innerhalb der Verzahnung liegenden, zur Planradachse mittigen Kreis berühren. Bei schrägverzahnten Kegelrädern verlaufen die Teilflankenlinien als Schraubenlinien auf den Teilkegel-Mantelflächen. Die Zähne kommen allmählich in und außer Eingriff. Da mehrere Zähne gleichzeitig im Eingriff sind, besitzen Kegelräder mit einer Schrägverzahnung deutlich bessere Eigenschaften als geradverzahnte Kegelräder. Die Gesamtüberdeckung ist größer, selbst unter ungünstigen Verhältnissen laufen die Kegelräder leiser und ruhiger. Sie sind gut für höhere Drehzahlen und Leistungen geeignet.
Ein Unterscheidungsmerkmal bei den Kegelrädern ist der Verlauf der Zahnhöhe über der Zahnbreite. Aus der Listbox lassen sich die Zahnhöhenformen nach DIN 3971 - Bild 1, der Standardkegel sowie die konstante Zahnhöhe gemäß ISO 23509 auswählen.
Bei dieser Zahnhöhenform nach DIN 3971 - Bild 1 fallen die Teilkegelspitze, Kopfkegelspitze und Fußkegelspitze in einem Punkt zusammen.
Die Zahnfußhöhe ändert sich proportional zur Teilkegellänge.Die verlängerte Zahnfußlinie schneidet die Achse des Kegelrades in dem Punkt, der mit der Teilkegelspitze zusammenfällt. Die verlängerte Kopfkegellinie schneidet die Teil- und Fußkegellinie vor deren Zusammentreffen. Die geradverzahnten Kegelräder verfügen meist über einen Standardkegel.
Die Kopf- und Fußkegelwinkel sind gleich groß, so dass die Zahnhöhe über die Zahnbreite konstant bleibt. Kopf- und Fußkegelwinkel haben den gleichen Wert wie der Teilkegelwinkel. Die Zahnkopflinie verläuft parallel zur Zahnfußlinie.
Die Wahl des Eingriffswinkels richtet sich nach dem Verwendungszweck des Getriebes. Ein Eingriffswinkel von \(\alpha _{n}\) = 20\(^{\circ }\) hat sich als ein günstiger Wert herausgestellt und wird deshalb auch überwiegend genutzt. Am Beispiel eines Stirnrades wurde für a), b) unnd c) die Zahnform mit sonst identischen Parametern berechnet:
Bei den geradverzahnten Kegelrädern ergeben kleine Eingriffswinkel höhere Überdeckungsgrade. Öffnen
Sie das Berechnungsmodul, ist standardmäßig ein Eingriffswinkel von 20\(^{\circ }\) eingestellt. Als maximalen Wert
können Sie 45\(^{\circ }\) eingeben. Um Unterschnitt zu vermeiden, empfiehlt sich laut ISO 23509 für Ritzel mit 14 bis 16
Zähnen ein Eingriffswinkel von 20\(^{\circ }\). Für Ritzel mit 12 oder 13 Zähnen kann ein Eingriffswinkel von 25\(^{\circ }\)
verwendet werden.
Der Achswinkel \(\Sigma \) eines Kegelradpaares ist der Winkel zwischen den beiden Radachsen, der dem Zahneingriff
zugewandt ist. Der Achswinkel kann zwischen 0\(^{\circ }\) und 180\(^{\circ }\) betragen. Vorzugsweise wird in den meisten
Anwendungsfällen ein Achswinkel von 90\(^{\circ }\) eingesetzt.
Kegelräder kann man hinsichtlich des Achsversatzes unterscheiden. Die Achsen der Kegelräder können sich
kreuzen oder schneiden. Kegelräder ohne Achsversatz besitzen sich schneidene Achsen, bei
Kegelrädern mit Achsversatz kreuzen sich die beiden Radachsen. Die Kegelräder werden dann
Hypoidräder genannt. Nachfolgend werden nur Kegelräder ohne Achsversatz betrachtet, also
\( a = 0\).
Die Zähnezahl hat Einfluss auf die Profilkrümmung, Zahnhöhe und Herstellbarkeit der Verzahnung (z.B.
Unterschnitt, spitze Zähne). Bei der Wahl der Zähnezahl sollten Sie berücksichtigen, dass für
geradverzahnte Kegelräder die Mindestzähnezahl „13“ beträgt. Die Zähnezahl „5“ ist die kleinste
Zähnezahl, die Sie in das Eingabefeld eintragen können. Das Ritzel erhält immer die kleinere
Zähnezahl.
Der Teilkegel ist die wesentlichste Bezugsgröße eines Kegelrades. In der Regel sind die Teilkegel auch gleichzeitig die Wälzkegel. Der Teilkegeldurchmesser \(d_{e}\) ist der äußere Durchmesser des Teilkegels. Der Teilkegel ist die Bezugsfläche (Rotationsfläche um die Radachse) für ein Kegelrad, also nur eine gedachte Fläche, auf welche die geometrischen Bestimmungsgrößen bezogen werden. Der Teilkegelwinkel \(\delta \) ist der Winkel zwischen der Radachse und einer Teilkegel-Mantellinie. Neben dem Teilkegelduchmesser befindet sich ein Schloss-Button, der je nach Vorgabe aktiviert oder deaktiviert ist. Mit einem Klick auf den Schloss-Button lässt sich dieser umschalten. Mit dem Verriegeln des Eingabefeldes für den Teilkegeldurchmesser wird parallel das Eingabefeld für den Normalmodul freigeschaltet. Somit besteht die Möglichkeit, den Normalmodul und den Schrägungswinkel gleichzeitig zu modifizieren. Ein Klick auf den Schloss-Button von Normalmodul oder Schrägungswinkel genügt, um das Eingabefeld für den Teilkegeldurchmesser zu aktivieren.
Definiert ist die Zahnbreite \(b\) als Abschnitt einer Teilkegelmantellinie zwischen der äußeren und der inneren Endfläche der Zähne. Die Zahnbreite ist vom Verwendungszweck des Getriebes und der äußeren Teilkegellänge \(R_{e}\) abhängig.
Hinweis: Eine Zahnbreite von 25 bis 30% der mittleren Teilkegellänge \(R_{m}\) hat sich in der Praxis bereits als
optimaler Anhaltswert für geradverzahnte Kegelräder bewährt.
Der Normalmodul \(m_{n}\) ist die Basisgröße für die Längenmaße einer Kegelradverzahnnung und wird für eine bestimmte Teilkegellänge angegeben. Der Normalmodul an der mittleren Teilkegellänge \(R_{m}\) ist als Nenngröße recht gebräuchlich. Der Normalmodul kann nach der Normreihe für Stirnräder gewählt werden. Um die Bruchgefahr an den Zahnenden zu vermeiden, sollte der Modul im Bereich m = b/8 bis b/12 liegen. Der Normalmodul lässt sich ganz leicht modifzieren. Deaktivieren Sie einfach den Schloss-Button hinter dem Eingabefeld für den Schrägungswinkel. Damit wird das Feld für den Schrägungswinkel deaktiviert, die Eingabe für den Normalmodul dagegen aktiviert und Sie können Ihren eigenen Wert für den Normalmodul ergänzen.
Der Schrägungswinkel \(\beta \) ist der spitze Winkel der Tangente an der Teilflankenlinie und der Teilkegel-Mantellinie
im Berührpunkt der Tangente. Bei geradverzahnten Kegelrädern ist der Schrägungswinkel \(\beta \) gleich Null. Bei
schrägverzahnten Kegelrädern sind die Zähne gegenüber der Achsrichtung um den Winkel \(\beta \) geneigt. Das
Eingabefeld für den Schrägungswinkel besitzt eine Schloss-Funktion mit der Sie die Eingabe manuell
beeinflussen können. Da sich Normalmodul und Schrägungswinkel bei einem vorgegebenen äußeren
Teilkegeldurchmesser \(d_{e}\) gegenseitig beeinflussen, können Sie die Werte solange verändern, bis diese Ihren
Vorstellungen entsprechen.
Hier können Sie aus einer Liste ein vordefiniertes Bezugsprofil wählen oder auch individuell über „Eigene Eingabe“ vorgeben. Firmenspezifische Werkzeuge lassen sich ebenfalls in die Liste integrieren.
Hinweis: Ergänzen Sie in der Kommentarzeile eine kurze Notiz oder eine Anmerkung zum Messerprofil. Die
Bemerkung erscheint später auch im Protokoll.
Im Gegensatz zu Stirnrädern gestaltet sich die Herstellung von Kegelrädern durch die unterschiedlichen
Zahnhöhenformen schwieriger. Gerad- und schrägverzahnte Kegelräder werden überwiegend im
spanenden Verfahren, wie dem Wälzhobeln, Wälzfräsen oder Räumen hergestellt. Das Wälzhobeln kommt
meist in der Einzel- und Kleinserienfertigung zum Einsatz. Dabei wird ein hin- und hergehender Hobelmeißel mit
einer geraden Schneidkante genutzt, die zum Werkstück wie ein Planrad bewegt wird. Die Fertigung erfolgt
Zahn für Zahn. Beim Wälzfräsen werden als Werkzeug zwei ineinandergreifende Scheibenfräser verwendet,
die einen Zahn des Planrades darstellen. Die Schneiden der Scheibenfräser schneiden abwechselnd in die
Zahnlücke.
Das Bezugsprofil, welches für die Kegelräder verwendet wird, entspricht dem Bezugsprofil für Stirnräder nach DIN 867. Dabei dient der Normalmodul in Mitte Zahnbreite als Bezugslänge. Die folgenden genormten Bezugsprofile stehen Ihnen für die Berechnung zur Verfügung und können über eine Listbox ausgewählt werden:
Hinweis: Wenn Sie in der Listbox „Eigene Eingabe“ wählen, werden der Kopfrundungsradius, die Kopfhöhe und die Fußhöhe aktiviert. Sie können so schnell das Bezugsprofil individuell vorgeben.
In der Geometriemaske des Berechnungsmoduls erfolgt die Vorgabe der Schrägungsrichtung sowie der Profilhöhen- und Profilseitenverschiebung.
Zu einem linkssteigenden Ritzel gehört ein rechtssteigendes Tellerrad und umgekehrt. Ist die Schrägungsrichtung für das Ritzel festgelegt, ergibt sich für das Tellerrad die entgegengesetzte Richtung. Verlaufen die Flankenlinien von der Kegelradspitze aus nach rechts, dann ist die Verzahnung rechtssteigend. Wenn die Flankenlinien nach links verlaufen, dann wird die Verzahnung als linkssteigend bezeichnet.
Wählen Sie beim Ritzel die Schrägungsrichtung „links“ aus, dann ist das Ritzel linkssteigend und das
Tellerrad rechtssteigend. Wählen Sie beim Tellerrad für die „Schrägungsrichtung“ links aus, dann ist das
Tellerrad linkssteigend und das Ritzel rechtssteigend.
Kegelräder können mit einer Profilverschiebung (Profilhöhenverschiebung) ausgelegt werden.
Es wird stets ein Kegelrad mit einer positiven Profilverschiebung mit einem Kegelrad mit gleich
großer negativer Profilverschiebung gepaart. Die Summe der Profilverschiebungen beträgt daher
„0“.
Die Profilverschiebung ist
Die folgenden Faktoren spielen bei der Wahl der Profilverschiebung eine maßgebende Rolle:
Bei der Profilseitenverschiebung sind die Flanken des Bezugsprofils seitlich verschoben. Die Zahnfußdicke wird
verändert und damit ändert sich auch die Zahnlückenweite. Die Profilseitenverschiebung kann frei gewählt
werden und wird genutzt, um die unterschiedliche Zahnfußtragfähigkeit am Tellerrad und Ritzel auszugleichen.
Betragsmäßig ist \(x_{S}^{\ast }\) am Ritzel und Rad gleich groß. Mit der Profilseitenverschiebung ist eine vielseitige
Korrekturmöglichkeit gegegeben.
Eine Winkelkorrektur wird durchgeführt, um am kleinen Durchmesser \(R_{i}\) eine zusätzliche Profilverschiebung für das Ritzel zu schaffen und somit ein Einschneiden des Werkzeuges in nebenstehende Zapfen zu verhindern. Allgemein sollte die Winkelkorrektur einen Betrag von 5\(^{\circ }\) nicht übersteigen und sollte auch nur bei bestimmten Sonderfällen eingesetzt werden. Diese Funktion ist im Berechnungsmodul noch nicht verfügbar.
Das Kopfgrundspiel \(c\) ist der minimale Abstand zwischen dem Zahnkopf und dem Zahngrund des Gegenrades. Die Größe des Kopfgrundspiels beträgt standardmäßig 0,25 mal mittlerem Normalmodul.
Der Kopfkegelwinkel \(\delta _{a}\) ist der von der Radachse und der Kopfkegel-Mantellinie eingeschlossene Winkel. Der Fußkegelwinkel \(\delta _{f}\) ist der von der Radachse und der Fußkegel-Mantellinie eingeschlossene Winkel.
Die Teilkegellänge \(R\) ist der Spitzenabstand auf dem Teilkegel. Die äußere Teilkegellänge \(R_{e}\) ist die Länge der Mantellinien des vom äußeren Teilkegeldurchmessers begrenzten Teilkegels.
Die mittlere Teilkegellänge \(R_{m}\) bezeichnet die Länge der Mantellinien des vom mittleren Teilkegeldurchmessers
begrenzten Teilkegels oder die um die halbe Zahnbreite \(b\) verminderte äußere Teilkegellänge. Die innere
Teilkegellänge \(R_{i}\) ist die Länge der Mantellinien des vom inneren Teilkegeldurchmessers begrenzten Teilkegels
oder die um die Zahnbreite \(b\) verminderte äußere Teilkegellänge.
In dieser Eingabemaske werden alle Radkörpermaße ergänzt, so dass diese für eine spätere Zeichnung oder für ein CAD-Modell genutzt werden können. Für den Fall, dass eine Kopfkürzung notwendig ist, wird diese hier automatisch ausgeführt. Die Kopfkürzung kann jedoch auch über den Button „Kopfkürzung“ ganz einfach manuell beeinflusst werden.
Das Einbaumaß \(t_{B}\) ist der Abstand zwischen Teilkegelspitze und Bezugs-Stirnfläche. Diese Länge wird als
Bezugsmaß für die Herstellung, Prüfung und den Einbau des Kegelrades genutzt. Neben dem Einbaumaß
befindet sich ein Schloss-Button, der standardmäßig deaktiviert ist. Mit einem Klick auf den Schloss-Button
kann dieser aktiviert werden, um einen individuellen Wert für das Einbaumaß einzugeben und somit das Maß
frei zu modifizieren. Ist die Eingabe für das Einbaumaß aktiviert, wird das Eingabefeld für die Prüfbundlänge
automatisch deaktiviert. Klicken Sie erneut auf den Schloss-Button, wird die Eingabe für die Prüfbundlänge
wieder freigeschaltet.
Der Hilfsebenenabstand \(t_{H}\) ist der Abstand zwischen der Bezugs-Stirnfläche und einer frei wählbaren, zur
Radachse senkrechten Hilfsebene.
Der Kopfkreisabstand \(t_{E}\) ist der Abstand zwischen dem Kopfkreis am Rückenkegel und der Bezugs-Stirnfläche.
Die Klingelnbergnorm KN 3028 gibt einige Anhaltswerte für den Rundungsradius \(r_{r}\) an den Zahnenden, die für Ritzel und Tellerrad gewählt werden können. Standardmäßig wird der Rundungsradius automatisch vom Berechnungsmodul gemäß der Klingelnbergnorm gesetzt. Klicken Sie den Schloss-Button an, um das Eingabefeld freizuschalten und um den Rundungsradius manuell anzupassen. Klicken Sie erneut auf den Button, wird der Wert automatisch wieder eingesetzt.
Die nachfolgenden Werte werden vom Berechnungsmodul automatisch gesetzt (Anhaltswerte analog der Zyklo-Palloid®-Verzahnung):
| Anhaltswerte für die Wahl des Rundungsradius \(r_{r}\)3
| ||||||
| \(m_{n}\) | 1,0-2,0 | 2,0-3,5 | 3,5-5,0 | 5,0-6,0 | 6,0-7,0 | 7,0-9,0 |
| \(r_{r}\) | 0,5 | 1,0 | 1,5 | 2,0 | 2,5 | 3,0 |
| 3 Klingelnberg KN3028: Auslegung eines Kegelradgetriebes ohne
Achsversatz mit Klingelnberg Zyklo-Palloid®-Verzahnung, S. 33
| ||||||
| Anhaltswerte für die Wahl des Rundungsradius \(r_{r}\)3
| ||||||
| \(m_{n}\) | 9,0-10 | 10-13 | 13-14 | 14-16 | 16-19 | 19-25 |
| \(r_{r}\) | 3,5 | 4,0 | 4,5 | 5,0 | 5,5 | 6,0 |
| 3 Klingelnberg KN3028: Auslegung eines Kegelradgetriebes ohne
Achsversatz mit Klingelnberg Zyklo-Palloid®-Verzahnung, S. 33
| ||||||
Wird an einem Kegelrad die Zahnkopfdicke \(s_{a}\) am Innenkegel kleiner als \(0,3 m_{n}\), so muss eine Kopfkürzung vorgenommen werden. Dadurch soll ein Durchhärten am Zahnkopf vermieden werden. Die Gefahr des spitzen Zahnes ist am kleinen Durchmesser des Ritzels am größten. Bei der Kopfkürzung wird über die Breite \(b_{k}\) der Kopfkegelwinkel auf \(\delta _{ak}\) vergrößert, so dass sich in diesem Bereich eine annähernd konstante Zahnkopfdicke von \(0,3 m_{n}\)einstellt.
Das Berechnungsmodul führt die Kopfkürzung automatisch durch. Sie erhalten einen entsprechenden Hinweis im Meldungsfenster. Wenn Sie auf den Button „Kopfkürzung“ klicken, dann werden Ihnen die Werte für die Kopfkürzung angezeigt. Über den Schloss-Button können Sie die Zahnkopfdicke \(s_{aik}\) manuell festlegen und die Kopfkürzung somit beeinflussen. Klicken Sie erneut auf den Button, so wird der ursprüngliche Wert wieder eingesetzt.
Neben der Achslagengenauigkeitsklasse erhalten Sie hier Vorschläge für die Flankenspiele nach Klingelnberg oder Niemann. Eine individuelle Vorgabe eines Flankenspiels ist ebenfalls möglich.
Die Achswinkelabweichung \(f_{\Sigma }\) ist der Unterschied zwischen dem Achsenwinkel der beiden Radachsen in ihren Ist-Lagen und dem Sollwert dieses Winkels. Die Achsenschnittpunktsabweichung \(f_{a}\) eines Kegelradpaares ist der Kreuzungsabstand der beiden Radachsen in ihren Ist-Lagen. Aus der Achslage-Genauigkeitsklasse ergeben sich die Achswinkelabweichung und Achsenschnittpunktsabweichung. Die Berechnung erfolgt nach DIN 3965.
Um ein Klemmen der Verzahnung und um Herstellungs- oder Einbauungenauigkeiten zu vermeiden, ist ein
Flankenspiel notwendig. Dabei muss ein definiertes für den Lauf erforderliches und günstiges Flankenspiel
sichergestellt werden.
Da Verzahnungen in der Praxis nicht frei von Abweichungen hergestellt werden können, soll das
Verdrehflankenspiels helfen, ein Klemmen oder Eingriffsstörungen der Verzahnung zu vermeiden. Ein zu
geringes Verdrehflankenspiel kann ein Klemmen zur Folge haben, ein zu groß bemessenes schwächt die
Zahndicke. Die Größe muss in Abhängigkeit der Verzahnungsgröße, der Verzahnungsqualität sowie der
Anwendung gewählt werden. Das Normalflankenspiel und das Verdrehflankenspiel werden automatisch nach
Klingelnberg oder Niemann berechnet. Die Methode für die Auslegung lässt sich aus der Listbox
auswählen.
Wenn Sie in der Listbox den Eintrag „eigene Eingabe“ wählen, können Sie ein individuelles Flankenspiel eingeben. Über den Schloss-Button lässt sich das entsprechende Eingabefeld freischalten und Sie können einen Wert festlegen. Wählen Sie wieder eine der vorgegebenen Methoden aus, werden der Schloss-Button und die Eingabefelder erneut deaktiviert.
Die ISO 17485 enthält zehn Verzahnungsqualitäten, von 11 bis 2. Die Qualität 2 bezeichnet dabei die beste Qualität, die Qualität 11 die geringste bzw. schlechteste Qualität.
Zur Ermittlung der zulässigen Toleranzen für eine vorgegebene Verzahnungsqualität wird nach ISO 17485 der Qualitäts-Anwendungsfaktor \(q\) benötigt. Um erhöhte Laufgeräusche oder Schäden wie Zahnbruch zu vermeiden, sollten die nachfolgenden Anhaltwerte für den Qualitäts-Anwendungsfaktor genutzt werden. Mit einem Klick auf den Fragezeichen-Button können Sie die folgende Tabelle auch direkt im Berechnungsmodul aufrufen.
| Anhaltswerte für die Wahl des Anwendungsfaktors \(q\) nach ISO4
| ||
| Application | Typical values for amplitudes of single flank composite tooth mesh component deviations | Factor \(q\) |
| Passenger car | < 30 | 0,05 |
| Truck | 20 - 50 | 1,0 |
| Industrial | 40 - 100 | 2 to 2,5 |
| Aircraft | 40 - 200 (80 average) | 2,0 |
| 4 ISO 17485: Bevel gears - ISO system of accuracy, S. 26, Tabelle B.1
| ||
Bei der Berechnung der Tragfähigkeit geht es stets um den Nachweis der folgenden Festigkeitsfaktoren, die sich aus den genannten Schadensfällen ergeben:
Mit dem Modul können Sie die Zahnfuß- und Zahnflankentragfähigkeit schnell und einfach überprüfen. Die Berechnung der Fresstragfähigkeit ist zur Zeit noch nicht verfügbar. Berücksichtigt werden die Materialeigenschaften, die Lebensdauer sowie die Schmierungsart und der entsprechend gewählte Schmierstoff. Die erweiterten Eingabeoptionen bieten die Möglichkeit, die Anzahl der Lastwechsel sowie die Rautiefe zu beeinflussen, die Betriebsart wird über den Betriebsartenfaktor gewählt.
Die folgenden Faktoren berücksichtigen die wesentlichsten Einflüsse bei der Tragfähigkeitsberechnung:
Die Zahnfußtragfähigkeit ist die durch die zulässige Zahnfußbeanspruchung bestimmte Tragfähigkeit.
Ein Zahnbruch kann zum Beispiel aus einer Schleifkerbe resultieren. Wird die Beanspruchung
überschritten, brechen die Zähne meist am Zahnfuß aus. Ein Zahnbruch zerstört die gesamte
Verzahnung und führt somit zum Ausfall eines Getriebes. Laut DIN 3990 ist nach einem Zahnbruch ein
Betrieb mit verringerter Belastung möglich, wenn nur ein kleiner Teil eines oder mehrerer Zähne
ausgebrochen ist und die übrigen Teile der Verzahnung unbeschädigt sind. Zahnbruch ist ein
Ermüdungsschaden.
Günstig sind: positive Profilverschiebung (bei kleinen Zähnezahlen), Verwendung vergüteter oder
gehärteter Werkstoffe mit höherer Zahnfußfestigkeit, größere Zahnfußausrundung, größerer Modul,
größerer Eingriffswinkel, größere Zahnbreite
Die Grübchentragfähigkeit ist die durch die zulässige Flankenpressung bestimmte Tragfähigkeit.
Grübchenbildung ist ein Ermüdungsschaden. Bei einer Grübchenbildung entstehen an der Oberfläche feine
Risse, in die Öl eindringt. Beim Überrollen werden die Öffnungen verschlossen und Materialteilchen
herausgesprengt. Die Vertiefungen, die sich dadurch bilden, werden auch Grübchen (bzw. Pitting) genannt.
Diese Ausbröckelungen sind erst dann unzulässig, wenn die Anzahl der Grübchen zunimmt oder die
Grübchen größer werden. Grübchenfestigkeit ist ebenfalls ein Ermüdungsschaden.
Günstig sind: große Zähnezahl, positive Profilverschiebung (bei kleinen Zähnezahlen), größerer
Eingriffswinkel, hohe Flankenhärte, Nitrierhärten, zäheres Öl
Durch Mangel an Schmierstoff oder durch ein Zusammenbrechen des Schmierfilms können zwischen den Zahnflanken Verschleißerscheinungen auftreten. Diese Schadensform wird „Fressen“ genannt. Besonders bei mechanisch und thermisch hochbelasteten Verzahnungen tritt das Problem des Fressens auf. Infolge des Fressens steigen bei schnelllaufenden Getrieben die Temperatur, die Zahnkräfte sowie die Geräusche so stark an, dass der Schmierfilm zwischen den Zahnflanken abreißt. Die metallischen Flächen reiben aufeinander und es kommt zu kurzzeitigen örtlichen Verschweißungen der Flanken. Schließlich kommt es wegen der starken Flankenschäden zum Zahnbruch. Im Gegensatz zum Zahnbruch und zur Grübchenbildung ist das Fressen kein Ermüdungsschaden. Fressen kann ganz plötzlich auftreten. Bereits eine einzige kurze Überlastung kann zu einem Fressschaden führen und somit zum Ausfall der Zahnräder. Die Gefahr des Auftretens von Fressschäden wird beeinflusst von:
Nach dem Auftreten eines Fressschadens neigen schnelllaufende Getriebe zu hohen dynamischen Zusatzkräften, die als Folge von Fressen gewöhnlich Grübchenbildung oder Zahnbruch verursachen. Die hohen Oberflächentemperaturen führen zum Zusammenbrechen des Schmierfilms. Fressen wird begünstigt durch:
Günstig sind: EP-Öle (Öle mit chemisch aktiven Zusätzen), geeignete Werkstoffauswahl, sorgfältiges
Einlaufen der Verzahnung, geringe Gleitgeschwindigkeit oder kleineren Modul
Wenn Sie auf den Button „Tragfähigkeit“ klicken, dann gelangen Sie in den Berechnungsbereich für die Tragfähigkeit. Sie werden bemerken, dass im Moment alle Eingabe- oder Auswahlfelder deaktiviert sind. Sobald Sie in der Listbox „Rechenmethode“ „ISO 10300 Methode B1“ auswählen, werden alle Eingabefelder aktiviert. Für den Fall, dass Sie die Tragfähigkeitsberechnung nicht benötigen, kann diese somit „ausgeschaltet“ werden. Dadurch verringert sich der Umfang des Protokolls.
Ergänzen Sie in der Kommentarzeile eine kurze Notiz oder eine Anmerkung für Ritzel und Rad. Die Bemerkung erscheint später im Protokoll im Bereich der Tragfähigkeit.
Wählen Sie hier den entsprechenden Werkstoff für Ritzel und Rad direkt aus der Listbox oder klicken Sie auf den Button „Werkstoff“ über den Sie anschließend in die Werkstoffdatenbank gelangen.
In der Werkstoffdatenbank erhalten Sie detaillierte Informationen zu den einzelnen Werkstoffen. Klicken Sie sich mit Hilfe der Cursor-Taste nach unten durch die Listbox. Somit lassen sich die einzelnen Werkstoffe anhand ihrer Eigenschaften miteinander vergleichen.
Für die Herstellung von Zahnrädern werden vorwiegend Stähle eingesetzt. Für Ritzel und Rad kann der
gleiche Vergütungsstahl eingesetzt werden. Bei der Werkstoffauswahl ist zu beachten, dass ungehärtete
Räder gleicher Härte nicht gepaart werden sollten, da hierbei große Neigung zum Fressen der Flanken
besteht. Ein gehärtetes oder nitriertes Rad \(HRC > 50\) glättet die Zahnflanken eines vergüteten Gegenrades, baut
dessen Formabweichungen ab und erhöht dadurch die Grübchentragfähigkeit. Bei einer Paarung gehärteter
Räder sind keine Härteunterschiede erforderlich.
Einsatzstahl: Hier handelt es sich um Qualitäts- und Edelstähle mit einem niedrigen Kohlenstoffgehalt. Sie
werden im Bereich der Randzone aufgekohlt, gegebenenfalls gleichzeitig aufgestickt und anschließend
gehärtet. Der Stahl hat nach dem Härten in der Randschicht eine hohe Härte und einen guten
Verschleißwiderstand, während der Kernwerkstoff vor allem eine hohe Zähigkeit aufweist.
Vergütungsstahl: Die entsprechenden Eigenschaften werden hier durch eine geeignete Wärmebehandlung
erreicht. Dies kann in Form einer Vergütung erfolgen. Vergüten bedeutet eine Wärmebehandlung von Stahl
durch Abschrecken aus Härtetemperatur und Anlassen auf so hohe Temperatur, dass die Zähigkeit wesentlich
gesteigert wird. Gleichzeitig wird eine höhere Elastizitätsgrenze erreicht. Die Anlasstemperaturen liegen
zwischen 400 bis 700\(^{\circ }\)C. Manche Stähle müssen nach dem Anlassen schnell abgekühlt werden (Anlassen:
Um notwendige Eigenschaften der Werkstücke, wie zum Beispiel gewünschte Festigkeit oder
Zähigkeit, zu erlangen, ist ein erneutes Erwärmen der Werkstücke auf bestimmte Temperaturen
notwendig.).
Stahl: Stahl wird am meisten für mittel- und hoch beanspruchte Zahnräder verwendet.
Stahlguss: Unter Stahlguss versteht man Eisenwerkstoffe mit C-Gehalten bis max. 2%, die in Formen aus Sand
zu Konstruktionsteilen vergossen werden. Infolge der höheren Schmelztemperatur ist Stahlguss gegenüber
Gusseisen schwer vergießbar. Stahlguss ist kostengünstiger als gewalzte oder geschmiedete
Räder.
Nitrierstahl: Bei diesem Stahl handelt es sich um Vergütungsstahl, der mit Cr, Mo und Ni legiert
ist.
Schwarzer Temperguss (perlitisches Gefüge): Teile mit komplizierter Form, die hohe Zähigkeit,
Schlagfestigkeit und gute Bearbeitung besitzen müssen, werden aus Temperguss hergestellt. Temperguss ist
für kleinere Abmessungen geeignet und besitzt gegenüber Stahlguss eine höhere Festig- und
Zähigkeit.
Gusseisen Kugelgraphit (perlitisches Gefüge, bainitisches Gefüge, ferritisches Gefüge): Unter Gusseisen
versteht man alle Eisen-Werkstoffe mit mehr als 2% C. Der maximale C-Gehalt liegt jedoch selten höher als
4.5%. Gusseisen ist ein sehr kostengünstiger Konstruktionswerkstoff, dessen Zähigkeit und Verformbarkeit
jedoch deutlich geringer sind als beispielsweise bei Stahl. Gusseisen mit Kugelgraphit ist für Teile mit höheren
Schwingbeanspruchungen geeignet.
Grauguss: Grauguss ist für komplizierte Radformen geeignet und dabei kostengünstig, leicht zerspanbar und
geräuschdämpfend. Die Tragfähigkeit ist gering.
Wenn Sie die Option „Eigene Eingabe“ auswählen, werden alle Eingabe- und Auswahlmöglichkeiten aktiviert und Sie können Ihren individuellen Werkstoff anlegen. Ihre Eingaben werden beim Speichern in eine Berechnungsdatei mitgespeichert. Wählen Sie allerdings im Modul einen anderen Werkstoff aus der Listbox aus, gehen Ihre definierten Angaben verloren. Diese müssen Sie anschließend erneut eingeben.
Die von außen auf ein Getriebe einwirkenden dynamischen Zusatzkräfte werden durch den Anwendungsfaktor \(K_{A}\)bestimmt. Diese Zusatzkräfte sind abhängig von den Eigenschaften der treibenden und der getriebenen Maschine, den Kupplungen, den Massen- sowie den Betriebsverhältnissen. Da Fressen kein Ermüdungsschaden ist, soll der Anwendungsfaktor bei der Fresstragfähigkeitsberechnung den stärkeren Einfluss einzelner hoher Lastspitzen berücksichtigen. Einzelne Lastspitzen beeinflussen direkt nur die Flankentemperatur. Deshalb kann für die Berechnung der Fresstragfähigkeit der gleiche Anwendungsfaktor \(K_{A}\) wie für die Grübchen- und Zahnfußtragfähigkeit verwendet werden. Die nachfolgende Tabelle zeigt Anhaltswerte für den Anwendungsfaktor:
| Anwendungsfaktoren \(K_{A}\) nach DIN 3990-1: 1987-126
| ||||
| Arbeitsweise der | Arbeitsweise der getriebenen Maschine
| |||
| Antriebsmaschine | gleichmäßig | mäßige Stöße | mittlere Stöße | starke Stöße |
| (uniform) | (moderate) | (heavy) | ||
| gleichmäßig (uniform) | 1,0 | 1,25 | 1,5 | 1,75 |
| leichte Stöße | 1,1 | 1,35 | 1,6 | 1,85 |
| mäßige Stöße (moderate) | 1,25 | 1,5 | 1,75 | 2,0 |
| starke Stöße (heavy) | 1,5 | 1,75 | 2,0 | 2,25 oder höher |
| 6 Tabelle aus: DIN 3990 Teil 1, Dezember 1987, S. 55, Tab.: A1
| ||||
Hinweis: Neben dem Eingabefeld für den Anwendungsfaktor finden Sie einen Fragezeichen-Button. Klicken Sie dort, öffnet sich die obenstehende Tabelle. Einen solchen Fragezeichen-Button werden Sie noch häufiger neben verschiedenen Eingabefeldern finden.
Der Breitenfaktor \(K_{F\beta }\) für die Zahnfußbeanspruchung berücksichtigt den Einfluss der ungleichmäßigen Lastverteilung über den balligen Kegelradflanken. Für die Berechnung wird der Breitenfaktor \(K_{H\beta }\) für die Zahnflankenbeanspruchung genutzt. Mit dem eAssistant lässt sich der Breitenfaktor individuell eingeben oder nach ISO 10300 Teil 1 Methode C berechnen. Klicken Sie dazu auf den den Taschenrechner-Button, um die Eingabemaske zur Auslegung des Breitenfaktors zu öffnen.
In der Listbox ist bereits der Eintrag „ISO 10300 Teil 1 Methode C“ gewählt und das Eingabefeld für den Lagerungsfaktor \(K_{H\beta -be}\) aktiv. Die Tabelle bietet Ihnen Anhaltswerte für \(K_{H\beta -be}\). Geben Sie einen Wert aus dieser Tabelle in das Eingabefeld ein und klicken Sie auf den Button „Übernahme“. Der Breitenfaktor wird automatisch berechnet und anschließend in die Hauptmaske übernommen.
| Anhaltswerte für Lagerungsfaktor \(K_{H\beta -be}\) 7
| |||
| Nachprüfung des Tragbildes für | Lagerungsbedingungen von Ritzel und Rad
| ||
| beide beidseitig | eines beidseitig, | beide fliegend | |
| eines fliegend | |||
| jedes Radpaar in seinem Gehäuse unter Volllast | 1,00 | 1,00 | 1,00 |
| jedes Radpaar unter leichter Prüflast | 1,05 | 1,10 | 1,25 |
| ein Proberadpaar, für Volllast bewertet | 1,20 | 1,32 | 1,50 |
| 7 Tabelle aus: ISO 10300 Teil 1, 2001, S. 26, Tab.: 3
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Arbeiten Sie mit einem bereits festgelegten Breitenfaktor, können Sie diesen im Modul eingeben. Klicken Sie in der Hauptmaske auf den Taschenrechner-Button. In dem Fenster zur Auslegung des Breitenfaktors wählen Sie aus der Listbox „eigene Eingabe“. Klicken Sie anschließend auf den Button „Übernahme“.
In der Hauptmaske ist jetzt das Eingabefeld für den Breitenfaktor aktiviert und Sie können Ihren individuellen Faktor eingeben. Wenn Sie diesen Breitenfaktor für mehrere Berechnungen benötigen, dann speichern Sie diesen als Standard-Vorlage. Somit öffnet sich das Berechnungsmodul immer mit dem definierten Breitenfaktor und Sie müssen den Wert nicht ständig neu eingeben.
Reibung und Verschleiß an den Zahnflanken sollen durch den Schmierstoff verringert werden, denn die Zahnflankenreibung ist beispielsweise für Flankenabnutzung, Getriebeerwärmung sowie für das Getriebegeräusch verantwortlich. Eine verminderte Zahnflankenreibung verbessert den Wirkungsgrad, der allerdings noch von der Zahnbelastung, der Umfangsgeschwindigkeit, der Verzahnungsqualität und der Oberflächenbeschaffenheit der Zahnflanken abhängt. Soll ein Getriebe einwandfrei arbeiten, so hängt dies doch wesentlich vom gewählten Schmierstoff ab. Hier bietet sich ein flüssiger Schmierstoff an, der leicht zwischen die Zahnflanken gebracht werden kann. Ein Schmierstoff hat aber auch die Aufgabe, Reibungswärme abzuführen und Getriebeelemente vor Korrosion zu schützen. Meist werden auch die zum Getriebe gehörigen Lager und Kupplungen mit dem Schmierstoff versorgt, der somit auch dafür geeignet sein muss.
Für die Wahl flüssiger Schmierstoffe gilt im Allgemeinen: „Je kleiner die Umfangsgeschwindigkeit und je
größer die Wälzpressung sowie die Rauigkeit der Zahnflanken sind, um so höher muss die Viskosität sein.
Eine höhere Viskosität bewirkt eine größere hydrodynamische Tragfähigkeit und Belastbarkeit, und
somit auch eine höhere Fresslastgrenze, bei der Riefenbildung oder Fressen der Zahnflanken
einsetzt.“ (Muhs/Wittel/Jannasch/Voßiek: Roloff/Matek Maschinenlemente, 17. überarbeitete Auflage, Vieweg
Verlag, Wiesbaden 2005)
Hinweis: Die Viskosität eines Schmiermittels sollte hoch sein, wenn das Getriebe wechselnden Belastungen
ausgesetzt ist, da dadurch auftretende Stöße gedämpft werden.
Im Gehäuse laufende Räder werden fast ausnahmslos mit Öl geschmiert. Hierbei unterscheidet man
zwischen Tauch- und Einspritzschmierung.
Öl-Tauchschmierung: Die Öl-Tauchschmierung ist ein einfaches, zuverlässiges und kostengünstiges
Schmiersystem. Bei der Tauchschmierung tauchen die Zahnräder entweder selbst oder mit einem Hilfsrad in
eine Schmierstofffüllung ein, wobei das Öl direkt an die Zahnflanken gerät oder durch Abtropfen von den
Wänden auf die Zahnflanken gelangt. Die Öl-Tauchschmierung findet bei niedrigen bis mittleren
Geschwindigkeiten (bis etwa \(\nu \) = 20 m/s) Anwendung.
Öl-Einspritzschmierung: Bei der Öl-Einspritzschmierung kann man das Öl in seinem Kreislauf filtern, kühlen
und überwachen und auch den Lagern direkt Öl zuführen. Die Ölmenge lässt sich nach der abzuführenden
Wärmemenge dosieren. Als Ölbehälter dient das Getriebegehäuse oder ein außerhalb angeordneter
Behälter, aus dem mehrere Aggregate versorgt werden können. Das Öl wird mit Hilfe einer Pumpe über
Düsen vor oder unmittelbar in den Zahneingriff eingespritzt. Bei Umfangsgeschwindigkeiten von \(\nu \) > 20 m/s
kommt die Öl-Einsspritzschmierung zum Einsatz.
Fettschmierung: Die Wahl eines Fettes hängt von der Umfangsgeschwindigkeit, der Art des Auftrags und der
Gebrauchstemperatur ab. Eine Fettschmierung erfordert eine geringe Wartung und schützt gegen
Verschmutzung.
Wählen Sie den Schmierstoff direkt aus der Listbox aus oder klicken Sie auf den Button „Schmierstoff“, um in die umfangreiche Schmierstoffdatenbank zu gelangen.
In der Schmierstoffdatenbank erhalten Sie detaillierte Informationen zu den Ölen und Fetten, wie zum Beispiel die Dichte, die Viskosität oder die Kraftstufe des FZG-Tests. Wählen Sie aus der Listbox „eigene Eingabe“, so lässt sich auch hier ein individueller Schmierstoff definieren.
Klicken Sie in der Hauptmaske der Tragfähigkeit auf den Button „Fuß/Flanke“, so werden die erweiterten Eingabeoptionen aufgerufen.
Ändern Sie in der dann folgenden Maske keine Eingaben, so wird mit den Standard-Eingabewerten weiter gerechnet.
Die Oberflächenrauigkeit der Flanken beeinflusst die Flankentragfähigkeit. Die gemittelte Rautiefe \(R_{z}\) ist das arithmetische Mittel aus den Einzelrautiefen fünf aneinandergrenzender Einzelmessstrecken. Die Eingabe der Rautiefe erfolgt für Ritzel und Rad am Fuß und an der Flanke. Die Öberflächenrauigkeit eines Werkstückes wird hinsichtlich der zu erfüllenden Funktion und nach der wirtschaftlichen Fertigung gewählt. Hohe Herstellkosten ergeben sich aus einer zu feinen Oberfläche. Eine zu grobe Oberfläche kann unter Umständen nicht die geforderte Funktionalität erfüllen.
Der Lebensdauerfaktor \(Y_{NT}\) am Zahnfuß und der Lebensdauerfaktor \(Z_{NT}\) an der Flanke berücksichtigen die
gegenüber der Dauerfestigkeit höhere Zahnflanken- und höhere Zahnfußtragfähigkeit bei einer begrenzten
Anzahl von Lastwechseln. Die Faktoren werden hauptsächlich vom Werkstoff sowie der Wärmebehandlung
beeinflusst.
Lebendauerfaktor \(Y_{NT}\):
Für Lastwechselzahlen \(N_{L} > 3 \cdot 10^{6}\) kann bei optimalen Voraussetzungen von Werkstoff- und Herstellqualität mit \(Y_{NT}\) = 1
gerechnet werden. Im Bereich der statischen Beanspruchung, also \(N_{L} < 10^{3}\), wird der Lebensdauerfaktor zu
2,5.
Lebensdauerfaktor \(Z_{NT}\):
Für Lastwechselzahlen \(N_{L} > 5 \cdot 10^7\) kann bei optimalen Voraussetzungen von Werkstoff- und Herstellqualität mit \(Z_{NT}\) = 1
gerechnet werden. Im Bereich der statischen Beanspruchung (\(N_{L} < 10^{3}\)) wird der Lebensdauerfaktor zu
1,6.
Mit Hilfe der grafischen Abbildung lässt sich \(Y_{NT}\) bzw. \(Z_{NT}\) für die statische Festigkeit und die Dauerfestigkeit abhängig von Werkstoff und Wärmebehandlung darstellen:
Die Faktoren lassen sich über den Schloss-Button individuell modifizieren. Klicken Sie auf den Schloss-Button,
dann werden die Eingabefelder aktiviert und die Lebensdauerfaktoren können angepasst werden. Denken Sie
daran, den Schloss-Button geöffnet zu lassen, sonst werden die ursprünglichen Standardwerte wieder
eingesetzt.
Die Zahnfuß-Dauerfestigkeit \(\sigma _{Flim}\) wird mit dem Einfluss der Betriebsart korrigiert.
\[\sigma _{Flim} = \sigma _{Flim0} Y_{A}\]
| \(\sigma _{Flim0}\) | Zahnfuß-Dauerfestigkeit aus Werkstoff-Kennwerten |
| \(\sigma _{Flim}\) | Zahnfuß-Dauerfestigkeit mit Einfluss des Betriebsartenfaktors |
| \(Y_{A}\) | Betriebsartenfaktor (siehe nachfolgende Tabelle) |
Für den Betriebsartenfaktor \(Y_{A}\) können die folgenden Anhaltswerte verwendet werden:
| Betriebsartenfaktor \(Y_{A}\) nach Linke8
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| Betriebsart | Betriebsartenfaktor \(Y_{A}\) | Belastungsrichtung |
| schwellend | 1 |  |
| wechselnd | 0,7 |  |
| reversierend | 0,85 - 0,15 \(\frac {lgN_{rev}}{6}\) (für \(1\leq N_{rev} \leq 10^{6}\)) 0,7 (für \(N_{rev} > 10^{6}\)) |  |
| Hinweis: \(N_{rev}\) = Anzahl der Lastrichtungsänderungen während der Betriebszeit
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| 8 Tabelle aus: Linke, H.: Stirnradverzahnung Berechnung Werkstoffe Fertigung, Carl Hanser
Verlag München Wien, 1996, S. 321, Tab.: 6.5/7
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Die Tabelle für den Betriebsartenfaktor lassen sich über den Fragezeichen-Button öffnen.
Der Dynamikfaktor \(K_{V}\) berücksichtigt innere dynamische Zusatzkräfte. Infolge von Flankenlinienabweichungen, Breitenballigkeit der Zahnflanken, Verformung der Zähne, des Gehäuses, der Wellen und der Radkörper sowie Schwingungen der Radmassen kommt es zu inneren dynamischen Zusatzkräften. Sie steigen mit der Umfangsgeschwindigkeit der Zahnkränze, nehmen aber mit steigender Belastung der Zähne ab. Der Dynamikfaktor kann über das Schloss-Symbol manuell eingegeben werden.
Die Stirnfaktoren berücksichtigen die Auswirkung ungleichmäßiger Kraftaufteilung auf mehrere gleichzeitig im
Eingriff befindliche Zahnpaare (das heißt in Umfangsrichtung) auf die Flankenpressung (\(K_{H\alpha }\)), auf die
Fressbeanspruchung (\(K_{B\alpha }\)) und auf die Zahnfußbeanspruchung (\(K_{F\alpha }\)). Der Stirnfaktor kann über das Schloss-Symbol
manuell eingegeben werden.
Der Kegelradfaktor \(Z_{K}\) berücksichtigt den Einfluss des von der Evolvente abweichenden Zahnprofils auf die
Grübchentragfähigkeit, insbesondere den positiven Einfluss der bei Kegelrädern üblichen Höhenballigkeit. \(Z_{K}\)
soll auch den Einfluss der über der Breite veränderlichen Zahnsteifigkeit erfassen. \(Z_{K}\) wurde aufgrund von
Prüfstandsversuchen und Betriebserfahrungen mit ausgeführten Kegelradgetrieben verschiedener
Anwendungsgebiete abgeschätzt. Für die Kegelräder mit einer angepasster Höhenballigkeit
wird für \(Z_{K}\) = 0,8 gewählt. Der Kegelradfaktor kann über das Schloss-Symbol manuell eingegeben
werden.
\(b_{e}\)ist die effektive Zahnbreite (Tragbildbreite). Unter Volllast beträgt die Tragbildbreite mindestens 85% der Zahnbreite. Für den Fall, dass keine Informationen zu den Belastungen vorliegen, kann \(b_{e} = 0,85 \cdot b\) gesetzt werden. Klicken Sie auf das Schloss-Symbol, um den Faktor für die effektiv wirksame Zahnbreite einzugeben.
In einzelnen Fällen kann die Bildung von Grübchen an der Zahnflanke zugelassen werden. Hier finden Sie also die Option „Grübchen zulassen“. Anfänglich auftretende, zum Stillstand kommende Grübchenbildung ist im allgemeinen oft zulässig. Oft gehen insbesondere bei einsatzgehärteten oder nitrierten Verzahnungen von Grübchen in Zahnfußnähe Ermüdungsbrüche aus, wodurch eine jeweils individuelle Beurteilung erforderlich ist. In einigen Grenzfällen (Luft- und Raumfahrt) sind deshalb einzelne Grübchen absolut unzulässig. Auch bei Turbogetrieben können Grübchen zu Schwingungen und zu erhöhten dynamischen Zusatzkräften führen.
Das Berechnungsmodul enthält ein Meldungsfenster, in denen Informationen, Hinweise oder Warnungen aufgelistet werden. Die eAssistant-Software erkennt bereits während der Dateneingabe auftretende Fehler und zeigt Ihnen sogleich Lösungsvorschläge im Meldungsfenster an. Wenn Sie die verschiedenen Hinweise und Warnungen beachten und befolgen, lassen sich schnell Fehler in Ihrer Berechnung beheben.
Zusätzliche Informationen erhalten Sie auch über die Kurzhilfe. Bewegen Sie einfach den Mauszeiger über ein Eingabefeld oder über einen Button und Ihnen werden die Informationen in der Kurzhilfe angezeigt.
Die Ergebnisse, wie zum Beispiel die Profilüberdeckung, Sprungüberdeckung und Gesamtüberdeckung (Sicherheiten für Fuß und Flanke bei der Tragfähigkeitsberechnung), werden bereits während jeder Eingabe berechnet und immer aktuell im Ergebnisfeld angezeigt. Es wird nach jeder abgeschlossenen Eingabe neu durchgerechnet. Dadurch werden jegliche Veränderungen der Eingabewerte auf die Ergebnisse schnell sichtbar. Werden die Mindestsicherheiten nicht erfüllt, so wird das Ergebnis mit einer roten Markierung angezeigt. Grundsätzlich können Sie jede Eingabe mit der Enter-Taste oder mit einem Klick in ein neues Eingabefeld abschließen. Alternativ können Sie mit der Tab-Taste durch die Eingabemaske springen oder nach jeder Eingabe auf den Button „Berechnen“ klicken. Auch hierbei werden die Eingabewerte entsprechend übernommen und die Ergebnisse sofort in der Übersicht angezeigt.
Nach Abschluss Ihrer Berechnung können Sie ein Protokoll erzeugen. Klicken Sie dazu auf den Button „Protokoll“.
Das Protokoll enthält ein Inhaltsverzeichnis. Hierüber lassen sich die gewünschten Ergebnisse schnell aufrufen. Es werden alle Eingaben sowie Ergebnisse aufgeführt. Das Protokoll steht Ihnen im HTML- und im PDF-Format zur Verfügung. Sie können das erzeugte Protokoll zum Beispiel im HTML-Format abspeichern, um es später in einem Web-Browser wieder oder im Word für Windows zu öffnen.
Das Berechnungsprotokoll lässt sich drucken oder speichern:
Nach der Durchführung Ihrer Berechnung können Sie diese speichern. Sie haben dabei die Möglichkeit, entweder auf dem eAssistant-Server oder auf Ihrem Rechner zu speichern. Klicken Sie auf den Button „Speichern“ in der obersten Zeile des Berechnungsmoduls.
Um die Berechnung lokal auf Ihrem Rechner zu speichern, müssen Sie die Option „Lokal“ im Berechnungsmodul aktivieren.
Haben Sie diese Option nicht aktiviert, so öffnet sich ein neues Fenster und Sie können Ihre Berechnung auf dem eAssistant-Server speichern. Geben Sie unter „Dateiname“ den Namen Ihrer Berechnung ein und klicken Sie auf den Button „Speichern“.
Mit dem Button „Zurück“ (linker Pfeil) können Sie vorhergegangene Eingaben zurücksetzen. Wenn Sie eine rückgängiggemachte Eingabe wiederherstellen wollen, dann klicken Sie auf den Button „Vorwärts“ (rechter Pfeil).
In der obersten Zeile des Berechnungsmoduls finden Sie den Button „CAD“.
Auf der Basis Ihrer Berechnung lassen sich über diesen Button „CAD“ und mit Hilfe des
eAssistant CAD-PlugIns Kegelräder in einem 3D-CAD-System, wie zum Beispiel SOLIDWORKS oder Solid
Edge, erzeugen.
Diese Funktion ermöglicht das Generieren der Geometrie von gerad- und schrägverzahnten Kegelrädern als 3D-CAD-Modell im STEP-und IGES-Format. Sowohl das STEP- als auch das IGES-Format sind standardisierte Austauschformate für 3D-Modelle und können in fast jedes CAD-System importiert werden.
Im Einstellungsmenü für die STEP- und IGES-Ausgabe stehen Ihnen verschiedene Funktionen zur Auswahl, um den Export individuell anzupassen. Dabei lässt sich die Geometrie als Volumenmodell mit einem oder allen Zähnen oder auch als Flächenmodell der Zahnlückengeometrie erzeugen. Beim Export können Sie außerdem den Grad der Genauigkeit auf einen gewünschten Wert festlegen.
Auf Basis Ihrer Berechnung können mit dem eAssistant CAD-PlugIn schräg- und geradverzahnte Kegelräder featurebasiert im 3D automatisch erstellt werden. Toleranzen, Kopfkantenbruch, Profilverschiebung werden mit berücksichtigt und es wird die exakte Zahnform modelliert. Klicken Sie auf den Button „CAD“, anschließend wählen Sie das entsprechende CAD-System für den Export aus.
Öffnen Sie jetzt ein CAD-System. Über einen integrierten Menüpunkt „eAssistant“ im CAD-System können
Sie mit der Generierung der berechneten Kegelräder starten.
Hinweis: Das entsprechende eAssistant CAD-PlugIn muss bereits auf Ihrem CAD-Rechner installiert sein. Das
Plugin steht zum Download auf unserer Webseite www.eAssistant.eu bereit.
Zu den entsprechenden 2D-Ableitungen der Kegelräder können jederzeit per Mausklick auch die
Herstelldaten auf eine Zeichnung plaziert werden.
Hinweis: Benötigen Sie nähere Informationen zum eAssistant CAD-Plugin, so können Sie sich
jederzeit gern an uns wenden. Weitere Einzelheiten erfahren Sie auch über unsere Webseite
www.eAssistant.eu oder in dem Hilfe-Manual zum eAssistant CAD-PlugIn, welches Sie auch auf der
Webseite finden können.
Klicken Sie auf den Button „Einstellungen“ in der obersten Zeile des Berechnungsmoduls, dann können Sie programmspezifische Optionen anpassen, zum Beispiel die Anzahl der im Protokoll angegebenen Nachkommastellen.
Diese Option gibt Ihnen die Möglichkeit, die folgenden Standardeinstellungen zu ändern:
