Ableitung eines statistischen Ölalterungsprozesses zur mathematischen Beschreibung des Einflusses der Veränderung von Syntheseölen durch Ölalterung auf die Grübchenlebensdauer von Verzahnungen

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Bernd Bertsche
• Subject Area: Engineering Design, Machine Elements, Product Development
• Term: from 2009 to 2011
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 108994408

• Final Report Year: 2011

Final Report Abstract

Zur Untersuchung des Einflusses der thermisch-oxidativen Ölalterung auf die Grübchenlebensdauer wurden vorgealterte Ölzustände hergestellt. Hierzu wurden als Alterungsverfahren eine Oxidationsapparatur und die Alterung im Getriebe ausgewählt. Von den vorgealterten Ölzuständen wurden Ölproben genommen und hinsichtlich der Ölalterungseffekte analysiert. Es ergab sich, dass sich das Grundöl des Getriebeöls auf PAO-Basis als alterungsbeständig zeigte, die Additivierung jedoch teils deutliche Ab-/ und Umbauprozesse durchlaufen hat. Zur Prüfung der vorgealterten Ölzustände wurde an einem Getriebeprüfstand des Instituts ein Prüftriebstrang aufgebaut, der Lebensdauerversuche an einer Prüfverzahnung mit der 3 Schadensart Grübchenbildung ermöglichte. Zur Detektion der Grübchenschädigung und zur Schadensfrüherkennung anderer Komponentenausfälle des Prüftriebstrangs wurde ein Körperschallsystem installiert, das einen effizienten Prüfbetrieb ermöglichte. Die festgelegten Stichprobenumfänge ermöglichten eine statistische Auswertung der Versuchsergebnisse und somit abgesicherte Aussagen zum Einfluss der Ölalterung auf die Grübchenlebensdauer der Prüfverzahnung. Ergänzend wurden Versuche mit dem Bruggertest und einem Vierkugelapparat durchgeführt. Ein bedeutendes Ergebnis ist, dass die Alterung des untersuchten Getriebeöls auf PAO-Basis die Grübchenlebensdauer nicht negativ beeinflusst. Es konnte sogar teils eine statistisch signifikante Lebensdauersteigerung im Vergleich zum Frischöl nachgewiesen werden. Aus diesem Grund war die Erstellung eines Lebensdauermodells entsprechend dem Antrag nicht notwendig. Da die Ölalterung bei Mineralölen eine Minderung der Grübchenlebensdauer zur Folge hat, ist diese Erkenntnis umso bedeutender. In künftigen Arbeiten sollte geprüft werden, ob gealterte Getriebeöle auf PAO-Basis auch eine Lebensdauersteigerung anderer Komponenten wie Lager oder Lamellen im Vergleich zum Frischöl zeigen. Desweitern sollten die angewendeten Ölalterungsverfahren hinsichtlich der Praxisnähe verifiziert werden. Auch eine erweiterte Betrachtung der Ölalterung, die den Einfluss von Verunreinigungen wie beispielsweise Partikel und Wasser berücksichtigt, erscheint sinnvoll.

Publications

• An Approach for Estimating the Lifetime of Transmission Oils. Proc. Annual Reliability and Maintainability Symposium, Las Vegas, 2008
  Maisch, C., Bertsche, B.
  
• Getriebeöl zuverlässig einsetzen. Fachzeitschrift Antriebstechnik, Ausgabe 10/2008
  Maisch, C., Bertsche, B.
  
• Öllebensdauer. FVA Forschungsvorhaben Nr. 535. Universität Stuttgart, 2006-2008
  Maisch, C.
  
• Prognose der Öl-Lebensdauer in Industriegetrieben mittels künstlicher Intelligenz. Tagung Technische Zuverlässigkeit (TTZ), Leonberg, 2009
  Maisch, C., Bertsche, B.
  
• Estimating the Lifetime of Gear Lubricants. Proc. Annual Reliability and Maintainability Symposium, San Jose, 2010
  Maisch, C., Bertsche, B., Kirschmann, D.
  
• Optimierte Getriebezuverlässigkeit durch Berücksichtigung der Ölalterung. Tribologie- und Schmierstoffkongress GETLUB, Würzburg, 2010
  Maisch, C., Bertsche, B.