Modeling of laser supported contact pattern analysis
Final Report Abstract
Getriebe zählen zu den Hauptkomponenten der Antriebstechnik, sie müssen daher sehr hohe Qualitätsansprüche erfüllen. Ein wesentliches Qualitätskriterium stellt das "Tragbild" dar. Es kennzeichnet den Kontaktbereich der Zahnflanken beim Abwälzen. Eine ungünstige Form und Lage des Tragbildes kann im Extremfall ein Getriebe zerstören. Für die Tragbildprüfung ist die "Pastenmethode" etabliert, die verschiedene Nachteile aufweist. Im DFG-geförderten Projekt "MELT" wurde ein neuartiger Ansatz untersucht. Er besteht darin, eine Zahnflanke mit einem leistungsstarken Laser zu erwärmen, beim Abwälzen einen Teil der Wärme auf die Gegenflanke zu übertragen und dort die Temperaturverteilung thermographisch zu erfassen. Das Thermogramm sollte dem Tragbild dieses individuellen Flankenkontakts entsprechen. Im Projekt war zu prüfen, ob sich detektierbare Temperaturerhöhungen erzielen lassen. Simulationsrechnungen mit der Finite Elemente Methode (FEM) erforderten die Konstruktion eines Ersatzmodells aus zwei Zylindern mit trapezförmiger Grundfläche und Wärmeübertrag an einer kleinen, bewegten Teilfläche. Die für Großverzahnungen durchgeführten Berechnungen zeigen, dass detektierbare Temperaturerhöhungen von etwa 80 bis 320 mK zu erwarten sind, so dass sich realistische Perspektiven für eine industrielle Anwendung der neuen Methodik abzeichnen.
Publications
- Laser-based Contact Pattern Analysis. For Wind Annual Report 2013 / 2014. Brüssel, GWEC
Prekel, H., Goch, G. Lipinski, R.
- Modellierung einer lasergestützten Tragbildanalyse. Tagungsband der 5. VDI/ VDE-Fachtagung "Verzahnungsmesstechnik 2014", 23. - 24. September 2014, Nürtingen, Stuttgart, VDI-Berichte 2236, S. 123 - 135
Prekel, H.; Goch, G.; Lipinski, R.; Thiemann, P.
- Contact Pattern Analysis: Simulation of a Laser-Assisted Thermographic Approach. International Journal of Thermophysic (2016) 37: 82
Prekel, H.; Stroebel,G.; Lipinski, R.; Goch, G.
(See online at https://doi.org/10.1007/s10765-016-2090-9)
