Low-loss Verzahnungen zeigen sich optisch durch niedere Zahnhöhen und schrägere Eingriffswinkel.

Low-loss Verzahnungen zeigen sich optisch durch niedere Zahnhöhen und schrägere Eingriffswinkel. Im Bild: Low-loss Zahnräder aus PA 12C Kunststoff Lauramid® und Stahl. Bild: Handtmann

Zusammen mit der Forschungsstelle für Zahnräder und Getriebebau (FZG) der TU München haben die Unternehmen Handtmann Elteka und SPN Schwabenpräzision in den letzten vier Jahren nach optimierten Verzahnungsgeometrien bei Kunststoff-Stahl-Zahnradpaarungen sowohl experimentell als auch theoretisch geforscht. Nun liegen die Ergebnisse vor, wie das Unternehmen in einer Pressemeldung mitteilt. Hauptvorteil beim Einsatz von Kunststoffzahnrädern sei deren Trockenlauffähigkeit. Der Nachteil dabei: Die auftretenden hohen Reibungszahlen im Zahnkontakt und die, im Vergleich zu Stahlzahnrädern, geringere Wärmeleitfähigkeit des Materials. Verlustoptimierte Verzahnungsgeometrien, so genannte Low-loss-Verzahnungen, weisen nach Angaben Handtmanns dagegen deutlich niedrigere Reibungsverluste sowie eine geringere Erwärmung auf und können so mehr Leistung übertragen, bis die maximale Einsatztemperatur erreicht ist. Eine verlustoptimierte Verzahnung zeige sich optisch durch deutlich erhöhte Eingriffswinkel und eine reduzierte Zahnhöhe im Vergleich zu einer konventionellen Verzahnungsgeometrie.

Wie Handtmann meldet, habe das Forscherteam bei den Tests schmiermittelfrei laufende Lauramid-Stahl-Zahnradpaarungen eingesetzt. Die ausreichende Tragfähigkeit der Drehmomenteinleitung wurde durch die gerändelte Stahlnabe sichergestellt, die beim Lauramidguss direkt und unlösbar eingegossen wurde. An Prüfständen gemessen wurden unter anderem die Verzahnungsverluste und die Zahntemperaturen. Aus den niedrigen Verzahnungsverlusten resultiere eine deutlich geringere Erwärmung verlustoptimierter Zahnräder, verglichen mit der konventionellen Variante. Auch habe sich gezeigt, dass die Low-loss-Geometrie im Vergleich zur konventionellen Verzahnung einen deutlich erweiterten Betriebsbereich zulasse: Es konnte bis zu 75 Prozent mehr Leistung übertragen werden. Kunststoffzahnräder verfügen gegenüber Stahlzahnrädern generell über eine bessere Dämpfung und bringen damit Vorteile hinsichtlich der Geräuschentwicklung bei Anwendungen mit sich, so die Experten. Die Untersuchungen ergaben, dass dies auch für die verlustoptimierten Verzahnungsgeometrien gelte. Die Hightech-Werkstoffe Lauramid, Lauramid Hybrid und Eltimid sowie die iCROSS-Wälzlager kommen im Maschinenbau als Bauteile oder Komplettsysteme in einer Vielzahl von Branchen zum Einsatz.

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Handtmann / Götz Fuchslocher