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Modeling of laser supported contact pattern analysis

Subject Area Measurement Systems
Term from 2013 to 2016
Project identifier Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 231616586
 
Final Report Year 2016

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.

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