TRANSPORT TECHNICS. INVESTIGATION OF ELEMENTS. RELIABILITY
Influence of profile modifications on the scuffing load capacity of high contact ratio gears
- 1 Ruhr-University Bochum, Germany
- 2 Envision Energy CoE GmbH, Germany
Abstract
Scuffing is a spontaneous gear failure mechanism resulting in a disrupted surface. Scuffed gears are more sensitive to dynamic excitation and friction. Besides the lubricant and the material, the scuffing load capacity is mainly dependent on the gear geometry. High contact ratio gears exhibit a lower load carrying capacity due to an increased dissipation of frictional heat in the outer mesh positions. In this paper this phenomenon is addressed with experiments and simulative analysis. Based on these works, recommendations for adequate profile modifications are derived to maximize the load carrying capacity regarding scuffing of high contact ratio gears.
Keywords
References
- DIN 3979, Zahnschäden an Zahnradgetrieben, (1979)
- G. Niemann, H. Winter, Getriebe allgemein, Zahnradgetriebe - Grundlagen, Stirnradgetriebe, 2. Auflage (2003)
- H. Linke, Stirnradverzahnung: [Berechnung - Werkstoffe - Fertigung], 2. Auflage (2010)
- P. Hepermann, Untersuchungen zur Fresstragfähigkeit von Groß-, Schräg- und Hochverzahnungen, PhD-thesis Ruhr-Universität Bochum (2013)
- M. Joop, Die Fresstragfähigkeit von Stirnrädern bei hohen Umfangsgeschwindigkeiten bis 100 m/s, PhD-thesis Ruhr-Universität Bochum (2018)
- R. W. Snidle, H. P. Evans, Understanding Scuffing and Micropitting of Gears (2004)
- K. Sommer, R. Heinz, Verschleiß metallischer Werkstoffe, 2. Auflage (2014)
- K. Michaelis, Die Integraltemperatur zur Beurteilung der Fresstragfähigkeit von Stirnradgetrieben, PhD-thesis Technische Universität München (1987)
- H. Blok, Theoretical study of temperature rise at surfaces of actual contact under oiliness lubricating conditions, Proc. Gen. Disc. Lubric. 2, p. 222–235 (1937)
- G. Lechner, Die Freßlastgrenze bei Stirnrädern aus Stahl, PhD-thesis Technische Universität München (1966)
- M. Joop, H. Ittenson, Örtliche Fresstragfähigkeit. Abschlussbericht zu Forschungsvorhaben FVA 598 II (2018)
- J. Vorgerd, P. Tenberge, Scuffing of cylindrical gears with pitch line velocities up to 100 m/s, Forschung im Ingenieurwesen, Jg. 2 (2021)
- H. Blok, Measurement of temperature flashes on gear teeth under extreme pressure conditions, Proc. Gen. Disc. Lubric. 2, p. 14–20 (1937)
- ISO 6336-20, Calculation of load capacity of spur and helical gears - Part 20: Calculation of scuffing load - Flash temperature method (2017)
- AGMA 925-A03, Effect of Lubrication on Gear Surface Distress (2003)
- J.C. Jaeger, H.S. Carslaw, Conduction of heat in solids, 2. Edition (1959)
- J.O. Almen, Surface Deterioration of Gear Teeth, Conference on Mechanical Wear (1948)
- ISO 53, Stirnräder für den allgemeinen und Schwermaschinenbau - Standard-Bezugszahnstangen – Zahnprofile, (1998)
- DIN ISO 14635, FZG-Prüfverfahren Teil 1 – FZGPrüfverfahren A/8,3/90 zur Bestimmung der relativen Fresstragfähigkeit von Schmierölen, (2006)
- M. Walkowiak, Örtliche Belastungen und Verschleißsimulation in den Zahneingriffen profilkorrigierter gerad- und schrägverzahnter Stirnräder zwischen Einfederungsbeginn und Ausfederungsende, PhD-thesis Ruhr- Universität Bochum (2013)
- C. Löpenhaus, Untersuchung und Berechnung der Wälzfestigkeit im Scheiben- und Zahnflankenkontakt, PhD-thesis RWTH Aachen (2015)
- L. Schlenk, Untersuchungen zur Fresstragfähigkeit von Großzahnrädern. PhD-thesis Technische Universität München (1995)