Tragfähigkeitsberechnung und Verschleißanalyse von bombierten Zahnwellenverbindungen

Im Bereich der Antriebs- und Getriebetechnik ist der Einsatz von Welle-Nabe-Verbindungen zur Drehmomentübertragung weit verbreitet. Speziell die Zahnwellenverbindungen erweisen sich als eine der leistungsfähigsten Verbindungselemente im Maschinenbau. Ist zwischen Welle und Nabe ein Radial- oder Winkelversatz bzw. eine Kombination daraus vorhanden, kann dieser durch den Einsatz einer bombierten Verzahnung, wie z. B. einer Zahnkupplung, kompensiert werden. Eine solche Bombierung kann auch bei Zahnwellenverbindungen anwendet werden. In der gängigen Fachliteratur wird jedoch der Einsatz von bombierten Zahnwellenverbindungen als Ausgleichselement zur Kompensation eines Radial- und/oder Winkelversatzes als eine artfremde Anwendung genannt und daher nicht weiter behandelt. Das sich dadurch für die Praxis ergebende Potenzial im Bereich der Antriebs- und Getriebetechnik sowie die Vielzahl an Einsatzmöglichkeiten bleiben somit ungenutzt. In der vorliegenden Arbeit wird ein Tragfähigkeitsnachweis mit den in der Verzahnung auftretenden Beanspruchungen sowie den zugehörigen Beanspruchbarkeiten für bombierte Zahnwellenverbindungen erarbeitet und vorgestellt. Des Weiteren erfolgt eine detaillierte Analyse des Verschleißverhaltens anhand experimenteller Versuche, um weitere aussagekräftige Beanspruchungsgrenzen für diese spezielle Art der Zahnwellenverbindung zu definieren und eine Ermüdungs- und Verschleißlebensdauerberechnung zu ermöglichen. Die experimentell ermittelten Ergebnisse der Lebensdauerprognose bestätigen die aufgestellten Berechnungsmethoden.