Kevin Daubach, Manuel Oehler, Bernd Sauer

• Wear phenomena in worm gears are dependent on the size of the gears. Whereas larger gears are mainly affected by fatigue wear, abrasive wear is predominant in smaller gears. In this context a simulation model for abrasive wear of worm gears was developed, which is based on an energetic wear equation. This approach associates wear with solid friction energy occurring in the tooth contact. The physically-based wear simulation model includes a tooth contact analysis and tribological calculation to determine the local solid tooth friction and wear. The calculation is iterated with the modified tooth flank geometry of the worn worm wheel, in order to consider the influence of wear on the tooth contact. Experimental results on worm gears are used to determine the wear model parameter and to validate the model. A simulative study for a wide range of worm gear geometries was conducted to investigate the influence of geometry and operating conditions on abrasive wear.
• Abhängig von der Baugröße des Schneckengetriebes treten unterschiedliche Verschleißformen an der Schneckenverzahnung vorwiegend auf. In großen Getrieben ist dies häufig Ermüdungsverschleiß in Form von Grübchen, wohingegen bei kleineren Getrieben meist abrasiver Verschleiß vorherrschend ist. Im Rahmen einer Untersuchung zum abrasiven Verschleiß von Schneckengetrieben wurde ein Simulationsmodell entwickelt, mit welchem Verschleiß an Schneckenverzahnungen auf Basis eines energetischen Ansatzes vorhergesagt werden kann. Der lokale Verschleißberechnungsansatz verbindet Verschleiß mit der im Zahnkontakt entstehenden Festkörperreibungsenergie. Das physikalisch begründete Simulationsmodell beinhaltet eine Berechnung des Eingriffsfeldes und der tribologischen Größen im Zahnkontakt, um die Festkörperreibungsenergie und den Verschleiß lokal zu ermitteln. In der iterativen Verschleißsimulation erfolgt nach jedem Berechnungsschritt eine lokale Anpassung der Flankengeometrie des Schneckenradzahnes entsprechend der rechnerischen Verschleißabträge, um den Einfluss von Verschleiß auf den Zahnkontakt in den nachfolgenden Berechnungen zu berücksichtigen. Für die Ermittlung des Verschleißkoeffizienten des energetischen Modells sowie für die Validierung des Simulationsmodells wurden experimentelle Ergebnisse verwendet. Mit dem Simulationsmodell wurde weiterhin eine Parameterstudie durchgeführt, um Zusammenhänge zwischen geometrischen Verzahnungsgrößen, Betriebsbedingungen und Verschleiß zu untersuchen.