Grübchenlebensdauerberechnung von geschmierten Wälzkontakten unter Berücksichtigung rauer Oberflächen
Martin Zimmer
In der vorliegenden Arbeit wird ein numerisches Modell zur Berechnung der Grübchenlebensdauer von geschmierten konzentrierten Wälzkontakten unter Berücksichtigung der realen rauen Oberflächentopographien vorgestellt und auf Zahnräder angewendet. Das Berechnungsmodell kann darüber hinaus für die Lebensdauerberechnung beliebiger anderer Wälzkontakte, wie z.B. in Wälzlagern, zum Einsatz kommen und baut auf einer TEHD-Simulation (Thermo-Elastohydrodynamik) des rauen konzentrierten Kontaktes auf. Ausgehend von dieser Simulation wird die Beanspruchung in Form von Spannungsfeldern unterhalb der rauen Oberfläche berechnet. Hierfür wird eine allgemeine Vorgehensweise zur Kopplung von Makro- und Mikroebene des Kontaktes vorgestellt und für die Beanspruchungssituation im Zahnflankenkontakt modifiziert. Das Modell basiert auf einer statistischen Lebensdauerberechnung, die um Algorithmen und Verfahrensweisen zur Behandlung von rauen Oberflächen erweitert wurde. Für die Lebensdauerberechnung werden verschiedene Modelvorstellungen und Ermüdungskriterien verwendet und deren Ergebnisse verglichen. Dabei kommen sowohl konventionelle Ermüdungskriterien, wie z.B. die Gestaltänderungsenergiehypothese, als auch komplexere Ermüdungskriterien, wie das Dang Van-Kriterium oder die Schubspannungsintensitätshypothese, zur Anwendung und werden hinsichtlich ihrer Eignung zur Beschreibung der Ermüdung von rauen konzentrierten Kontakten bewertet.
