ZAHNRADER • ZAHNRADGETRIEBE ZAHNR~DER ZAHNRADGETRIEBE SPRINGER FACHMEDIEN WIESBADEN GMBH SCHRIFTENREIHE ANTRIEBSTECHNIK Band 16 Herausgegeben von der Fachgemeinschaft Getriebe und Antriebselemente im Verein Oeutscher Maschinenbau-Anstalten e. V. (VOMA) Vortrage und Oiskussionsbeitroge der Fachtagung "Antriebselemente", Essen 1954 Mit 173 Abbildungen ISBN 978-3-663-06703-0 ISBN 978-3-663-07616-2 (eBook) DOI 10.1007/978-3-663-07616-2 Softcover reprint of the hardcover lst edition 1955 1955 Afle Rechte vorbehalten. Friedr. Vieweg & Sohn, Braunschweig Hersteflung: Buchdruckerei H. Oeding, Braunschweig, und Buchdruckerei R. Borek, Braunschweig Vorwort Nach der Behandlung der "Riementriebe, Kettentriebe und Kupplungen" in der Fachtagung "Antriebselemente" 1953 wurde diese Veranstaltung im Jahre 1954 unter den Titel "Zahnrader und ZahnradgetriebeU gestellt. Bedeutung und Umfang dieses Stoffes schlossen damit von vornherein iede Hinzunahme von Themen aus anderen Arbeitsgruppen des Fachbereiches aus. In ihrem ersten Teil verzeichnete die Fachtagung 1954 VortrCige aus dem Gebiet der Zahnradfertigung, in einem zweiten Abschnitt Themen uber den Zahnradgetriebe bau. Aus der Verpflichtung der Fachgemeinschaft, gelegentlich wirtschaftliche Fra gen auch offentlich zu behandeln, und aus der Erfahrung, daB solche Fragen zu nehmend das Interesse der Ingenieure finden, wurden den technischen Referaten VortrCige wirtschaftlichen Inhalts uber Gegenwartsprobleme aus der Zahnrader und Getriebeindustrie zugeordnet. Bei der Ausgestaltung dieser Tagung wurde bewuBt angestrebt, neben deutschen Praktikern und Wissenschaftlern auch hervorragende Vertreter der Wissenschaft und der Industrie des Auslandes zu Wort kommen zu lassen. Damit ist mit dieser Veranstaltung in einem groBeren Umfange eine den nationalen Bereich sprengende Diskussion um wichtige und aktuelle Themen aus der Zahnrad- und Getriebetechnik ermoglicht worden. Die Zahnrader- und Getriebeindustrie hat mit der Tagung "Antriebselemente" 1954 erneut unter Beweis gestellt, daB sie es als eine ihrer Hauptaufgaben ansieht, den Fortschritt der Te chnik zu fordern und den Ingenieuren dieienigen Erkenntnisse zu vermitteln, die sie bei ihrer taglichen praktischen Arbeit benotigen. Wie bei der Voriahrs-Veranstaltung wurde damit eine weite Ausstrahlung der gewonnenen Er kenntnisse und Ergebnisse auf die verschiedenen Verbraucherkreise des Maschinen baues und der deutschen Industrie bewirkt. Der nun im Rahmen der Schriftenreihe "Antriebstechniku vorgelegte Band ist ein wesentlicher, uber die deutschen Arbeiten hinausgehender Beitrag zur Diskussion wichtiger und aktueller Themen in diesem Fachbereich. Er durfte geeignet sein, die kunftigen Normungs-und Rationalisierungsarbeiten in der Zahnrader- und Getriebe fertigung zu befruchten. Inhaltsverzeichnis G. Niemann Seite und H. Winter Tr agfahigste Evolventen-Geradverzahnung 1 M. Bergstrasser Evolventen-Geradverzahnung mit genormtem 2Oo-Werkzeug .. 23 G. Dietrich Profilverschiebungen ....................................... 29 W. Thomas Korrigierte Zahnrader fOr Seriengetriebe .................... 32 G. Niemann und W. Richter Tr agfahigste Evolventen-Schragverzahnung •. . . . . . . . . . . . . . . . .. '.rl Aussprache ................................................ 52 H. Rettig Ermittlung der Schmierstoffeigenschaften im Zahnradtest ...... 58 n A. Cameron Theorie der Zahnradschmierung ............................. H. Blok Grenzen der Getriebe-Entwicklung. bedingt durch die Fref3- gefahr des Zahnwerkstoffes ......... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 81 H. Brugger laufversuche an geharteten Zahnradern als Grundlage fOr ihre Bemessung ..................................•.......... 105 Aussprache ................................................ 118 H. K. Hell m i c h Wirtschaftlichkeitsfragen der Zahnradherstellung ............. 128 G. Niemann Getriebevergleiche ......................................... 140 E. Hammesfahr Mehrteilige Kegelradsatze .................................. 150 H. Zickel Untersuchungen an Kunststoff-Zahnradern ... . . . . . . . . . . . . . . . .. 155 H. Winter Untersuchungen an Kunststoff-Zahnradern .................... 157 H.v.Oehsen Erfahrungsaustausch Ober neuzeitliche Oberflachenharte- verfahren fur-Zahnrader ................................. 162 H. Rettig Werkstoff- und Hartungseinflusse auf Festigkeit und Verschleif3 von geharteten Zahnradern .............................. 164 K. Keg e I Die DurchfOhrung der induktiven Zahnradhartung und ihre be- trieblichen VoraussetzUl'Igen .............................. 170 W. M a 1mb erg Die induktive Allzahnhartung von Zahnradern mit Modul 3 und kleiner ............................................. 176 H. W. Gronegress Arbeitsmethoden beim Brennharten van Zahnradern .......... 180 Aussprache ..............................•........ :........ 196 A. Co meron Versuche an Schiffsgetrieben ................................ 202 H. M. H iersig Genormte Schneckentriebe. liel und Weg ... . . . . . . . . . . . . . . . .. 216 H. Wa Iker Schneckentriebe ............................................ 226 Aussprache ................................................ 233 R. Ritter Anordnung von mehrstufigen Getrieben fOrWerkzeugmaschinen 2:rJ K. H. Weber Flankenrichtungsfehler bei Evolventen-Schragverzahnung ...... 2Q H. link Gerauschmessungen an lahnradgetrieben des allgemeinen und Schiffsmaschinenbaues ................................... 253 Aussprache ......................................... ....•. 263 Verzeichnis der Vortragenden Dr. M. BERGSTR~SSER Rheinische Ingenieurschule Bingen Prof. Ir. H. BLOK Abt. Maschinenbau, Technische Hochschule Delft/Holland Ing. H. BRUGGER Zchnradfabrik Friedrichshafen A. G., Friedrichshafen Dr. A. CAMERON Mechanical Engineering Department, City and Guilds College, University of London Dr.·lng. G. DIETRICH Zahnradfabrik Friedrichshafen A. G., Schwabisch·Gmund Dr.·lng. H. W. GRONEGRESS Paul Ferd. Peddinghaus, Abt. Oberflachenhartung, Gevelsberg Obering. E. HAMMESFAHR W. Ferd. Klingelnberg Sohne, Huckeswagen!Rhld. Dipl.·lng. Dipl.·Kfm. Dr. H. K. HElLMICH Fachgemeinschaft Getriebe und Antriebselemente im VDMA, Dusseldorf Dr.-Ing. H. M. HIERSIG Rhein-Getriebe G. m. b. H., Buderich b. Dusseldorf Dr.-Ing. K. KEGEl AEG-Forschungs-Institut, Abt. fUr industrielle Hochfrequenzerwarmung, Berlin Dipl.-Ing. W. MALMBERG Heidenreich & Harbeck, Hamburg Prof. Dr.-Ing. G. NIEMANN Forschungsstelle fUr Zahnrader und Getriebebau, Technische Hochschule Munchen Dipl.-Ing. G. von OEHSEN Eisenwerke MulheimiMeiderich A. G., Mulheim·Ruhr Dipl.-Ing. H. RETTIG Forschungsstelle fur Zahnrader und Getriebebau, Technische Hochschule Munchen Dipl.-Ing. W. RICHTER Forschungsstelle fur Zahnrader und Getriebebau, Technische Hochschule Munchen Ing. R. RITTER MAAG-Zahnrader A. G., Zurich Or.-Ing. W. THOMAS A. Friedr. Flender & Co., Bocholt Dr. H. WALKER John Holroyd & Co. ltd., Milnrow, Lancashire/England Ing. K. H. WEBER W. Ferd. Klingelnberg Sohne, Huckeswagen/Rhld. Dr.-Ing. H. WINTER Forschungsstelle fur Zahnrader und Getriebebau, Technische Hochschule Munchen Oipl..lng. H. ZICKEl Oynamit-Actien-Gesellschaft vormals Alfred Nobel & Co., Troisdorf, Bez. K61n Or.-Ing. H. ZINK Zahnraderfabrik Augsburg vorm. Joh. Renk (Act.·Ges.), Augsburg Verzeichnis der Diskussionsredner Dipl.-Ing. H. AXER laboratorium fur Werkzeugmaschinen und Betriebslehre, Technische Hochschule Aachen Obering. BlATTMANN, Nurnberg Prof. Ir. H. BlOK Abteilung Maschinenbau, Technische Hochschule Delft/Holland Ing. H. BRUGGER Zahnradfabrik Friedrichshafen A. G., Friedrichshafen Obering. P. BUTTNER Zahnri:iderfabrik Augsburg vorm. Joh. Renk (Act.-Ges.), Augsburg Dr. A. CAMERON Mechanical Engineering Deportment, City and Guilds College, University of london Dipl.-Ing. J. ClARENBACH Moschinenfabrik lorenz A. G., Ettlingen Dr.-Ing. G. DIETRICH Zahnrodfabrik Friedrichsnafen A. G., Schwi:ibisch-Gmund Ing. W. DOBRINKAT Guf3stahlwerk Gelsenkirchen, Gelsenkirchen Dr.-Ing. O. FISCHER Hannoversche Maschinenbou·Aktiengeselischaft vormals Georg Egestorff (Hanomag), Hannover Dipl.-Ing. G. FLEISCHER lehrstuhl fur Moschinenkunde, Technische Hochschule Dresden Dipl.-Ing. P. GAUER Loesche Hartzerkleinerungs- u. Zementmaschinen K. G., Dusseldorf Dr.-Ing. H. W. GRONEGRESS Paul Ferd. Peddinghous, Abt. Oberfli:ichenhi:irtung, Gevelsberg Obering. E. HAMMESFAHR W. Ferd. Klingelnberg S6hne, Huckeswogen Dr. J. HEYES Dr. W. Kampschulte & Cie., Solingen Dr.-Ing. H. M. HIERSIG Rhein-Getriebe G. m. b. H., Buderich b. Dusseldorf Dr.-Ing. K. KEGEL AEG-Forschungs-Institut, Abt. fUr industrielle Hochfrequenzerwi:irmung, Berlin Ing. G. KOECI-I Dipl.-Ing. Friedrich Heinrich Flottmann, Bochum Dipl.-Ing. A. KORHAMMER Zahnri:iderfobrik Augsburg vorm. Joh. Renk (Act.-Ges.)' Augsburg Dipl.-Ing. H. KOTTHAUS Verein Deutscher Ingenieure, Dusseldorf Dr.-Ing. J. lEIN Schaerer-Werke G. m. b. H., Korlsruhe-Rheinhafen Dr.-Ing. Oberbaurat W. LINDNER Staatl. Ingenieurschule fur Maschinenwesen, Wuppertal Prof. Dr.-Ing. G. NIEMANN Forschungsstelle fUr Zahnrader und Getriebebau, Technische Hochschule Munchen Ing. G. NOACK AEG Fabriken BrunnenstraBe, GroBmaschinenfabrik, Berlin Obering. H. P. POPPEl Valvoline Oel G. m. b. H., Hamburg Dipl.-Ing. H. RETTIG Forschungsstelle fur Zahnrader und Getriebebau, Technische Hochschule Munchen Ing. E. H. RICHTER Heidenreich & Harbeck, Hamburg Dipl.-Ing. W. RICHTER Forschungsstelle fUr Zahnrader und Getriebebau, Technische Hochschule Munchen Ing. R. RITTER Maag-Zahnrader A. G., Zurich Ing. R. SCHNEIDER Kollmann Maschinenbau G. m. b. Ho, langenberg/Rhld. Ing. H. J. SCHRAPERS Gebr. Eickhoff Maschinenfabrik u. EisengieBerei m. b. H., Bochum Dipl.-Ing. K. TUFFENTSAMMER Gebr. Boehringer G. m. b. H., Goppingen Dipl.-Ing. M. UNTERBERGER Forschungsstelle fUr Zahnrader und Getriebebau, Technische Hochschule Munchen Dipl.-Ing. H. WEINHOlD Hochschule fUr Schwermaschinenbau, Magdeburg Masch.-Ing. M. WINKEl J. Pohlig A. G., Koln Dr.-Ing. H. WINTER Forschungsstelle fUr Zohnrader und Getriebebau, Technische Hochschule Munchen Masch.-Ing. H. WINTSCH Moag-Zahnrader A. Go, Zurich Dipl.-Ing. R. WYDlER Maag-Zahnrader A. Go, Zurich Dipl.-Ing. H. ZICKEl Dynamit-Actien-Gesellschaft vormals Alfred Nobel & Co. Troisdorf, Bez. Koln G. NIEMANN und H. WINTER Tragfahigste Evolventen-Geradverzahnung Entwicklung tragfahigster Verzahnungen fur verschiedene Bedingungen Vergleich bekannter Verzahnungssysteme nach Kennwerten Empfehlungen fur die Auswahl Einfiihrung Die zunehmende Anwendung und die zahlreichen Vorschlage fUr bestimmte Systeme uprofilverschobener" Verzahnungen und anderer von der 200-Normver zahnung abweichender Evolventen-Verzahnungen zur Erhehung der Tragfahigkeit fuhren zu der Frage: Welches ist die uberhaupt tragfahigste Evolventen-Gerad verzahnung? Welches ist die nachst tragfahigste bei Einhaltung bestimmter Bedin gungen, z. B. bei Einhaltung der Satzradereigenschaft oder bei Herstellung mit dem 20o-Werkzeug usw.? Welche Systeme kennen zur allgemeinen Verwendung und welche fur Sonderzwecke empfohlen werden? Diese Oberlegungen fuhrten zu umfangreichen Untersuchungen [6]1), deren Ergeb nisse hier erlautert werden sollen. Festlegung der Berechnungsgleichungen und der Vergleichskennwerte Die Tragfahigkeit der Zahnrader, die ia bei den vorliegenden Untersuchungen im Vordergrund steht, wird ia nach den Umstanden begrenzt durch die zulassigen Werte al der Z a h n f u B b e an s p r u c hun 9 (Gefahr des Zahnbruchs, durchweg moB gebend bei geharteten Zahnradern), b) der wa I z pre s sun 9 an den Zahnflanken (Gefahr der Grubchenbildung, durchweg maBgebend bei ungeharteten Zahnradern), cl der F reB b e an s p r u c hun 9 (FreBgefahr an den Zahnflanken, in SonderfalJen bei groBer Reibleistung, unzureichender Schmierung und Warmeabfuhrung). Die hierfur nachfolgend zusammengestellten Berechnungsgleichungen sind weit gehend durch Erfahrungen belegt und in ahnlicher Weise ouch in USA (AGMA Standards) und in GroBbritannien (British Standard 426/1940) in Gebrauch. Sie wur den fur den vorliegenden Vergleichszweck so umgeformt, daB bei Gleichheit von Achsabstand a, Zahnbreite b, Zahnezahlen Zl und Z2 und Winkelgeschwindigkeit (0 ieweils ein dimensionsloser Kennwert (qY"YM, ~" CG) den E i n flu B de r Z a h n fo r m auf die ieweilige Beonspruchung wiedergibt. 'J Zohlen in eckigen Klammern I J beziehen .ich auf dos .Schrifllum· am Schlu6 jedes Beitrages. Tafel 1 Bezeichnungen a (mm) Achsobstond b (mm) Zohnbrelte CG [-) Gle,tbe,wert (Zohnformbe,wert der Gleltgeschwtnd'gkeit) d [mm) Durchmesser e [mm) B'egehebelorm F,\ [kg/sec) Fref3beonspruchung noeh A I men n. [mm) Kopfe,ngr ,ffsstrecke kCk :;. Q. )( I [-) Kopfkurzung ke [kg/mm2) Wolzpressung ,m ,nneren Etnzeleingr,ffspunkt M (mm· kg) Drehmoment m [mm) Modul qM [-) Zohnfuf3be,wert (Zohnformbeiwert der Zohnfuf3beonspruchung) Sk [mm) Zohnkopfspiel [mm) Zohnd,cke Sf [mm) Zohnfuf3d,cke U [kg) Umfongskroft Vh [mmisec) Umlongsgesehwtndlgke,t ,m Betr,ebswolzkreis VG [mmisec) Gletlgesehw,ndlgke,t x [-) Prolliver seh ,ebu ng slo k tor YM [-I Zohnflonkenbe,wert (Zohnformbe'wert der Wolzpressung) z [-I Zohnezohl (.t [ 'J E, ngr.ffsw'nkel [-J Uberdeckungsgrod ). [-J Fref3be,wert (Zohnformbe,wert der Fref3beonspruehung) 'I' [ J Zohngrundwtnkel Q [mm) Krummungsrod,us 0\· [kg/mmtJ Zohnfuf3vergle,ehssponnung w [1 isecJ W,nkelgesehwlnd'gkeit INDICES 0 Teilkre,s 1 Kle,nrod (R,tzel) 2 Grof3rod b B'egung und Betriebswolzkreis e Et ngr iffswerte 9 Grundkre,s 2