Über die Beanspruchung oberflächennaher Werkstoffbereiche von Zahnflanken bei Voll‐ und Mangelschmierung

Bei Zahnradpaarungen, die längere Zeit beansprucht sind, entstehen an den Flanken häufig Risse. Deren Verteilung und deren Ausrichtung zur Flankenoberfläche lassen sich aus der Kinematik des Abrollens erklären. Die Risse bilden zur Oberfläche einen Winkel zwischen 20 ° und 40 ° und sind den auftretenden Tangentialspannungen entgegengesetzt. Nur im negativen Schlupfbereich wachsen die Risse weiter zu Sekundärrissen; vorwiegend dort kommt es zu Ausbrüchen. Die übliche Berechnung der Werkstoffbeanspruchung oberflächennaher Bereiche aus der Hertz`schen Pressungsverteilung für die Normalspannungen kombiniert mit dem Coulomb`schen Reibungsgesetz für die Tangentialspannungen liefert keinen Hinweis auf einen bevorzugt gefährdeten Flankenbereich mit negativem Schlupf. Die unterschiedlichen Schadensphänomene lassen sich jedoch aus der EHD‐Strömungshypothese erklären. Diese Hypothese macht deutlich, dass die Schmierstoffströmung zusätzliche Beanspruchungen verursacht, die die Lebensdauer beeinflussen und den nach Hertz ermittelten Wert verkürzen.