DE1240208B

DE1240208B - Einlaufmittel fuer Waelz- und Gleitpaarungen

Info

Publication number: DE1240208B
Application number: DE1961N0020615
Authority: DE
Inventors: Klaus Ehrenspiel; Klaus Michels; Dr-Ing Gustav Niemann; Dietrich Reister
Original assignee: GUSTAV NIEMANN DR ING
Current assignee: GUSTAV NIEMANN DR ING
Priority date: 1961-09-29
Filing date: 1961-09-29
Publication date: 1967-05-11

Description

DEUTSCHES 4ffl9wt PATENTAMT Deutsche Kl.: 23 c -1/04

AUSLEGESCHRIFT

Nummer: 1240 208

Aktenzeichen: N 20615IV c/23 c

1 240 208 Anmeldetag: 29.September 1961

Auslegetag: 11. Mai 1967

Die Erfindung betrifft die Verringerung der Zahnverlustleistung und die Erhöhung der Tragfähigkeit und der Laufruhe von Zahnrädern wie Stirn- und Kegelrädern, Hypoid- und Schneckengetrieben, durch Erhöhung der Flankengüte und des gleichmäßigen Tragens über die ganze Zahnbreite durch das beansprucht verwendete Einlaufmittel.

Beharrlich erfordern die bislang verwendeten Einlauföle wegen ihrer begrenzten Verschleißwirkung lange Einlaufzeiten. Wenn hingegen zum Einlaufen Läppmittel verwendet werden, welche ein feinverteiltes Schleifmittel enthalten, dann sind besondere Läppmaschinen erforderlich, in welchen zur Erhaltung des Zahnprofils Korrekturbewegungen ausgeführt werden. Auf diese Weise wird jedoch keine Korrektur der durch Einbau und Belastung bedingten Zahnfehler im Getriebekasten erreicht. Darüber hinaus erhöht das nicht entfernbare Läppkorn den späteren Betriebsverschleiß.

Ein wesentlicher Nachteil der bekannten Einlauföle und Läppmittel besteht darin, daß ihre Wirkung von der Gleitgeschwindigkeit abhängig ist, so daß sie in den Gebieten fehlender oder geringer Gleitgeschwindigkeit unwirksam bleiben. Insbesondere am Wälzkreis der Zahnflanken ist der Abtrag sehr gering, so daß das Zahnprofil sich beim Einlaufen noch verschlechtert und außerdem Flankenrichtungsfehler gerade im wichtigsten Bereich, nämlich am Wälzpunkt, nicht korrigiert werden.

Diese Nachteile treten nicht auf, wenn als Einlaufmittel eine Mischung, bestehend auf einer überwiegenden Menge Wasser, einem für die Metallbearbeitung üblichen Ätzmittel sowie gegebenenfalls synthetischen, mineralischen, pflanzlichen oder tierischen emulgierbaren ölen und Seifen und/oder Zucker oder Dextrin, verwendet wird.

Als Ätzmittel kommen z. B. Chlor-, Schwefel- oder Phosphorverbindungen, wie Trikaliumphosphat, Orthophosporsäure oder Natriumtripolyphosphat, und andere bei der Metallbearbeitung üblicherweise verwendete Substanzen in Betracht.

Dem erfindungsgemäßen Einlaufmittel können weiter noch bekannte Zusätze zum Verhüten von Korrosion, Schäumen oder Altern zugesetzt werden.

Als Einlaufmittel zum Einlaufen von Schneckengetrieben, Hypoidgetrieben und Schraubenrädern wird vorzugsweise eine Mischung aus den drei Komponenten verwendet, während zum Einlaufen von Stirn- oder Kegelrädern eine Mischung aus Wasser und Ätzmitteln verwendet wird.

Bei den bisher üblichen Läppmitteln oder Einlaufölen ensteht der Einlaufverschleiß praktisch aus-Einlaufmittel für Wälz- und Gleitpaarungen
Anmelder:

Dr.-Ing. Gustav Niemann,
München 27, Flemingstr. 39

Als Erfinder benannt:
Dr.-Ing. Gustav Niemann, München;
Klaus Ehrenspiel, Sonthofen;
Klaus Michels, München;
Dietrich Reister, Herzogenaurach

schließlich durch die Gleitbewegung der Zahnflanken und entspricht daher der Verteilung der Gleitgeschwindigkeit in Zahnhöhenrichtung. Am Wälzpunkt und in dessen Umgebung ist deshalb mit der Gleitgeschwindigkeit auch der Verschleiß gleich Null. Besonders kraß tritt dieser Effekt beim Läppen geradverzahnter Stirnräder auf, wo der Verschleiß am Zahnfuß besonders hoch und die Verschlechterung der Flankenform nach Einlauf offensichtlich ist. Beim Einsatz von Einlaufölen ergibt sich die gleiche Wirkung wie beim Läppen, nur in etwas abgeschwächter Form.

Bei dem erfindungsgemäßen Einlaufmittel entsteht auch am Wälzpunkt und in dessen Umgebung gleich hoher Abtrag wie am Zahnkopf und -fuß.

Bei Verwendung von Einlauf ölen ist der Verschleiß um etwa eine Größenordnung kleiner als bei den erfindungsgemäßen Einlaufmitteln; außerdem hängt dieser maßgeblich von den Flankentemperaturen ab, die nur bei hohen Zahnbelastungen durch die Umsetzung der Reibungsarbeit in Wärme die notwendige Höhe erreichen. Infolgedessen muß man bei den herkömmlichen Einlaufölen die Belastungen so hoch wählen, daß insbesondere bei ungleichmäßigem Breitentragen die Fließgrenze der Zahnradwerkstoffe überschritten wird und plastische Verformungen bzw. Grübchenbildung auftreten. Dagegen genügen bei Verwendung der neuartigen wäßrigen Einlaufmittel bereits niedrigere Belastungen zur Erzielung eines genügenden Verschleißes.

Die verbesserte Wirkungsweise des angegebenen Einlaufmittels scheint unter anderem darauf zu beruhen, daß ein Reibungszustand mit größerem Anteil an Festkörperreibung durch die große Kühl-

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Claims

fähigkeit der Grundsubstanz und durch die Wirkung der Zusätze mit Sicherheit im Bereich des Feinverschleißes unterhalb der Freßgrenze gehalten wird.

Die Wirkungsweise des Ätzmittels in dem Einlaufmittel beruht wohl darauf, daß dieses mit dem Zahnradwerkstoff chemisch reagiert. Die dabei gebildeten chemischen Verbindungen werden an tragenden Stellen der Zahnfianken durch Druck oder durch Druck und Gleiten abgetragen und anschließend wieder erneuert. Man erhält so einen chemischen Verschleiß, der mit einem Polieren verknüpft ist. An den nicht im Eingriff befindlichen Stellen des Zahnrades, an denen die aus dem Grundmaterial und den Zusätzen der Einlaufflüssigkeit gebildeten Deckschichten nicht abgetragen werden, wirken diese als schützende Deck- oder Passivierungsschicht, die einen weiteren chemischen Angriff verhindert. Die nicht zu bearbeitenden Teile des Getriebes bzw. der Zahnräder können vor dem Einlaufen auch mit einer anderen Schutzschicht versehen werden, wie mit einer Lack- ao schicht, Fettschicht u. ä.

Mit dem erfindungsgemäßen Einlaufmittel ist es möglich, den Einlauf der Zahnflanken bei betriebsmäßig eingebauten Zahnrädern bis zur Vollast in relativ kurzer Zeit auszuführen. Auch bei geradverzahnten Stirnrädern wird damit ohne zusätzliche Korrekturbewegungen eine hohe Endqualität der Zahnflanken, d. h. die angestrebte Profilform ohne Höckerbildung am Wälzkreis, ein gleichmäßiges Tragen über der Zahnbreite unter Last und gute Glätrung der Zahnflanken erreicht.

Die folgenden Versuche wurden durchgeführt mit geradverzahnten einsatzgehärteten und geschliffenen Zahnrädern (Modul 3, Achsabstand 91,5 mm) aus 16 MnCr 5 bei M₁ = 1500 U/min, Belastung Plb = 3 kg/mm und einer Einlaufmitteltemperatur von 35 bis 50° C Alle Mischungsangaben sind in Gewichtsprozent angegeben.

Vergleichsversuche

A. Herkömmliches Läppmittel: 50% Mineralöl + 50% Siliciumcarbid, Korngröße 18 μ. Ergebnis: Stündlich 190 mg Verschleiß, Hanken rauh, starke Kopfrücknahme und Fußaushöhlung und kein Abtrag am Wälzkreis.

B. Herkömmliches Einlauföl SAE 90 bei etwas abweichenden Bedingungen: Temperatur 90° C, Belastung P/b — 6 kp/mm.

Ergebnis: Stündlich 15 mg Verschleiß, abnehmend mit der Laufzeit (nach 6 Stunden praktisch kein weiterer Verschleiß mehr), Flanken poliert, nur geringe Verbesserung am Wälzkreis.

Beispiel 1

Einlaufmittel aus Wasser + 5 % Orthophosphorsäure (25°/oig)+2°/o Kaliumdichromat (pH<2).

Ergebnis: Stündlich 61 mg Verschleiß, Flanken hochglänzend, keine Korrosion, gleichmäßiger Abtrag auch am Wälzkreis.

Beispiel 2

Einlaufmittel aus Wasser + 5 % Trikaliumphosphat + 3 % Orthophosphorsäure (25°/oig).

Ergebnis: Stündlich 331 mg Verschleiß, Flanken blank poliert, keine Korrosion, gleichmäßiger Abtrag auch am Wälzkreis, nach 150 Minuten Laufzeit leichte Einlaufriefen am Zahnkopf.

B eispiel 3

Einlaufmittel aus Wasser + 5% NatriumtripoIyphosphat + 0,15% Propargylalkohol als Rostschutzmittel + 2,5% eines emulgierbaren synthetischen Öles als Schmierfähigkeitsverbesserer.

Ergebnis: Stündlich 25 mg Verschleiß, starke Polierwirkung bei erhöhter Tragfähigkeit (im Vergleich zu den Beispielen 1 und 2), keine Korrosion, gleichmäßiger Abtrag auch am Wälzkreis.

Beispiel 4

I. Einlauf mittel aus Wasser + 5% Natriumtripolyphosphat + 0,15% Propargylalkohol als Rostschutzmittel + 2,4% Stärke zur Viskositätserhöhung.

Ergebnis: Stündlich 35 mg Verschleiß, Ranken blank poliert, keine Korrosion, stark erhöhte Tragfähigkeit gegenüber den Beispielen 1 und 2, Abtrag auch am Wälzkreis, jedoch leichte Fußaushöhlung.

II. Einlaufmittel aus Wasser + 5% Natriumtripolyphosphat + 32% Rostschutzmittel + 22% Dextrin zur Viskositätserhöhung. Ergebnis: Stündlich 38 mg Verschleiß, Flanken blank poliert, keine Korrosion, stark erhöhte Tragfähigkeit gegenüber den Beispielen 1 und 2, Abtrag auch am Wälzkreis.

Patentanspruch:

Verwendung einer Mischung, bestehend aus einer überwiegenden Menge Wasser, einem für die Metallbearbeitung üblichen Ätzmittel sowie gegebenenfalls synthetischen, mineralischen, pflanzlichen oder tierischen" emulgierbaren ölen und Seifen und/oder Zucker oder Dextrin, als Einlaufmittel für Wälz- und Gleitpaarungen, insbesondere Zahnräder.

In Betracht gezogene Druckschriften: Auszüge deutscher Patentanmeldungen S 157516 rVd, R 108110IV d, M 156164IV d, M 147754 IVd, Sch 126299 IVd;

französische Patentschrift Nr. 895 460; Schmiertechnik, Heft 6, 1958, S. 267 bis 273.

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