In der Raumfahrt kommen neben Harmonic Drive Getrieben auch Stirnradgetriebe für Stell- und Positionierantriebe zum Einsatz. Ein Bespiel dafür ist der Antrieb zur Positionierung der Solarpanel von Raumsonden. Die besonderen Umgebungsbedingungen im Vakuum stellen speziell für das tribologische System der Verzahnung Anforderungen dar, die unter irdischen und atmosphärischen Bedingung kaum oder gar keine Beachtung finden. Anhand des realisierten Stirnradgetriebes für die Positionierung des Solarpanels der Sonde für die "Bepi Colombo" Mission der europäischen Raumfahrtbehörde ESA zur Erforschung de Planeten Merkur wird das tribologische System einer trockenlaufenden Stirnradverzahnung vorgestellt. Das tribologische System besteht aus ein schrägverzahnten Stirnradverzahnung mit stark modifizierten Zahnprofil, einem hochvergütetem, korrosionsbeständigen Grundwerkstoff auf Basis von Cronidur und einer vakuumtauglichen Beschichtung mit Molybdän-Disulfid. Die Verzahnung ist durchgehärtet und weist keine harte Randschicht auf. Das Zahnprofil ist zur Optimierung der Beanspruchungen im Zahnkontakt für den Trockenlauf ähnlich einer Low-Loss-Verzahnung mit kleinem Modul, großem Eingriffswinkel und einer Profilüberdeckung kleiner eins ausgeführt. Bei der Dimensionierung der Verzahnung wurden die Erfahrungen mit trockenlaufenden Stirnradverzahnungen und DLC-Beschichtungen zu Grunde gelegt. Die hier verwendetet Beschichtung der Zahnflanken weist im Vakuum sehr gute Gleiteigenschaften auf, senkt den Reibwert und verhindert die Kaltverschweißung, speziell in der langen Stillstandsphase. Aufgrund der geringen Umfangsgeschwindigkeiten sind Verschleiß und Fressen die dominierenden Schadensformen, die nachweisbar vermieden werden müssen. Das gesamte System hat seine Eignung in einem identischen, flugtauglichen Antrieb in einer unter Vakuum durchgeführten Versuchsreihe unter Beweis gestellt.
Trockenlaufende Stirnräder in der Raumfahrt
2012
11 Seiten, 8 Bilder, 8 Tabellen, 7 Quellen
Conference paper
German
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