Zahndruck

Zahndruck bezeichnet den Kontaktdruck zwischen zwei sich berührenden Zahnflanken eines Zahnradsystems während der Übertragung von Leistung. Er entsteht durch die auf die Zähne wirkende Kraft, die aus dem zu übertragenden Drehmoment resultiert, und wirkt entlang der Kontaktlinie der Zahnflächen. In der Praxis spricht man oft von der maximalen Zahnkontaktbelastung, pmax, die mit Hilfe der Hertzschen Kontaktmechanik abgeschätzt wird.

Der Zahndruck hängt maßgeblich von Geometrie, Material und Schmierung ab. Wichtige geometrische Größen sind Modul, Zähnezahl, Zahnbreite und der Druckwinkel. Aber auch Werkstoffpaarung, Oberflächenbeschaffenheit, Temperatur und Schmierfilm beeinflussen die tatsächliche Druckverteilung. Ungünstige Toleranzen oder Achsenversatz können lokale Spitzenbelastungen erzeugen.

Zahndruck ist eine zentrale Kenngröße bei der Auslegung von Zahnrädern. Zu hohe Zahndruckwerte erhöhen das Risiko von Oberflächenversagen wie Pitting oder Rissbildung sowie von Zahnbruch. Deshalb werden zulässige Kontaktspannungen und Sicherheitsfaktoren festgelegt, um Lebensdauer und Zuverlässigkeit sicherzustellen.

Berechnung und Abschätzung erfolgen in der Regel nach Normen und Standards (z. B. AGMA, ISO) oder durch Finite-Elemente-Analysen. Dazu wird der zu transmitteden tangentiale Lastanteil in Zusammenhang mit Geometrie, Materialien und Schmierung gesetzt, um pmax bzw. die gesamte Zahndruckverteilung zu ermitteln. In der Praxis dient der Zahndruck neben anderen Kennzahlen der Beurteilung der Lebensdauer, der Schmierbedarf und des Wartungsintervalls.