ISBN 978-3-8439-0178-9

978-3-8439-0178-9, Reihe Ingenieurwissenschaften

Andreas Ziegler
Zur verkürzten Systemlebensdauerprüfung von Zahnradgetrieben

164 Seiten, Dissertation Technische Universität München (2011), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Bei Getrieben und Antriebselementen für Fahrzeuge und Industrieanwendungen ist die Belastung über der Lebensdauer häufig nicht konstant. Zudem werden sehr lange Betriebslebensdauern erwartet, die aber aus wirtschaftlichen Gründen nicht in vollem Umfang durch Versuche abgedeckt werden können. In dieser Arbeit wird ein rechnergestütztes Verfahren zur Raffung der Betriebsbeanspruchung von Getrieben entwickelt und verifiziert, das zur Weiterentwicklung und zum betriebssicheren Einsatz des Produktes Getriebe dient.

Im Einzelnen werden zu den Schadensmechanismen Zahnfußbruch, Grübchen, Grauflecken und Verschleiß an Zahnrädern sowie zu Verschleiß und Ermüdung an Wälzlagern vorhandene Rechenmodelle angepasst und um den Aspekt einer örtlich aufgelösten Betriebsfestigkeitsrechnung erweitert. Eine lokale Betrachtungsweise der einzelnen Schadensmechanismen ist notwendig, da sich bei einem Versuch unter erhöhter Belastung unter Umständen auch die Lastverteilung im Getriebe maßgeblich verändern kann. Durch experimentelle Untersuchungen werden diese Rechenmodelle verifiziert. Es zeigen sich gute Übereinstimmungen zwischen Berechnungs- und Versuchsergebnissen. Auftretende Abweichungen werden dargestellt und deren Ursachen diskutiert.

Es werden Vorgehensmodelle zur Raffung von Lastkollektiven entwickelt, bei denen ein maßgeblicher Schadensmechanismus identifiziert wird, der im realen Getriebe zum Ausfall führt. Durch Weglassen von Laststufen und Anheben der Last wird die Prüflaufzeit iterativ verkürzt, unter der Bedingung, dass sich der maßgebliche Schadensmechanismus nicht ändert. Am Beispiel des virtuellen FVA-Getriebes werden die Eigenschaften und Möglichkeiten der Raffungsmethoden aufgezeigt. Der erreichbare Raffungsfaktor ist in besonderem Maße vom Lastkollektivcharakter, von der Getriebeauslegung sowie der gewählten Raffungsmethode abhängig. Abschließend werden Hinweise zur Berücksichtigung der Restlebensdauer von vorgeschädigten Komponenten sowie zum Temperatureinfluss bei der Raffung von Lastkollektiven gegeben.

Mit diesen Ergebnissen stehen Vorgehensweisen zur verkürzten Lebensdauerprüfung von Getriebesystemen zur Verfügung. In der industriellen Praxis kann so die benötigte Versuchslaufzeit reduziert und gleichzeitig die betriebssichere Auslegung und experimentelle Absicherung von Antriebssystemen weiter entwickelt und verbessert werden.