Nicht alle Verzahnungen können für die Spitzenmomente dauerfest ausgelegt werden. In diesen Fällen erreichen Zahnräder nur eine begrenzte Lebensdauer. Daher ist für hochwertige Aussagen zur Lebensdauer einer Verzahnung eine Schadensakkumulationsrechnung erforderlich. Möglicherweise wird dieser Punkt auch vom Auftraggeber im Lastenheft gefordert. Ein dafür notwendiges Lastkollektiv erhält man entweder durch eigene Messung an Prototypen oder durch aufwändige Simulationsrechnungen. In wenigen glücklichen Fällen kann Ihnen auch der Kunde ein Drehmoment- und Drehzahlkollektiv zur Verfügung stellen.
Mit dem hier vorgestellten Extra-Tool „SLife“ können Sie ergänzend zu GeoStirn folgende Berechnungen schnell und komfortabel durchführen:
- Schadenssumme für die geforderte Lebensdauer,
- äquivalente Drehmomente Teq (es gilt dann für den Anwendungsfaktor: KA = Teq / Tnom).
ISO 6336 definiert Teq als einstufiges Drehmoment, bei dem das gegebene Lastkollektiv eine Lebensdauer genau bis zum Dauerfestigkeits-Knick der Schadenslinie ergibt. Dieses Drehmoment Teq ist damit nur definierbar, wenn das Spannungsniveau bei ZNT=1 bzw. YNT=1 die kleinste Beanspruchung ist, die noch eine Schädigung hervorruft. - Sicherheitsfaktor S einer gegebenen Verzahnung für das Erreichen einer Schadenssumme 1,0.
Eine kurze Anleitung finden Sie in der Exceldatei selbst im Tabellenblatt „Manual“. Eingabedaten können in den grünen Zellen eingetragen werden, alle anderen Zellen sind schreibgeschützt. Erforderliche Zahlenwerte findet man im freien Zellbereich von GeoStirn (ab Version 230323). Die Berechnungen erfolgen nach den Angaben der ISO 6336-6 „Calculation of service life under variable load“. Möglich sind maximal 64 Laststufen für Drehrichtung vorwärts oder rückwärts. Damit ist dieses Programm auch prädestiniert für die Anwendung bei Fahrzeuggetrieben.
Als Hypthesen für die Schadensakkumulation sind wählbar:
- Miner-Original mit Schadenslinien der DIN 3990 (Lebensdauerfaktor 1,0)
- Miner-Original mit Schadenslinien der ISO 6336 (Lebensdauerfaktor 0,85)
- Miner-modifiziert mit Erweiterung der DIN-Schadenslinie nach Haibach
Beispielrechnung
Das Ergebnis einer Beispielrechnung mit 17 Lastkollektivstufen (9 vorwärts, 8 rückwärts) ist nachfolgend dargestellt. Wahrscheinlich erreicht die Zahnflanke mit einer Schadenssumme von ΣUi=0,1 problemlos die geforderte Lebensdauer. Im Gegensatz dazu ist die Schadenssumme von 0,74 für den Zahnfuß nicht ohne Risiko. Anhand der farbigen Balken in der Ergebnistabelle sind die Lastkollektivstufen mit den größten Schädigungsanteilen leicht erkennbar. Außerdem werden für eine schnelle Interpretation die Ergebnisse in anschaulichen Grafiken dargestellt. Diese zeigen das gegebene Lastkollektiv zusammen mit der Lebensdauerlinie der vorliegenden Verzahnung.
Dass der Schaden tatsächlich bei einer Miner-Summe von 1,0 eintritt, wäre purer Zufall. Leider ist die Schadenssumme 1,0 ist nicht mehr als der grobe Mittelwert einer großen Streubreite von etwa 0,2…5. Wenn Sie dasselbe Lastkollektiv auf eine optimierte Verzahnung anwenden, können relative Verbesserungen aber schnell erkannt werden.
SLife Ergebnistabelle
SLife Ergebnisse in Diagrammform
