antriebstechnik 11/2018

GETRIEBETECHNIK
Festlegung der einzelnen Kantengewichtungen ist unmittelbar mit
dem vorhandenen Wissen bzgl. des Ausfallverhaltens verknüpft
und spiegelt gewissermaßen wieder wie gut das Systemverständnis
ist. Werden den Gewichtungen konkrete Werte zugeordnet, so muss
unbedingt darauf geachtet werden, dass die Summe aller Gewichtungen
die 0-%-Grenze nicht unterschreitet bzw. die 100-%-Grenze
nicht überschreitet. Diese beiden Grenzwerte liegen darin begründet,
dass im schlimmsten Fall nur die beiden Zustände eingenommen
werden können, nämlich:
1) alle Größen beeinflussen gleichermaßen die Lebensdauer und
2) keine der Größen beeinflusst die Lebensdauer von Zahnriemengetrieben.
Sind keinerlei Kenntnisse vorhanden, können alle Gewichtungen
„gleichwertig“ betrachtet und mathematisch über eine sog. Gleichverteilung
ermittelt werden. Nichts desto trotz lassen sich die Gewichtungen
z. B. durch Ausnutzung von Vorwissen (z. B. in Form
von Häufigkeitsverteilungen von Ausfallursachen) adaptieren. Anschließend
werden im Prozessschritt „Bildung der Entscheidungsmatrix“
alle Einflussgrößen mit den Häufigkeiten der ein- und ausgehenden
Kanten in die DSM eingetragen (Bild 10).
Im letzten Prozessschritt „Auswertung der Matrix“ (Bild 06) lässt
sich die DSM mathematisch auswerten und die Ergebnisse grafisch
veranschaulichen, indem z. B. ein Häufigkeitsdiagramm über alle
Einflussfaktoren generiert wird (Bild 11).
Bild 11 zeigt exemplarisch auf, wie die Auswertung der DSM
visualisiert wird. Die (rot) eingekreisten Balken sind jeweils mit
zwei Werten verknüpft: Einem Wert auf der horizontalen Achse, der
den entsprechenden Einflussfaktor charakterisiert und einem Wert
auf der vertikalen Achse für die Häufigkeit der von diesem Wert
ausgehenden Kanten. Diese Ergebnisse lassen sich mit dem
internen Expertenwissen kombinieren und die Priorität der möglichen
Einflussfaktoren verfeinern. Das Resultat ist eine erste grobe
Abschätzung der wichtigsten Einflussgrößen, welche im Wesentlichen
für den Ausfall eines Zahnriemengetriebes verantwortlich
sind und für das Verständnis des Ausfallverhaltens auf jeden Fall
in Betracht gezogen werden sollten (Bild 12). Diese Faktoren
lassen sich nun in Experimenten weiter analysieren und deren Einflüsse
und Wechselwirkungen auf die Lebensdauer von Zahnriemengetrieben
quantifizieren. Dabei ist zu berücksichtigen, dass
diese Priorisierung von Unternehmen zu Unternehmen minimal
abweichen kann.
Der Vorteil dieser Herangehensweise liegt in der Quantifizierung
der Auswahl des Expertenwissens zur zielgerechten Selektion der
wichtigsten Einflussfaktoren. Diese Entscheidungen können und
sollten allerdings auch in real durchgeführten Experimenten verifiziert
werden.
Literaturverzeichnis:
[1] Bankwitz, H.: Einfluss von Fertigungstoleranzen auf die Zuverlässigkeit von
Zahnriemengetrieben, 17. Tagung „Zahnriemengetriebe“, Institut für Feinwerktechnik
und Elektronik-Design, Technische Universität Dresden, Dresden, 2013
[2] Büsing, C.: Graphen- und Netzwerkoptimierung. Springer-Verlag, 2010
[3] Braitinger, H.: Zähne zeigen – Welche Rolle spielen Zahnriemen in Linearachsen
zukünftig? Antriebstechnik 19174/2017, Seite 40 – 42
[4] Childs, T. H. C.; Dalgarno, K. W.; Hojjati, M. H.; Tutt, M. J.: Day, A. J.:
The meshing of timing belt teeth in pulley grooves, IMechE, Proc. Instn Mech.
Engrs, Vol. 211, Part D, 1997
[5] Childs, T. H. C.; Dalgarno, K. W.; Day, A. J.; Moore, R. B.: Automotive timing
belt life laws and user design guide, UMechE, Proc. Instn Mech. Engers, Vol. 212,
Part D, 1998
11
12
Häufigkeitsdiagramm für die Einflussfaktoren
aus der DSM
Relevanz der untersuchten Einflussfaktoren
[6] Fraulob, S.; Nagel, T.: Analyse von Zahnriemengetrieben unter Nutzung der
FEM, ANSYS Conference & 27th CADFEM User’s Meeting, 2009
[7] Hage, F.; Krause, R.; Strunk, A.; Koch, C.: Schäden an Pkw-Zahnriementrieben,
17. Tagung „Zahnriemengetriebe“, Institut für Feinwerktechnik und Elektronik-
Design, Technische Universität Dresden, Dresden, 2013
[8] Laprie, J.-C.; Dependability-Basic Concepts and Terminology, Vol. 5, Springer,
Wien, 1992
[9] Nagel, T.: Zahnriemengetriebe. Carl Hanser-Verlag München-Wien, 2008,
ISBN 978-3-446-41380-1
[10] Perneder, R.: Handbuch Zahnriementechnik. Springer-Verlag Berlin-Heidelberg,
2009, ISBN 978-3-540-89321-9
[11] Schirmer, J.: 3D-FEM-Simulation und Formoptimierung hochbelasteter
Zahnriemengetriebe, Dissertation, Technische Universität Dresden, Dresden, 2014
[12] Stojanovic, B. et al.: Failure analysis of the timing belt drives, 12th International
Conference on Tribology, 2011
[13] Verein Deutscher Ingenieure: Riemengetriebe, VDI 2758, Düsseldorf, 2001
[14] Vollbarth, J.: Zahnriemen und Zahnscheiben aus einer Hand – warum?,
17. Tagung „Zahnriemengetriebe“, Institut für Feinwerktechnik und Elektronik-
Design, Technische Universität Dresden, Dresden, 2013
[15] Witt, R.: Modellierung und Simulation der Beanspruchung von Zugsträngen
aus Stahllitze für Zahnriemen, Dissertation, Technische Universität Dresden,
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