Um den Einfluss der Drehungleichförmigkeiten auf die Lebensdauer von Antriebstrangkomponenten untersuchen zu können, wurde am Institut für Maschinenelemente (IMA) der Universität Stuttgart ein hochdynamischer Lastprüfstand aufgebaut. Dieser Prüfstand eignet sich zur dynamischen Prüfung von Antriebstrangkomponenten. Drehungleichförmigkeiten können durch die hohe Dynamik der Antriebsmaschine realitätsgetreu nahe einem Verbrennungsmotor nachgebildet werden. Um den grundlegenden Einfluss von Drehungleichförmigkeiten nachzuweisen, wurde ein verdrehsteifes einstufiges Prüfgetriebe aufgebaut. Mittels diesem Aufbau konnte die B10 -Wöhlerlinie des Antriebsrades hinsichtlich der Schadensart Zahnbruch ermittelt werden. Die Schwingungsüberlagerung erfolgte in drei Schritten jeweils prozentual über dem Mittelwert der Belastungsstufe. Alle Versuchsergebnisse der jeweiligen Belastungshorizonte wurden in der Auswertung anhand der dreiparametrischen Weibullverteilung analysiert und ausgewertet. Relativ zur ermittelten Wöhlerlinie unterschiedlicher Ausfallwahrscheinlichkeiten können nun die schwingungsüberlagerten Versuchsdaten betrachtet werden. Der Einfluss der Schwingungsüberlagerung eines Vierzylinder-Verbrennungsmotors soll dabei in dieser Veröffentlichung in einem Grundlagenversuch auf dem hochdynamischen Lastprüfstand dargestellt werden. Um den Einfluss rechnerisch in der Zahnradberechnung einfließen zu lassen, wurde über eine zeitdiskrete Klassierung eine Häufigkeitsverteilung der Schwingungsanregung gebildet. Ausgehend von dieser Häufigkeitsverteilung kann das Lastkollektiv der überlagerten Schwingungen abgeleitet werden. Mittels der Schadensakkumulationshypothese lässt sich nun der Einfluss zum einstufigen Wöhlerversuch rechnerisch ermitteln. Die theoretische Übertragung der Drehungleichförmigkeiten in die Tragfähigkeitsberechnung von Stirnrädern (DIN 3990) kann hierbei über den Anwendungsfaktor realisiert werden.

    In order to analyse the influence of rotational irregularities on the lifetime of powertrain components, a high dynamic load test rig was set up at the Institute of Machine Components (IMA) at the University of Stuttgart. This test rig is applicable for dynamic testing of powertrain components. Due to the high dynamic of the drive engine, high frequency torsional pulses that any gasoline or diesel engines produces can be simulated realistically. For detection of the basic influence of rotational irregularities a single-stage test gearbox with a high torsional stiffness was designed. This setup was used to determine the B10-Wöhlercurve of the drive gear regarding the gear tooth failure. The superposition of the torsional oscillations was performed percental to the mean value of each load level in three steps. All test results of the respective load level were analyzed by the use of a 3-parametric Weibull-distribution. The test results with the modulated oscillations can now be regarded relatively to the Wöhlercurve with varied failure probabilities. In this paper the influence of the torsional oscillations of a 4-cylindric combustion engine shall be demonstrated by a fundamental test on the high dynamic load test rig. In order to analyse this influence in the gear calculation the frequency distribution of the rotational irregularities was calculated by the use of a time-discrete classification. Based on this distribution the load profile of the superposed oscillations can be determined. By the mean of the hypothesis of failure accumulation the influence to the single-level Wöhlertest can be identified mathematically. The theoretical conversion of the rotational irregularities to the calculation of the load capacity of spur gears can be realised by using the application factor.


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    Title :

    Zuverlässigkeitsuntersuchungen an einer Zahnradstufe unter Berücksichtigung von Drehungleichförmigkeiten


    Additional title:

    Reliability analysis on gears regarding to the rotational irregularities


    Contributors:

    Published in:

    Publication date :

    2008


    Size :

    21 Seiten, 14 Bilder, 4 Tabellen, 5 Quellen




    Type of media :

    Conference paper


    Type of material :

    Print


    Language :

    German