Zur Lebensdauerprognose zyklisch hoch belasteter Kugelgewindetriebe

In einem ersten Schritt erfolgt die Bestimmung des lokalen Belastungsprofils in den Kontaktzonen des Kugelgewindetriebs. Dies wiederum setzt die Kenntnis des Belastungsprofils der Linearachse voraus. Ebenfalls muss die Geometrie des Kugelgewindetriebs bekannt sein sowie die Geometrie der periphären Struktur, in welche die Linearachse eingebettet ist. Vibrationen der Gesamtstruktur und die damit verbundene Erhöhung der Schwingspielzahl sind für einen zyklischen Prozess in besonderem Maße relevant, da bei ruckartigem Anfahren des Prozesses strukturell bedingte Eigenfrequenzen angeregt werden können. In einem zweiten Schritt folgt die Bestimmung des Tribosystems „Kugelgewindetrieb“. Hierfür ist das Gesamtsystem in seine Subsysteme zu zerlegen, welche im Anschluß detailliert beschrieben werden. Das bedeutet, dass Werkstoffparameter der Festkörper sowie Materialparameter des Schmierstoffes bekannt sein müssen. Letzter und wichtigster Punkt ist die Bestimmung der Methode der Lebensdauerprognose. Wird als Unterteilungskriterium die Art des mathematischen Ansatzes herangezogen, kann zwischen statistischem und analytischem Ansatz entschieden werden. Der statistische Ansatz wird meist favorisiert, wenn keine ausreichenden Kenntnisse über die naturwissenschaftlich beschreibbaren Zusammenhänge bezüglich Einfluss nehmender Parameter vorhanden sind. Hier werden Verläufe der Eingangsgrößen in den Prozess mit den Verläufen der Ausgangsgrößen korreliert und gegebenenfalls durch Regression ein Prozessmodell erstellt. Wird das Modell um den festgelegten Betriebspunkt verifiziert, so ist die Prognosegenauigkeit für einen Großteil industrieller Anwendungen ausreichend. Wird der Betriebspunkt stark variiert, ist das Modell nicht mehr fähig Ausgangswerte zu prognostizieren. Grund hierfür ist die diskrete Gültigkeit des statistischen Modells. Der analytische Ansatz ist somit dem statistischen Ansatz immer vorzuziehen, da ein globales Sytemverhalten prognostiziert werden kann. Voraussetzung hierfür ist die Kenntnis aller naturwissenschaftlischen Abhängigkeiten und die Fähigkeit, diese mathematisch zu beschreiben. Grundsätzlicher Nachteil des analytischen Ansatzes ist seine Komplexität. Diese Arbeit beschäftigt sich mit o. g. Vorarbeiten, deren Integration in ein Prognosemodell und dessen Verifikation an einem eigens dafür entwickelten und angefertigten Prüfstand.