Um Instandhaltungseinsätze möglichst effizient zu gestalten, existieren in der aktuellen Forschung verschiedene Ansätze.
Der Trend zur möglichst guten Prognose von benötigen Instandhaltungstätigkeiten ist dabei ungebrochen. Um eine möglichst realistische Prognose zu generieren, sind vor allem auch die Belastungen, welchen eine Maschine in der Produktion ausgesetzt ist, mit in die Prognose zu integrieren. Hierbei ist es entscheidend, die jeweiligen relevanten Belastungsarten zu berücksichtigen und in die Betrachtung zu integrieren.
Ziel der wissenschaftlichen Arbeit ist, mittels einer Literaturrecherche die verschiedenen bestehenden Belastungsarten der Maschinen und Werkzeuge zu identifizieren und die entsprechenden Lebensdauer-Last-Beziehungen zu ermitteln. Die Belastungsarten werden den Industriezweigen zugeordnet, in welchen sie besondere Relevanz haben.
Um eine möglichst realistische Prognose der Lebensdauer von Maschinen und Werkzeugen erstellen zu können, wird ein Überblick der Belastungsarten nach Industriezweigen und der Gesamtheit aller existierenden Lebensdauer-Last-Beziehungen erarbeitet.
Abstract
Current research suggests various approaches to carrying out maintenance operations as efficiently as possible.
However, there is an unbroken trend towards assessing as accurately as possible which maintenance operations will be required. To make the most realistic evaluation possible, it is particularly important to consider the loads to which a machine is exposed in production. It is crucial to take into account all the relevant stress factors and to integrate these into the assessment.
The purpose of the research is to identify the various types of loads on machines and tools, by means of scientific literature, and to determine the appropriate load-life relationships. Load types are allocated to the industries in which they are particularly relevant.
In order to make the best possible forecasts for the life of machinery and tools, an overview is prepared of stress types according to industry and all existing load-life relationships as a whole.
Inhaltsverzeichnis
- Abkürzungen und Formelzeichen
- 1 Einleitung
- 1.1 Problemstellung und Motivation
- 1.2 Zielsetzung
- 1.3 Aufbau der Arbeit
- 2 Grundlagen
- 2.1 Zuverlässigkeit
- 2.2 Weibull-Analyse
- 2.2.1 Weibull-Verteilung
- 2.2.2 Zuverlässigkeitsanalyse
- 2.3 Lebensdauer-Last-Beziehungen
- 3 Lebensdauer-Last-Beziehungen im Detail
- 3.1 Arrhenius-Beziehung
- 3.2 Eyring-Beziehungen
- 3.2.1 Allgemeine Form
- 3.2.2 Vereinfachte Form für Temperatur oder Feuchte
- 3.2.3 „Inverse Power Law" und exponentielles Modell für Spannung
- 3.2.4 Temperatur-Spannung-Modelle
- 3.2.5 Elektromigrationsmodell
- 3.2.6 Temperatur-Feuchte-Modell
- 3.2.7 Three-Stress-Modell
- 3.2.8 Modell für Bruch von Festkörper unter Zugbelastung
- 3.2.9 Modell für Korrosion von Aluminium und Aluminiumlegierungen
- 3.2.10 Modell für HCl-Effekt bei MOSFETs
- 3.3 Inverse Power Law - Beziehungen
- 3.3.1 Allgemeine Form
- 3.3.2 Modell für Lebensdauer von Wälzlager
- 3.3.3 Coffin-Manson-Modell
- 3.3.4 Modifiziertes Coffin-Manson-Modell
- 3.4 Modelle für multi- und zeitvariable Belastungen
- 3.4.1 Proportional-Hazard-Modell
- 3.4.2 General-Log-Linear-Modell
- 3.4.3 Step-Stress-Methode, Cumulative-Damage-Modell
- 3.5 Taylor-Werkzeuglebensdauermodell
- 3.5.1 Allgemeine Form
- 3.5.2 Erweiterte allgemeine Form
- 3.5.3 Erweiterte Form mit Berücksichtigung der Werkstoffhärte
- 3.5.4 Abhängigkeit der Taylor-Konstante von der Geometrie des Schneidewerkzeugs
- 3.5.5 Weitere auf Taylor-Formel basierende Werkzeuglebensdauermodelle
- 3.6 Abhängigkeit der Werkzeuglebensdauer von Temperatur
- 3.7 Werkzeuglebensdauermodelle bei Trockenbearbeitung und Minimalmengenschmierung
- 3.7.1 Werkzeuglebensdauermodell bei Trockenbearbeitung
- 3.7.2 Werkzeuglebensdauermodell bei Minimalmengenschmierung
- 3.8 Werkzeuglebensdauermodell für CBN- und PKD-Werkzeuge
- 4 Lebensdauer-Last-Beziehungen im Überblick
- 5 Zusammenfassung und Ausblick
- 5.1 Zusammenfassung
- 5.2 Ausblick
- Abbildungsverzeichnis
- Tabellenverzeichnis
- Literaturverzeichnis
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Die vorliegende Bachelorarbeit befasst sich mit dem Thema der prädiktiven Instandhaltung, wobei der Fokus auf der Identifizierung verschiedener Belastungsarten von Maschinen und Werkzeugen sowie der entsprechenden Lebensdauer-Last-Beziehungen liegt. Das Ziel ist es, einen umfassenden Überblick über die Belastungsarten nach Industriezweigen und die Gesamtheit aller existierenden Lebensdauer-Last-Beziehungen zu schaffen. Mit diesem Wissen soll die Integration der Belastungen in die Zuverlässigkeitsberechnung ermöglicht werden, um präzisere Prognosen für den Bedarf an Instandhaltungsmaßnahmen zu ermöglichen.
- Zuverlässigkeitstheorie und Zuverlässigkeitsanalyse
- Lebensdauer-Last-Beziehungen und ihre Anwendung in verschiedenen Industriezweigen
- Einfluss verschiedener Belastungsarten auf die Lebensdauer von Maschinen und Werkzeugen
- Modellierung und Analyse von Lebensdauer-Last-Beziehungen
- Prädiktive Instandhaltung und die Optimierung von Instandhaltungsstrategien
Zusammenfassung der Kapitel
Das zweite Kapitel der Arbeit behandelt die Grundlagen der Zuverlässigkeitstheorie. Es werden wichtige Definitionen und Kenngrößen wie Ausfallrate, Überlebenswahrscheinlichkeit und mittlere Zeit bis zum Ausfall (MTTF) erläutert. Außerdem wird die Weibull-Analyse als eine wichtige Methode zur Beschreibung des Ausfallverhaltens von technischen Komponenten vorgestellt.
Kapitel 3 widmet sich der detaillierten Darstellung der verschiedenen Lebensdauer-Last-Beziehungen. Es werden Modelle wie die Arrhenius-Beziehung, die Eyring-Beziehung und die Inverse Power Law (IPL) vorgestellt, die den Einfluss von Belastungsarten wie Temperatur, Spannung, Feuchte und mechanischen Belastungen auf die Lebensdauer von Komponenten beschreiben. Darüber hinaus werden Modelle für multivariable Belastungen und zeitvariable Belastungen behandelt, die einen komplexeren Einfluss auf die Lebensdauer berücksichtigen.
Im vierten Kapitel werden die wichtigsten Lebensdauer-Last-Beziehungen in einer übersichtlichen Tabellenform zusammengefasst. Die Tabellen bieten eine schnelle Orientierung über die verschiedenen Modelle und ihre Anwendungsgebiete.
Schlüsselwörter
Die Schlüsselwörter und Schwerpunktthemen des Textes umfassen prädiktive Instandhaltung, Lebensdauer-Last-Beziehungen, Zuverlässigkeitstheorie, Belastungsarten, Maschinen, Werkzeuge, Industriezweige, Ausfallrate, Überlebenswahrscheinlichkeit, Weibull-Analyse, Arrhenius-Beziehung, Eyring-Beziehung, Inverse Power Law (IPL), Proportional-Hazard-Modell, General-Log-Linear-Modell, Cumulative-Damage-Modell, Taylor-Werkzeuglebensdauermodell, Trockenbearbeitung, Minimalmengenschmierung, CBN- und PKD-Werkzeuge.
- Arbeit zitieren
- Alexander Breitberg (Autor:in), 2013, Prädiktive Instandhaltung, München, GRIN Verlag, https://www.hausarbeiten.de/document/232434
