Experimentelle Untersuchungen und Lebensdauerberechnung von dynamisch beanspruchten Elastomerkupplungen

Zur Dimensionierung metallischer Bauteile werden Lebensdauerberechnungen durchgeführt, die auf den Grundlagen der Festigkeitslehre aufbauen und produktspezifische Kriterien berücksichtigen. Für Elastomerkupplungen hingegen existieren keine allgemeinen Lösungsansätze zur Betriebsfestigkeitsberechnung. Eine häufige Folge ist deren Überdimensionierung mit entsprechenden Auswirkungen auf die Kosten und die Energieeffizienz der Antriebe.
Hieraus leitet sich die Motivation der vorliegenden Arbeit ab, ein allgemeines Verfahren zur Lebensdauerberechnung von dynamisch beanspruchten Elastomerkupplungen zu erarbeiten. In umfangreichen Untersuchungen werden Wöhlerlinien und Haigh Diagramme anhand spezieller Probekörper ermittelt, die Elastomerkupplungen praxisgerecht nachempfunden wurden. Neben unterschiedlichen Elastomerwerkstoffen (NR, Silikon, EPDM) werden auch Chargen-, Temperatur- und Umgebungseinflüsse untersucht. Die Übertragung der ermittelten Wöhlerergebnisse auf die Ermüdung realer Kupplungen gelingt gut.
?Auf Basis der erarbeiteten Datengrundlage wird schließlich ein vollständiger analytischer Ansatz zur Lebensdauerberechnung vorgestellt, der sowohl für die unterschiedlichen verwendeten Werkstoffe als auch für die in der Praxis vorliegenden mechanisch-thermischen Belastungen anwendbar ist. Mithilfe experimentell ermittelter Kennwerte zur Werkstoffcharakterisierung kann die zu erwartende Kupplungslebensdauer damit für real vorliegende dynamische Beanspruchungen vollständig berechnet werden.