Beanspruchungsgerechte Lebensdauerdimensionierung von dynamisch auf Drehschub belasteten Elastomerkupplungen

Nichtschaltbare Kupplungen aus Elastomerwerkstoffen sind ein im Maschinenbau und in der Antriebstechnik häufig verwendetes Maschinenelement. Im Vordergrund stehen bei den Kupplungen aus diesem Werkstoff schwingungstechnische Eigenschaften. Daneben ist jedoch die Lebensdauer von Elastomerkupplungen eine wesentliche Kenngröße. Aus dem vorzeitigen bzw. unvorhergesehenen Ausfall von Elastomerkupplungen resultieren hohe Kosten für die Anlagenbetreiber und -hersteller. Ziel der vorliegenden Arbeit war es daher, eine Auslegungsrichtlinie für diese Kupplungen in Anlehnung an die betriebsfeste Dimensionierung von Stahlbauteilen zu entwickeln. Dazu wurden einstufige Lebensdauerversuche an Probekörpern, die besonders für die Drehschubbelastung geeignet sind, durchgeführt. Es wurde ein Schadenskriterium definiert und aus den Versuchen an 2 Härtegeraden und auf verschiedenen Lasthorizonten statistisch abgesicherte Werkstofffestigkeitsdiagramme ermittelt. Zur Anwendung der mit den Probekörpern ermittelten Werkstofffestigkeitsschaubilder auf reale Elastomerkupplungen wurde ein Übertragungskriterium entwickelt und die Übertragbarkeit an Hand von Versuchen mit zwei unterschiedlichen Kupplungstypen verifiziert. Ebenso wurden die Einflüsse von Temperatur, Frequenz und Belastungsart untersucht. Um eine betriebsfeste Dimensionierung durchführen zu können, wurde die Anwendbarkeit einer Schadensakkumulationshypothese untersucht und mit entsprechenden Lastkollektivversuchen verifiziert. Mit den Ergebnissen wurde eine Auslegungsrichtlinie zur beanspruchungsgerechten Lebensdauerdimensionierung von dynamisch auf Drehschub belasteten Elastomerkupplungen erarbeitet und aufgestellt.