Toleranzanalyse im Ventilentwurf
Aufgabe/Zielsetzung
Vorgehensweise im Forschungsvorhaben
Die Weiterentwicklung fluidtechnischer Komponenten führt oft zu einer erhöhten Komplexität und einer zunehmenden Miniaturisierung der Ventiltechnik. Infolge dessen werden die Bauteile oft an den Grenzen ihrer Belastbarkeit betrieben.
Generell weisen alle Funktionsgrößen Streuungen wegen Fertigungs-abweichungen, Umgebungseinflüssen und Schwankungen von Material- kennwerten auf. Je näher man den Belastungsgrenzen kommt, desto enger müssen die Toleranzen gewählt werden. Andernfalls führen Streuungen über die Belastungsgrenze hinaus zu stochastischem Fehlverhalten. Die Toleranzvorgaben können aber für eine wirtschaftliche Produktion nicht beliebig eng gewählt werden.
Das Ziel ist es daher, die gezielte und wissensbasierte Festlegung der zulässigen Toleranzen beim Ventilentwurf zu ermöglichen. Das erfordert eine Systematisierung und Bewertung von typischen Ventilstrukturen hinsichtlich des Einflusses von Parameterstreuungen. Darüber hinaus muss eine Zusammenstellung geeigneter Methoden und Werkzeuge zur Analyse und Synthese von Toleranzen für Ventile erfolgen und deren Anwendung demonstriert werden.
Lösungsweg
- Qualitative Analyse von Ventilstrukturen hinsichtlich möglicher Parameterstreuungen und deren Wirkmechanismen
- Systematische Risiko- und Relevanzbewertung
- Realisierung der quantitativen Toleranzanalyse mithilfe der probabilistischen Simulation
- Untersuchung von Methoden zur Toleranzsynthese für den Ventilentwurf
Die präsentierten Forschungsarbeiten erfolgten innerhalb des Projektes "Toleranzanalyse für den Ventilentwurf" (Förderkennzeichen 702850). Die Autoren danken dem Forschungsfonds Fluidtechnik im VDMA für die Förderung und freundliche Unterstützung.